<p>基于蓄熱墻和內(nèi)保溫的鋼架大棚保溫模式研究邵和平 ， 張寧寧 ， 桂勇武 ， 衡 燕 ( 江蘇丘陵地區(qū)南京農(nóng)業(yè)科學研究所 ， 江蘇南京 210046)摘要 對采用蓄熱墻 、內(nèi)保溫及 PO 膜覆蓋 、EVA 膜覆蓋 4 種保溫模式的大棚分別進行棚內(nèi)溫度 、濕度的定時記錄分析 。結果表明 : 蓄熱墻和內(nèi)保溫模式不僅對夜間最低溫度有較大提升 ， 而且對全天的溫度也有較大的提升作用 。在受冷空氣影響的低溫期 ， 溫度越低 ， 這2 種保溫模式和對照的差異越大 。在缺少太陽輻射的陰天條件下 ， 鋼架大棚增加蓄熱墻或內(nèi)保溫對全天時段內(nèi)的溫度均有穩(wěn)定的提升作用 ， PO 膜覆蓋和 EVA 膜覆蓋的棚內(nèi)溫度基本一致 ， 與之相比 ， 蓄熱墻的增溫作用最明顯 ， 增加約 6 ， 內(nèi)保溫的增溫作用次之 ， 增加約 3 。4 種保溫模式的棚內(nèi)相對濕度變化與溫度變化相一致 ， 蓄熱墻大棚的相對濕度略低 ， 在陰天條件下 ， 蓄熱墻大棚的相對濕度在白天可以下降到 90%以下 。關鍵詞 蓄熱墻 ; 內(nèi)保溫 ; 鋼架大棚 ; 溫度 ; 濕度中圖分類號 S625 文獻標識碼 A文章編號 05176611( 2019) 06021103doi: 103969/jissn05176611201906063 開放科學 ( 資源服務 ) 標識碼 ( OSID):Study on Heat Insulation Mode of Steel Frame Shed Based on Heat Storage Wall and Interior Thermal InsulationSHAO He-ping， ZHANG Ning-ning， GUI Yong-wu et al ( Nanjing Institute of Agricultural Sciences， Nanjing， Jiangsu 210046)Abstract The temperature and humidity in the greenhouse with four kinds of thermal insulation modes， including heat storage wall， interiorthermal insulation and PO film covering and EVA film covering， were recorded and analyzed respectivelyThe results showed that the heat stor-age wall and the internal heat preservation model not only increase the minimum temperature at night， but also the whole day temperatureThelower the temperature， the greater the difference between the two heat preservation modes and the controlUnder the condition of lack of solarradiation， heat storage wall or interior thermal insulation in steel frame sheds has a stable lifting effect on the temperature during the wholeday， and the temperature in the shed covered by PO film is basically the same as that by EVA filmThe effect of heat storage wall is the mostobvious， which increases about 6 ， followed by internal heat preservation， and increases about 3 The change of relative humidity in thefour