甘肅河西地區戈壁環境下日光溫室保溫被保溫性能分析

朱耀宗

(中國石油天然氣股份有限公司玉門油田分公司，甘肅 酒泉 735000)

1 引言

在日光溫室中，保溫被是非常重要的部分，通常鋪在大棚的前坡面，從結構角度展開分類，包括表層、保溫芯以及底層材料，其作用是為了在夜晚降溫時保持一定的溫度，防止大量熱量流失，在日出以后將其卷起，以維持溫室中一定的溫度。不過，現在常用的保溫被，其抗老化性能、保溫性能等并無法達到戈壁地區溫室的實際要求，這也導致戈壁溫室在夜晚時間段的保溫被保溫效果不夠理想，有高達60%甚至80%的熱量都會因此流失。甘肅河西地區遠離海洋，多戈壁地帶，缺乏降水，不過其擁有非常充足的光熱資源，正是因為這樣的地區條件，讓甘肅河西地區成為反季節農作物種植的寶地。甘肅河西地區戈壁環境對保溫被相關的性能等都會產生不小的影響，對比展開分析，后續便能夠有據可循地展開保溫被的制造以及選取運用，這對于該地區農業的發展有著很大的促進作用。

2 戈壁環境下對日光溫室保溫被保溫性能展開測試

2.1 保溫被保溫性能的測試分析

對日光溫室保溫被保溫性造成影響的因素主要是其材料的導熱性以及材料的抗老化性等。為了解保溫被的保溫性和其材料密度、使用時間等方面的關聯性，就一定要對其展開實驗。一般來說，要想對保溫被其保溫性的高低展開判斷，通常都是根據相關傳熱系數以及熱節省率展開分析[1]。

(1)熱傳系數。保溫被的覆蓋材料的單位面積存在溫差，一定時間中在一定面積存在的熱量就是傳熱系數，其是整體角度展現出保溫被材料保溫性高低的。

(2)熱節省率。其是在兩種情況下，擁有保溫被的覆蓋層和無保溫被的時候展開對比分析，前者的傳熱系數下降數值和后者的傳熱系數之比。

(3)靜態熱箱法。一般來說，都是采用靜態熱箱法對保溫被的傳熱系數展開測試的。所采用的裝置，其主要部分是熱箱，這是對保溫被使用的室內環境展開模擬，冷箱則是為了模擬夜晚時候的低溫環境，這兩者內部都安裝了調溫設置[2]。不僅如此，各個箱壁所采用也是絕熱材料，這樣就可以最大程度地避免測試因為外界因素造成影響。具體過程中，讓測試系統的工作狀況穩定下來，讓熱箱以及冷箱內部的溫度穩定在之前設定的數值范圍，然后對熱箱內的加熱耗能以及相關壁面的熱流量展開測試。還需要根據試件的面積以及冷箱當中的溫度差，對保溫被其保溫性的參數展開計算。

2.2 保溫被的抗彎折性能分析

所謂的抗彎折強度對于保溫被而言，是非常關鍵的技術參數。具體來說，保溫被是否具備足夠的抗彎折性，將會對其儲存方面以及實際的使用壽命造成很大的影響。事實上，保溫被一般都是運用在夜晚進行保溫，在白天的時候就會被卷起來。在這個過程當中，保溫被還會還持續受到相關的拉伸力的影響。若是卷放的次數太多，還會讓保溫被出現變形以及折斷等情況。可以說，保溫被要想得到長時間的運用以及方便儲存，其必須擁有不錯的抗彎抗折性。

采用那些外層材料保溫性相似的保溫被展開試驗，將其放置在低溫環境下進行卷曲，觀察實際狀況。將冰箱溫度調到-18 ℃，將這些保溫被放置在冰箱冷卻30min，然后每個樣品都要卷曲100次，將他們的表面性狀及時完整的記錄，根據結果可以發現，牛津布一號二號等有著不錯的抗彎折性，不過從價格上來看，牛津布價格實惠，所以其更加合適用在農業生產領域。

3 戈壁環境下日光溫室保溫被保溫性能的變化研究

3.1 不同密度下材料導熱系數變化

在實際的應用過程當中，保溫被所具備的性能會不斷地出現較大的改變。主要就是由于保溫芯層的導熱系數出現了變化。一般來說，使用比較多的保溫芯層，其材料一般是各種纖維在相應的工藝下所制作出來的。如果長時間地進行使用，那么材料的纖維受到外力不斷作用，承受著紫外線長期的照射等因素，就會導致材料的纖維不斷收縮，而且還會出現穿插糾纏的情況，這也會導致保溫被的保溫性能發生變化。

