园艺学

温室保温覆盖材料研究现状及进展

摘要：随着现代化温室产业在我国的兴起和发展，温室覆盖材料也经历了一系列的变化和改进，着重探讨了我国温室内、外保温覆盖材料的发展和研究现状，并针对我国大型现代化温室发展中所遇到的外保温困难，不能适应温室集约化、规模化发展的要求等问题，提出改外保温为内保温的观点，建议寻找一种适合我国国情的温室内保温覆盖材料。这将对于促进我国设施产业的再度崛起，走具有中国特色的发展道路具有特别重要的意义。

关键词：温室；保温；覆盖材料

前言：

能源危机曾使世界温室面积的扩展受到显著影响，然而我国的设施园艺近年来却发展迅速，设施面积由20世纪80年代的0·72公顷增长到目前的210万公顷[1，5]，跃居世界的前列。究其原因，与我国温室透明覆盖物上的夜间覆盖保温有着十分密切的关系。近年来，大型温室的建设速度加快，然而在节能措施上存在较大问题，引起运行成本较高，效益低下。为改善这些不足，本文在分析国内外保温材料现状的基础上，提出内保温的新理念和改善内保温材料的新措施。1日光温室外覆盖保温材料研究现

由于我国华北地区为典型的大陆性气候，日光温室冬季生产必须进行夜间保温，对此前人已进行了大量的研究。长期以来，日光温室透明屋面夜间的保温主要依靠覆盖草苫、纸被、棉被、毛毡等来实现。草苫是用稻草、蒲草、谷草、蒲草加芦苇以及其它的草等编制而成，它是一种传统意义上的多孔保温材料，其散热是通过固体介质的传导、对流以及辐射来实现的。由于空气的低导热率，草苫的导热系数很小，保温效果好。可使温室夜间耗热减少60%，保温能力一般为5~6℃。[2]棉被保温能力为7~10℃，4层牛皮纸复合成的纸被为3~5℃。[3]尽管草苫、蒲席等传统保温覆盖材料在日光温室的发展进程中起到过举足轻重的作用，但随着温室向集约化、规模化方向发展，它的缺点则日益突出，如笨重、不

防水、质量不均、使用寿命短、揭盖困难、污染薄膜、对薄膜的磨损破坏严重等，而且草苫又是天然材料，资源日趋紧张，为此开发轻质、防水、价格适中、适于工厂化生产的新型保温材料来替代传统的草苫、蒲席等，已成为时代的潮流，受到了温室科研、生产和企业等各个部门的重视。研制优良的温室夜间外覆盖保温材料是节能日光温室急需解决的一个重要问题。[2，4]

近几年，我国各地陆续开发应用一些日光温室新型保温被。其基本结构有两大类：1)镀铝膜+微孔泡沫塑料(如发泡聚乙烯)，即利用微孔泡沫塑料的低导热系数和铝箔的高反射率、低发射率性质作绝热材料。[5]2)“保温棉毯”+防水布，“保温棉毯”是用旧棉布等材料经粉碎打浆后重新织成的，造价低，保温效果好。

[2]邱仲华、宋明军[5]研制了一种替代草苫的外覆盖保温材料，它是由镀铝膜加微孔泡沫塑料组成的复合材料。不仅保温隔热性能优于草苫，而且质地轻、防水、价格适宜、洁净光滑、不损伤或污染棚膜。邱仲华[6]在西北地区大面积试验成功并推广使用微孔泡沫塑料芯层复合保温被和两层薄膜(一层镀铝)中间夹两层瓦楞状泡沫纸的保温被。使用棉被加塑，料膜保护，在室外-18℃最低气温条件下可保持室内最低气温13·5℃，基本满足喜温果菜的低限温度。[6]陈端生等[7]对5种有可能替代草苫的保温被进行阳畦覆盖试验和实验室采用绝热模型箱方法进行的传热系数的静态测试，获得各种保温材料保温性能比较的参数，但遗憾的是所试验的几种保温被的保温性能均未达到草苫的水平。新型透明保温材料TIM (Transparent Insulation Materials)是指对太阳辐射有较高的透过率，而隔热性能优异的材料及其所组成的构件。其中蜂窝结构材料在国际上被广泛应用于太阳能集热器、太阳水池以及太阳房中[20~23]。我国曾有研究者探讨了塑料蜂窝结构材料(蜂窝塑膜)作为日光温室覆盖材料的应用问题[4，8]，试验和计算表明，它能减少温室透光面的散热量，总热损系数比普通塑膜降低40%左右，但透光率约下降10%。其综合效果是室内气温比普通日光温室高5℃左右，有可能造成白天室内气温过高而影响作物的正常生长。但现有结构的蜂窝塑膜夜间总热损仍较大，温室夜间仍需覆盖草苫保温[9]。在董仁杰[10]和齐刚等[8]将蜂窝塑膜用于温室覆膜探索的基础上，周新群等[2]提出用蜂窝塑膜加铝箔结构(Aluminized Honey-comb Plastic Sheet，简称AHPS)替代草苫作为温室外覆盖材料的设想，利用蜂窝小空间空气自然对流的抑制作用和铝箔对热辐射的反射作用，达到减少覆

