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日光溫室保溫設計中要註意哪些要點?

(1)墻體

鞍山市園藝研究所對墻體厚度與保溫性的關系進行了研究,設計了三種不同厚度的土墻:①土墻厚50厘米,外側覆蓋壹層塑料薄膜;②土墻厚100厘米;③土墻厚150厘米,其他條件相同。其結果表明:自11月上旬至2月上旬,②比①室內最低氣溫高0.6~0.7℃;③比②室內最低氣溫高0.1~0.2℃;室內最高氣溫分別差0.2~0.5℃和0.1~0.3℃。由此可知,隨著墻體厚度的增加,保溫能力提高,但並不等於墻體越厚越好。在上述試驗中,100厘米厚的土墻較50厘米厚的保溫明顯;150厘米厚的土墻較100厘米厚的增溫幅度不大,實用價值不大。壹般來說土墻以1.0米左右為宜,南方可以薄壹些,北方應厚壹些。磚墻以50~60厘米為宜,有中間隔層的更好。

關於墻體的保溫性能,主要應考慮墻體材料的吸熱性、蓄熱性和導熱性。保溫性好的墻體,應當由吸熱、蓄熱性好,但導熱性差的材料組成。普通石料對太陽輻射的吸熱系數為0.68瓦/(米2·開),紅磚為0.70~0.77瓦/(米2·開);蓄熱系數石料為23.96~12.10瓦/(米2·開),紅磚為9.65瓦/(米2·開),夯實土墻10.58瓦/(米2·開);導熱系數石料為3.20~1.13瓦/(米2·開),紅磚0.81瓦/(米2·開),夯實土為0.93瓦/(米2·開)。石墻、土墻雖蓄熱系數較高,但吸熱少,導熱大。

日光溫室的墻體有單質墻體和復合墻體兩種。單質墻體由單壹的土或磚、石塊砌成;異質復合墻體壹般內、外層是磚,兩磚間是墊有保溫材料的中間夾層,中間夾層填充的保溫材料有幹土、煤渣、珍珠巖等。由表11可見凡有填充保溫材料的墻體,日光溫室內最低氣溫均比未填充任何材料的中空夾層墻的高。

表11 不同隔熱材料墻體的保溫性

在選擇隔熱材料時,既要考慮其隔熱性,又要考慮其價格,最好不要用有機質做隔熱材料,有機物質在高溫、高濕下易腐爛,不僅起不到隔熱作用,反而有損於墻體的堅固性。

壹些研究指出墻體外層用加氣磚的比用普通磚的保溫效果高,室內氣溫可相應提高0.5~0.8℃。

筆者曾根據上述鞍山園藝所的實驗,和銀川地區的資料,得到在華北北部、東北南部地區,墻體的熱阻為1.1~1.6(米2·開)/瓦時,可基本滿足日光溫室的保溫要求。表12給出的幾種墻體做法,熱阻值均≥1.1(米2·開)/瓦。表12墻體材料的次序由室內向室外,括號中的數字為厚度,單位是厘米。

表12 幾種墻體的隔熱性能

近年來人們為了提高土地利用率,減少砌墻時的勞動投入,在墻體上引入了壹種稱做聚苯乙烯板的保溫材料,僅5~10厘米厚的聚苯板其導熱性能相當於37厘米以上的紅磚。但是用聚苯板做墻體時應將聚苯板放在紅磚的外側或兩層紅磚之間。因為聚苯板只是導熱能力低,其吸熱、蓄熱能力遠不如紅磚。壹個好的墻體,必須兼顧到吸熱、蓄熱和導熱多個因素。

(2)後屋面

後屋面的厚度及其投影長度影響溫室的保溫能力。

首先壹定要有後屋面,根據寧夏農業科學院的研究,無後屋面的簡易日光溫室,在室內生壹煤爐的加溫條件下,室內氣溫維持在8.6~9.7℃之間,最低氣溫0℃左右,10~20厘米地中溫度為7.6~8.6℃;在相同的外界氣象條件下,有後屋面的溫室,無煤爐加溫,平均氣溫可達12.3~14.4℃,最低氣溫3.0~3.5℃,10~20厘米地中溫度為12.3~14.4℃。由此可見後屋面在保溫中確實起重要作用。

其次是後屋面的做法,要保證後屋面有壹定的熱阻值。根據筆者的研究,後屋面的熱阻值應不低於3.0~4.0(米2·開)/瓦。為此除選擇疏松、幹燥、多孔的材料如秫稭、稻草、幹土、煤渣等以外,還要保證後屋面有壹定厚度,在河南、山東、河北南部等地區,厚度可在30~40厘米;華北北部、東北、內蒙等寒冷地區,厚度達60~70厘米。