heat preservation modes is consistent with the change of temperatureThe relative humidity of the heat storage wall shed is slightly lower，and the relative humidity of the heat storage wall shed can be reduced to less than 90% during the daytime under overcast conditionsKey words Heat storage wall; Interior thermal insulation; Steel frame shed; Temperature; Humidity基金項目 江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項目 CX( 16) 1002 。作者簡介 邵和平 ( 1967) ， 男 ， 江蘇宜興人 ， 碩士 ， 副研究員 ， 從事觀賞植物品種資源的收集創(chuàng)新 、繁育及溫室栽培研究 。收稿日期 20181114南京及周邊地區(qū)設施農(nóng)業(yè)普遍采用 8332 型鋼架大棚 ，這種鋼管大棚建設成本較低 ， 跨度 8 m， 長度 30 m 以上 ， 造價一般在 3545 元 /m2， 骨架全部采用管徑 32 mm 的熱鍍鋅圓管裝配而成 ， 拱間距 08 m， 頂高約 32 m， 肩高約 18 m， 大棚側邊共有 4 道卡槽 。頂部采用 3 道縱拉桿 ， 兩邊設帶自鎖裝置的手動卷膜通風系統(tǒng) ， 卷膜高度約 12 m。通風處安裝 25目防蟲網(wǎng) ， 上膜后每 2 根拱管間用壓膜繩扣壓 ， 大棚兩端設置移動門 。該型大棚整體結構強度和土地利用率高 ， 缺點是保溫蓄熱能力不足 ， 不能滿足冬季生產(chǎn)需要 ， 只能用于季節(jié)性蔬菜 、花卉和果樹的保護地栽培 。針對鋼架大棚在實際生產(chǎn)中增溫途徑缺乏 、保溫效果差的現(xiàn)狀 ， 國內(nèi)專家進行了相關研究 。孫信成研究了多種大棚保溫被覆蓋材料的保溫性能 ， 2 月下旬 3 種保溫被覆蓋的棚內(nèi)最低溫度比棚外提高了 102126 1。鮑恩財研究了江淮地區(qū)雙層拱架塑料大棚的冬季保溫效果 ， 1 月份的棚內(nèi)平均溫度達 18 2。周長吉不僅研究了大跨度保溫塑料大棚保溫被和保溫幕的形式和性能 ， 實現(xiàn)了日光溫室和連棟溫室保溫技術的綜合應用 34; 還報道了一種裝配式內(nèi)保溫雙層結構主動儲放熱塑料大棚 ， 在室外2015 的條件下 ， 棚內(nèi)最低溫度達到了 10 以上 5。日光溫室以其特有的采光 、蓄熱 、保溫性能 ， 成為我國北方園藝作物越冬栽培的主要設施 6。后墻作為蓄熱體 ， 在日光溫室保溫方面發(fā)揮了主要作用 7。梁建龍等 814對不同墻體材料日光溫室的保溫性能進行研究 ， 篩選出保溫性能較好的墻體 。ztürk H H等 1517研究了蓄熱裝置卵石床對鋼架大棚和日光溫室的增溫效果 。筆者針對南京地區(qū)面廣量大的 8332 型鋼架大棚的保溫需要 ， 試驗建立了蓄熱墻和內(nèi)保溫 2 種保溫模式 ， 同時選用新型高透光率 PO 膜覆蓋 ， 以 EVA 長壽膜覆蓋為對照 ，研究分析鋼架大棚的節(jié)能增溫技術模式 。1 材料與方法利用 4 幢東西向的 8332 型鋼架大棚 ， 分別進行蓄熱墻 、內(nèi)保溫及 PO 膜覆蓋 、EVA 膜覆蓋的大棚保溫性試驗 。在大棚內(nèi)安裝空氣溫濕度記錄儀 ， 對供試大棚的棚內(nèi)溫度 、濕度進行定時記錄分析 ， 并對增溫保溫性能進行評價 。1 號棚沿北側棚邊建設一條蓄熱墻 。采用鋼絲石籠網(wǎng)箱和當?shù)匾椎玫那嗍瘔K構筑 ， 石籠網(wǎng)箱的規(guī)格為長 10 m、寬 04 m、高06 m， 堆碼 2 層 ， 30 m 長的大棚約可堆碼石料 144 m3。大棚外膜采用三菱樹脂農(nóng)膜公司的 “E100”PO 膜覆蓋 ， 厚度010 mm。