虞利俊 ， 徐 磊 ， 柳 軍 ， 等 江蘇地區(qū)設(shè)施園藝保溫材料的選型及應(yīng)用 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) ， 2017， 45( 19) : 251 253doi: 1015889/j issn1002 1302201719059江蘇地區(qū)設(shè)施園藝保溫材料的選型及應(yīng)用虞利俊 ， 徐 磊 ， 柳 軍 ， 蔣希芝 ， 夏禮如( 江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)設(shè)施與裝備研究所 ， 江蘇南京 210014)摘要 : 江蘇省作為東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份 ， 人們生活水平有了較大提高 ， 對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求越來越高 ， 也帶動(dòng)了全省高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展 。然而 ， 復(fù)雜的氣候特征導(dǎo)致江蘇省設(shè)施園藝種植類型的多樣化 ， 加上江蘇地區(qū)冬季經(jīng)常出現(xiàn)長時(shí)間低溫寡照 、連續(xù)陰雨的天氣 ， 因此 ， 設(shè)施的保溫性能在冬季設(shè)施種植過程中起非常重要的作用 。綜述目前國內(nèi)外使用較成熟的幾種保溫材料 ， 結(jié)合江蘇地區(qū)的設(shè)施結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析 ， 以期為今后江蘇地區(qū)設(shè)施種植保溫材料的選型與應(yīng)用提供參考性建議 。關(guān)鍵詞 : 江蘇地區(qū) ; 設(shè)施園藝 ; 保溫材料 ; 選型中圖分類號(hào) : S625 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 : A 文章編號(hào) : 1002 1302( 2017) 19 0251 02收稿日期 : 2016 12 08基金項(xiàng)目 : 省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地 江蘇省食品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目 ( 編號(hào) : 028064911406) 。作者簡介 : 虞利俊 ( 1973) ， 男 ， 江蘇丹陽人 ， 副研究員 ， 主要從事設(shè)施種植結(jié)構(gòu)及材料的應(yīng)用研究 。E mail: 251512339 qq com。通信作者 : 夏禮如 ， 江蘇泰州人 ， 研究員 ， 主要從事農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu) 、材料及裝備研究 。E mail: xlrjaas126 com。設(shè)施園藝是一種發(fā)達(dá)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式 ， 不僅集成了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)種植技術(shù) ， 更增加了工程裝備 、生物環(huán)境 、功能材料等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù) ， 使其具有技術(shù)密集 、集約化及商品化程度高的特點(diǎn) ， 可有效提高資源利用率 、單位面積的土地產(chǎn)出率及勞動(dòng)生產(chǎn)率 ， 綜合提高了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量 、效益及競爭力 ， 從而推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整 1。設(shè)施園藝的快速發(fā)展有力地保障了我國居民農(nóng)產(chǎn)品的安全供給 、提高了資源利用率 、促進(jìn)了農(nóng)民增收 、加快了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 2。