盖层传热系数，增加保温性能的目的。并且，铝箔蜂窝结构(AHPS)覆盖层传热系数比无铝箔蜂窝结构(HPS)覆盖层下降35%~70%，铝箔朝上放置比铝箔朝下放置时传热系数小10%。选用PE-AHPS覆盖层可比相应的PVC-AHPS覆盖层传热系数小10% ~25%。陈邦奎[11]开发的透明保温软板采用双层中空的特殊结构，增强了双层塑膜的强度和耐用性，利用双层上下间的空心体起隔热作用，其保温性能比单层结构塑膜好，抗风性强。周长吉[12]对单层塑膜温室和双层充气温室进行了保温性比较，从两种温室的传热系数看，双层塑膜温室的传热系数为4·0W/(m2·K)，较单层塑膜温室(传热系数为6·8W/(m2·K))的保温能力高40%多。在单层玻璃上覆盖双层充气塑膜，其保温性能要比单层玻璃温室提高55% 2大型温室内保温覆盖材料的研究现状

我国作为世界农业大国之一，当前正面临着人口、资源和环境的严峻形势，为加快中国农业现代化的进程，实现农业生产方式从传统的农业向现代农业的转变和农业的可持续发展，急需解决工厂化农业设施的引进与国产化的问题。[13]高科技现代化温室生产的发展不仅能增强我国农业的国际竞争力，而且将解决农民的就业和增收问题。因此，大型现代化温室已成为温室产业的发展主流，但温室外覆盖保温已不能适应温室集约化、规模化发展的要求，很难在大型现代化温室上使用。[14]为此温祥珍[15]提出变外保温为内保温的概念和设想。内保温是将保温层设计在温室内部，采用隔热保温的轻型材料对温室进行保温，这样易于实现保温系统的机械化和自动化。同时，保温幕作为一种简便、有效的节能措施已成为现代温室的重要配套设施之一。

在国内，最近凌坚等用国产缀铝保温膜在温室内进行了保温节能实验。测定比较了有、无保温幕两种情况下的室内气温，在该实验条件下，采用缀铝膜保温幕时温室内外温差提高了3~5℃，保温幕上、下40 cm处温差平均达到8·8℃。在测定了温室有、无保温幕时的供暖量，并计算了屋面传热系数，结论认为缀铝膜保温幕的节能率达到37%，保温性能良好。崔庆法等[17]在连栋温室内用聚乙烯膜、镀铝膜(单层镀铝，镀铝面朝下)设置可移动式双层内保温幕，在初冬时节可以使供暖设施启动的时间推延1个月左右，具有明显的节能效果;在启动供暖设施后，可以使温室内凌晨的温度提高2·5~3·5℃，其保温效果优于双层充气膜。中国农业大学等单位先后研究了内保温幕及双层覆盖机理，试验证明这些保

温措施还是行之有效的[18]。从我国引进的大型温室来看，主要以铝箔作为二层幕保温材料，并无新的发展。在使用过程中发现铝箔作为二层幕材料进行内保温，虽然它质量轻、透气性好、便于操作，但由于价格较贵、保温效果不理想，因此还不很适合北方地区的不加温温室[19]。另外一些种植者则采用废旧的塑料膜作为二层幕进行内保温，尽管降低了成本、保温性能好，但是透气性差，造成高湿环境，诱发病害;为此有必要寻找一种新的保温材料作为温室内二层幕保温材料。考虑到传统上作为保温材料的纺织品的优缺点，和我国在纺织品生产上的优势，山西农业大学应用经过简单加工的的确良作为温室保温幕进行了保温测定试验。

[19]结果表明：的确良的保温性能优于常用的铝箔，最低夜温比铝箔高出3·1℃，平均夜温比铝箔要提高2·4℃;最低地温比铝箔高0·7℃，平均地温比铝箔提高1·4℃。且经实践证明能够进行温室番茄长季节栽培。

