《 日光溫室保溫被》

1、日光溫室保溫被的發(fā)展現(xiàn)狀分析與進(jìn)展日光溫室保溫被IIIIIIIIIIII日光溫室保溫被行業(yè)具有巨大的市場(chǎng)潛力，但發(fā)展水平明顯滯后 于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。通過(guò)對(duì)西北、東北地區(qū)一系列的調(diào)研，本文總結(jié)了日光 溫室保溫被材料的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀、行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品評(píng)價(jià)指標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，分 析了日光溫室保溫被的發(fā)展趨勢(shì)，認(rèn)為可以利用建筑保溫原理設(shè)計(jì)芯 材。同時(shí)行業(yè)內(nèi)必須制定合理的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)，明確產(chǎn)品等級(jí)和使 用壽命，規(guī)范市場(chǎng)，引導(dǎo)用戶(hù)選用。heatinsulatingcoveringforgreenhousehasabigmarketmargin ， butislagbehindthemodernagriculture.thr

2、oughseveralinvestigationsinnort hwestandnortheastofchina ， thedevelopmentstatus ， productevaluatingindicatorandindustrystandardweresummedup.thedeve lopmenttendencyofheatinsulatingcoveringforgreenhousewasalsoanalyze dindetail.furthermore，theauthorpointedthatitwasessentialtoframesomereasonabletestmeth

3、ods andstandardstosupporttheindustry shealthydevelopment.1我國(guó)日光溫室產(chǎn)業(yè)背景我國(guó)的節(jié)能型日光溫室是以日光為主要能量來(lái)源的溫室，一般由 透光前坡、外保溫簾（被）、后屋面、后墻、山墻和操作間組成。基 本朝向?yàn)樽背?、東西向延伸。日光溫室的保溫材料由保溫圍護(hù)結(jié) 構(gòu)和活動(dòng)保溫材料兩部分組成，適合于冬季寒冷、但光照充足的地區(qū) 反季節(jié)種植蔬菜、花卉和瓜果時(shí)使用。它是我國(guó)獨(dú)有的農(nóng)業(yè)設(shè)施，具 有鮮明的中國(guó)特色，其特點(diǎn)是充分利用太陽(yáng)光能、保溫好、土地利用 率高、投資少、節(jié)約能源甚至不浪費(fèi)不可再生能源，國(guó)外如以色列、 日本、俄羅斯等國(guó)還專(zhuān)門(mén)組織相關(guān)領(lǐng)域

4、的研究人員到我國(guó)進(jìn)行調(diào)研。 目前，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)需加熱、投資低的節(jié)能型日光溫室已成為國(guó) 際上溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，同時(shí)其應(yīng)用領(lǐng)域也由傳統(tǒng)的花卉、果蔬等 溫室產(chǎn)業(yè)向畜牧業(yè)、漁業(yè)等行業(yè)延伸。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)的日臻成熟，我國(guó)的日光溫室面積也從xx年 的0.0047萬(wàn)公頃迅速發(fā)展到了 xx年的100萬(wàn)公頃，占世界溫室總面 積的43%。我國(guó)的日光溫室數(shù)量持續(xù)增加，其規(guī)模遠(yuǎn)超國(guó)外任何一個(gè) 國(guó)家，是名副其實(shí)的溫室產(chǎn)業(yè)大國(guó)。隨著農(nóng)業(yè)等下游產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展， 活動(dòng)保溫材料即保溫簾（被）需求量激增，市場(chǎng)潛力非常巨大。2日光溫室保溫被材料開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀前坡面的保溫材料（一般都是保溫被或草簾子）日出后收起，日 落時(shí)放下，是

5、日光溫室夜間保溫、節(jié)能的重要設(shè)施。大部分日光溫室 （塑料大棚）即使在正常天氣下，所能進(jìn)行的環(huán)境調(diào)控手段也僅限于 通風(fēng)和避風(fēng)。日光溫室在遇到寒流或連陰（雪）天，光照不足而失去 熱源和光源時(shí)，室內(nèi)的光照和溫、濕度都會(huì)出現(xiàn)不適合植物生長(zhǎng)的逆 境，輕則減產(chǎn)，重則絕收，造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在這種 情況下，保溫設(shè)施顯得尤為重要。在走訪(fǎng)了我國(guó)西北和東北大部分地區(qū)后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段，大多數(shù)農(nóng) 戶(hù)還都以草簾子作為主要保暖體。近20年來(lái)，不斷有科研人員研究 各種保溫被，繼而出現(xiàn)了針刺棉（俗稱(chēng)毛氈）、發(fā)泡塑料、皮革等為 保溫體的保溫被。目前，我國(guó)有100多家生產(chǎn)保溫被的企業(yè)，注冊(cè)品 牌約20個(gè)，但研制出來(lái)的保