設(shè)施園藝在我國各地的發(fā)展并不平衡 ， 在部分地區(qū)取得了令人矚目的成績 ，如山東省已成為滿足北京市等大城市蔬菜供給的重要生產(chǎn)基地 ， 山東省壽光市更是成為我國最大的蔬菜集散地 ， 壽光模式不斷地在其他急須發(fā)展設(shè)施園藝的區(qū)域快速擴(kuò)張 。江蘇省作為東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份 ， 人們生活水平有了較大提高 ， 對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求越來越高 ， 也帶動(dòng)了全省高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展 ， 目前江蘇省高效農(nóng)業(yè)已經(jīng)占到全省農(nóng)業(yè)的 30% 以上 。設(shè)施農(nóng)業(yè) ， 尤其是設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)作為高效農(nóng)業(yè)的重要組成部分 ， 在江蘇省得到各級(jí)政府的重視 ， 為江蘇省 “菜籃子工程 ”提供了堅(jiān)實(shí)保障 ， 也為提高農(nóng)民收入提供了新的途徑 3 4。然而 ， 由于江蘇省地處中緯度的海陸過渡帶和氣候過渡帶 ， 兼受西風(fēng)帶 、副熱帶和低緯東風(fēng)帶天氣系統(tǒng)的影響 ， 一般以淮河 、蘇北灌溉總渠一線為界 ， 以北地區(qū)屬暖溫帶濕潤 、半濕潤季風(fēng)氣候 ， 以南地區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候 。復(fù)雜的氣候特征導(dǎo)致江蘇設(shè)施園藝種植類型的多樣化 ， 淮河以北地區(qū)常見的種植類型有日光溫室 、連棟大棚以及傳統(tǒng)的鋼架大棚 ， 淮河以南地區(qū)以連棟大棚及鋼架大棚較常見 。設(shè)施類型的多樣化 ， 加上江蘇地區(qū)冬季經(jīng)常出現(xiàn)長時(shí)間低溫寡照 、連續(xù)陰雨的天氣 ， 因此 ， 設(shè)施的保溫性能在越冬的設(shè)施種植過程中起非常重要的作用 。本研究綜述了目前國內(nèi)使用較成熟的幾種設(shè)施保溫材料 ， 結(jié)合江蘇地區(qū)的設(shè)施結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析 ， 為今后江蘇地區(qū)設(shè)施種植保溫材料的選型與應(yīng)用提供一些參考性建議 。1 設(shè)施保溫材料的類型設(shè)施農(nóng)業(yè)是一項(xiàng)耗能產(chǎn)業(yè) 。長期以來 ， 溫室的保溫節(jié)能問題一直是各國設(shè)施農(nóng)業(yè)專家普遍關(guān)注和研究的重點(diǎn) 。溫室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能影響內(nèi)部環(huán)境 ， 熱阻較小的保溫材料占圍護(hù)結(jié)構(gòu)很大比重 ， 是溫室熱量進(jìn)出的主要通道 ， 很大程度上影響室內(nèi)的光溫環(huán)境 。溫室的保溫材料傳熱系數(shù)或熱節(jié)省率的確定 ， 原則上和最基本的方法是在實(shí)驗(yàn)室或在使用中的溫室現(xiàn)場進(jìn)行試驗(yàn)直接測定的 ， 傳熱系數(shù)是最直觀的判斷標(biāo)準(zhǔn) 。試件傳熱系數(shù)越低則傳熱阻及熱節(jié)省率越高 ， 其保溫材料的保溫性能越好 。在溫室覆蓋材料的傳熱特性研究方面 ， 邱建軍等利用穩(wěn)態(tài)傳熱理論設(shè)計(jì)出絕熱模型箱 ， 在無風(fēng)和不受凈輻射影響條件下 ， 測定出一系列保溫材料的傳熱系數(shù) 5。陳青云等在 PO 和 PVC 薄膜溫室的光 、溫 、環(huán)境及其與薄膜流滴性能的關(guān)系方面也作了大量研究 ， 在 PO 膜的基礎(chǔ)上開發(fā)出防霧功能膜 ， 其開發(fā)的防霧滴劑具有兩親性的分子結(jié)構(gòu) ， 在薄膜表面發(fā)生取向 ， 親水基向外 ， 疏水基向內(nèi) ， 可起到降低水的表面張力 、促使凝聚在膜表面的水滴鋪展而后順膜流下的作用 6。