2 號棚增設內(nèi)保溫 ， 即在拱桿下方安裝內(nèi)拱桿 ， 間隔4 m， 在內(nèi)拱桿兩側配套電動卷膜器 ， 安裝開閉活動型內(nèi)保溫 ， 冬季 1 月份全天關閉保溫 ; 大棚外膜也采用三菱樹脂“E100”PO 膜覆蓋 。3 號棚大棚外膜采用三菱樹脂 “E120”PO 膜覆蓋 ， 厚度 012 mm; PO 膜具有優(yōu)異的透光性 ， 透光率達到 83%， 而且強度高 ， 柔韌性好 ， 是一種全新的大棚農(nóng)膜 。4 號棚采用米可多 EVA 長壽膜覆蓋 ， 厚度 008 mm。鋼架大棚的 4 種不同保溫模式分別標記為蓄熱墻 ( T1) 、安徽農(nóng)業(yè)科學 ， JAnhui AgricSci 2019， 47( 6): 211213內(nèi)保溫 ( T2) 、PO 膜覆蓋 ( T3) 和 EVA 膜覆蓋 ( T4) 。棚內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)每 30 min 記錄 1 次 。提取 2018 年 1 月份的數(shù)據(jù) ， 對每日的日最低溫 、日最高溫 、日平均溫進行統(tǒng)計分析 ， 單日溫度和濕度變化采用 24 個時段的平均值 。2 結果與分析21 4 種不同保溫模式棚內(nèi)的日最低溫變化 由圖 1 可以看出 ， T1的日最低溫最高 ， 其次是 T2， 無保溫技術的 T3和 T4均明顯低于 T1和 T2， 兩者差異不大 。在溫度波動劇烈的強冷空氣影響期間 ， 增加保溫技術的鋼架大棚保溫效果更明顯 ， 如在月最低溫出現(xiàn)的 1 月 12 日 ， T1的日最低溫分別比 T3和 T4提高 54 和 46 ， T2分別比 T3和 T4提高 39 和31 。在月次低溫出現(xiàn)的 1 月 30 日 ， T1的日最低溫比 T3和T4提高 56 ， T2的日最低溫比 T3和 T4提高 29 ， T3和T4基本一致 。說明鋼架大棚增加蓄熱墻或內(nèi)保溫措施后夜間保溫性能有明顯提升 。圖 1 鋼架大棚 4 種不同保溫模式 1 月份的日最低溫變化Fig1 Daily minimum temperature variation of four differentthermal insulation modes in steel frame sheds in January圖 2 為 4 種不同保溫模式晴天的單日溫度變化 。由圖 2可見 ， 從 0: 00 開始 ， 4 種保溫模式下溫度均逐漸下降 ， 但 T1模式下降幅度較平緩 ， T2、T3、T4模式下降趨勢基本一致 。6: 007: 00， 棚內(nèi)溫度達到一天中的最低值 ， 溫度由高到低分別是 T1為060 ， T2為220 ， T3為610 ， T4為525 。7: 00后 ， 隨著太陽輻射增強 ， 棚內(nèi)溫度迅速上升 ，12: 3014: 00， 棚內(nèi)溫度達到一天中的最高值 ， 溫度由高到低分別是 T2為 3595 ， T1為 3440 ， T3為 3035 ， T4為285 。15: 00 后 ， 溫度開始迅速回落 。說明蓄熱墻和內(nèi)保溫模式不僅對夜間最低溫度有較大提升 ， 而且對全天的溫度也有較大的提升作用 。22 4 種不同保溫模式的日最高溫 由圖 3 可以看出 ， 增加保溫技術的 T1和 T2均高于 T3和 T4， 而且在晝溫較低的陰雨天氣 ， 這種效果更加明顯 。如在最低晝溫出現(xiàn)的 1 月 27日 ， T1的日最高溫分別比 T3和 T4提高 67 和 64 ， T2的日最高溫分別比 T3和 T4提高 35 和 32 。說明鋼架大棚增加保溫措施對光照不足期的棚內(nèi)溫度也有明顯提升 。由圖 4 可以看出 ， 6: 007: 00， 棚內(nèi)溫度最低 ， 溫度由高到低分別是 T1為 695 ， T2為 330 ， T4為 125 ， T3為045 。7: 00 后溫度逐漸上升 ， 12: 0013: 00 溫度達到最高值 ， 溫度由高到低分別是 T1為 1020 ， T2為 695 ， T4為圖 2 鋼架大棚 4 種不同保溫模式晴天的單日溫度變化Fig2 Daily temperature variation of four different thermal in-sulation modes of steel frame shed on sunny days圖 3 鋼架大棚 4 種不同保溫模式 1 月份的日最高溫變化Fig3 Daily maximum temperature variation of four differentthermal insulation modes in steel frame sheds in January380 ， T3為 360 。