分段卷放保溫被對(duì)日光溫室光熱效應(yīng)的影響.pdf

新疆農(nóng)機(jī)化 2024年第5期 doi 10 13620 ki issn1007 7782 2024 05 011 中圖分類號(hào) S625 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 0 引言 日光溫室是重要的園藝生產(chǎn)設(shè)施 目前已成為 我國(guó)種植業(yè)中經(jīng)濟(jì)效益較高的產(chǎn)業(yè) 1 新疆自然環(huán) 境特殊 冬季漫長(zhǎng) 秋冬和初春日光溫室在育苗和 果蔬保供生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大作用 這期間的極端降 溫天氣是影響日光溫室生產(chǎn)的一大隱患 2 日光溫室前屋面覆蓋透光性良好的塑料薄膜 由于薄膜的熱阻很小 通過(guò)前屋面覆蓋層傳導(dǎo)熱量 占溫室總熱量損失的70 以上 3 采用保溫措施可 以提高溫室溫度 有效避免災(zāi)害性天氣對(duì)溫室生產(chǎn) 造成的損失 不同時(shí)間揭蓋保溫被對(duì)日光溫室內(nèi)氣 溫具有明顯的影響 4 揭保溫被時(shí)間應(yīng)選在日出后 1 h左右 蓋保溫被時(shí)間應(yīng)由覆蓋保溫被時(shí)的基礎(chǔ) 氣溫決定 5 提升日光溫室性能 建立新型日光溫室 生產(chǎn)模式在助農(nóng) 富農(nóng)工作中發(fā)揮重要作用 6 太陽(yáng)能是日光溫室的主要熱源 如何最大限度 地獲得太陽(yáng)能 同時(shí)盡可能小地減少溫室內(nèi)熱量散 失是日光溫室設(shè)計(jì)與管理的重要因素 7 國(guó)內(nèi)外學(xué)者 對(duì)日光溫室保溫被的研究主要集中在其材料組成和 揭蓋的時(shí)間等方面 而對(duì)于保溫被分時(shí) 分段卷放的 研究較少 鑒于此 本文以新疆阿克蘇地區(qū)兩棟結(jié)構(gòu) 與條件一致的日光溫室為研究對(duì)象 定點(diǎn)布置溫度 及太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)記錄儀 檢測(cè)分析一段時(shí)間內(nèi)保溫 被不同揭蓋方式下日光溫室內(nèi)溫度以及光照輻射的 動(dòng)態(tài)變化 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)溫室概況 試驗(yàn)溫室位于新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣托依堡勒 文章編號(hào) 1007 7782 2024 05 0040 04 分段卷放保溫被對(duì)日光溫室光熱效應(yīng)的影響 樊雯娟 1 陶 哲 2 許紅軍 2 1 昌吉市農(nóng)牧業(yè)技術(shù)推廣中心 新疆昌吉 831100 2 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 新疆烏魯木齊 830052 摘 要 為減少溫室熱量損失 以阿克蘇地區(qū)日光溫室為研究對(duì)象 根據(jù)新疆實(shí)際情況 設(shè)計(jì)分段式日光溫室保溫被揭蓋方 式 通過(guò)連續(xù)觀測(cè)溫室內(nèi)光照強(qiáng)度與空氣溫度變化 證實(shí)分段式保溫被揭蓋比一次性全揭開方式使溫室前 后部氣溫平均 值分別提高0 6 和0 8 白天可使溫室氣溫增溫速率更快 降溫速率更慢 在陰天可以增高溫室內(nèi)后部的光照強(qiáng)度 因 此分段卷放保溫被可以有效提升新疆日光溫室性能 增強(qiáng)溫室保溫蓄熱能力 關(guān)鍵詞 日光溫室 保溫被 揭蓋方式 光熱效應(yīng) Effectofsectionallyrollingheatpreservationquiltonlight andheateffectinsolargreenhouse FanWenjuan 1 TaoZhe 2 XuHongjun 2 1 Changji City Agricultural and Animal Husbandry Technology Extension Center Changji 831100 Xinjiang China 2 Xinjiang Agricultural University Urumqi 830052 Xinjiang China Abstract Inordertoreducethegreenhouseheatloss theAksuareasolargreenhouseasaresearchobject accordingtotheactual situationinXinjiang