防霧滴劑的作用過程實(shí)際上是其在膜中自遷移的動(dòng)態(tài)過程 ， 其分子中的親水基團(tuán)在膜表面不斷與水結(jié)合而逐漸流失 ， 隨著防霧滴劑流失量的增加 ， 其降低水表面張力的能力減弱 ， 一段時(shí)間后薄膜會(huì)因此而喪失效能 ， 薄膜增加防霧效果的同時(shí) ， 覆膜的保溫隔熱效果會(huì)有所降低 7。因此 ， 在設(shè)施園藝生產(chǎn)中合理選擇覆膜及外保溫材料尤為重要 。設(shè)施園藝的保溫材料就其應(yīng)用范圍來講 ， 可分為外層保溫被 、相變保溫材料 ( phase change material， PCM) 、內(nèi)層隔熱材料 3 種類型 。11 外層保溫被外層保溫被從結(jié)構(gòu)上來看 ， 一般由外防水表面層及內(nèi)保溫隔熱芯層組成 。外防水表面層通常由黑色淋膜氈 、鍍鋁編織布 、涂銀迷彩布 、三防布 、刀刮布 、南韓布 、迷彩布 、有機(jī)硅152江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017 年第 45 卷第 19 期布 、彩條布 、棉帆布等防水隔熱材料組成 ; 內(nèi)保溫隔熱芯層通常由太空棉 、珍珠棉 、噴膠棉 、無紡布 、毛氈材料等結(jié)構(gòu)較疏松 ， 含空隙多的材料組成 。孫信成等測試了目前市場上常見的 17 種保溫覆蓋材料及其組合成的 41 種保溫被的傳熱系數(shù)和熱節(jié)省率 ， 發(fā)現(xiàn)涂銀迷彩布 、鍍鋁編織布和黑色淋膜氈的保溫性顯著高于其他表層保溫材料 ， 適合作保溫被的外層材料 ; 保溫被芯材料中以毛氈 、太空棉的保溫隔熱效果最好 ， 是優(yōu)質(zhì)的保溫被內(nèi)芯材料 ， 花色氈 、黑色無紡布 、白色無紡布和珍珠棉次之 ; 其中以涂銀迷彩布 + 珍珠棉 + 太空棉 + 珍珠棉 + 鍍鋁編織布組合的保溫被質(zhì)量輕 ， 保溫效果較好 8。外界溫度越低 ， 覆蓋保溫被的保溫效果越顯著 ， 即增溫幅度越高 ; 晴天天氣條件下的保溫效果要高于陰天 ， 即使在陰天有散射光時(shí) ， 揭開保溫被也可使棚內(nèi)溫度比室外溫度稍有升高 ，1 d 中溫度最低值一般出現(xiàn)在凌晨 9。12 相變保溫材料相變保溫材料是利用材料在物相變化過程中吸收或釋放大量的熱量 ， 而自身溫度范圍變化較小的特性 ， 進(jìn)行能量的儲(chǔ)存或釋放 10 11。它具有相變潛熱高 、儲(chǔ)能密度大 、相變過程溫度變化小 、相變過程簡單易控等優(yōu)點(diǎn) 12 13， 在航空航天 、建筑工程 、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景 14 15。相變材料根據(jù)其相變溫度可分為高溫相變材料 、中溫相變材料 、低溫相變材料 ， 其中 ， 低溫相變材料相變溫度范圍為 0 100 ， 為農(nóng)業(yè)溫室大棚有效儲(chǔ)能開辟了新的途徑 ，受到國內(nèi)外很多研究者的關(guān)注 。相變材料依據(jù)其不同的相變狀態(tài)可分為固 固相變材料 、固 液相變材料 、液 液相變材料 。為了得到相變溫度適當(dāng) 、性能優(yōu)越的相變儲(chǔ)能材料 ， 常常需要將幾種有機(jī)相變儲(chǔ)能材料復(fù)合以形成二元或多元相變儲(chǔ)能材料 ， 有時(shí)也將有機(jī)相變儲(chǔ)能材料和無機(jī)相變儲(chǔ)能材料復(fù)合 ， 以彌補(bǔ)二者的不足 ， 得到性能更好的相變儲(chǔ)能材料 。王宏麗等研究了硬脂酸正丁酯的相變溫度 、潛熱值和穩(wěn)定性 ， 發(fā)現(xiàn)硬脂酸正丁酯相變溫度適合 、相變潛熱大 、熱穩(wěn)定性能好 ， 適合用作低溫相變儲(chǔ)熱材料 ， 應(yīng)用保溫效果明顯 16 17。陳超等研究了以石墨為主體的復(fù)合相變材料的蓄放熱性能 ， 發(fā)現(xiàn)溫室內(nèi)溫度可明顯增加 ， 溫室的熱環(huán)境得到改善 18 19。