卷展式溫室保溫系統(tǒng)研究方案

蘇連喜 張勇

|摘要|連棟溫室內(nèi)部空間廣闊，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，工作環(huán)境也相對較好，但連棟溫室大棚由于保溫性能不好，在冬季的采暖能耗非常大，導(dǎo)致許多大型連棟溫室建成以后在冬季處于一個(gè)閑置或虧本運(yùn)行的狀態(tài)。楊凌智慧溫室研究團(tuán)隊(duì)和歐瑞農(nóng)業(yè)結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)新發(fā)明了一種卷展式溫室保溫系統(tǒng)，可以將日光溫室上面用的更厚、保溫性能更好的輕質(zhì)保溫被應(yīng)用到連棟溫室上面，顯著提升連棟溫室的保溫性能，同時(shí)保溫被收攏后的遮陽率也非常小，僅為5%左右。

中國是設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，其溫室和大棚等大型設(shè)施占世界設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積的85%以上。其中大部分都是塑料拱棚和日光溫室，連棟溫室占比非常小。但中國不是設(shè)施農(nóng)業(yè)強(qiáng)國，設(shè)施生產(chǎn)整體水平不是很高，主要環(huán)節(jié)機(jī)械化率較低，大部分設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都靠人工解決，其中日光溫室和塑料拱棚由于內(nèi)部空間比較狹小很難實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。設(shè)施農(nóng)業(yè)勞動力成本占比增加，而且這個(gè)趨勢不會改變，隨著中國農(nóng)村人口的越來越少，設(shè)施內(nèi)部生產(chǎn)環(huán)境差等原因，從事設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的年輕人越來越少，勞動力老齡化越來越嚴(yán)重，未來誰來解決中國人吃菜也是個(gè)問題。

連棟溫室內(nèi)部空間大，這種大的空間為現(xiàn)代栽培物流系統(tǒng)、環(huán)控設(shè)備、大型機(jī)械、灌溉設(shè)備等提供了必要的空間，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化，從而降低對勞動力的依賴;同時(shí)連棟溫室大棚內(nèi)部的生產(chǎn)環(huán)境非常好，能吸引年輕人從事農(nóng)業(yè)工作。連棟溫室能解決中國設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化自動化程度不足，勞動力成本占比過大的問題。但連棟溫室在國內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)占比較小。因?yàn)楝F(xiàn)有的連棟溫室相對中國北方的氣候不適用，冬季太冷，能耗太高，許多園區(qū)冬季賣菜賺的錢不夠交供暖費(fèi)的，很多大型的連棟溫室建成以后在冬季都處于一個(gè)閑置的狀態(tài)，并沒有起到好的示范效應(yīng)，極大地浪費(fèi)了資源。

中國45%以上的天然氣需要進(jìn)口。如果連棟溫室可以具備日光溫室同等性能的保溫能力，就能大大降低連棟溫室的采暖能耗。為此，智慧溫室研究團(tuán)隊(duì)和歐瑞農(nóng)業(yè)結(jié)合多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)創(chuàng)新發(fā)明了一種卷展式溫室保溫系統(tǒng)，為解決連棟溫室冬季采暖能耗高這個(gè)問題提供了一種解決方案。

卷展式溫室保溫系統(tǒng)

卷展式溫室保溫系統(tǒng)（圖1～2）是將日光溫室上保溫性能好的保溫被應(yīng)用到連棟溫室，讓連棟溫室也能有像日光溫室一樣的保溫能力。該系統(tǒng)主要由動力系統(tǒng)、卷繞系統(tǒng)、拉緊系統(tǒng)和密封結(jié)構(gòu)組成。動力系統(tǒng)通過傳動軸和換向器將動力輸入到卷繞系統(tǒng)和拉緊系統(tǒng)，卷繞系統(tǒng)帶動保溫被卷繞、展開，拉緊系統(tǒng)同步拉抻著保溫被使保溫被一直處于拉緊狀態(tài)，密封結(jié)構(gòu)包括滑動軌道、密封保溫被等，使整個(gè)系統(tǒng)具有極強(qiáng)的氣密性。如圖3～5所示，卷軸卷著保溫被，并通過定位滾軸將保溫被導(dǎo)入滑動軌道內(nèi)，滑動軌道擬安裝在桁架梁下弦桿上，這樣來實(shí)現(xiàn)卷放平整。