thewayoftakingofftheheatpreservationquiltinsectionalsolargreenhousewasdesigned Bycontinuously observingthechangesoflightintensityandairtemperatureinthegreenhouse itisconfirmedthattheaveragetemperatureinthe frontandbackofthegreenhousewasincreasedby0 6and0 8 respectivelybytakingofftheheatpreservationcoverofthe segmentedsolargreenhousecomparedwiththewayoftakingofftheheatpreservationcoverallatonetime Inthedaytime the temperatureinthegreenhouseincreasedfasteranddecreasedslower Thelightintensityintherearpartofthegreenhousecanbe increasedinatypicalcloudyday Therefore thesectionalrollingheatpreservationquiltcaneffectivelyimprovetheperformanceof thesunlightgreenhouseinXinjiangandenhancetheheatpreservationandheatstoragecapacityofthegreenhouse Key words Solargreenhouse Heatpreservationquilt Uncoveringmethod Photothermaleffect 修回日期 2024 07 18 基金項(xiàng)目 新疆蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系 XIARS 07 通訊作者 許紅軍 設(shè)施農(nóng)業(yè) 40 新疆農(nóng)機(jī)化2024年第5期 a 溫室前部光照強(qiáng)度變化 b 溫度后部光照強(qiáng)度變化 T溫室前部距地面150 cm CK溫室前部距地面150 cm 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 時(shí)間 h 光 照 強(qiáng) 度 l x T溫室后部距地面150 cm CK溫室后部距地面150 cm 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 光 照 強(qiáng) 度 l x 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 時(shí)間 h 圖2 典型晴天下 1月16日 兩溫室內(nèi)光照強(qiáng)度變化 迪鎮(zhèn)鐵熱克村 41 09 00 N 82 47 30 E 供試 溫室為組裝式日光溫室 溫室坐北朝南 東西長(zhǎng)為 72 m 南北跨度12 m 后墻高4 m 溫室脊高 5 2 m 圖1 該溫室為全鋼骨架結(jié)構(gòu) 溫室的墻體部分 均由10 cm噴膠棉構(gòu)成 試驗(yàn)時(shí)溫室為閑置狀態(tài) 溫室內(nèi)未種植作物 圖1 溫室結(jié)構(gòu) 1 2 試驗(yàn)儀器 采用哈爾濱物格電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)PD太 陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)記錄儀 通過(guò)該儀器測(cè)試組裝式溫室光 照強(qiáng)度和空氣溫度等環(huán)境因子 1 3 試驗(yàn)方法 測(cè)試時(shí)間為2022年1月1日 2022年2月28 日 共59 d 選取兩棟結(jié)構(gòu)與條件一致的日光溫室 進(jìn)行保溫被分段卷放T和常規(guī)卷放CK對(duì)照試驗(yàn) 分段卷放保溫被處理方式 T 于上午 11 00 將 溫室保溫被揭開至前屋面的1 2處 T1點(diǎn) 其后 每1小時(shí)揭開剩余前屋面總長(zhǎng)的1 2 T2 T3點(diǎn) 于 14 00完全揭開保溫被 其后每1小時(shí)依次覆蓋保 溫被 即15 00時(shí)覆蓋保溫被至T3點(diǎn) 16 00時(shí)覆蓋 保溫被至 T2 點(diǎn) 17 00 時(shí)覆蓋保溫被至 T1 點(diǎn) 于 18 00完全覆蓋保溫被 常規(guī)卷放保溫被處理方式 CK 于上午11 