章學(xué)來等分析了不同成核劑對(duì)十二水磷酸氫二鈉過冷度的影響 ， 發(fā)現(xiàn)添加氧化鋁和羧甲基纖維素鈉可有效降低過冷度 ， 穩(wěn)定蓄熱體系 ，相變效果好 13。Alkilani 等針對(duì)玻璃溫室研究了相變蓄熱系統(tǒng) ， 提高了太陽能儲(chǔ)能效率 ， 溫室溫度顯著提高 20 21。13 內(nèi)層隔熱材料內(nèi)層隔熱材料是用于溫室內(nèi)保溫的一種保溫隔熱材料 ，其針對(duì)設(shè)施大棚冬季保溫性能差 、熱量損失較大的問題 ， 在設(shè)施內(nèi)部覆蓋 1 層保溫隔熱材料用于防御冬季極低氣溫對(duì)農(nóng)作物的損害 。內(nèi)層隔熱材料最大的特點(diǎn)就是其與設(shè)施結(jié)構(gòu)相結(jié)合 ， 使用成本較低 ， 保溫性能較好 。目前普遍使用的內(nèi)層隔熱材料通常以傳統(tǒng)的聚烯烴塑料為主 ， 國外已有研究團(tuán)隊(duì)將聚烯烴發(fā)泡膜用于設(shè)施大棚的內(nèi)層隔熱材料 ， 極大地降低膜的導(dǎo)熱率 ， 從而提升了設(shè)施的保溫性能 。發(fā)泡薄膜是以樹脂為基體 ， 采用物理或化學(xué)發(fā)泡等方法 ， 形成均勻的開孔或閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫體 。泡沫塑料具有很多優(yōu)點(diǎn) ， 如質(zhì)量輕 、緩沖性能良好 、隔熱及隔音效果佳等 ， 可廣泛應(yīng)用于電子 、精密設(shè)備等工業(yè)制品以及陶瓷 、家電等生活用品的防震內(nèi)襯 ， 成為現(xiàn)代包裝工業(yè)不可或缺的緩沖包裝材料 ， 也常用作隔熱 、隔音的建筑用材 。目前生產(chǎn)制備發(fā)泡材料的工藝手段主要有 2 種 ， 即模壓發(fā)泡和注塑發(fā)泡 。模壓發(fā)泡工藝由來已久 ， 生產(chǎn)手段較純熟 ，生產(chǎn)成本較少 ， 但生產(chǎn)效率低 ， 附帶的廢料較多 。在薄膜發(fā)泡過程中 ， 工藝條件 ( 溫度 、壓力 、時(shí)間等 ) 對(duì)材料的性能影響很大 。當(dāng)溫度過低時(shí) ， 發(fā)泡劑無法完全分解 ， 產(chǎn)生不了足夠的氣泡 ; 交聯(lián)反應(yīng)也會(huì)受到限制 ， 達(dá)不到發(fā)泡階段所需求的黏彈性 。溫度過高時(shí) ， 發(fā)泡劑分解過快 ， 短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生過量的氣體 ， 交聯(lián)反應(yīng)也會(huì)過度 ， 致使熔體松弛度不規(guī)律且粘度較低 ，表面作用力小 ， 泡孔也會(huì)發(fā)生破裂或合并現(xiàn)象 。壓力對(duì)模壓過程的影響相對(duì)較小 ， 因?yàn)楦邏河欣谛纬蛇^飽和熔體 ， 這種熔體有利于泡孔的形成 ; 低壓則有利于泡孔在熔體中的成長和定型 ， 但如果壓力過低 ， 分解產(chǎn)生的氣體會(huì)無規(guī)則地在熔體中擴(kuò)散 ， 甚至出現(xiàn)氣體逃逸現(xiàn)象 ， 導(dǎo)致泡孔不夠均勻且發(fā)生破裂 ， 發(fā)泡材料的表面龜裂不平整 。常見的模壓發(fā)泡時(shí)間控制為 400 800 s， 溫度為 165 180 ， 壓力為 5 10 MPa。一般情況下 ， 發(fā)泡倍率會(huì)隨著時(shí)間的增加而增大 ， 并逐漸趨于穩(wěn)定 ，但發(fā)泡時(shí)間過長 ， 不利于氣泡的定型 ， 生產(chǎn)效率也會(huì)下降 。因此 ， 選擇合適的工藝及配方制備農(nóng)用發(fā)泡材料用于設(shè)施內(nèi)部的保溫 ， 可有效降低設(shè)施的能耗 ， 從而提升園藝設(shè)施的保溫性能 。2 江蘇地區(qū)設(shè)施保溫材料的選型江蘇省淮河以北地區(qū)的設(shè)施類型中 ， 日光溫室占比較多 ，可選用外層保溫被與棚內(nèi)相變保溫材料相結(jié)合的手段以提高冬季設(shè)施內(nèi)的極低溫度 ; 連棟大棚及鋼架大棚可選用相變保溫材料與內(nèi)層隔熱材料相結(jié)合 ， 利用相變材料的儲(chǔ)能與內(nèi)層隔熱材料的保溫性來提高棚內(nèi)的夜間溫度 ?