日光溫室外覆蓋保溫材料的開發(fā)

日光溫室外覆蓋保溫材料的開發(fā)

0國內(nèi)保溫試驗(yàn)研究用日光溫室外的材料填充日光溫室的生產(chǎn)中，對提高日光溫室的生產(chǎn)中的保溫作用具有重要的作用。但是,目前廣大農(nóng)民使用的草苫、蒲席等傳統(tǒng)保溫覆蓋材料存在個(gè)體制作質(zhì)量不均、笨重及卷放費(fèi)工費(fèi)力、防水性差、嚴(yán)重污染薄膜、降低室內(nèi)采光性能等缺點(diǎn)。開發(fā)新型保溫被是廣大農(nóng)民十分關(guān)心和期待解決的問題,受到溫室科研、生產(chǎn)和企業(yè)等各個(gè)部門的重視。目前,保溫被的研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展,如邱仲華等在20世紀(jì)90年代研制了由鍍鋁膜和微孔泡沫塑料組成的保溫被,其保溫性優(yōu)于草簾;徐剛毅和任艷芳先后分析了保溫被發(fā)展?fàn)顩r;徐剛毅和周長吉以PE發(fā)泡材料為芯、滌綸布為面,采用雙面粘合技術(shù)制作保溫被,測試結(jié)果表明,其保溫性和防水性良好,強(qiáng)度高。目前研發(fā)的保溫被雖然性能良好,但價(jià)格高,只能用于日光溫室示范園和企業(yè)事業(yè)單位的日光溫室生產(chǎn),難以被廣大農(nóng)民接受,因此不易推廣。以上研究直接應(yīng)用于田間試驗(yàn)來測試保溫被的性能,試驗(yàn)規(guī)模大,若試驗(yàn)失敗,容易造成材料浪費(fèi)。對此,筆者通過調(diào)研,選擇噴膠棉制作保溫被,采用室內(nèi)試驗(yàn)測試其保溫性,以期得到保溫性良好、價(jià)格低廉的保溫被,為開發(fā)新型和高效的保溫被提供參考。1材料和方法1.1由保溫制成以噴膠棉為芯材、PA牛津布和單涂防雨布為面料,塑料薄膜(聚乙烯)為防水層,制作保溫被,它與草簾的結(jié)構(gòu)特征見表1所示。1.2熱箱傳熱模型保溫性用傳熱系數(shù)來衡量。采用熱箱靜態(tài)測試法測量保溫被的傳熱系數(shù),用聚苯乙烯板(實(shí)測密度5.6kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)0.041W·m2·K)制作內(nèi)腔為60cm×60cm×60cm、5面封閉1面開口的試驗(yàn)熱箱。為了減小壁面的傳熱損失,提高試驗(yàn)結(jié)果的精度,將熱箱壁厚設(shè)計(jì)為20cm。所購苯板厚度為10cm,將兩塊苯板粘結(jié),然后粘構(gòu)成熱箱,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。用銅-銅鎳熱電偶測量溫度,UJ33α型便攜式直流電位差計(jì)讀數(shù)。在熱箱內(nèi)放置熱源,開口覆蓋保溫被。熱箱傳熱模型如圖2所示。熱源發(fā)熱,熱箱的面、棱、角散熱。達(dá)到熱平衡時(shí),熱源的發(fā)熱量等于熱箱的散熱量。通過保溫被的熱量可由公式(1)計(jì)算。?=P-4?s-?s1-4?e-4?e1-4?c(1)式中?—通過保溫被的散熱量(W);P—熱源功率(W);?s—通過熱箱1個(gè)側(cè)面的散熱量(W);?s1—熱箱底面的散熱量(W);?e—通過熱箱1個(gè)側(cè)棱的散熱量(W);?e1—通過熱箱1個(gè)底棱的散熱量(W);?c—通過熱箱1個(gè)底角的散熱量(W)。