昆玉市四种不同结构日光温室冬季保温性能研究

2021-12-07杨志军杨慧宁

新疆农垦科技 2021年3期

杨志军，杨慧宁

（昆玉市现代农业科技示范园区，新疆昆玉 848116）

0 引言

昆玉市中心城区位于新疆生产建设兵团第十四师二二四团（北纬37.12°，东经79.92°），地处昆仑山北麓，塔里木盆地西南部，属典型的温带大陆性荒漠气候，四季分明，夏季炎热，冬季冷而不寒，光照充足，热量丰富，但昼夜温差大，降雨量很小，蒸发量很大。因而保护地栽培技术在昆玉市的发展，尤其是日光温室的建造和配套设施的跟进加上新技术的推广应用，为当地职工在严冬等恶劣的气候、土壤环境条件下提供了新鲜蔬菜等必需农产品，也为反季节蔬菜生产及丰富市场供应创造了条件。同时，昆玉市日光温室的发展，解决了当地部分职工剩余劳力的就业，为广大贫困职工开辟了一条致富之路，繁荣了经济，加快了脱贫攻坚战胜利的步伐。然而，昆玉市日光温室起步较晚，在建造初期未能充分结合当地地理、气候、土壤等自然条件，现存多种不同的结构类型。所以，优化结构是日光温室推广的首要内容，针对其结构上的缺点，主要通过对日光温室采光设计的理论分析，确定不同纬度地区，优化的采光屋面角度和屋面形状，提出相应的高跨比；在此基础上确定温室高度、跨度、采光屋面形状、墙体厚度、结构、后屋面倾角等建筑参数，从而为日光温室的建筑设计提供科学依据。

1 研究方法

1.1 温室结构及观测

试验温室位于昆玉市现代农业科技示范园区。供试日光温室均坐北朝南，东西延长，采光面为PVC 塑料膜，夜间用保温被保温，种植作物为番茄，定植时间在2019 年12 月15 日，由技术员统一指导管理。测试仪器使用RC-1+温度记录仪进行观测，其测温范围：-40～70 ℃，测温精度：±1 ℃，记录间隔为10 秒至16 分钟。供试棚有砖墙混凝土钢架结构（北京援建棚），简称W1；可移动草砖钢架结构（团场自建棚），简称W2；钢架式复合材料结构（新建实验棚），简称W3；砖墙混凝土钢架结构（新建实验棚），简称W4，共四种不同结构类型，具体参数见表1。

表1 试验温室材料及结构参数

1.2 温度测量

选择温室长度正中，距后墙0.5 m，距地面高度1.0 m 的点位布测。测试时间为2019年12月28日至2020年2月7日，记录温度时间间隔为1 h，分别记录四种不同结构日光温室的前、中和后各2组温度。

2 结果与分析

如图1 所示，四种结构类型日光温室最低温度值都呈现不同程度的上升，W4 最低温度值在试验第二周开始明显高于其他温室，说明W4 保温性能在这段记录周期中优于其他温室；W3 最低温度值最小，为-2.2 °C，且在整个温度记录周期中最低温度值波动最大，说明W3 受外界温度变化或自身设施影响大，保温性能较差。四种结构类型温室最高温度值在整个试验周期内波动不大，W1 和W4 最高温度变化最小且不超过40 ℃，其中W1 最高温度值在30～35 ℃区间变化，W4 最高温度值主要集中在35～40 ℃区间，说明其受环境温度变化的影响较小，恒温性较好。四种结构类型日光温室平均温度值在试验周期内总体呈现先下降后上升再下降的趋势，其中W1 的平均温度值整体最小，W4 的平均温度值整体最大，与其他结构类型日光温室相比，在保温性上有明显优势。

图1 不同结构日光温室的最低、最高、平均温度变化情况

3 讨论

日光温室的跨度、长度、脊高、墙体厚度、墙体材料及采光角度等均能不同程度地影响其内部环境。就跨度而言，W1、W2和W3的跨度为8 m，W4的跨度为10 m。刘玉凤[1]研究表明，随着跨度的增加，在10 m时日光温室室内平均气温较高，8 m次之。本次试验中，四种结构类型日光温室平均气温W4 >W3 ≈W2>W1，这与刘玉凤的研究结果一致。

在后墙厚度上，W1、W2、W3和W4分别为50 cm、20 cm、20 cm 和80 cm，杨建军[2]等研究表明，温室墙体越薄其储热能力越差，夜间向室内放热越少，保温性能越差，与本次试验平均气温W4 >W3 ≈W2>W1的研究结果一致。

日光温室散失热量的主要方式是长波辐射和热传导，前屋面是温室的主要辐射面，在日光温室的墙体、后屋面及前屋面的全部辐射中，前屋面所占比例最大。前屋面最薄，导热最快，故合理选择前屋面覆盖保温被和棚膜的种类与质量，可以增强日光温室的保温性能，提高蔬果的产量和品质。