6、溫被總是難以形成真正意義上的產(chǎn)業(yè)化 而進(jìn)行大量推廣。在對(duì)保溫被使用季節(jié)、使用環(huán)境，草簾子使用過(guò)程中存在的問(wèn)題 以及目前市場(chǎng)上使用的保溫被情況進(jìn)行調(diào)查分析后發(fā)現(xiàn)以下兩方面 的問(wèn)題。（1）草簾子使用大量蒲草和稻草編織而成，由于這兩種材料膨 松且傳熱系數(shù)較低，因此保溫效果較好，缺點(diǎn)是壽命較短，基本上使 用12年后需要部分更新，遇到雨雪霜凍天氣時(shí)保溫效果下降明顯 且保溫被收卷難。另外，近3年來(lái)草簾子的價(jià)格上漲了近2倍，且市 場(chǎng)供應(yīng)量未增長(zhǎng)，滿(mǎn)足不了溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。（2）蒲草簾子的制作需要大量蒲草。按照每棟大棚寬約50 60m、斜向長(zhǎng)約10m計(jì)算，這些地區(qū)所需溫室保溫材料超過(guò)25億 m2。但蒲草是北

7、方地區(qū)的重要植被，過(guò)度砍伐會(huì)導(dǎo)致地方環(huán)境急劇 惡化。目前內(nèi)蒙古、寧夏等地區(qū)已開(kāi)始制定限制砍伐的措施，因此每 年草簾子、蒲草簾子的產(chǎn)量無(wú)法滿(mǎn)足日光溫室對(duì)保溫材料的需求量。 但不論草簾子還是蒲草簾子，其克重都在2kg/m2以上，被雨雪浸濕 后其重量將大幅增加，人工無(wú)法順利卷曲，且用卷簾機(jī)械會(huì)使設(shè)備磨 損，效率大大降低，不僅影響日光溫室白天采光的時(shí)間，而且超重的 草簾子覆蓋在大棚上會(huì)對(duì)棚體造成超負(fù)載，甚至?xí)核笈?。?jù)了解， xx年12月左右山東壽光地區(qū)的積雪量達(dá)40cm時(shí)，在4萬(wàn)個(gè)大棚中 有近4000座被壓塌，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1.6億元。因此，研發(fā)重量輕、 保溫效果更好的溫室保溫被，以取代傳統(tǒng)草簾子

8、，是我國(guó)日光溫室發(fā) 展的必然需求。毛氈是采用廢棄紡織廢料加工成厚實(shí)針刺布，把針刺布層層疊加 后用絎縫機(jī)縫合而成的。材料又厚又重，保溫效果不穩(wěn)定。這種保溫 被蓋在大棚上類(lèi)似人們睡覺(jué)時(shí)蓋上一層棉被，能夠達(dá)到保暖的效果， 但是由于戶(hù)外使用時(shí)情況復(fù)雜，經(jīng)常遭遇雨雪或霜凍天氣，保溫被會(huì) 吸潮結(jié)冰，其保暖性就會(huì)大大降低，目前以針刺棉為保暖體的不防水 保溫被，整個(gè)冬季下來(lái)其棚溫比使用草簾子的要低23C。且其吸 濕后重量大幅增加，人工無(wú)法順利卷曲，一旦結(jié)冰卷簾機(jī)也無(wú)法卷起， 影響溫室大棚的采光時(shí)間。發(fā)泡塑料保溫被和海綿類(lèi)保溫被都是采用化工塑料產(chǎn)品，傳熱系 數(shù)低，空氣不流通，保溫性良好，重量輕。但是使用過(guò)程中若