3现存问题及展望

中国加入WTO后，农业直接面临着国际市场的激烈竞争，设施农业作为优势产业受到各地重视，引进国外的大型现代化温室均同时引进了二层幕结构与设备，幕材料多以遮阳网、铝箔编织材料、不织布等做成，在上海等地已建合资厂生产铝箔编织类幕材料(LS系列)，代替进口产品，使价格大幅度降低(由40元/m2降低到15元/m2)，尽管如此，仍存在一些问题：(1)这些材料在北方冬季寒冷期保温效果不理想[24]，种植的喜温蔬菜冷害现象普遍发生，因此，使冬季生产耗能很大，运行成本增高(占冬季生产成本的40% ~70% )，经济效益低下; (2)大型温室生产中使用的内保温幕仍以国外进口材料为主，我国研制的材料没有进行大规模推广; (3)目前我国尚缺乏保温材料的系统研究资料，这将会直接影响着大型现代化温室在我国的推广使用及应用效果; (4)设施农业科研欠缺，目前我国自行研制开发的材料大多是在国外保温材料的基础上改进而成，没有充分利用我国的资源，缺乏我国特点。

温室是利用自然改造自然的设施，各国各地的气候条件、劳动力资源不同，温室保温的措施和手段亦应不同，不同材料的质地、隔热性能、使用寿命、价格和对环境的综合影响不同，因此选择保温材料也应进行综合考虑。我国地大物博，有着丰富的隔热保温材料资源，借鉴国外现有研究成果，并结合我国自身特点，设施园艺科研人员研制出适合我国的温室内保温覆盖材料(如山西农业大学以的

确良为材料研制的保温材料)，达到或超过现在普遍使用的温室保温材料的保温效果，将对促进我国设施产业的再度崛起，走一条具有中国特色的温室园艺发展道路具有特别重要的意义。

参考文献：

[1]朱明关于中国农业产业化与设施农业发展的战略思考[C].国际农业生物环境与能源工程论坛论文集，2003，1-3.

[2]周新群，董仁杰.日光温室外保温蜂窝结构覆盖材料的研究[J].农业工程学报，1998，14(4)：159-162.

[3]陈端生.中国节能日光温室建筑与环境研究进展[J].农业工程学报，1994，10(1)：123-128.

[4]董仁杰.生态温室系统环境研究[博士学位论文][D].北京：中国农业大学(东校区).1997.

[5]邱仲华，宋明军.一种复合保温覆盖材料研制和应用初报[J].农业工程学报，1995，11(4)：117-120.

[6]薛琳，杨志刚，田立苹.不同外保温措施对日光温室的温度影响[J].农业工程学报，1996，12 (增刊)：144-145.

[7]陈端生，邱建军，王刚，等.几种日光温室外保温覆盖材料的保温性能[J].农业工程学报，1996，12(增刊)：108-115.

[8]齐刚，董仁杰，刘道启.一种温室覆盖新型材料蜂窝塑膜[D].北京：农业工程学报，1992，12(1)：52-56.

[9]周新群，日光温室新型覆盖材料的研究[博士学位论文] [D].北京：中国农业大学(东校区).1998.

[10]董仁杰，吕钊钦.蜂窝塑膜温室覆盖材料性能试验研究[J].山东农业大学学报，1993，(3)：29-36.

[11]陈邦奎.农用双层中空透明保温软板的使用性能[J].农业实用工程技术，1997，13(12)：7.

[12]周长吉.双层充气塑膜温室经济技术评价[J].农业工程学报，1999，15(1)：159-163.

[13]吴美妮，华南地区工厂化农业设施引进与国产化[J].农业机械，2001，(4)：

32-33.

[14]张福墁，陈端生.面向21世纪的中国设施园艺工程[J].农业工程学报，1995，11 (增刊)：109-114.

[15]温祥珍，从国外设施园艺状况看我国设施园艺的发展[J].中国蔬菜，1999，(4)：1-5.

[16]凌坚.温室缀铝膜保温幕节能性能的实验研究初报[J].农业工程学报，2002，18 (1)89-92.

[17]崔庆法，王静.连栋温室可移动式双层内保温幕保温节能效果初探[J].农业工程学报，2002，18(6)：111-114.

[18]齐刚.新型温室覆盖材料—蜂窝塑膜[J].农业工程学报，1992，52-56.

[19]任艳芳，温祥珍，李亚灵.温室内保温覆盖材料的保温性能[J].华北农学报，2001，(16)：107-110.

[20] Ho llanos K G T. Honeycomb devices in flat-plate collector [J]. Solar Energy，1965，(9)：159-164.

[21]Schaefer Low Rey R. The optimum design of honey come solar ponds and a com parison with salt gradient ponds [J]. Solar Energy，1992，(14)：20-28.

[22]TaborH. Cellular insulation [J]. Solar Energys，1969，(12)：549-552.

[23] W itterV. Transparent insulation materials and their application in active and passive system [J]. Int. JSolarEng，1992，(11)：117-13

[24]王宏丽，李凯，代亚丽，等节能日光温室的发展与存在问题[J].西北农业大学学报，2000，28 (4)：108-112.