卷展式溫室保溫系統研究方案

蘇連喜 張勇

|摘要|連棟溫室內部空間廣闊，便于實現機械化和自動化，工作環境也相對較好，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，導致許多大型連棟溫室建成以后在冬季處于一個閑置或虧本運行的狀態。楊凌智慧溫室研究團隊和歐瑞農業結合多年實踐經驗創新發明了一種卷展式溫室保溫系統，可以將日光溫室上面用的更厚、保溫性能更好的輕質保溫被應用到連棟溫室上面，顯著提升連棟溫室的保溫性能，同時保溫被收攏后的遮陽率也非常小，僅為5%左右。

中國是設施農業生產大國，其溫室和大棚等大型設施占世界設施農業生產面積的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。但中國不是設施農業強國，設施生產整體水平不是很高，主要環節機械化率較低，大部分設施農業生產環節都靠人工解決，其中日光溫室和塑料拱棚由于內部空間比較狹小很難實現機械化和自動化。設施農業勞動力成本占比增加，而且這個趨勢不會改變，隨著中國農村人口的越來越少，設施內部生產環境差等原因，從事設施農業生產的年輕人越來越少，勞動力老齡化越來越嚴重，未來誰來解決中國人吃菜也是個問題。

連棟溫室內部空間大，這種大的空間為現代栽培物流系統、環控設備、大型機械、灌溉設備等提供了必要的空間，便于實現機械化和自動化，從而降低對勞動力的依賴;同時連棟溫室大棚內部的生產環境非常好，能吸引年輕人從事農業工作。連棟溫室能解決中國設施農業機械化自動化程度不足，勞動力成本占比過大的問題。但連棟溫室在國內設施農業占比較小。因為現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，許多園區冬季賣菜賺的錢不夠交供暖費的，很多大型的連棟溫室建成以后在冬季都處于一個閑置的狀態，并沒有起到好的示范效應，極大地浪費了資源。

中國45%以上的天然氣需要進口。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，智慧溫室研究團隊和歐瑞農業結合多年實踐經驗創新發明了一種卷展式溫室保溫系統，為解決連棟溫室冬季采暖能耗高這個問題提供了一種解決方案。

卷展式溫室保溫系統

卷展式溫室保溫系統（圖1～2）是將日光溫室上保溫性能好的保溫被應用到連棟溫室，讓連棟溫室也能有像日光溫室一樣的保溫能力。該系統主要由動力系統、卷繞系統、拉緊系統和密封結構組成。動力系統通過傳動軸和換向器將動力輸入到卷繞系統和拉緊系統，卷繞系統帶動保溫被卷繞、展開，拉緊系統同步拉抻著保溫被使保溫被一直處于拉緊狀態，密封結構包括滑動軌道、密封保溫被等，使整個系統具有極強的氣密性。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入滑動軌道內，滑動軌道擬安裝在桁架梁下弦桿上，這樣來實現卷放平整。

參數分析

相比現有的拉幕傳動保溫系統，卷展式溫室保溫系統在各項性能指標都有非常大的優勢。

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，該系統可以應用熱節省率85%以上的厚保溫被，保溫性能是現有拉幕系統的5～6倍，實現連棟溫室保溫性能質的飛躍，密封性能更好。系統采用滑道式的密封，可以減少冷風對流散熱（圖6）。

遮陽率

荷蘭的溫室產業的成功證明了“多一份陽光，多一份產量”，因此遮陽率也是衡量溫室保溫系統的重要指標。減少遮陽率可以保證溫室內有更多的光照，實現產量的提升。該系統的同步傳動形式，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。而傳統拉幕式保溫，保溫幕布無規則堆積在兩條幕線之間，4 m的輕質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的遮陽率僅為傳統拉幕傳動保溫系統（采用輕質保溫被）遮陽率的50%。

總結

在保溫節能方面，因卷展式溫室保溫系統極強的保溫能力，溫室透明外覆蓋的內表面會因溫度過低，產生較多的結露甚至是結冰，從而影響溫室的透光，這種情況容易出現在國內北方寒冷地區。可以參考日光溫室“晚揭簾早放簾”的方式，待冰或露化開后再打開保溫系統，也可以采用保溫被內外循環空氣或“吹熱風”的方法，待保溫被內外溫度大致相同，冰露化開的時候再打開保溫系統。在溫室遮陽方面，將溫室的桁架梁下弦做成異形結構能兼顧結構與保溫被滑道的雙重功效，溫室的整體遮陽率會進一步下降。卷展式溫室保溫系統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，進而助力設施農業節本增效、節能減排，促進溫室產業健康發展。

*項目支持：陜西省重點研發計劃項目（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推廣研發工作。

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

[引用信息]蘇連喜，張勇.卷展式溫室保溫系統研究方案[J].農業工程技術，2021，41（07）：52-53.