分段卷放保温被对日光温室光热效应的影响.pdf

新疆农机化 2024年第5期 doi 10 13620 ki issn1007 7782 2024 05 011 中图分类号 S625 文献标识码 A 0 引言 日光温室是重要的园艺生产设施 目前已成为 我国种植业中经济效益较高的产业 1 新疆自然环 境特殊 冬季漫长 秋冬和初春日光温室在育苗和 果蔬保供生产中发挥着巨大作用 这期间的极端降 温天气是影响日光温室生产的一大隐患 2 日光温室前屋面覆盖透光性良好的塑料薄膜 由于薄膜的热阻很小 通过前屋面覆盖层传导热量 占温室总热量损失的70 以上 3 采用保温措施可 以提高温室温度 有效避免灾害性天气对温室生产 造成的损失 不同时间揭盖保温被对日光温室内气 温具有明显的影响 4 揭保温被时间应选在日出后 1 h左右 盖保温被时间应由覆盖保温被时的基础 气温决定 5 提升日光温室性能 建立新型日光温室 生产模式在助农 富农工作中发挥重要作用 6 太阳能是日光温室的主要热源 如何最大限度 地获得太阳能 同时尽可能小地减少温室内热量散 失是日光温室设计与管理的重要因素 7 国内外学者 对日光温室保温被的研究主要集中在其材料组成和 揭盖的时间等方面 而对于保温被分时 分段卷放的 研究较少 鉴于此 本文以新疆阿克苏地区两栋结构 与条件一致的日光温室为研究对象 定点布置温度 及太阳辐射数据记录仪 检测分析一段时间内保温 被不同揭盖方式下日光温室内温度以及光照辐射的 动态变化 1 材料与方法 1 1 试验温室概况 试验温室位于新疆阿克苏地区沙雅县托依堡勒 文章编号 1007 7782 2024 05 0040 04 分段卷放保温被对日光温室光热效应的影响 樊雯娟 1 陶 哲 2 许红军 2 1 昌吉市农牧业技术推广中心 新疆昌吉 831100 2 新疆农业大学 新疆乌鲁木齐 830052 摘 要 为减少温室热量损失 以阿克苏地区日光温室为研究对象 根据新疆实际情况 设计分段式日光温室保温被揭盖方 式 通过连续观测温室内光照强度与空气温度变化 证实分段式保温被揭盖比一次性全揭开方式使温室前 后部气温平均 值分别提高0 6 和0 8 白天可使温室气温增温速率更快 降温速率更慢 在阴天可以增高温室内后部的光照强度 因 此分段卷放保温被可以有效提升新疆日光温室性能 增强温室保温蓄热能力 关键词 日光温室 保温被 揭盖方式 光热效应 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 基金项目 新疆蔬菜产业技术体系 XIARS 07 通讯作者 许红军 设施农业 40 新疆农机化2024年第5期 a 温室前部光照强度变化 b 温度后部光照强度变化 T温室前部距地面150 cm CK温室前部距地面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 时间 h 光 照 强 度 l x T温室后部距地面150 cm CK温室后部距地面150 cm 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 光 照 强 度 l x 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 时间 h 图2 典型晴天下 1月16日 两温室内光照强度变化 迪镇铁热克村 41 09 00 N 82 47 30 E 供试 温室为组装式日光温室 温室坐北朝南 东西长为 72 m 南北跨度12 m 后墙高4 m 温室脊高 5 2 m 图1 该温室为全钢骨架结构 温室的墙体部分 均由10 cm喷胶棉构成 试验时温室为闲置状态 温室内未种植作物 图1 温室结构 1 2 试验仪器 采用哈尔滨物格电子技术有限公司生产PD太 阳辐射数据记录仪 通过该仪器测试组装式温室光 照强度和空气温度等环境因子 1 3 试验方法 测试时间为2022年1月1日 2022年2月28 日 共59 d 选取两栋结构与条件一致的日光温室 进行保温被分段卷放T和常规卷放CK对照试验 分段卷放保温被处理方式 T 于上午 11 00 将 温室保温被揭开至前屋面的1 2处 T1点 其后 每1小时揭开剩余前屋面总长的1 2 T2 T3点 于 14 00完全揭开保温被 其后每1小时依次覆盖保 温被 即15 00时覆盖保温被至T3点 16 00时覆盖 保温被至 T2 点 17 00 时覆盖保温被至 T1 点 于 18 00完全覆盖保温被 常规卷放保温被处理方式 CK 于上午11 00完全打开保温被 于18 00完全覆 盖保温被 将进行T处理的日光温室命名为 T温 室 将进行CK处理的日光温室命名为CK温室 温 室保温被揭盖程度见表1 