00完全打開保溫被 于18 00完全覆 蓋保溫被 將進(jìn)行T處理的日光溫室命名為 T溫 室 將進(jìn)行CK處理的日光溫室命名為CK溫室 溫 室保溫被揭蓋程度見表1 為避免溫室卷簾機(jī)對(duì)試 驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響 在溫室東西長(zhǎng)度的1 2略偏西 南北 跨度的1 3與2 3 離地面高度1 5 m處測(cè)量空氣溫 度與光照強(qiáng)度 圖1 測(cè)量數(shù)據(jù)每10 min記錄一 次 2 結(jié)果與分析 2 1 保溫被不同揭蓋方式對(duì)日光溫室內(nèi)光照強(qiáng)度的 影響 2 1 1 典型晴天下溫室內(nèi)光照強(qiáng)度的變化 圖2為典型晴天 1月16日 兩溫室內(nèi)前 后部 光照強(qiáng)度變化特點(diǎn) 可以看出兩溫室內(nèi)部光照強(qiáng)度的 變化趨勢(shì)一致 保溫被不同揭蓋方式對(duì)溫室內(nèi)光照強(qiáng) 度無(wú)明顯影響 T溫室在測(cè)試當(dāng)日14 00 15 00光照 強(qiáng)度達(dá)到最高值 前部24 891 lx 后部21 201 lx CK 溫室在同一時(shí)間段達(dá)到最高值 前部25 657 lx 后 部22 497 lx 溫室前部同一時(shí)刻的光照強(qiáng)度明顯高 于溫室后部 這是因?yàn)樘?yáng)光直射到溫室前屋面薄 膜后太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)薄膜發(fā)生散射 導(dǎo)致前部接受到的 直射光與散射光較多 而后部接收到的直射光沒有 變化 散射光較少 2 1 2 典型陰天下溫室內(nèi)光照強(qiáng)度的變化 圖3為典型陰天 1月18日 兩溫室內(nèi)前 后部 光照強(qiáng)度變化特點(diǎn) 可以看出陰天溫室內(nèi)光照強(qiáng)度 5 2m 4 0m 1 5m 0 0 T1 T2 T3 光照強(qiáng)度與溫度測(cè)點(diǎn) 光照強(qiáng)度與溫度測(cè)點(diǎn) 4000mm 4000mm 12000mm 溫室 序號(hào) T溫室 CK溫室 覆蓋保溫被 的時(shí)間 15 00 16 00 17 00 18 00 18 00 揭開保溫 被的時(shí)間 11 00 12 00 13 00 14 00 11 00 揭開保溫被 的程度 50 75 87 5 100 100 表1 日光溫室保溫被的揭蓋時(shí)間與揭蓋程度 覆蓋保溫被 的程度 87 5 75 50 0 0 注 100 指溫室保溫被完全揭開 0 指溫室保溫被完全覆蓋 設(shè)施農(nóng)業(yè) 41 新疆農(nóng)機(jī)化 2024年第5期 的變化規(guī)律與晴天不同 分析其原因可能是12 00 15 00這一時(shí)間段內(nèi)太陽(yáng)光被烏云遮擋導(dǎo)致光照強(qiáng) 度降低 圖3 典型陰天 1月18日 兩溫室內(nèi)光照強(qiáng)度變化 通過(guò)圖3可知 保溫被揭蓋方式對(duì)溫室前部的 光照強(qiáng)度無(wú)明顯影響 但在11 00 14 00這一段時(shí) 間內(nèi) 采用分段卷放保溫被處理方式時(shí)光照強(qiáng)度在 溫室后部明顯增高 產(chǎn)生這種現(xiàn)象的可能原因是 冬 季外界環(huán)境氣溫較低 相較于T溫度CK溫室揭蓋 程度大 二者揭蓋程度差50 CK溫室內(nèi)外溫差 驟降 溫室前屋面外層薄膜上因水份凝結(jié)附著了一 層冰晶 因此CK溫室前屋面透光率明顯降低 這引 起CK溫室后部光照強(qiáng)度下降比T溫室大 2 2 保溫被不同揭蓋方式對(duì)日光溫室內(nèi)空氣溫度的 影響 2 2 1 典型晴天下溫室內(nèi)空氣溫度的變化 典型晴天 1月16日 兩溫室內(nèi)部溫度變化特 點(diǎn)如圖4 在保溫被不同揭蓋處理下 兩溫室內(nèi)前 后部空氣溫度的變化趨勢(shì)基本一致 都呈現(xiàn)出先降 低再升高再降低的單峰曲線變化趨勢(shì) 分析兩溫室 前部氣溫變化 在T CK處理下兩溫室前部氣溫均 在10 00達(dá)到最低值 分別為6 6 6 7 隨著兩 溫室保溫被的揭開 溫室內(nèi)氣溫逐漸升高 并均于 15 50達(dá)到最高值 分別為 39 7 37 9 增溫速 度分別為 5 7 h 5 4 h 15 50 24 00 兩溫室內(nèi) 空氣溫度均呈下降趨勢(shì) 其中15 50 18 50降溫速 度較為迅速 降溫速率分別為6 1 h 6 3 h 18 50 24 00溫室內(nèi)氣溫下降較為平緩 降溫速率均為 0 4 h 