近年來後屋面的做法又有些改進。在後屋面鋼架上先鋪壹塊鋼筋混凝土水泥板,其上放壹塊5~10厘米的聚苯板,聚苯板上覆壹層防水材料如舊塑料薄膜、油氈等,再在上面澆煤渣做防水。

第三是後屋面的投影長度,後屋面長有利於保溫、不利於增溫;後屋面短有利於增溫不利於保溫。所以後屋面的投影長度要兼顧增溫和保溫兩個方面。筆者根據溫室的熱效應認為溫室後屋面的投影應占溫室跨度的1/4~1/5。所謂溫室的熱效應是指溫室增溫率和保溫率的乘積,熱效應大者表示增溫能力、保溫能力均較高(表13)。

表13 後屋面投影與溫室熱效應關系

(3)前屋面覆蓋

前屋面是溫室的主要散熱面,前屋面覆蓋可以阻止散熱,達到保溫的目的。

目前我國前屋面外側覆蓋材料主要是草苫、紙被等。草苫是傳統的覆蓋材料,它是由葦箔、稻草編織而成的,其導熱系數很小,可使溫室在夜間的熱消耗減少60%,提高室溫1~3℃,但目前市場上草苫質量有待提高,要保證壹定的厚度與密度,要選用成熟較好的蘆葦,延長其使用壽命。質量較好的草苫,覆蓋在采光面上之後,室內應見不到任何亮光。據測試,壹個完全致密的草苫比之稀松的可使室內溫度提高1.0~2.0℃。在寒冷地區,常在草苫下鋪墊壹層由4~6張牛皮紙復疊而成的紙被。草苫下加壹層紙被,不僅增加了空氣間隔層,而且彌補了草苫稀松的缺點,從而提高了保溫性。據測試增加壹層由4張牛皮紙疊合而成的紙被,可使室內最低氣溫提高3.0~5.0℃,增多層次,保溫性能相應提高。紙被保溫效果雖好,但投資高,易被雪水、雨水淋濕,壽命短,故不少地方用舊塑料薄膜代替紙被,有的地區用雙重草簾重疊覆蓋保溫效果也很好。更有的寒冷地區,如東北、內蒙古用棉被當覆蓋物,可使室溫提高7.0~8.0℃,高的達10.0℃。山東等地用編織袋內裝碎石棉、纖維棉做覆蓋材料,保溫效果良好。近年來開發出新型的保溫被,由幾種材料覆合而成,內層是厚型無紡布、針刺布和纖維綿等,外層是經防水、防老化處理的薄型無紡布、防雨綢或鍍鋁薄膜,保溫性好,質地輕、防水、耐用,但壹次性投入高。

另壹種辦法是在室內張掛保溫幕簾,如舊薄膜、寒冷紗等,白天卷起讓陽光射入室內,夜間拉上,阻止散熱,壹般可使室內氣溫提高2.0℃。在栽培地面上架設小拱棚,也是壹種室內覆蓋的方式,拱棚內氣溫壹般可提高1.0~3.0℃。

(4)防寒溝

設置防寒溝是為了防止熱量的橫向流失,提高室內地溫。防寒溝壹般設在室外,寬度40~50厘米,深度40~60厘米,溝內填幹土、幹草或其他隔熱物,可使室內5厘米地溫提高4.0℃左右。防寒溝要封頂,以防雨水、雪水流入。

(5)地面覆蓋

地面覆蓋是提高地溫的有效措施,地面覆蓋方法主要是鋪設地膜,在土壤表面噴灑增溫劑,在土壤中壹定深度處鋪壹層稻草、麥稭加馬糞、雞糞等釀熱物。根據壹些研究,鋪壹層地膜可使地面最低溫度提高0.5℃;噴灑增溫劑的提高2.0~2.4℃,增溫劑的增溫效應在3~20天內增溫明顯,所以最好每隔30天噴壹次;在土中40厘米處鋪壹層稻草,可使根層土溫提高1.0~3.0℃,鋪壹層10~15厘米厚馬糞,增溫2.0~4.0℃。鋪馬糞和稻草都有壹定時效,鋪後10天內生效,20天達到高峰,以後增溫效應減弱。

(6)進出口

溫室山墻應設進出口(門),進出口設在東山墻為宜,以防西北冷風侵入室內,要設木門,再掛門簾保溫。為防止操作人員出入溫室時冷風灌入室內,應在東山墻(即開門的山墻)東側設壹操作間,操作間的門向南,嚴寒時節最好也要掛上門簾。

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