一种日光温室保温被的保温性研究

一种日光温室保温被的保温性研究

乔正卫,邹志荣,杨双晓

(西北农林科技大学a.机械与电子工程学院;

a

b

a

b.园艺学院,陕西杨凌 712100)

摘 要:外覆盖保温材料在日光温室生产中起着非常重要的作用。为了研发日光温室新型保温被,以喷胶棉为保温芯材,试制了保温被,采用热箱静态试验测试了其保温性。结果表明:在不同热源下,该保温被的传热系数均小于草帘,其保温性比草帘好。试制的保温被估价低于主流保温被价格,有望成为新型高效保温被。关键词:温室保温被;日光温室;性能测试;保温性中图分类号:S625.3 文献标识码:A

文章编号:1003-188X(2008)06-0131-03

0 引言

日光温室外覆盖保温材料在日光温室生产中有很重要的保温作用。但是,目前广大农民使用的草苫、蒲席等传统保温覆盖材料存在个体制作质量不均、笨重及卷放费工费力、防水性差、严重污染薄膜、降低室内采光性能等缺点。开发新型保温被是广大农民十分关心和期待解决的问题,受到温室科研、生产和企业等各个部门的重视华等艳芳吉

[6]

[3]

[1,2]

好,强度高。

目前研发的保温被虽然性能良好,但价格高,只能用于日光温室示范园和企业事业单位的日光温室生产,难以被广大农民接受,因此不易推广。以上研究直接应用于田间试验来测试保温被的性能,试验规模大,若试验失败,容易造成材料浪费。对此,笔者通过调研,选择喷胶棉制作保温被,采用室内试验测试其保温性,以期得到保温性良好、价格低廉的保温被,为开发新型和高效的保温被提供参考。

。

目前,保温被的研究已经取得了一定进展,如邱仲在20世纪90年代研制了由镀铝膜和微孔泡沫

[4]

1 材料与方法

1.1 保温被制作

以喷胶棉为芯材、PA牛津布和单涂防雨布为面料,塑料薄膜(聚乙烯)为防水层,制作保温被,它与草帘的结构特征见表1所示。

面密度/g.m-2

6661404

厚度/mm

4523

塑料组成的保温被,其保温性优于草帘;徐刚毅

[5]

和任

先后分析了保温被发展状况;徐刚毅和周长

以PE发泡材料为芯、涤纶布为面,采用双面粘合

技术制作保温被,测试结果表明,其保温性和防水性良

结构(从外到内)

保温被草帘

表1 供试保温被与草帘的结构特征

PA牛津布+塑料薄膜+喷胶棉(400g.m-2)+单涂防雨布

稻草编织

1.2 测试方法

保温性用传热系数来衡量。采用热箱静态测试法测量保温被的传热系数,用聚苯乙烯板(实测密度5.6kg/m,导热系数0.041W#m#K)制作内腔为60cm@60cm@60cm、5面封闭1面开口的试验热箱。为了减小壁面的传热损失,提高试验结果的精度,将热箱壁厚设计为20cm。所购苯板厚度为10cm,将两块苯板粘

收稿日期:

2007-09-19

3

2

结,然后粘构成热箱,其结构如图1所示。用铜-铜镍热电偶测量温度,UJ33A型便携式直流电位差计读数。

在热箱内放置热源,开口覆盖保温被。热箱传热模型如图2所示。

热源发热,热箱的面、棱、角散热。达到热平衡时,热源的发热量等于热箱的散热量。通过保温被的热量可由公式(1)计算。

<=P-4(1)

式中 <)通过保温被的散热量(W);

P)热源功率(W);

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基金项目:国家/十一五0科技支撑计划项目(2006DAD28B07-5)作者简介:乔正卫(1983-),男,陕西周至人,在读硕士,(E-mail)frisk

_ed@163.com。

2008年6月 农机化研究 第6期 式中 K)传热系数(W/m#K); A)热箱开口面积(m);

t内、t外)保温被内外侧气温(e)。

传热系数K越小,传热越困难,热量散失越少,保温性越好;反之,保温性越差。

在热箱侧壁和底的内外表面中心处布置温度测量点(以下简称布点);水平距热箱底角1m、竖直距地面1m处布点测量环境温度;覆盖保温被后,在保温被内外侧布点,内外侧测点均距保温被0.5cm。

热箱内腔中心放置一只灯泡作为热源,外连接功率表。为减小热箱内壁面对热源热辐射的吸收,在热箱内侧贴一层铝箔。把不同保温被覆盖在热箱开口处,接通电源,待2~3h后测量保温被内侧温度,隔30min再测一次,若两次读数之差不超过10LV,则认为系统达到热平衡,即可读数,记录功率。将不同测点的热电偶按顺序先后接在直流电位差计上,读数,逆序再读一次,作为一组数据。调节电源电压,改变发热功率,待热平衡后继续测量,以反映不同温度下保温被的保温性。