；春右阅系貐^(qū)的設(shè)施類型主要以單體鋼架大棚為主 ， 可選用內(nèi)層隔熱材料用于設(shè)施的保溫 ， 減少熱量的流失 ， 以提高設(shè)施內(nèi)夜間的溫度 ;如果遭遇極端低溫 ， 可適時(shí)地選用相變保溫材料 ， 將白天的熱量儲(chǔ)存下來用于夜間釋放以提高夜間的極低溫 。3 結(jié)論本研究綜述了目前國內(nèi)使用較成熟的幾種設(shè)施保溫材料 ， 結(jié)合江蘇地區(qū)的設(shè)施結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析得知 ， 江蘇省淮河以北地區(qū)的日光溫室主要以外層保溫被與棚內(nèi)相變保溫材料相結(jié)合的手段 ， 以提高冬季設(shè)施內(nèi)的極低溫度 ; 連棟大棚及鋼架大棚以相變保溫材料與內(nèi)層隔熱材料相結(jié)合的方式 ?；春右阅系貐^(qū)以內(nèi)層隔熱材料為主 ， 如遇特殊極端天氣 ， 結(jié)合相變保溫材料用于冬季的保溫增溫 。參考文獻(xiàn) : 1 于 水 設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀 、問題與對(duì)策 以江蘇省為例 J 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ( 社會(huì)科學(xué)版 ) ， 2008( 6) : 9 14 2 宗錦耀 深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀大力促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)又好又快發(fā)展 J 農(nóng)機(jī)市場 ， 2007( 12) : 4 6 3 郭忠仁 ， 李乃偉 ， 李云龍 設(shè)施園藝對(duì)江蘇農(nóng)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)分析 J 江蘇農(nóng)村經(jīng)濟(jì) ， 2010( 4) : 44 45 4 姚於康 ， 孫 寧 ， 劉 媛 ， 等 江蘇省設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策 J 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) ， 2009， 25( 6) : 1382 1386 5 邱建軍 ， 李哲敏 溫室保溫覆蓋材料傳熱系數(shù)的測定 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 1997( 增刊 1) : 116 122252 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017 年第 45 卷第 19 期櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄 6 陳青云 ， 原園芳信 ， 吉本真由美 PO 與 PVC 薄膜溫室的光溫環(huán)境及其薄膜流滴性的關(guān)系 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 1997， 13( 1) : 130 135 7 楊迪桂 不同薄膜覆蓋下小拱棚的環(huán)境特性分析及其濕度環(huán)境的模擬 D 北京 : 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) ， 2002 8 孫信成 ， 王秀峰 ， 魏 珉 ， 等 6 種保溫被的應(yīng)用效果研究 J 山東農(nóng)業(yè)科學(xué) ， 2015， 47( 12) : 35 37 9 王宇欣 高寒地區(qū)大型連棟充氣溫室節(jié)能保溫機(jī)理及結(jié)構(gòu)可靠性的系統(tǒng)研究 D 北京 : 中國農(nóng)業(yè)大學(xué) ， 2000 10 閆彥濤 ， 鄒志榮 ， 李 凱 太陽能相變蓄熱系統(tǒng)在溫室加溫中的應(yīng)用 J 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ， 2016， 21( 5) 