隨后溫度逐漸下降 ， 下降趨勢基本一致 。說明在缺少太陽輻射的條件下 ， 鋼架大棚增加蓄熱墻或內(nèi)保溫對全天時段內(nèi)的溫度均有穩(wěn)定的提升作用 。其中 ， 蓄熱墻的增溫作用最明顯 ， 增加約 6 ; 內(nèi)保溫的增溫作用次之 ， 增加約 3 。圖 4 鋼架大棚 4 種不同保溫模式陰天的單日溫度變化Fig4 Daily temperature variation of four different thermal in-sulation modes of steel frame shed on cloudy days23 4 種不同保溫模式棚內(nèi)的日平均溫 通過計算鋼架大棚內(nèi)的日平均溫度 ， 可以清晰發(fā)現(xiàn) 4 種不同保溫模式間的差異 。由圖 5 可見 ， 增加保溫技術的 T1、T2模式的日平均溫始終高于無保溫技術的 T3、T4模式 ， T1和 T2模式 1 月上旬溫度曲線基本重合 ， 差異不大 。1 月下旬差異增大 ， T1的增溫作用比 T2更強 。T3和 T4的溫度曲線基本重合 ， 差異不大 。212 安徽農(nóng)業(yè)科學 2019 年說明隨著低溫期的持續(xù) ， 蓄熱墻的增溫保溫作用比內(nèi)保溫更明顯 。24 4 種不同保溫模式的相對濕度 4 種保溫模式的棚內(nèi)相對濕度 ( H) 也有差異 。由圖 6 可見 ， 在晴天條件下 ， 4 種保溫模式的單日 H 變化均呈現(xiàn)典型的 “U”型曲線 ， 變化趨勢基本一致 。夜間棚內(nèi) H 基本呈水平直線 ， 其中 T1最低 ， 約90%， 其他 3 種模式均在 90%以上 。由圖 7 可見 ， 8: 00 后隨著棚內(nèi)溫度上升 ， H 迅速下降 。10: 00 后達到 40%60%的較低水平 ， T1、T2的最低值在 40%左右 ， T3的最低值在 50%左右 ， T4的最低值在 60%左右 。15: 00 后隨著棚內(nèi)溫度下降 ， H 又迅速回升 。在陰天條件下 ， 4 種保溫模式的 H 差異較大 。T1由于蓄熱墻的增溫作用 ， 夜間 H 在 90%左右 ，白天逐漸下降 ， 最低值在 85%左右 。T2、T3和 T4的 H 基本穩(wěn)定 ， 白天的下降趨勢不明顯 。T2在 92%93%， T3和 T4在96%左右 。圖 5 鋼架大棚 4 種不同保溫模式 1 月份的日平均溫變化Fig5 Daily average temperature variation of four differentthermal insulation modes in steel frame sheds in January圖 6 4 種不同保溫模式下晴天的單日相對濕度變化Fig6 Daily relative humidity variation in sunny days underfour different heat preservation modes3 結論與討論鋼架大棚增加蓄熱墻或內(nèi)保溫的保溫措施后 ， 棚內(nèi)溫度有明顯提升 。特別是在太陽輻射缺乏的夜間和陰雨天 ， 增溫效果尤其明顯 。在晴天條件下 ， 蓄熱墻和內(nèi)保溫對全天的溫度均起到較大的提升作用 ， 晝間的棚內(nèi)高溫也為夜間的增溫效果蓄積了熱能 。在同樣的太陽輻射和覆蓋材料下 ， 蓄熱墻大棚在巖石吸收熱量的情況下 ， 棚內(nèi)最高溫仍比 PO膜大棚高 ， 可能是由于建在大棚北側的蓄熱墻對太陽輻射有一定的反射作用 ， 從而使地表輻射增強 。在陰天條件下 ， 蓄熱墻和內(nèi)保溫對溫度的維持作用更明顯 ， 對全天溫度均有穩(wěn)定的提升作用 ， 蓄熱墻增溫約 6 ， 內(nèi)保溫增溫約 3 。4 種保溫模式的棚內(nèi) H 變化與溫度變化相一致 ， 在晴天條件下 ， 90%以上的高濕度均出現(xiàn)在夜間低溫期 。