參數(shù)分析

相比現(xiàn)有的拉幕傳動保溫系統(tǒng)，卷展式溫室保溫系統(tǒng)在各項(xiàng)性能指標(biāo)都有非常大的優(yōu)勢。

保溫性能

溫室保溫性能方面通常有“十層單不如一層棉”的說法，該系統(tǒng)可以應(yīng)用熱節(jié)省率85%以上的厚保溫被，保溫性能是現(xiàn)有拉幕系統(tǒng)的5～6倍，實(shí)現(xiàn)連棟溫室保溫性能質(zhì)的飛躍，密封性能更好。系統(tǒng)采用滑道式的密封，可以減少冷風(fēng)對流散熱（圖6）。

遮陽率

荷蘭的溫室產(chǎn)業(yè)的成功證明了“多一份陽光，多一份產(chǎn)量”，因此遮陽率也是衡量溫室保溫系統(tǒng)的重要指標(biāo)。減少遮陽率可以保證溫室內(nèi)有更多的光照，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的提升。該系統(tǒng)的同步傳動形式，使得保溫被收攏后被緊緊地卷起來，8 m的保溫被卷起來后直徑僅為0.4 m。而傳統(tǒng)拉幕式保溫，保溫幕布無規(guī)則堆積在兩條幕線之間，4 m的輕質(zhì)保溫被白天收攏以后的直徑約為0.4 m。所以卷展式溫室保溫系統(tǒng)的遮陽率僅為傳統(tǒng)拉幕傳動保溫系統(tǒng)（采用輕質(zhì)保溫被）遮陽率的50%。

總結(jié)

在保溫節(jié)能方面，因卷展式溫室保溫系統(tǒng)極強(qiáng)的保溫能力，溫室透明外覆蓋的內(nèi)表面會因溫度過低，產(chǎn)生較多的結(jié)露甚至是結(jié)冰，從而影響溫室的透光，這種情況容易出現(xiàn)在國內(nèi)北方寒冷地區(qū)?？梢詤⒖既展鉁厥摇巴斫液熢绶藕煛钡姆绞?，待冰或露化開后再打開保溫系統(tǒng)，也可以采用保溫被內(nèi)外循環(huán)空氣或“吹熱風(fēng)”的方法，待保溫被內(nèi)外溫度大致相同，冰露化開的時(shí)候再打開保溫系統(tǒng)。在溫室遮陽方面，將溫室的桁架梁下弦做成異形結(jié)構(gòu)能兼顧結(jié)構(gòu)與保溫被滑道的雙重功效，溫室的整體遮陽率會進(jìn)一步下降。卷展式溫室保溫系統(tǒng)致力于破解大型連棟溫室冬季能耗高的問題，促使連棟溫室在冬季少加溫甚至不加溫也能越冬生產(chǎn)，進(jìn)而助力設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)本增效、節(jié)能減排，促進(jìn)溫室產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

*項(xiàng)目支持：陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018TSCXL-NY-05-05）。

作者簡介：蘇連喜（1986-），男，滿族，遼寧沈陽人，主要從事溫室新技術(shù)推廣研發(fā)工作。

**通信作者：張勇（1977-），男，漢族，副教授，主要從事溫室建筑結(jié)構(gòu)及光熱環(huán)境和建筑園藝研究。

[引用信息]蘇連喜，張勇.卷展式溫室保溫系統(tǒng)研究方案[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2021，41（07）：52-53.