由此可知 保溫被的不同揭蓋方式對(duì)溫室 內(nèi)白天氣溫增長(zhǎng)的速率和溫度降低的速率有顯著影 響 但對(duì)夜間溫度降低的速率影響不顯著 采用相同 的比較方法可得 兩溫室后部空氣溫度變化與前部 氣溫變化規(guī)律相同 圖4 典型晴天 1月16日 兩溫室內(nèi)空氣溫度變化 由圖4可知 經(jīng)T處理的溫室內(nèi)氣溫變化表現(xiàn) 優(yōu)于CK溫室 T溫室前 后部氣溫平均值分別高于 CK溫室0 6 0 8 增溫速率更快 降溫速率更 慢 2 2 2 典型陰天下溫室內(nèi)空氣溫度的變化 典型陰天 1月18日 溫室內(nèi)氣溫變化與晴天 略有不同 圖5 呈現(xiàn)出先降低再升高后降低再升 高后降低的雙峰曲線變化趨勢(shì) 可以看出溫室內(nèi)空 氣溫度在12 00 15 00明顯降低 造成這一現(xiàn)象的 原因同典型陰天下光照強(qiáng)度在12 00 15 00明顯下 降的原因相同 由于光照不充足 導(dǎo)致空氣溫度較 低 但陰天溫度變化趨勢(shì)與典型晴天相同 兩溫室 于17 00達(dá)到氣溫最高值 分別為29 1 28 0 增 溫速率分別為2 7 h 2 5 h 于10 00達(dá)到氣溫 45 0 40 0 35 5 30 0 25 0 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 2 4 0 0 T溫室后部距地面150 cm CK溫室后部距地面150 cm T溫室前部距地面150 cm CK溫室前部距地面150 cm 溫 度 時(shí)間 h 45 0 40 0 35 5 30 0 25 0 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 2 4 0 0 a 溫室前部空氣溫度變化 b 溫度后部空氣溫度變化 時(shí)間 h 溫 度 T溫室前部距地面150 cm CK溫室前部距地面150 cm T溫室后部距地面150 cm CK溫室后部距地面150 cm 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 時(shí)間 h 光 照 強(qiáng) 度 l x 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 a 溫室前部光照強(qiáng)度變化 b 溫度后部光照強(qiáng)度變化 時(shí)間 h 光 照 強(qiáng) 度 l x 設(shè)施農(nóng)業(yè) 下轉(zhuǎn)第46頁(yè) 42 新疆農(nóng)機(jī)化 2024年第5期 最低值 分別為 8 9 8 7 降溫速率分別為 0 8 h 1 1 h 由于天氣影響 兩溫室內(nèi)氣溫增加的 速率較低 但經(jīng)T處理的溫室仍然較CK溫室具有 更好的保溫蓄熱性能 圖6 典型陰天 1月18日 兩溫室內(nèi)空氣溫度變化 3 結(jié)論 通過(guò)連續(xù)觀測(cè)兩溫室不同處理下的光照強(qiáng)度與 空氣溫度 結(jié)果顯示不同處理溫室前 后部光照強(qiáng)度 變化規(guī)律一致 天氣狀況對(duì)兩溫室內(nèi)光照強(qiáng)度的整 體變化無(wú)明顯影響 但過(guò)早揭開保溫被可能會(huì)導(dǎo)致 溫室棚膜結(jié)冰進(jìn)而對(duì)溫室內(nèi)光照強(qiáng)度產(chǎn)生影響 保溫被分段揭蓋比全部揭開能讓溫室前 后部 氣溫平均值分別提高0 6 0 8 無(wú)論晴天還是 陰天 可使溫室內(nèi)白天氣溫增溫速率更快 降溫速率 更慢 在典型陰天下可以增高溫室內(nèi)后部的光照強(qiáng) 度 因此分段卷放保溫被可以有效提升新疆日光溫 室性能 增強(qiáng)溫室的保溫蓄熱能力 新疆冬季漫長(zhǎng)嚴(yán)重影響農(nóng)作物生產(chǎn)周期和農(nóng)民 收益 本文設(shè)計(jì)的揭蓋方式為溫室越冬生產(chǎn)揭 蓋保 溫被提供參考 減少因外界季節(jié)性影響對(duì)溫室內(nèi)溫 度造成的干擾 保證極端天氣條件下溫室內(nèi)部的有 效光照強(qiáng)度和溫度 為新疆地區(qū)日光溫室冬春生產(chǎn) 提供技術(shù)支撐 參考文獻(xiàn) 1 李天來(lái) 我國(guó)日光溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景 J 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè) 大學(xué)學(xué)報(bào) 2005 2 131 138 2 張桂蘭 陳華 日光溫室蔬菜凍害雪害預(yù)防和管理技術(shù) J 農(nóng)業(yè)工程技術(shù) 