139 146 11 孫心心 ， 鄒志榮 ， 王宏麗 ， 等 新型復(fù)合相變墻日光溫室性能實(shí)測分析 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2010( 3) : 168 170 12 李國柱 ， 馮國會(huì) ， 赫 娜 ， 等 不同冷卻溫度下相變材料Na2SO4·10H2O 的過冷行為 J 材料熱處理學(xué)報(bào) ， 2013， 34( 9) : 31 35 13 章學(xué)來 ， 盛青青 ， 葛軼群 十二水磷酸氫二鈉相變性能改進(jìn)研究 J 化學(xué)工程 ， 2009， 37( 5) : 53 56 14 郭 靖 ， 鄒志榮 ， 劉玉鳳 不同方式封裝的相變材料蓄熱效果研究 基于日光溫室 J 農(nóng)機(jī)化研究 ， 2012( 2) : 137 140 15 鐵生年 ， 蔣自鵬 相變儲(chǔ)能材料在溫室大棚中應(yīng)用研究進(jìn)展 J 硅酸鹽通報(bào) ， 2015， 34( 7) : 1933 1940 16 王宏麗 ， 王 朋 ， 鄒志榮 硬脂酸正丁酯 /聚苯乙烯定形相變材料實(shí)驗(yàn) J 太陽能學(xué)報(bào) ， 2010， 31( 11) : 1471 1474 17 王宏麗 ， 李曉野 ， 鄒志榮 相變蓄熱砌塊墻體在日光溫室中的應(yīng)用效果 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2011， 27( 5) : 253 257 18 陳 超 ， 果海鳳 ， 周 瑋 相變墻體材料在溫室大棚中的實(shí)驗(yàn)研究 J 太陽能學(xué)報(bào) ， 2009， 30( 3) : 287 293 19 管 勇 ， 陳 超 ， 李 琢 ， 等 相變蓄熱墻體對(duì)日光溫室熱環(huán)境的改善 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) ， 2012， 28( 10) : 194 201 20 Alkilani M M， Sopian K， Alghoul M A， et al Review of solar aircollectors with thermal storage unites J Renewable andSustainable Energy Reviews， 2011， 15( 3) : 1476 1490 21 Benli H， Durmus A Performance analysis of a latent heat storagesystem with phase change material for new designed solar collectorsin greenhouse heating J Solar Energy， 2009， 83 ( 12) : 2109 2119張偉建 ， 王新忠 ， 李亮亮 ， 等 夏季屋頂全開型溫室遮陽網(wǎng)降溫調(diào)控的 CFD 分析 J 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) ， 2017， 45( 19) : 253 256doi: 1015889/j issn1002 1302201719060夏季屋頂全開型溫室遮陽網(wǎng)降溫調(diào)控的CFD分析張偉建 ， 王新忠 ， 李亮亮 ， 洪亞杰( 江蘇大學(xué)農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院 ， 江蘇鎮(zhèn)江 212013)摘要 : 為研究遮陽網(wǎng)對(duì)屋頂全開型溫室夏季降溫的影響 ， 建立屋頂全開型溫室的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) ( CFD) 模型 ， 在上海地區(qū)進(jìn)行夏季試驗(yàn) 。