9、遇大風(fēng)， 大面積的輕質(zhì)材料會(huì)被風(fēng)吹走；而且保溫被每日需要卷曲，這類(lèi)材料 彈性較差，反復(fù)卷曲后會(huì)壓扁斷裂或拉斷，這樣保溫效果將大大降低。 另外像發(fā)泡塑料、海綿以及皮革等產(chǎn)品價(jià)格較高，使用壽命短，經(jīng)濟(jì) 效益差。以北京懷柔縣xx年12月一xx年3月氣候?yàn)槔?，平均氣溫約一9C， 測(cè)量了不同保暖體的棚內(nèi)溫度差異，對(duì)比不同保暖體的保溫性，以及 使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，在使用過(guò)程中現(xiàn)有的保溫被在保溫效果上不如 草簾子，且價(jià)格高昂，不能適應(yīng)市場(chǎng)需求。另一個(gè)是保溫被的環(huán)境適 應(yīng)性。保溫被使用的環(huán)境是北方地區(qū)，緯度高，冬季雨雪天氣多、氣 溫低、風(fēng)沙大，夏季日光輻照強(qiáng)，紫外線(xiàn)強(qiáng)度大。草

10、簾子和毛氈不防 水，氣溫低時(shí)，保溫性能就會(huì)下降；發(fā)泡塑料等產(chǎn)品容易在風(fēng)沙天氣 被吹走；皮革類(lèi)材料經(jīng)過(guò)雨雪浸泡和日光照射后會(huì)斷裂脫落。各種產(chǎn) 品總是存在以下3種缺陷中的某幾條。（1）采用了一些相對(duì)先進(jìn)的保溫材料，如保溫塑料、金屬膜等， 但因這些材料成本太高，農(nóng)民承受不起，且使用效果也并不理想。（2）為了增加保暖性，一些保溫被的設(shè)計(jì)只是不斷簡(jiǎn)單地考慮 用厚實(shí)的材料來(lái)增加保溫體的厚度，如多層的針刺布疊加，而沒(méi)有采 用膨松的保溫材料來(lái)取代這些厚實(shí)的紡織廢料作為主要保暖體，這不 僅違背了保溫原理，同時(shí)也使制作出來(lái)的保溫被太重，不但成本增加， 且使用過(guò)程中極不方便，總體保溫效果也不如草簾子。（3）大量保溫

11、被的表面是不防水的，有些雖采用了表層有防水 功能的紡織材料，但在寒冬和高海拔的自然條件下使用時(shí)表層防水涂 層易被破壞。冬季最低溫度一40一10C和夏季高強(qiáng)度太陽(yáng)光輻照使 得防水面料不能防水，迅速老化，壽命縮短，根本不可能像推廣說(shuō)明 書(shū)上說(shuō)的那樣能使用5年，甚至8年。由于表層不防水，寒冬時(shí)就易 結(jié)冰，保溫效果差，且結(jié)冰后保溫被不能及時(shí)被收起，影響溫室的日 照時(shí)間?？傊F(xiàn)階段保溫被不能被大量推廣使用的主要原因除了價(jià)格因 素外，最重要的還是市場(chǎng)上沒(méi)有一種保溫被在整個(gè)冬季的保暖性能好 于草簾子。3行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品評(píng)價(jià)指標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)保溫是保溫被的主要功能，大多數(shù)企業(yè)提出將保溫性能作為保溫 被的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

12、在保溫性的指標(biāo)和測(cè)量方法選定上，最初是引用 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中紡織材料的保暖性測(cè)試方法測(cè)試，選擇傳熱系數(shù)克羅值評(píng) 價(jià)產(chǎn)品性能。但是由于紡織材料的保暖性能測(cè)試適用于薄型面料，且 受測(cè)試環(huán)境影響，因此測(cè)量存在較大的系統(tǒng)誤差，使得測(cè)試結(jié)果沒(méi)有 可比性。也有專(zhuān)家提出參照保溫建筑材料及建筑熱工設(shè)計(jì)中使用的傳 熱系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。目前行業(yè)內(nèi)還未有一個(gè)統(tǒng)一的產(chǎn)品評(píng)價(jià)指標(biāo)，行業(yè)標(biāo) 準(zhǔn)也呈空白狀態(tài)。而且在產(chǎn)品界定上存在一定的模糊度，在目前執(zhí)行 的農(nóng)產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)設(shè)施目錄中還未有日光溫室保溫被的名錄。在整個(gè)日 光溫室產(chǎn)業(yè)中，覆蓋保溫材料雖市場(chǎng)巨大，卻處于行業(yè)發(fā)展中的起步 階段，滯后于現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略。4日光溫室保溫被的發(fā)展