为避免温室卷帘机对试 验数据的影响 在温室东西长度的1 2略偏西 南北 跨度的1 3与2 3 离地面高度1 5 m处测量空气温 度与光照强度 图1 测量数据每10 min记录一 次 2 结果与分析 2 1 保温被不同揭盖方式对日光温室内光照强度的 影响 2 1 1 典型晴天下温室内光照强度的变化 图2为典型晴天 1月16日 两温室内前 后部 光照强度变化特点 可以看出两温室内部光照强度的 变化趋势一致 保温被不同揭盖方式对温室内光照强 度无明显影响 T温室在测试当日14 00 15 00光照 强度达到最高值 前部24 891 lx 后部21 201 lx CK 温室在同一时间段达到最高值 前部25 657 lx 后 部22 497 lx 温室前部同一时刻的光照强度明显高 于温室后部 这是因为太阳光直射到温室前屋面薄 膜后太阳光经过薄膜发生散射 导致前部接受到的 直射光与散射光较多 而后部接收到的直射光没有 变化 散射光较少 2 1 2 典型阴天下温室内光照强度的变化 图3为典型阴天 1月18日 两温室内前 后部 光照强度变化特点 可以看出阴天温室内光照强度 5 2m 4 0m 1 5m 0 0 T1 T2 T3 光照强度与温度测点 光照强度与温度测点 4000mm 4000mm 12000mm 温室 序号 T温室 CK温室 覆盖保温被 的时间 15 00 16 00 17 00 18 00 18 00 揭开保温 被的时间 11 00 12 00 13 00 14 00 11 00 揭开保温被 的程度 50 75 87 5 100 100 表1 日光温室保温被的揭盖时间与揭盖程度 覆盖保温被 的程度 87 5 75 50 0 0 注 100 指温室保温被完全揭开 0 指温室保温被完全覆盖 设施农业 41 新疆农机化 2024年第5期 的变化规律与晴天不同 分析其原因可能是12 00 15 00这一时间段内太阳光被乌云遮挡导致光照强 度降低 图3 典型阴天 1月18日 两温室内光照强度变化 通过图3可知 保温被揭盖方式对温室前部的 光照强度无明显影响 但在11 00 14 00这一段时 间内 采用分段卷放保温被处理方式时光照强度在 温室后部明显增高 产生这种现象的可能原因是 冬 季外界环境气温较低 相较于T温度CK温室揭盖 程度大 二者揭盖程度差50 CK温室内外温差 骤降 温室前屋面外层薄膜上因水份凝结附着了一 层冰晶 因此CK温室前屋面透光率明显降低 这引 起CK温室后部光照强度下降比T温室大 2 2 保温被不同揭盖方式对日光温室内空气温度的 影响 2 2 1 典型晴天下温室内空气温度的变化 典型晴天 1月16日 两温室内部温度变化特 点如图4 在保温被不同揭盖处理下 两温室内前 后部空气温度的变化趋势基本一致 都呈现出先降 低再升高再降低的单峰曲线变化趋势 分析两温室 前部气温变化 在T CK处理下两温室前部气温均 在10 00达到最低值 分别为6 6 6 7 随着两 温室保温被的揭开 温室内气温逐渐升高 并均于 15 50达到最高值 分别为 39 7 37 9 增温速 度分别为 5 7 h 5 4 h 15 50 24 00 两温室内 空气温度均呈下降趋势 其中15 50 18 50降温速 度较为迅速 降温速率分别为6 1 h 6 3 h 18 50 24 00温室内气温下降较为平缓 降温速率均为 0 4 h 由此可知 保温被的不同揭盖方式对温室 内白天气温增长的速率和温度降低的速率有显著影 响 但对夜间温度降低的速率影响不显著 采用相同 的比较方法可得 两温室后部空气温度变化与前部 气温变化规律相同 图4 典型晴天 1月16日 两温室内空气温度变化 由图4可知 经T处理的温室内气温变化表现 优于CK温室 T温室前 后部气温平均值分别高于 CK温室0 6 0 8 增温速率更快 降温速率更 慢 2 2 2 典型阴天下温室内空气温度的变化 典型阴天 1月18日 温室内气温变化与晴天 略有不同 图5 呈现出先降低再升高后降低再升 高后降低的双峰曲线变化趋势 可以看出温室内空 气温度在12 00 15 00明显降低 造成这一现象的 原因同典型阴天下光照强度在12 00 15 00明显下 降的原因相同 由于光照不充足 导致空气温度较 低 但阴天温度变化趋势与典型晴天相同 两温室 于17 00达到气温最高值 分别为29 1 28 0 增 温速率分别为2 7 h 2 5 h 于10 00达到气温 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温室后部距地面150 cm CK温室后部距地面150 cm T温室前部距地面150 cm CK温室前部距地面150 cm 温 度 时间 