通過對(duì)比試驗(yàn)實(shí)測值與模擬值驗(yàn)證了模型的有效性 ， 并利用試驗(yàn)和 CFD 模型分析了遮陽網(wǎng)對(duì)溫室降溫的影響 ， 結(jié)果表明 ， 遮陽網(wǎng)的使用層數(shù)對(duì)溫室降溫影響明顯 ， 2 層遮陽網(wǎng)下溫室室內(nèi)外溫差為 4 5 ， 1 層遮陽網(wǎng)下為 37 ， 無遮陽網(wǎng)為 13 ; 利用 CFD 模擬分析了增加外遮陽網(wǎng)后的溫室內(nèi)溫度場 ， 在基本滿足植物生長光照要求的情況下 ， 溫室接收的太陽總輻射降為 176 3 W/m2， 室內(nèi)平均溫度降為 37 6 ， 溫室內(nèi)局部高溫狀況也被大大緩解 。關(guān)鍵詞 : 遮陽網(wǎng) ; 夏季降溫 ; 屋頂全開型溫室 ; CFD中圖分類號(hào) : S6255+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 : A 文章編號(hào) : 1002 1302( 2017) 19 0253 04收稿日期 : 2016 04 27基金項(xiàng)目 : 國家科技支撐計(jì)劃 ( 編號(hào) : 2014BAD08B03) ; 江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 ( 編 號(hào) : BE2016323) ; 江 蘇 省 昆 山 市 科 技 計(jì) 劃 ( 編 號(hào) :KN1504) 。作者簡介 : 張偉建 ( 1988) ， 男 ， 江蘇連云港人 ， 碩士研究生 ， 主要從事溫室流場方向研究 。E mail: 9492945497 qq com。夏季降溫一直是困擾玻璃溫室種植的一個(gè)重大問題 ， 采用機(jī)械通風(fēng)降溫 ， 耗能較高 ， 且易形成不均勻的溫度場 ， 造成作物品質(zhì)下降 。采用自然通風(fēng)時(shí)耗能少 ， 溫度分布均勻 ， 但傳統(tǒng)溫室的設(shè)計(jì)方式使溫室天窗通風(fēng)率低 ， 難以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)的有效降溫 。屋頂全開天窗型溫室增強(qiáng)了溫室自然通風(fēng)效果 ， 配合遮陽網(wǎng)的使用 ， 在夏季高太陽輻射弱風(fēng)天氣中達(dá)到很好的降溫效果 。這種新型溫室在我國尚處在推廣期 ， 有待進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的試驗(yàn)分析和理論研究 。目前 ， 溫室流場研究大多針對(duì)塑料大棚或普通文洛型溫室展 開 1 3， 表明計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) ( computational fluiddynamics， 簡稱 CFD) 方法是溫室流場研究中的有效手段 。遮陽網(wǎng)是重要的溫室調(diào)控設(shè)備 ， 對(duì)溫室室內(nèi)溫度 、濕度等環(huán)境參數(shù)的調(diào)節(jié)都起到了非常重要的作用 。沈明衛(wèi)等利用布點(diǎn)測量的研究方法分別建立了遮陽網(wǎng)對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境調(diào)控影響的光輻射模型 ， 該模型可以在測得室外光照度和遮陽網(wǎng)自身參數(shù)的情況下預(yù)測遮陽溫室的室內(nèi)光照情況 4 6。Abdel Ghany 等給出了不同遮陽網(wǎng)布置下遮陽溫室對(duì)室外輻射值的接收情況 5 6， 為使用 CFD 方法進(jìn)行遮陽網(wǎng)對(duì)溫室調(diào)控影響的模擬提供了直接參考 。Willits 等利用布點(diǎn)測量的方法研究發(fā)現(xiàn) ，遮陽網(wǎng)的使用不僅有利于溫室的降溫 ， 也有利溫室內(nèi)植物水分的保持 7。李永欣等采用了輻射折算的方法成功地在CFD 中模擬了遮陽網(wǎng)對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境的影響 8。遮陽網(wǎng)對(duì)溫室的調(diào)控作用巨大 ， 已有文獻(xiàn)主要針對(duì)溫室中的某幾個(gè)點(diǎn)分析遮陽網(wǎng)的影響 ， 利用 CFD 手段從整體溫室流場角度研究遮352江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017 年第 45 卷第 19 期