13、趨勢(shì)4.1選擇導(dǎo)熱系數(shù)低的物質(zhì)和傳熱系數(shù)低的結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)入就是物體中溫度降1k (或1C)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò) 單位面積的導(dǎo)熱量，其單位為w/ (m - k)或w/ (m - C)。傳熱系 數(shù)k是指在兩側(cè)單位空氣溫差的情況下，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積 的傳熱量。它是反映傳熱過(guò)程強(qiáng)弱的指標(biāo)，其單位為w/ (m2 - k)。導(dǎo)熱系數(shù)和傳熱系數(shù)是保溫建筑材料及建筑熱工設(shè)計(jì)中常用的 幾個(gè)性能指標(biāo)之二，它們對(duì)溫室的保溫性能以及整體熱穩(wěn)定性影響很 大。保溫被作為日光溫室建筑中一種類(lèi)似的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在選擇保溫材 料時(shí)應(yīng)注意這兩個(gè)系數(shù)對(duì)保溫被保溫性能的影響。導(dǎo)熱系數(shù)的數(shù)值表 達(dá)了物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。工程計(jì)算所采用

14、的各種物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)一 般都是由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，一些常見(jiàn)物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)如表2所示。從表2可以看出，靜止空氣、聚酯纖維、聚苯乙烯泡沫等都是理 想的保溫被選用材料。導(dǎo)熱系數(shù)一般與材料的密度、溫度、濕度及熱 流方向有關(guān)。保溫被作為一個(gè)整體在極寒環(huán)境中使用，需要有一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu) 以保證材料傳熱性能的穩(wěn)定發(fā)揮。傳熱系數(shù)k是評(píng)價(jià)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)熱性能 的常見(jiàn)指標(biāo)，它的數(shù)值變化范圍很大，與保溫被兩側(cè)氣流體的性質(zhì)、 流動(dòng)情況，保溫被材料、面積及形狀等諸多因素有關(guān)。以下是幾項(xiàng)重 要的影響因素。（1）容重大多數(shù)建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)都隨著密度的增加而增大，這是因?yàn)?材料的導(dǎo)熱系數(shù)是由骨架與氣孔中空氣的導(dǎo)熱系數(shù)共同決定的。一般 情況

15、下，靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)是最小的。保溫層中含有的靜止空氣越 多，保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)也就越小。良好的絕熱材料還應(yīng)具有細(xì)小均勻 的孔隙。而對(duì)于膨松狀的保溫層而言，由于其密度變化幅度較大，導(dǎo) 熱系數(shù)隨著密度的減小而降低，當(dāng)密度小到一定程度時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)變化 趨緩。因此，對(duì)用松散狀纖維制作的保溫被來(lái)說(shuō)存在著一個(gè)最佳的密 度值。在保溫被的生產(chǎn)與研發(fā)過(guò)程中，必須采用膨松體制作保溫被的 保溫層，同時(shí)需研究測(cè)試獲得最佳的密度值，以達(dá)到最好的保溫性。（2）溫度在一定的溫度范圍內(nèi)，導(dǎo)熱系數(shù)可以被認(rèn)為是溫度的線(xiàn)性函數(shù)。般來(lái)講，材料隨著溫度的升高，其分子的熱運(yùn)動(dòng)增加，孔隙中空氣 的導(dǎo)熱和孔壁的輻射熱也增強(qiáng)，從而使導(dǎo)熱系數(shù)增加

