合理温室设计提高保温性能

合理温室设计提高保温性能（共2篇）

合理温室设计提高保温性能 篇1

寿光市泽农温室工程有限公司内部材料：

日光温室的热量来源主要是太阳辐射能.一方面需考虑让尽可能多的太阳辐射能进入室内，另一方面要使进入室内的热能尽量减少向外散失，也就是说温室采光、保温性能要好。提高温室保温性能可以采取以下措施：

(1)温室的后墙和后坡是寒风侵袭的主要部位，保温性能好坏对温室内温度影响很大。因此后墙外要增加培土，培土层的厚度相当于当地冻土层的厚度，以达到最大限度地降低导热系数，减轻温室内热量的散失。后坡上采用多层保温轻体材料，如秸秆、稻草等，并适当随天气变化增加厚度，降低热传导率。

(2)后墙外夹设风障，并在后墙与风障外填满乱草、稻壳，以减轻风势。

(3)日光温室前屋面覆盖的塑料薄膜最好选用0.1毫米左右厚的聚氯乙烯薄膜。这是因为聚氯乙烯膜对于地面反射的长波辐射透过率小于聚乙烯薄膜.所以保温能力前者大于后者。

(4)前屋面外部在夜间覆盖草苫、纸被等保温材料.高寒她区环可以考虑覆盖棉被。

(5)温室内使用多层覆盖。有条件的可以覆盖无纺布内保温幕，无条件的可用聚乙烯塑料薄膜代替，即在温室棚膜下面20-25厘米处纵向或者横向拉几道细铁丝，铁丝上面铺塑料薄膜，夜间展开，白天拉向两边，室温可提高2℃。在此基础上，地面再扣小拱棚，保温效果更好.又可增温2一4℃。

(6)在温室前窗外侧设防寒沟、防止室内土壤向外传热。防寒沟距前窗10厘米，沟深30-40厘米，宽30厘米，沟内填入炉渣、乱草、马粪、稻壳等物，踏实后盖土封严,盖土厚15厘米以上。

合理温室设计提高保温性能 篇2

新疆塔城地区位于我国北纬46°21′～ 47°14′之间,属中纬度地区,年日照总量2 800～3000h,在新疆日照时数排列第3,是发展设施农业的理想地区[1]。随着政府对日光温室投资力度的加大和农民认识的提高,塔城市日光温室迅猛发展。其中,塔城市郊的二工镇每年以25%的速率发展,但温室的结构模式各不相同。为此,以塔城市郊两种结构的日光温室为研究对象,对温室结构参数进行优化设计后再验证,分析其在高寒气候下的保温性能,为在新疆北部建造具有良好保温性能的日光温室提供理论依据。

1 材料与方法[2]

1.1 测量仪器

智能温度记录仪(ZDR-11型)。测量范围:-40～100℃;测量精度:温度±(0.2～±0.5)℃,用于测量温室内的地温。

智能温湿度记录仪(ZDR-20型)。测量范围:温度为-40～100℃;湿度0～100%RH。精度:温度为±(0.2～±0.5)℃;湿度为±3%RH,用于测量温室内湿度和温度。

1.2 测量时间

测试时间为2007年12月20-21日(冬至日)。

1.3 测点布置

本次试验以温室内的气温、地温参数作为测试对象。室内测点平面布置按图1布置,在各平面点垂直方向上设3个点,分别位于地表上方0.2,0.5,1.5m共3个高度,共布置27个测点。室外设1个温度测点,布置在光照测点附近,距地面1.5m高处。地温测点仍按图1布置,测点深度为地表以下0.1m,气温测试滞后10min进行。

1.4 两座日光温室的结构参数

温室结构为土胚墙体、钢竹混合结构,具体参数如表1所示。

2 结果与分析

2.1 测试结果

试验主要研究日光温室保温性能,选取具代表性的冬至日温室内气温进行测试,将温室内27个测试点的温度进行平均测算,结果如图2和图3所示(测试数据为27个测点平均值;天气阴; 20日外界平均气温-6.2℃,21日-8.5℃。图4条件相同)。

从图2和图3中可以看出,A温室2日平均气温11.6℃,最低气温8.1℃出现在21日;B温室平均气温11℃,最低气温7.7℃出现在21日。按照图2和图3,根据公式计算室内最低温度,则

