不同墙体日光温室保温性能研究

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摘要：为了确定合理的日光温室后墙材料与结构，2012年分别在睢宁、赣榆建造了不同墙体（普通空心砖墙、复合异质墙体、夹芯板墙体）构型的日光温室，并研究了不同墙体日光温室的增温、保温性能。结果表明：普通空心砖墙蓄热能力强，夜间保温效果好，但白天增温慢；夹芯板墙体热阻值大，白天升温较快，利于提高温室的最高温度，但夜间放热能力较弱，不利于夜间保温；复合异质墙体具有较好的热阻和蓄热能力，增温、保温性最佳。为使日光温室冬季获得较好增温保温效果，从节约成本方面考虑，建议选择1 cm内粉+24 cm空心砖+24 cm空心砖+10 cm聚苯乙烯泡沫塑料板+1 cm外粉为墙体的温室。

关键词：日光温室；温室墙体；保温性；墙体厚度；墙体材料

中图分类号：TU261 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2014）03-0025-03

AbstractIn order to choose reasonable material and structure for the back wall of solar greenhouse， different walls， such as normal hollow brick wall， complex heterogeneous wall， and blockboard wall， were used to construct solar greenhouse in Suining and Ganyu County in 2012. And their warming and thermal insulation properties were studied. The results showed that the normal hollow brick wall had strong heat storage capacity， which existed good thermal insulation effect during the night， but it warmed up slowly during the day. The blockboard wall had bigger thermal resistance value and warmed up quickly during the day， which could boost the highest temperature in solar greenhouse， but it had low exothermal capacity， which existed poor thermal insulation effect during the night. The complex heterogeneous wall had good thermal resistance and heat storage capacities， which had the best warming and thermal insulation property. In order to obtain better warming and thermal insulation effects in winter and save cost， the wall with 1 cm inner calcimine， 24 cm hollow brick， 24 cm hollow brick， 10 cm protection layer which was made of polystyrene foam board and 1 cm outer calcimine was the best choice.

Key wordsSolar greenhouse； Wall of greenhouse； Thermal insulation property； Wall thickness； Wall material

日光温室显著特征之一是其北面具有厚的墙体结构。日光温室墙体对温室环境的影响，一是阻止室内热量向外散失；二是蓄热。白天墙体表面通过接收前屋面照射进来的太阳辐射进行热量蓄积，夜晚通过墙体内导热过程以及墙体表面与室内空气的对流换热过程不断向室内释放热量以提高空气温度[1～3]。国内外对日光温室墙体结构的研究很多，通过比较研究，认为日光温室较理想的墙体内侧应由吸热蓄热能力较强的材料组成蓄热层，外侧应由导热、放热能力较差的材料组成保温层[3～5]。然而，受墙体材料特性的限制，江苏苏北地区日光温室北墙的蓄热和热阻能力有限，白天温室增温慢，夜间保温能力较低，低温冷害现象时有发生，影响苏北地区设施蔬菜的生产。

日光温室墙体是决定其室内环境性能的关键组成部分之一，开发适用的墙体材料和正确地设计墙体一直是设施园艺工程界研究的重点问题。本研究通过对普通空心砖墙日光温室、复合异质墙体日光温室、夹芯板墙体日光温室保温性能的比较，从省材和保温的角度寻求较好的墙体组合，提出适宜淮北地区发展的复合异质墙体日光温室的主要参数，为日光温室墙体的建造提供理论依据。

1材料与方法

1.1不同墙体日光温室建造

利用江苏省农业自主创新项目《淮北地区经济实用型日光温室设施研制》[项目编号CX（11）2024]，2011年在徐州睢宁梁集镇与睢宁县农业委员会共同建造复合异质墙体日光温室和夹芯板墙体日光温室，温室坐北朝南，东西走向，方位角正南偏东5°，跨度10.0 m，长度100.0 m，脊高4.5 m，与后墙直线距离1 m，北墙高3.5 m。

1.1.1睢宁复合异质墙体日光温室（简称复合砖墙温室）墙体总厚度约为60 cm，墙体组成为1 cm内粉+24 cm砖墙+10 cm聚苯乙烯泡沫板+24 cm砖墙+1 cm外粉。

1.1.2睢宁钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板墙体日光温室（简称夹芯板墙体温室）墙体厚度约16 cm，钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板是由三维钢丝网架、内填阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料板条（或整板）构成的网架芯板。墙体组成为3 cm水泥砂浆+10 cm网架芯板+3 cm水泥砂浆。

在赣榆县沙河镇（北纬 34°50′）与赣榆县沙河镇农业技术推广站共同建造复合异质墙体日光温室和普通日光温室，温室坐北朝南，东西走向，方位角正南偏东5°。跨度10.0 m，长度65.0 m，脊高4.0 m，与后墙直线距离1 m，北墙高3.0 m。