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 温室前部空气温度变化 b 温度后部空气温度变化 时间 h 温 度 T温室前部距地面150 cm CK温室前部距地面150 cm T温室后部距地面150 cm CK温室后部距地面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 时间 h 光 照 强 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 温室前部光照强度变化 b 温度后部光照强度变化 时间 h 光 照 强 度 l x 设施农业 下转第46页 42 新疆农机化 2024年第5期 最低值 分别为 8 9 8 7 降温速率分别为 0 8 h 1 1 h 由于天气影响 两温室内气温增加的 速率较低 但经T处理的温室仍然较CK温室具有 更好的保温蓄热性能 图6 典型阴天 1月18日 两温室内空气温度变化 3 结论 通过连续观测两温室不同处理下的光照强度与 空气温度 结果显示不同处理温室前 后部光照强度 变化规律一致 天气状况对两温室内光照强度的整 体变化无明显影响 但过早揭开保温被可能会导致 温室棚膜结冰进而对温室内光照强度产生影响 保温被分段揭盖比全部揭开能让温室前 后部 气温平均值分别提高0 6 0 8 无论晴天还是 阴天 可使温室内白天气温增温速率更快 降温速率 更慢 在典型阴天下可以增高温室内后部的光照强 度 因此分段卷放保温被可以有效提升新疆日光温 室性能 增强温室的保温蓄热能力 新疆冬季漫长严重影响农作物生产周期和农民 收益 本文设计的揭盖方式为温室越冬生产揭 盖保 温被提供参考 减少因外界季节性影响对温室内温 度造成的干扰 保证极端天气条件下温室内部的有 效光照强度和温度 为新疆地区日光温室冬春生产 提供技术支撑 参考文献 1 李天来 我国日光温室产业发展现状与前景 J 沈阳农业 大学学报 2005 2 131 138 2 张桂兰 陈华 日光温室蔬菜冻害雪害预防和管理技术 J 农业工程技术 2017 37 7 59 61 3 王建 郭宇博 赵淑梅 等 日光温室固定保温被遮阴对 光热环境及产量影响分析 J 农业工程学报 2023 39 27 236 237 4 王英师 陈建中 陈永杰 揭保温被 盖帘时间与日光温 室内气温变化的关系 J 湖北农业科学 2014 53 7 1524 1527 5 李国师 刘瑞雪 杜传均 日光温室保温性能的观测分析 J 安徽农业科学 1995 2 153 154 6 张纪涛 史向远 李永平 等 优化日光温室热环境与建 构的工程技术研究进展 J 农学学报 2021 11 9 72 78 7 曹瑞红 日光温室环境因子监测及保温 放风控制系统 研发 D 太原 山西农业大学 2020 a 温室前部空气温度变化 b 温度后部空气温度变化 温 度 温 度 时间 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温室后部距地面150 cm CK温室后部距地面150 cm T温室前部距地面150 cm CK温室前部距地面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 时间 h 利进行 提高整体作业效率 因此应重视农机导航 系统的维护保养工作 确保其在农田作业中发挥最 大的作用 参考文献 1 中华人民共和国中央人民政府 中共中央国务院关于做 好 2023 年全面推进乡村振兴重点工作的意见 EB OL 2023 02 13 02 13 content 5741370 htm dzb true eqid 9f2f924f00000d830 0000004648179ea 2 史扬杰 程馨慧 奚小波 等 农业机械导航路径跟踪控 制方法研究进展 J 农业工程学报 2023 39 15 1 14 3 裴新民 张艳彬 刘书艳 等 卫星导航技术在新疆农机 化中的应用分析 J 卫星应用 2015 6 10 13 4 新疆农机网 我区上万台套农机设备使用北斗导航服务 OL 2020 06 28 f6c492a168e34b84bfd7b4d1da794866 shtml 5 刘慧 农机自动驾驶装备研发及路径规划算法研究 D 太原 中北大学 2023 6 付家豪 基于北斗和视觉的农机装备导航系统研究 D 淮南 安徽理工大学 2023 7 孙彬 计算机视觉修正下的农机导航与电液控制设计 J 南方农机 2023 54 15 85 87 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 上接第42页 使用维修 46