2017 37 7 59 61 3 王建 郭宇博 趙淑梅 等 日光溫室固定保溫被遮陰對(duì) 光熱環(huán)境及產(chǎn)量影響分析 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2023 39 27 236 237 4 王英師 陳建中 陳永杰 揭保溫被 蓋簾時(shí)間與日光溫 室內(nèi)氣溫變化的關(guān)系 J 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014 53 7 1524 1527 5 李國(guó)師 劉瑞雪 杜傳均 日光溫室保溫性能的觀測(cè)分析 J 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 1995 2 153 154 6 張紀(jì)濤 史向遠(yuǎn) 李永平 等 優(yōu)化日光溫室熱環(huán)境與建 構(gòu)的工程技術(shù)研究進(jìn)展 J 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào) 2021 11 9 72 78 7 曹瑞紅 日光溫室環(huán)境因子監(jiān)測(cè)及保溫 放風(fēng)控制系統(tǒng) 研發(fā) D 太原 山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 2020 a 溫室前部空氣溫度變化 b 溫度后部空氣溫度變化 溫 度 溫 度 時(shí)間 h 45 0 40 0 35 5 30 0 25 0 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 2 4 0 0 T溫室后部距地面150 cm CK溫室后部距地面150 cm T溫室前部距地面150 cm CK溫室前部距地面150 cm 45 0 40 0 35 5 30 0 25 0 20 0 15 0 10 0 5 0 0 0 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0 1 8 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 2 4 0 0 時(shí)間 h 利進(jìn)行 提高整體作業(yè)效率 因此應(yīng)重視農(nóng)機(jī)導(dǎo)航 系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)工作 確保其在農(nóng)田作業(yè)中發(fā)揮最 大的作用 參考文獻(xiàn) 1 中華人民共和國(guó)中央人民政府 中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于做 好 2023 年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)工作的意見 EB OL 2023 02 13 02 13 content 5741370 htm dzb true eqid 9f2f924f00000d830 0000004648179ea 2 史揚(yáng)杰 程馨慧 奚小波 等 農(nóng)業(yè)機(jī)械導(dǎo)航路徑跟蹤控 制方法研究進(jìn)展 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2023 39 15 1 14 3 裴新民 張艷彬 劉書艷 等 衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)在新疆農(nóng)機(jī) 化中的應(yīng)用分析 J 衛(wèi)星應(yīng)用 2015 6 10 13 4 新疆農(nóng)機(jī)網(wǎng) 我區(qū)上萬(wàn)臺(tái)套農(nóng)機(jī)設(shè)備使用北斗導(dǎo)航服務(wù) OL 2020 06 28 f6c492a168e34b84bfd7b4d1da794866 shtml 5 劉慧 農(nóng)機(jī)自動(dòng)駕駛裝備研發(fā)及路徑規(guī)劃算法研究 D 太原 中北大學(xué) 2023 6 付家豪 基于北斗和視覺的農(nóng)機(jī)裝備導(dǎo)航系統(tǒng)研究 D 淮南 安徽理工大學(xué) 2023 7 孫彬 計(jì)算機(jī)視覺修正下的農(nóng)機(jī)導(dǎo)航與電液控制設(shè)計(jì) J 南方農(nóng)機(jī) 2023 54 15 85 87 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 上接第42頁(yè) 使用維修 46