1.1.3赣榆复合异质墙体日光温室（简称复合空心砖墙体温室）墙体组成为1 cm内粉 + 24 cm空心砖 + 24 cm空心砖 + 10 cm 聚苯乙烯泡沫板 + 1 cm外粉。

1.1.4赣榆普通墙体日光温室（简称普通空心砖墙体温室）墙体组成为1 cm内粉 + 24 cm空心砖 + 24 cm空心砖+1 cm外粉。

1.2研究方法

2012年11月1日至2013年2月逐时测定温室内及各墙体不同部位的温度变化。在温室内3个位置设置温湿度观测点：a点在温室东西方向中心离后墙1 m，高度1 m处；b点在温室内中心点离地高度1 m处；c点在温室东西方向中心离前沿水平1 m，高度1 m处。在正常揭盖草苫、开启通风口的管理状态下，记录温室内温湿度变化，取3个观测点的平均值。

1.3试验仪器

温湿度测试仪器选用杭州路格科技有限公司温湿度黑匣子（型号：192-1），精度为±0.5℃，相对湿度为±3%， 测量范围为-40～70℃。

1.4统计分析

应用Excel 2007进行数据整理、作图，以SPSS 19.0完成统计分析。

2结果与分析

2.1睢宁试验点日光温室保温情况

研究在晴天和多云两种天气条件下进行。图1是2013年1月18日（晴天）一日内每隔30 min的气温记录。复合砖墙温室最低温度比室外高15.2℃，比夹芯板墙体温室的最低温度高2.2℃。

从睢宁两个不同类型的日光温室增温保温性能分析中可以发现，夹芯板墙体温室在白天增温快，但夜间保温效果不如复合砖墙温室，特别是在阴天时，保温效果明显低于复合砖墙温室。原因是夹芯板墙体温室的热阻值虽然满足国标《日光温室结构》要求，但其蓄热系数为0.3，远低于复合砖墙的蓄热能力。由于墙体是日光温室的重要蓄热载体，因此夹芯板墙体温室白天的增温效果好，而夜间没有光照，蓄热不足导致夜间保温效果不如复合砖墙温室。

2.2赣榆试验点日光温室保温性能

图3是2013年1月8日（晴天）一日内每隔30 min的气温记录。复合空心砖墙体温室最低温度比室外高13.3℃，比普通空心砖墙体温室的最低温度高1.3℃。复合空心砖墙体温室平均温度比室外高10.9℃，比普通空心砖墙体温室的最低温度高0.34℃。

从赣榆两个不同类型的日光温室增温保温性能分析中可以发现，普通空心砖墙温室在白天增温、夜间保温效果显著不如复合空心砖墙体温室。其原因是复合空心砖墙体温室的热阻值能满足国标《日光温室结构》要求，但普通空心砖墙温室墙体的热阻值不能达到国标要求，墙体蓄热条件两个日光温室没有显著差异。因此复合空心砖墙体温室的白天增温、夜间保温效果显著优于普通空心砖墙温室。

3结论与讨论

3.1日光温室墙体的性能主要是支撑、热阻和蓄热。夹芯板的热阻性能较好，但其蓄热能力较弱，因此，温室白天增温效果好，而夜间保温效果较差。普通空心砖墙的热阻效果不如夹芯板，但其蓄热能力高于夹芯板，因此其白天增温效果不如夹芯板日光温室，但夜间保温能力要高于夹芯板日光温室。以单一夹芯板和普通空心砖为墙体的日光温室增温和保温效果均不理想。

3.2复合异质墙体日光温室增温、保温性能最佳。本研究表明，复合异质墙体日光温室通过提高温室墙体太阳能集热、蓄热和热阻能力，达到提高太阳能热利用效率和改善日光温室热环境的目的。复合异质墙体日光温室具有较好的热阻和蓄热能力，在本研究中表现最好，增温和保温效果显著优于普通空心砖墙体日光温室。为使冬季温室获得较高的温度，从节约土地和降低建筑成本方面考虑，建议选择1 cm内粉+24 cm空心砖+24 cm空心砖+10 cm聚苯乙烯泡沫塑料板+1 cm外粉为后墙的温室。

3.3建议将日光温室墙体蓄热列入日光温室建设标准。日光温室墙体蓄热是日光温室夜间和阴天保温的主要热源，近年来为增加日光空间利用率和土地利用率，苏北地区日光温室的结构趋向大型化发展，应根据日光温室大型化发展的实际，对日光温室墙体的蓄热值做专门研究，制定不同地区、不同类型日光温室墙体蓄热标准，以指导生产实践。

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