在陰天條件下 ， 由于棚內(nèi)的連續(xù)低溫 ， PO 膜大棚和 EVA 膜大棚濕度均達 95%以上 ，只有蓄熱墻大棚的 H 在白天可以下降到 90%以下 ， 有利于冬季作物的病害控制 。圖 7 4 種不同保溫模式下陰天的單日相對濕度變化Fig7 Daily relative humidity variation in cloudy days underfour different heat preservation modes參考文獻 1 孫信成 大棚保溫材料的保溫性能及應用效果研究 D 泰安 : 山東農(nóng)業(yè)大學 ， 2015 2 鮑恩財 江淮地區(qū)雙層拱架塑料大棚冬季保溫效果及實驗研究 D 合肥 : 安徽農(nóng)業(yè)大學 ， 2015 3 周長吉 周博士考察拾零 ( 七十五 ) 大跨度保溫塑料大棚的實踐與創(chuàng)新( 上 ) J 農(nóng)業(yè)工程技術 ， 2017( 34) : 2027 4 周長吉 周博士考察拾零 ( 七十六 ) 大跨度保溫塑料大棚的實踐與創(chuàng)新( 下 ) J 農(nóng)業(yè)工程技術 ， 2018( 1) : 3843 5 周長吉 周博士考察拾零 ( 七十八 ) 一種裝配式內(nèi)保溫雙層結構主動儲放熱塑料大棚 J 農(nóng)業(yè)工程技術 ， 2018( 7) : 4248 6 王偉 ， 張京社 ， 王引斌 我國日光溫室墻體結構及性能研究進展 J 江西農(nóng)業(yè)科學 ， 2015， 43( 4) : 496498， 504 7 張傳坤 ， 魏珉 ， 劉褔勝 ， 等 日光溫室后墻夜間非穩(wěn)態(tài)導熱特性研究 J 西北農(nóng)林科技大學學報 ( 自然科學版 ) ， 2019， 47( 2) : 144154 8 梁建龍 ， 王旭峰 阿拉爾墾區(qū)日光溫室墻體的保溫設計 J 塔里木農(nóng)墾大學學報 ， 2002， 14( 1) : 2930 9 柴立龍 ， 馬承偉 ， 籍秀紅 ， 等 北京地區(qū)日光溫室節(jié)能材料使用現(xiàn)狀及性能分析 J 農(nóng)機化研究 ， 2007( 8) : 1721 10 樊平聲 ， 馮偉民 ， 盧昱宇 ， 等 不同墻體日光溫室保溫性能研究 J 山東農(nóng)業(yè)科學 ， 2014， 26( 3) : 2527 11 曲繼松 ， 張麗娟 ， 馮海萍 ， 等 寧夏干旱風沙區(qū)夯土磚土復合墻體日光溫室保溫性能初步研究 J 西北農(nóng)業(yè)學報 ， 2010， 19( 1) : 158163 12 李小芳 ， 陳青云 墻體材料及其組合對日光溫室墻體保溫性能的影響 J 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報 ， 2006， 14( 4) : 185189 13 佟國紅 ， 白義奎 ， 趙榮飛 ， 等 日光溫室復合墻與土墻熱性能對比分析 J 沈陽農(nóng)業(yè)大學學報 ， 2011， 42( 6) : 718722 14 張潔 ， 鄒志榮 ， 張勇 ， 等 新型礫石蓄熱墻體日光溫室性能初探 J 北方園藝 ， 2016， 40( 2) : 4650 15 ZTK H H， BA SCETIN CELIK A Energy and exergy efficiency of apackedbed heat storage unit for greenhouse heating J Biosystems en-gineering， 2003， 86( 2) : 231245 16 KKL A， BILGIN S， ZKAN B A study on the solar energy storingrockbed to heat a polyethylene tunnel type greenhouse J enewableenergy， 2003， 28( 5) : 683697 17 張峰 ， 張林華 ， 劉文波 ， 等 帶地下卵石床蓄熱裝置的日光溫室增溫實驗研究 J 可再生能源 ， 2009， 27( 6) : 7931247 卷 6 期 邵和平等 基于蓄熱墻和內(nèi)保溫的鋼架大棚保溫模式研究</p>