隨著現代農業機械化發展,草苫的原料越來越少,保溫被的應用已成為一種趨勢[1 ~3].市場上保溫材料的種類越來越多,保溫性能各異,選擇適宜用來制作保溫被的材料及材料組合在科研和生產中都具有重要意義。邱仲華、宋明軍等[4,5]對 6 種不同結構保溫被與草苫的保溫性進行研究,結果表明保溫被的保溫性均高于草苫。喬正衛等[6]研究了4 種不同保溫被的保溫性、防水性、機械強度和抗老化性。姜魯艷、胡瑤玫等[7,8]都采用溫室覆蓋材料傳熱系數測試臺對本地現有幾種類型保溫被的保溫性進行測試,并分析原因,但都未進行室外覆蓋試驗驗證。
本試驗根據溫室覆蓋材料傳熱系數測試臺測試的 6 種保溫被和草苫的傳熱系數和熱節省率,在山東農業大學園藝實驗站進行拱棚覆蓋保溫效果驗證,以期為保溫被制作材料的選擇提供指導。
1 材料與方法
1. 1 試驗材料
選擇了 6 種有代表性的保溫被為室外拱棚覆蓋試驗的材料,以草苫作對照( CK) .保溫被由工廠按照試驗組合方式及保溫被生產工藝進行生產,草苫由市場購買。1 ~6 號保溫被組合材料見表 1.
1. 2 試驗方法
試驗在山東農業大學園藝實驗站進行。采用12 個南北走向的拱棚,跨度 5. 3 m,長度 6. 5 m,脊高 2. 0 m,棚間距 2. 1 m.2 次試驗棚內均未種植任何作物。試驗Ⅰ選擇了 3 種保溫被,草苫為對照,試驗時間為 2014 年 2 月 17 日至 3 月 4 日;試驗Ⅱ選擇了 6 種保溫被,試驗時間為 2014 年11 月 4 日至 19 日。每處理為 2 棟拱棚,溫度取其平均值。試驗期間,2014 年 2 月 17 日至 2 月20 日夜間未覆蓋保溫被; 2014 年 2 月 27 日、3 月2 日、3 月 3 日為陰雨天氣,故白天沒有揭開保溫被和草苫; 其余時間均為早上 9∶ 00 之前揭開全部保溫被和草苫采光,下午 18∶ 30 之前全部蓋上保溫被和草苫。
每個試驗棚內在中央位置距地面1. 2 m 處放置一個溫濕度傳感器,在棚外同樣高度也放置一個溫濕度傳感器,每隔 0. 5 h 自動采集記錄溫度數據一次。溫濕度傳感器均為 HOBO Pro V2 系列,型號為 U23 -001,測量范圍為 -40 ~70℃,測量精度為 ±0. 2℃,由北京澳作生態儀器有限公司生產。
1. 3 數據處理與分析
試驗數據采用 Microsoft Excel 2010 整理和作圖,采用 PASW Statistics 18. 0 軟件進行 LSD 法方差分析。
2 結果與分析
由圖 1 可以看出,棚外覆蓋保溫被和草苫均能提高棚內夜間溫度。2014 年 2 月 20 日夜間各棚還未覆蓋保溫被和草苫,各棚夜間最低溫度差異不超過1℃。2 月21 日至2 月24 日期間,1、2、3 號保溫被棚內平均最低溫度分別為 6. 2、5. 2、5. 1℃ ,比棚外平均最低溫度( - 0. 5℃ ) 分別提高了6.7、5. 7、5. 6℃; 草苫棚內最低溫度平均值為4. 1℃ ,比棚外提高了 4. 6℃ .3 種保溫被覆蓋拱棚內的夜間溫度差異明顯,表明其保溫效果有差異,1、2、3 號保溫被覆蓋拱棚內的夜間最低溫度均顯著高于草苫覆蓋夜間最低溫度( P <0.05) .
由圖 2 可知,1 ~6 號保溫被均明顯提高了棚內夜間溫度。11 月 11 日至 11 月 15 日期間,當外界夜間最低溫平均值為 - 1. 4℃ 時,1 ~ 6 號保溫被覆蓋棚內夜間平均最低溫比棚外分別高10. 5、9. 5、8. 8、8. 8、8. 9、9. 2℃ ,可以看出,1 號保溫被的保溫效果最好,2、6、5 號次之,3、4 號保溫效果最差。
3 結論與討論
保溫材料的傳熱系數越小,熱節省率越大,保溫效果越好[9 ~11],這與實際應用效果試驗的結果一致[4 ~7,12].本研究結果也表明,傳熱系數小、熱節省率高的 6 種保溫被的保溫效果都顯著高于草苫,其中以涂銀迷彩布 + 珍珠棉 + 太空棉 + 珍珠棉 + 鍍鋁編織布組合質量輕,保溫效果最好。本試驗中 6 種保溫被的保溫效果都顯著高于草苫。
從拱棚覆蓋保溫效果還可以看出,當棚外最低溫度為 - 6. 3℃ 時,覆蓋 1 號保溫被增溫效果為13. 6℃ ,當棚外最低溫度為 - 0. 5℃ 時,覆蓋 1 號保溫被增溫效果為 8. 8℃,當棚外最低溫度為 4. 1℃時,覆蓋 1 號保溫被增溫效果為5. 0℃,其他保溫被也具同樣趨勢,外界溫度越低,越能體現保溫被覆蓋的保溫效果,即外界溫度越低,夜間覆蓋的室內外溫差越大。本試驗保溫被實際覆蓋的保溫效果是用拱圓棚取得的,在日光溫室覆蓋的實際效果還應進一步研究。
參考文獻:
[1] 張放軍,陳海珍。 日光溫室保溫被的發展現狀分析與進展[J]. 紡織導報,2011( 1) : 73 -76.
[2] 陳海珍,張放軍,樓杰。 新型農用保溫被結構設計與保溫性研究[J]. 產業用紡織品,2010( 12) : 12 -16.
[3] 陳永杰,梁明珠,賈強生,等。 不同厚度化纖保溫被對溫室保溫性能的影響[J]. 山西農業科學,2013,41( 5) : 491 -494,497.
[4] 宋明軍。 日光溫室新型外覆蓋保溫材料的研制及性能研究[D]. 蘭州: 甘肅農業大學,2005.
[5] 邱仲華,宋明軍,康永動,等。 一種復合保溫覆蓋材料研制和應用試驗初報[J]. 農業工程學報,1995,11( 4) : 117 -120.