温室保温节能研究综述

摘要：在我国，加温温室的生产成本过高，已成为温室生产的主要制约因素。目前，现代化温室的保温节能的研究主要集中在四个方面，即：双层覆盖，新型覆盖材料，墙体保温，保温幕。
一、温室生产中的能源消耗
林业育苗是林业生产中及其重要的一个环节。近年来，利用温室设施育苗成为林业育苗的一个重要手段。温室作为一种新型的现代化农、林业生产设施，它集最新的生物工程与科学技术于一体，在一定的人工环境调节控制下进行集约化、规模化生产，既能节约土地、节约能源、节约劳动力，又能生产出高产、优质产品，是现代化林业向商品化、规模化发展的有效途径。在我国北方，冬季气温明显偏低，温室需进行加热才能满足作物生长发育的需要，在维持温室正常运行的费用中，室内加温占了温室冬季运行费用的主要部分。
在我国，加温温室的生产成本过高，已成为温室生产的主要制约因素。目前，我国建设的大型温室，北纬35°左右地区冬季加温消耗费用占总成本的30%—40%；北纬40°左右地区约占40%—50%；北纬43°及其以上地区约占60%—70%。20世纪70年代，温室节能保温措施的研究主要集中于温室结构的改变对太阳辐射的影响，使其能够最大限度地利用太阳辐射。20世纪90年代，节能保温措施的研究则集中在改善温室结构的保温性能。目前，现代化温室的保温节能的研究主要集中在四个方面，即：双层覆盖，新型覆盖材料，墙体保温，保温幕。
二、温室的主要保温节能措施
1.双层覆盖
双层覆盖物温室要比单层覆盖物温室的保温性好，但同时会带来透光率的下降，不考虑对透光性的影响单看双层覆盖物的保温性，国外学者做了大量的实验研究。例如Landgren实验表明双层覆盖温室可节省能量35%—40%。Mielsch认为，双层玻璃覆盖温室可节能38%。王宇欣分析了充气温室空气夹层节能保温机理，从理论上揭示了双层充气温室空气夹层中的对流换热系数的大小同夹层的几何尺寸、夹层中的空气状态和空气热物理性质的关系。
2.新型覆盖材料
世界有机化学工业的发展，带动了温室覆盖材料的革命。温室覆盖材料由最初的以玻璃为主，发展到主要采用塑料薄膜和透明板材等有机制品，如聚乙烯薄膜（PE），聚氯乙烯薄膜（PVC），醋酸乙烯薄膜（EVA），玻璃纤维增强聚酯板（FRP），玻璃纤维增强丙烯树酯板（FRA），丙烯树酯板（PMMA）等。目前，用于制造温室覆盖材料的树脂原料达10余种，透光率、抗老化等性能有很大差别。
在提高覆盖材料透光率和耐久性的同时，也对如何提高材料的保温性能进行了研究。例如：采用特定的材料或加入混合剂，使材料在保持可见光透过率的同时，降低长波辐射能量的透过，减少温室夜间的辐射热损失：采用覆盖板材中间夹空气层的方式，增加覆盖材料层的导热热阻，也可以提高温室的保温性能，如聚碳酸酯中空板（PC板），已发展至双层中空到三层中空。
另外，泡粒填充式的保温材料应用也得到了研究。
3.墙体
对于日光温室保温设计方面，加强和改进围护墙体的保温性能至关重要。围护结构是一个大蓄热体，白天吸收大量太阳能，夜间释放出热量。传统作为承重用的单一材料的墙体，往往难以同时满足较高的保温、隔热要求。同时，随着实心粘土砖的限制使用及节能、提高室内舒适性的要求，人们不能指望仅用单一材料同时满足墙体的结构要求和热工要求。因此，在目前能源供应紧张的局面下，复合墙体以其优越的节能效果正逐渐成为当代墙体的主流。目前，复合墙体主要有4种结构:单一材料节能墙体、夹心复合墙体、内保温复合墙体和外保温复合墙体。
4.保温幕
保温幕作为一项简便、廉价、有效的节能措施，成为现代化温室内极其重要的配套设施之一。保温幕按照安装位置来分，可分为内保温幕和外保温幕。
节能日光温室通常需要配备外保温幕以确保冬季生产。传统的日光温室外保温幕主要有草苫、纸被、棉被等。草苫，使用最多的是稻草苫，其次是蒲草、谷草、蒲草加芦苇及其它山草编织的草苫。草苫的保温效果一般为5—6℃。纸被一般采用4层旧水泥袋或4—6层新的牛皮纸，保温能力为3—5℃。棉被的特点是保温性能好，在高寒地区保温效果可达10℃以上，保温能力高于草苫，使用年限长，但成本高。草苫等传统保温覆盖材料的缺点也突出，如笨重、不防水、质量不均、使用寿命短、揭盖困难、污染薄膜、对薄膜的磨损破坏严重等，为此开发轻质、防水、价格适中、适于工厂化生产的新型保温材料来替代传统的草苫、蒲席等。目前几类轻体外覆盖材料一般都采用防水布加非织造物、毡等防水、保温材料制成，统称保温被。保温被和草苫相比，具有质轻、防水、保温、易卷放等优点，但一次性投资较大。
综上，外保温系统保温效果好，但揭盖费工、费力、费时，影响作物的见光时间及温室规模的扩大，并且草帘厚重，使温室负荷加大，尤其是雨雪过后、暴风雪天气，造成温室的变形和倒塌；另一方面，大型现代化温室上很难进行外保温。内保温是将保温层设计在温室内部，采用隔热保温的轻型材料对温室进行保温，这样易于实现保温系统的机械化和自动化。因此，内保温幕作为一种简便、有效的节能措施已成为现代温室的重要配套设施之一。
                      太原市国营林场   张小伟

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