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2 结果与分析

计算传热系数所需的热源发热量、保温被内外侧温度以及热箱内外壁面的温度均由试验测得。以测量点的温度代表对应的面温度或空气温度计算时,热箱尺寸以实测值为准。

从表2可以看出,保温被和草帘的传热系数均随发热功率的增大而增大。在不同热源功率下,保温被传热系数均比草帘的小。根据传热系数越小保温性越

传热系数计算公式为

K=

<

A(t内-t外)

(2)

好这一理论可知,保温被的保温性比草帘好。保温被所用的喷胶棉结构疏松、质轻、厚度大、含空隙多,故表现出良好的保温性。

表2 供试保温被及草帘在不同条件下的传热系数K

发热功率

/W

保温被

21.3537.4021.2537.55

环境温度

/e26.9526.9926.3927.27

内侧温度

/e41.4551.6040.5452.98

外侧温度

/e27.7829.0128.1531.88

内外温差

/e13.6722.5912.3921.10

传热系数/W#m-2#K-1

3.103.263.503.62

草帘

生产实践上普遍反映草帘保温性较好。草帘散热是通过热量在固体介质(稻草)及其孔隙中的传导、对流以及辐射来实现的

[7]

面稻草之间的间隙中也充满空气。室内温度与湿度环境较稳定,尤其空气流动较小,保温被外侧表面与外界空气对流传热较小。在此环境下,稻草之间的空气对流作用弱,加上稻草秆中封闭的空气,相当于在草帘中

,其良好的保温性在于其具有

疏松多孔结构:一方面,稻草秆中封闭有空气;另一方

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2008年6月 农机化研究 第6期固定了一层/静止0的空气。空气导热系数小,所以草帘热传导小,保温能力得到充分发挥。在实际应用中,室外夜间风大,草帘与稻草之间的空气出现流动,草帘与空气的对流传热作用增强,与室内环境相比,草帘保温性下降。测试的保温被由于有外层牛津布的保护作用,即使在室外环境下,内层喷胶棉的保温性也不会下降。由此可推知,此保温被的应用效果将好于草帘。

好,还有待进一步进行室外试验来测试。参考文献:

[1] 张福墁,陈端生.面向21世纪的中国设施园艺工程[J].

农业工程学报,1995,11(增):109-114.

[2] 戴 梅,沈善铜.日光温室考察报告[J].农业工程学报,

1995,11(增):132-135.

[3] 邱仲华,宋明军,康永捷,等.一种复合保温覆盖材料研制

和应用试验初报[J].农业工程学报,1995,11(4):117-120.

[4] 徐刚毅,董天峰.日光温室保温被发展近况[J].蔬菜,

1998(5):14.

[5] 任艳芳,何俊瑜,温祥珍.温室保温覆盖材料研究现状及

进展[J].山西农业大学学报,2005,25(2):183-185.[6] 徐刚毅,周长吉.日光温室PE发泡自防水保温被的研制

与性能测试[J].农业工程学报,2005,21(1):128-131.[7] 周新群,董仁杰,张淑敏,等.日光温室外保温蜂窝结构覆

盖材料的研究[J].农业工程学报,1998,14(4):159-163.

3 结论

1)静态测试表明,采用喷胶棉作保温芯材制作的保温被,其保温性比草帘好。分析草帘的保温原理可推知,本研究试制的保温被的应用效果将好于草帘。本研究试制的保温被估价约11元/m,低于目前主流保温被15~20元/m的价格,有望成为新型保温被。

2)本研究所得的保温性比较结果仅为室内试验结果,保温被实际应用的效果与草帘相比究竟哪个更

2

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HeatPreservationTestofOneKindofThermalInsulation

QuiltforSolarGreenhouse

QIAOZheng-wei,ZOUZhi-rong,YANGShuang-xiao

a

b

a

(NorthwestA&FUniversitya.CollegeofMechanicalandElectronicEngineering;b.CollegeofHorticulture,Yangling712100,China)

Abstract:Thermalinsulationmaterialsforcoveringplayaveryimportantpartinsolargreenhouseproduction.Inordertoresearchanddevelopnewheatpreservationquiltforsolargreenhouse,onekindofthermalinsulationquiltwhosethermalinsulationlayerwasmadeofspray-bondednonwovenfabricwasmade.Itsheatpreservationwastestedbystatichot-box.Resultsshowtha,ttheheattransfercoefficientofthethermalinsulationquiltislessthanthatofstrawswhenheatingwithdifferentpowers,andthequiltexceedsstrawsinheatpreservation.Theestimatedpriceofthisthermalinsulationquiltislowerthanthepriceofthethermalinsulationquiltusedmostlyatpresen,tanditislikelytobecomenewhigheffectivethermalinsulationquil.t

Keywords:heatpreservationquil;tsolargreenhouse;performancetes;theatpreservation

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