β=TA-TAmin/TA×100%

式中 TA—室内平均气温;

TAmin —室内测点中最低气温。

计算出室内最低温度偏离度( β ),A和B温室两日偏离度分别为33%和31%。A温室最低室温高出B温室0.6℃;偏离度越大,说明温室内温度波动大,而温度波动过大会影响果蔬的生长发育,严重时会发生冻害现象。综合考虑,A温室保温蓄热性能相比B温室略占优,但二者偏离度均大于或等于规定值30%,温度波动均过大。

2.2 结构参数对温室保温性能的影响与优化设计

2.2.1 方位角对温室保温性能的影响与优化

温室方位坐北朝南,东西延长。塔城地区位于北纬46°21′～ 47°14′之间,属较高纬度寒冷地区,设计方位角南偏西10°,考虑到磁偏角为偏东2°[3],实际应用为12°。从表1中可以看出,A棚南偏西8°,对于新疆地区磁偏角偏东2°,而B温室则在塔城这样高纬度高寒冷地区的方位角6°偏小。由于缩短了午后日照时间,不利于温室后屋面的保温蓄热,从而造成A和B温室内气温变化大。因此,设计方位角南偏西10°较合适。

2.2.2 跨度对温室保温性能的影响与优化

根据日光温室建设标准(NYJ/T 07-2005),北纬大于45°地区,日光温室适宜跨度应小于或等于6m(如表2所示[4])。塔城地区光照资源丰富,可增加其跨度,扩大栽培面积,跨度取到6.5～7m比较经济,A温室跨度稍过长,B温室跨度过大,易造成采光面过宽而增加热损失。

2.2.3 前屋面角对温室保温性能的影响与优化

根据《日光温室建设标准》(NYJ/T 07-2005)中规定前屋面角β按照下式确定[4],即

β≥φ-δ-35°

式中 β—屋面角;

φ—当地地理纬度;

δ—太阳赤纬,冬至日太阳赤纬-23.5°。

塔城地区地理纬度46°,计算得出该地区β应不小于34°,优化设计取值为34.5°,A和B温室前屋面角分别为29°和27°(见表1),小于理论值,典型的采用山东I型[5]日光温室前屋面角取值,影响了温室的采光率。

2.2.4 后屋面水平投影长度对保温性能影响与优化

《日光温室和塑料大棚结构与性能要求》(GB/T19165-2003)中的规定:后屋面投影宽度与跨度之比在0.17～0.25范围内,根据小跨度选大值,寒冷地区选大值的原则,塔城地区取值为0.24, 因此投影长度取值为1.65m。A,B温室分别为1.4,1.2 m,小于理论值。后屋面投影长度过短将不利于温室的保温蓄热,会造成温室内气温波动大,试验数据也说明了这一点:20日A,B温室的室内温度偏离度(β)为31%,30%;21日为35%,31%。

2.2.5 脊高对温室保温性能的影响与优化

寻求跨度、前屋面角和后坡投影长度3者光温之间最佳的平衡点,从而得到合理的脊高,这一条尤为重要。但是过大的高度又会增大温室内的空间,加大散热量,因此在进行光照和保温设计时应考虑结构参数的相互协调,寻求最佳切入点。在跨度过大的情况下,A,B温室脊位比过高,尤其是在塔城这样高纬度、高寒冷特殊地区。因此,塔城地区温室合适的脊高经计算后为3.8m。

2.2.6 后屋面角对温室保温性能的影响与优化

合理的后屋面角是保证冬至前后弱光季节温室获得最大采光量的主要参数,后屋面角应比当地冬至日正午太阳高度角大8°以上。根据此原则,塔城冬至日正午太阳高度角为20.5°,因此温室后坡仰角选取大于29°较佳,此处后屋面仰角设计为36°。根据《日光温室和塑料大棚结构与性能要求》(GB/T19165-2003)中建议:温室后屋面仰角宜为25°～40°。从表2中可以看出:A温室44°,B温室41°,均超出了建议的最高标准。

