引言
日光溫室栽培是農業產業結構調整的重要組成部分,是農民增收的重要措施。目前,在青海農村地區,有很大一部分為土溫室。由于經濟現狀的限制,一些較為先進的溫棚建設方式很難在青海地區推廣開來,并且這種傳統溫室后墻存在施工復雜費時、承重能力差、保溫性能差及占地多等缺點。為此,借鑒國內先進技術,結合青海省農業地區自然條件、經濟條件,設計出一種日光溫室后墻的建設技術,并將這種技術加以應用實踐,以適應高寒地區溫棚蔬菜栽培和生產,有利于在青海農村地區普遍推廣。
日光溫室的圍護結構不僅具有有效防止室內熱量向室外傳遞的良好保溫作用,而且在白天能吸收和蓄積太陽熱能,在夜間又可將蓄積的太陽熱能釋放到溫室中,以維持室內一定的氣溫[1].
1 后墻材料改善
1. 1 材料選擇
日光溫室的后墻在溫室的熱環境平衡過程中起著重要的作用。溫室圍護結構的組成材料和復合方式較多。從熱工方面進行分析研究表明: 日光溫室較理想的墻體內側應由吸熱蓄熱能力較強的材料組成蓄熱層,外側由導熱、放熱能力較差的材料組成保溫層,中間應為隔熱層[2].
溫室后墻材料采用復合墻體要比單一材料的墻體夜間保溫效果好,且尤以外層為苯板的保溫效果好[3 -4].因此,擬采用復合墻體的方式。其中,EPS 泡沫板導具有熱系數小、保溫隔熱效果好及輕質等優點,同時克服了市場上同類阻燃效果材料質量大、價格高的問題,是一種理想的保溫隔熱材料。
1. 2 溫棚復合后墻熱工性能對比
通常墻體熱工性能計算考慮兩個方面,分別是冬季的保溫性能和夏季的隔熱性能。根據用途,溫棚以冬季保溫為主,一般可不考慮夏季防熱; 同時,在寒冷和嚴寒地區當墻體系數較?。?即保溫較好) 的條件下,一般已能滿足夏季隔熱要求。因此,表征材料保溫性能的傳熱系數成為墻體組合的判別標準。傳熱系數越低,保溫性能越好。各種材料在不同組合方式下的熱工性能指標如圖 1 所示?!?】
在圖1 中,組合1 為40cm 土體 +10cm 苯板、組合2 為 360 磚墻 + 10cm 苯板、組合 3 為 40cm 空心混凝土砌塊 + 10cm 苯板、組合 4 為 40cm 混凝土砌塊 +10cm 苯板、組合 5 為 40cm 有孔洞土塊 + 10cm 苯板。
從圖 1 中可以看出: 組合 3 和組合 5 的傳熱系數為最小,但由于有孔洞的土塊成型非常困難,因此初步選擇混凝土空心砌塊和苯板的組合作為試驗墻體。
1. 3 溫棚溫度模擬對比
為了進一步驗證這種墻體的保溫性能,采用清華大學 DEST 動態模擬軟件,進行溫棚冬季內部溫度動態模擬,并將試驗溫棚和傳統溫棚進行對比。試驗溫棚冬季內部溫度比原溫棚普遍要高。從均值來看,實驗溫棚冬季平均溫度 9.27℃,原溫棚平均溫度 4. 88℃。
室外溫度最低的情況下,兩種溫棚內部溫度差別明顯,最低溫差達 9. 51℃,對比如圖 2 所示。從對比結果可以看出: 實驗溫棚的溫度較原土墻溫棚有較大提高,因此該試驗溫棚后墻的材料組合方式的保溫效果是可以保證的。
2 后墻結構改善
傳統溫棚建設中土墻作為主要的承重構件,施工周期長,且土墻的材料同樣不利于自然資源的保護。
因此,在確定試驗溫室后墻材料的組合方式后,將該種后墻組合方式應用在實際中,并在此基礎上改善后墻結構。試驗中為了有利于自然資源的保護,混凝土空心塊材使用生態混凝土。
為了實現溫室后墻所用空心塊材的批量化生產,從而實現溫室的快速建設,確定出空心砌塊材料配合比、尺寸確定并對塊材的性能進行測試。
2. 1 生態混凝土塊材制備
通過試驗確定塊材原材料及配方,塊材配合比如表 1 所示,塊材尺寸如圖 3 所示。為后墻墻體組合施工方便,確定了 3 種不同的塊材尺寸,制備完成的塊料如圖 4 所示。
2. 2 塊材性能分析
試驗中對塊材分別進行了凍融試驗、抗壓試驗及透水系數測定。其中,融試件為 100mm × 100mm ×400mm,抗壓試件為 100mm × 100mm × 100mm,透水系數測定試件為直徑 100mm、高 200mm.測定這些生態混凝土試件的抗壓強度、凍融循環次數、透水系數,結果如表 2 所示。從表 2 可以看出:試驗塊材的性能滿足溫室后墻的要求,可以應用在實際中。
3 試驗后墻應用
在對傳統溫室結構等做過詳細調查后,為了保證可比性,試驗溫棚的結構大小與普通溫棚的大小相同,結構形式上也與普通溫棚相同。但為了保證后墻的承載能力與墻體穩定性,在墻體空洞中填入石子,并在后墻中每隔 4m 插入鋼筋澆筑混凝土形成鋼筋混凝土芯柱,如圖 5、圖 6 所示。建成后的試驗大棚如圖7 所示。
4 結論
1) 生態混凝土空心砌塊與苯板組合的溫室后墻具備較好的保溫效果,對于青海這樣的高寒地區是適合的。
2) 在墻體材料中采用了生態混凝土,并確定出合理的配合比。
3) 在試驗中確定的空心砌塊尺寸有利于產量化生產,并且組合方便,對提高溫室的建設速度有很大的幫助。
4) 在溫室建設中,石子的填入和鋼筋混凝土芯柱的形成對于保證溫室后墻承載能力及墻體穩定性有很好的效果,對于今后溫室的建設方法具有一定的借鑒意義。
總之,本溫室后墻試驗研究中,從材料的選取到施工建設都提出了新的、簡單易行的方法,并加以應用。該種后墻可以取得很好的保溫效果,大大提高了溫室的建設速度,可以應用到實際的工程中。
參考文獻:
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[4] 佟國紅,王鐵良,白義奎,等。 日光溫室節能墻體的選擇[J]. 可再生能源,2003( 4) : 14 -16.