3.2 水分對保溫芯層導熱系數的影響

含水率對導熱系數帶來的影響，通常來說，可以劃分為兩類。如果水分是水蒸氣的形態蘊含在材料當中，溫度并未達到水的露點溫度。因為水蒸氣與干空氣導熱系數是非常相似的，因此，材料當中所具備的水蒸氣含量不會對其導熱系數造成影響。不僅如此，若是周圍的溫度下降，沒有達到水的露點，那么水就會變成冰，這樣會使材料的導熱系數出現很大的改變。

保溫被是針對相對特殊的環境運用的，其溫度比起水的露點要小上很多，因此這里針對第二類情況展開分析。因為日光溫室保溫被芯層所采用的材料一般都具備質量輕盈以及材質疏松的特點，通常都保持的纖維形狀，其內部包含著的靜止的空氣，目的就是為了阻隔熱傳導。因為其中有很多的氣孔，這也導致材料處于潮濕環境中，很容易吸收其中的水分，而水的導熱系數是不流動空氣的20倍，所以，如果保溫被芯的材料存在吸水的情況，亦或者因為其防水層失效，被水分侵入，便會讓材料的含水量大幅度提升，從而導致其熱系數大漲。

因為日光保溫室保溫被一般都是在冬天寒冷天氣下運用的，而甘肅河西地區戈壁夜晚的溫度一般都處于-20 ℃左右，若是保溫芯層存在水分，便會導致其內部出現結冰的情況。因為冰的導熱系數是水的4倍，將會導致材料的導熱系數再次大幅度提升，這樣會很快地將保溫室熱量散發，保溫被的保溫能力也會大大降低。若是內部的水分再次增加，還會導致材料的孔隙產生其他的傳熱方式。所以，若是保溫被芯層的水分不斷的增加，其導熱系數的提升并非和蘊含的水分保持線性關系。

根據分析可知，空心棉最開始的性能以及動態性能是不錯的，因此，在選取芯層材料的時候，就需要選取空心棉這種材料。若是含水率不斷的提升，材料的導熱系數并不會出現過大的變化，不過若是含水率達到20%的時候，材料的導熱系數還是會超過1倍。所以，日光溫室保溫被的外層必須要選取具備不錯防水性的材料，如果外層材料出現漏水問題，那么保溫被的保溫性也將不復存在。需要注意的是，如果保溫被芯層的材料選取的是毛氈，這種材料的導熱系數會因含水率的提升出現很大的改變，所以一定要保證外層材料的完整，若是發生其出現破損需要馬上更換，盡可能防止因為低溫致使農業產量降低。

4 保溫被的抗老化性分析

保溫被老化的時候，它的物理性能，比如拉伸、斷裂伸長率、低溫彎折性等都會有所下降，不僅如此，還會導致材料的分子結構出現變化，它的傳熱系數也會因此變化，從而讓保溫被的保溫性大幅度的降低。保溫被材料之所以會出現老化的情況，是由于太陽光輻射所帶來的紫外線，雖然它的能量只不過占據了太陽輻射總量的8%，但紫外線輻射能量的光量子能量相對較高，所以會產生非常明顯的光學作用以及生物效應。

溫度之所以會對保溫被的材料性能造成一定的影響，就是由于溫度會導致材料光化學反應、化學降解反應變得更快。不僅如此，溫度還會導致材料的表面出現變化，比如說收縮以及膨脹，但是因為甘肅河西地區戈壁環境溫度較高，這樣的環境溫度導致了保溫被材料的老化變得更加快速，讓其產生了開裂。目前使用最多的聚丙烯制品無紡布, 其抗老化強度為500h, 且聚丙烯可以很快降解, 并且在無毒的形態中進入下一下環境循環, 在選擇時應具體情況區別對待。

5 結語

甘肅河西地區戈壁環境在冬季的時候，其擁有著非常充足的日照，風沙卻比較嚴重。所以，對保溫被內外材料選取的過程中，不僅要意識到其整體的保溫性的合格，最為關鍵的是根據當地的環境狀況。因為甘肅省河西地區環境的特殊性，決定了保溫被外層必須要選取擁有很強抗老化性的，而且不會對周圍環境造成多大危害的材料。而保溫被的保溫芯則需要選取那些傳熱系數不高，但是擁有較高含氣率的材料。對保溫被展開組合，因為在冬天的時候，溫室的低溫高濕情況顯得比較嚴重，所以，保溫被的內層需要加入防水布。因為保溫被的保溫性會由產品面密度的提升而變大，若是針刺密度提升就會導致保溫性降低。所以，要盡可能地降低保溫被加工過程中的針刺密度。