2.2.7 围护墙体对温室保温性能的影响与优化

温室围护墙体在满足结构强度的前提下,其热阻值应符合下表的低限热阻(如表3所示),围护结构所具有的热阻应大于所要求的低限热阻。

塔城地区是新疆北部寒冷的地区之一,因此温室外设计温度为-32℃。围护结构(土胚墙)的厚度应为0.70W/m·K(土胚墙导热系数)×2.8m2·K/W =1.96m,但温室墙体厚度设计保证在2.2m最为合适。后屋面保温蓄热墙体结构为复合材料,第1和第3层硬质塑料的厚度λ为0.1m,第2层麦草0.3m,第4层干土0.14m,第5层草泥0.1m,总热阻(R。)则为6.4m2·K/W大于6.0m2·K/W,满足后屋面低限热阻要求。A,B温室的围护结构厚度分别为2.0,1.5m(见表1),A温室后墙、山墙墙体勉强达到低限热阻的设计要求,B温室墙体厚度1.5m太薄。经实验计算,两温室后屋面R。也小于6.0 m2·K/W,没有达到后屋面低限热阻要求。

2.2.8 栽培床下挖对温室保温性能的影响与优化

据测试,温室地温在地下15cm以下变化趋于恒定,随外界天气变化不大,垂直温差平均为0.5℃,5cm处地温变化较大。所以,地温测试选在地下10cm处,其平均地温如表4所示。

由于塔城地区的冻土层最高达1.5m,采用温室栽培床下挖可有效减少温室内外地温的热交换;栽培床在地表以下,能较好地利用土壤本身贮存的热量,使地温比未下挖温室有明显提高。由表4可以看出,A温室地温高出B温室1.6℃。因此,塔城地区选择栽培床下挖的深度在0.6m较为合适,一般不要超过0.6m。日光温室下挖深度不能太深,否则会影响作物采光。若栽培床下挖0.8m,距温室前屋面内侧0.5～1m以内的区域为阴影区,作物采光会受到一定影响[6]。

3 性能验证

以优化设计后的结构参数在塔城地区建造日光温室2座,把当地近2年来建造的具有代表性的日光温室(A,B温室)为比较对象,通过对比,从实践生产中来检验优化前后温室的保温性能。

实验结果表明(如图4所示):①与未优化的A,B温室相比(参照图2,图3),优化后温室20日和21日平均气温16.4℃,而A,B温室仅为11.6℃,11℃,三者2日平均温度温差分别为4.8,4.2℃,优化温室保温效果明显。②优化温室最低室温14.3℃,A,B最低室温8.1,7.7℃,两种温室室内最低温度温差达6.2,6.6℃。③A温室两日最低温度偏离度为33%;B温室31%,而优化后温室的偏离度仅为10.4%,因此说明优化后温室内温度稳定,保温蓄热效果好。④优化后温室在-8.5℃外界低温度下,冬至日最低室温为14.7℃,且持续时间不超过1h,可实现大部分叶果菜类的越冬生产。

4 结论

影响温室内气温、地温、采光等的因素与温室总体设计参数有关,包括温室前、后屋面角、跨度、方位角、脊位比、栽培床下挖深度、后屋面覆盖材料、围护栏墙体等密切相关。

通过实验,结合塔城地区的地理和气候条件,对日光温室建造主要结构参数进行优化设计,即温室设计方位角南偏西10°,跨度7m,长度60m,前屋面角34.5°,后坡仰角36°,后屋面水平投影1.65m,脊高为3.8m,栽培床下挖0.6m,温室围护结构及后屋面须高于最低限热阻(RO)设计要求。采用经过优化设计结构参数建造的温室,经实践生产检验证明在塔城地区具有良好的保温蓄热能力和获得较长的光照时间,可在该地区顺利的进行越冬生产。

参考文献

[1]高婧,井立军,井立红.塔城地区近45年气候变化分析[C]//中国气象学会2006年年会“气候变化及其机理和模拟”分会场论文集,2006.

[2]张京开.GB/T19165-2003.日光温室和塑料大棚结构与性能要求[S].北京:北京市产品质监局,2003.

[3]曾融生.亚洲地区磁偏角分布特征及其随时间的变化[C]//1990年中国地球物理学会第六届学术年会论文集,1990.

[4]杨其长.NYJ/T07-2005.日光温室建设标准[S].北京:北京市海淀区农业部工程建设服务中心,2005.

[5]何启伟.DB37/T39I-2004.山东I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ型日光温室(冬暖大棚)建造技术规范[S].济南:山东省质量监督局,2004.