16、。然而，對(duì)于晶 體結(jié)構(gòu)材料來(lái)說(shuō)，情況則正好相反，導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度的升高而降低。 因此，只有孔隙率大的材料，其導(dǎo)熱系數(shù)才會(huì)隨溫度的升高而增大。 保溫被實(shí)際在寒地氣候下使用，而紡織材料的保暖性測(cè)試在標(biāo)準(zhǔn)溫濕 度下采用靜態(tài)熱箱測(cè)試，測(cè)試環(huán)境與實(shí)際使用環(huán)境無(wú)可比性，因此測(cè) 量出的傳熱系數(shù)也無(wú)效。故需在研究過(guò)程中探索低溫狀態(tài)下材料的導(dǎo) 熱系數(shù)隨溫度降低的變化規(guī)律。（3）濕度材料的濕度是說(shuō)明材料中含游離水分多少的一個(gè)指標(biāo)，是影響導(dǎo) 熱系數(shù)的又一重要因素。當(dāng)材料孔隙中的部分空氣被水分所代替時(shí)， 由于水的導(dǎo)熱系數(shù)（0.58w/（m - k）比空氣大20倍，同時(shí)水分的存 在增加了材料分子間的接觸間隙，所以隨著材

17、料濕度的增加，其導(dǎo)熱 系數(shù)顯著增大。特別是在潮濕低溫（冰點(diǎn)以下）狀態(tài)下，其導(dǎo)熱系數(shù) 會(huì)增加更大，因?yàn)楸膶?dǎo)熱系數(shù)達(dá)2.33w/（mk），比水的導(dǎo)熱系數(shù) 要大3倍。因此，保溫被在戶(hù)外使用過(guò)程中必須要防止雨雪、霜凍、 大霧天氣中水對(duì)材料導(dǎo)熱系數(shù)的負(fù)面影響，制作時(shí)其表層必須有一定 的防水性，以減少水分子進(jìn)入保溫層。（4）熱流方向?qū)嵯禂?shù)只有在各向異性材料中，即各個(gè)方向構(gòu)造不同的材料 中，才受到熱流方向的影響。如木材，當(dāng)熱流垂直木紋時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù) 就減?。划?dāng)熱流平行木紋時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)就增大。松木與云杉木垂直木紋 方向的導(dǎo)熱系數(shù)為0.174w/（ m - k），平行木紋方向的導(dǎo)熱系數(shù)為0.349w/(m k)

18、,二者相差兩倍，這是由于材料不同方向上孔隙不同 的緣故。保溫被的保溫材料不能方向均勻，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成各向異性材 料的混合，以減小導(dǎo)熱系數(shù)。綜上所述，保溫被必須選擇導(dǎo)熱系數(shù)小、各向異性的材料混合， 采用膨松、防水、隔氣且容重穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)制作。4.2制定合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)傳熱系數(shù)作為保暖性評(píng)價(jià)指標(biāo)，測(cè)量環(huán)境必須為低溫，必要時(shí)引 入環(huán)境模擬進(jìn)行雨雪交替變化監(jiān)測(cè)。產(chǎn)品規(guī)格應(yīng)根據(jù)傳熱系數(shù)大小設(shè)立極寒地區(qū)使用、寒地使用等級(jí) 別。由于我國(guó)地域廣闊，東北地區(qū)、西北地區(qū)的氣候差異較大，日光 輻照強(qiáng)度、雨雪量、全年最低溫度等也差異較大，因此有必要根據(jù)氣 候差異將產(chǎn)品分類(lèi)，以便當(dāng)?shù)卣龑?dǎo)當(dāng)?shù)販厥肄r(nóng)業(yè)選擇合適的產(chǎn) 品。尤其要注意產(chǎn)品的使用壽命，它是評(píng)價(jià)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。 市場(chǎng)上保溫被多數(shù)由化纖材料制成，即使深埋地下百年也不會(huì)腐爛， 而市場(chǎng)中多數(shù)產(chǎn)品界定的8xx年使用壽命與實(shí)際使用效果并不對(duì) 等。故以材料的破損、脆化、腐爛等外觀(guān)現(xiàn)象作為衡量保溫被使用壽 命的方法是極不科學(xué)的。產(chǎn)品必須以保溫性能作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，判定其 使用壽命。若保溫被的保溫性低于草簾子，就認(rèn)為產(chǎn)品已損壞；如還 要繼續(xù)使用，則必須通過(guò)一些輔助措施來(lái)延長(zhǎng)其使用壽命，如在保溫 被上再加膜或在棚內(nèi)加加暖裝置。使用壽命的室內(nèi)評(píng)價(jià)可以增加紫外 光模擬日光老化