傳熱系數(shù)計(jì)算公式為K=?A(t內(nèi)?t外)Κ=?A(t內(nèi)-t外)(2)A—熱箱開口面積(m2);t內(nèi)、t外—保溫被內(nèi)外側(cè)氣溫(℃)。傳熱系數(shù)K越小,傳熱越困難,熱量散失越少,保溫性越好;反之,保溫性越差。在熱箱側(cè)壁和底的內(nèi)外表面中心處布置溫度測量點(diǎn)(以下簡稱布點(diǎn));水平距熱箱底角1m、豎直距地面1m處布點(diǎn)測量環(huán)境溫度;覆蓋保溫被后,在保溫被內(nèi)外側(cè)布點(diǎn),內(nèi)外側(cè)測點(diǎn)均距保溫被0.5cm。熱箱內(nèi)腔中心放置一只燈泡作為熱源,外連接功率表。為減小熱箱內(nèi)壁面對熱源熱輻射的吸收,在熱箱內(nèi)側(cè)貼一層鋁箔。把不同保溫被覆蓋在熱箱開口處,接通電源,待2～3h后測量保溫被內(nèi)側(cè)溫度,隔30min再測一次,若兩次讀數(shù)之差不超過10μV,則認(rèn)為系統(tǒng)達(dá)到熱平衡,即可讀數(shù),記錄功率。將不同測點(diǎn)的熱電偶按順序先后接在直流電位差計(jì)上,讀數(shù),逆序再讀一次,作為一組數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)電源電壓,改變發(fā)熱功率,待熱平衡后繼續(xù)測量,以反映不同溫度下保溫被的保溫性。2草傘保溫性好計(jì)算傳熱系數(shù)所需的熱源發(fā)熱量、保溫被內(nèi)外側(cè)溫度以及熱箱內(nèi)外壁面的溫度均由試驗(yàn)測得。以測量點(diǎn)的溫度代表對應(yīng)的面溫度或空氣溫度計(jì)算時(shí),熱箱尺寸以實(shí)測值為準(zhǔn)。從表2可以看出,保溫被和草簾的傳熱系數(shù)均隨發(fā)熱功率的增大而增大。在不同熱源功率下,保溫被傳熱系數(shù)均比草簾的小。根據(jù)傳熱系數(shù)越小保溫性越好這一理論可知,保溫被的保溫性比草簾好。保溫被所用的噴膠棉結(jié)構(gòu)疏松、質(zhì)輕、厚度大、含空隙多,故表現(xiàn)出良好的保溫性。生產(chǎn)實(shí)踐上普遍反映草簾保溫性較好。草簾散熱是通過熱量在固體介質(zhì)(稻草)及其孔隙中的傳導(dǎo)、對流以及輻射來實(shí)現(xiàn)的,其良好的保溫性在于其具有疏松多孔結(jié)構(gòu):一方面,稻草稈中封閉有空氣;另一方面稻草之間的間隙中也充滿空氣。室內(nèi)溫度與濕度環(huán)境較穩(wěn)定,尤其空氣流動較小,保溫被外側(cè)表面與外界空氣對流傳熱較小。在此環(huán)境下,稻草之間的空氣對流作用弱,加上稻草稈中封閉的空氣,相當(dāng)于在草簾中固定了一層“靜止”的空氣?？諝鈱?dǎo)熱系數(shù)小,所以草簾熱傳導(dǎo)小,保溫能力得到充分發(fā)揮。在實(shí)際應(yīng)用中,室外夜間風(fēng)大,草簾與稻草之間的空氣出現(xiàn)流動,草簾與空氣的對流傳熱作用增強(qiáng),與室內(nèi)環(huán)境相比,草簾保溫性下降。測試的保溫被由于有外層牛津布的保護(hù)作用,即使在室外環(huán)境下,內(nèi)層噴膠棉的保溫性也不會下降。由此可推知,此保溫被的應(yīng)用效果將好于草簾。3國外品質(zhì)效果展望1)靜態(tài)測試表明,采用噴膠棉作保溫芯材制作的保溫被,其保溫性比草簾好。分析草簾的保溫原理可推知,本研究試制的保溫被的應(yīng)用效果將好于草簾。本研究試制的保溫被估價(jià)約11元/m2,低于目