甘肃河西地区戈壁环境下日光温室保温被保温性能分析

朱耀宗

(中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司，甘肃 酒泉 735000)

1 引言

在日光温室中，保温被是非常重要的部分，通常铺在大棚的前坡面，从结构角度展开分类，包括表层、保温芯以及底层材料，其作用是为了在夜晚降温时保持一定的温度，防止大量热量流失，在日出以后将其卷起，以维持温室中一定的温度。不过，现在常用的保温被，其抗老化性能、保温性能等并无法达到戈壁地区温室的实际要求，这也导致戈壁温室在夜晚时间段的保温被保温效果不够理想，有高达60%甚至80%的热量都会因此流失。甘肃河西地区远离海洋，多戈壁地带，缺乏降水，不过其拥有非常充足的光热资源，正是因为这样的地区条件，让甘肃河西地区成为反季节农作物种植的宝地。甘肃河西地区戈壁环境对保温被相关的性能等都会产生不小的影响，对比展开分析，后续便能够有据可循地展开保温被的制造以及选取运用，这对于该地区农业的发展有着很大的促进作用。

2 戈壁环境下对日光温室保温被保温性能展开测试

2.1 保温被保温性能的测试分析

对日光温室保温被保温性造成影响的因素主要是其材料的导热性以及材料的抗老化性等。为了解保温被的保温性和其材料密度、使用时间等方面的关联性，就一定要对其展开实验。一般来说，要想对保温被其保温性的高低展开判断，通常都是根据相关传热系数以及热节省率展开分析[1]。

(1)热传系数。保温被的覆盖材料的单位面积存在温差，一定时间中在一定面积存在的热量就是传热系数，其是整体角度展现出保温被材料保温性高低的。

(2)热节省率。其是在两种情况下，拥有保温被的覆盖层和无保温被的时候展开对比分析，前者的传热系数下降数值和后者的传热系数之比。

(3)静态热箱法。一般来说，都是采用静态热箱法对保温被的传热系数展开测试的。所采用的装置，其主要部分是热箱，这是对保温被使用的室内环境展开模拟，冷箱则是为了模拟夜晚时候的低温环境，这两者内部都安装了调温设置[2]。不仅如此，各个箱壁所采用也是绝热材料，这样就可以最大程度地避免测试因为外界因素造成影响。具体过程中，让测试系统的工作状况稳定下来，让热箱以及冷箱内部的温度稳定在之前设定的数值范围，然后对热箱内的加热耗能以及相关壁面的热流量展开测试。还需要根据试件的面积以及冷箱当中的温度差，对保温被其保温性的参数展开计算。

2.2 保温被的抗弯折性能分析

所谓的抗弯折强度对于保温被而言，是非常关键的技术参数。具体来说，保温被是否具备足够的抗弯折性，将会对其储存方面以及实际的使用寿命造成很大的影响。事实上，保温被一般都是运用在夜晚进行保温，在白天的时候就会被卷起来。在这个过程当中，保温被还会还持续受到相关的拉伸力的影响。若是卷放的次数太多，还会让保温被出现变形以及折断等情况。可以说，保温被要想得到长时间的运用以及方便储存，其必须拥有不错的抗弯抗折性。

采用那些外层材料保温性相似的保温被展开试验，将其放置在低温环境下进行卷曲，观察实际状况。将冰箱温度调到-18 ℃，将这些保温被放置在冰箱冷却30min，然后每个样品都要卷曲100次，将他们的表面性状及时完整的记录，根据结果可以发现，牛津布一号二号等有着不错的抗弯折性，不过从价格上来看，牛津布价格实惠，所以其更加合适用在农业生产领域。

3 戈壁环境下日光温室保温被保温性能的变化研究

3.1 不同密度下材料导热系数变化

在实际的应用过程当中，保温被所具备的性能会不断地出现较大的改变。主要就是由于保温芯层的导热系数出现了变化。一般来说，使用比较多的保温芯层，其材料一般是各种纤维在相应的工艺下所制作出来的。如果长时间地进行使用，那么材料的纤维受到外力不断作用，承受着紫外线长期的照射等因素，就会导致材料的纤维不断收缩，而且还会出现穿插纠缠的情况，这也会导致保温被的保温性能发生变化。

3.2 水分对保温芯层导热系数的影响

含水率对导热系数带来的影响，通常来说，可以划分为两类。如果水分是水蒸气的形态蕴含在材料当中，温度并未达到水的露点温度。因为水蒸气与干空气导热系数是非常相似的，因此，材料当中所具备的水蒸气含量不会对其导热系数造成影响。不仅如此，若是周围的温度下降，没有达到水的露点，那么水就会变成冰，这样会使材料的导热系数出现很大的改变。

保温被是针对相对特殊的环境运用的，其温度比起水的露点要小上很多，因此这里针对第二类情况展开分析。因为日光温室保温被芯层所采用的材料一般都具备质量轻盈以及材质疏松的特点，通常都保持的纤维形状，其内部包含着的静止的空气，目的就是为了阻隔热传导。因为其中有很多的气孔，这也导致材料处于潮湿环境中，很容易吸收其中的水分，而水的导热系数是不流动空气的20倍，所以，如果保温被芯的材料存在吸水的情况，亦或者因为其防水层失效，被水分侵入，便会让材料的含水量大幅度提升，从而导致其热系数大涨。

因为日光保温室保温被一般都是在冬天寒冷天气下运用的，而甘肃河西地区戈壁夜晚的温度一般都处于-20 ℃左右，若是保温芯层存在水分，便会导致其内部出现结冰的情况。因为冰的导热系数是水的4倍，将会导致材料的导热系数再次大幅度提升，这样会很快地将保温室热量散发，保温被的保温能力也会大大降低。若是内部的水分再次增加，还会导致材料的孔隙产生其他的传热方式。所以，若是保温被芯层的水分不断的增加，其导热系数的提升并非和蕴含的水分保持线性关系。

根据分析可知，空心棉最开始的性能以及动态性能是不错的，因此，在选取芯层材料的时候，就需要选取空心棉这种材料。若是含水率不断的提升，材料的导热系数并不会出现过大的变化，不过若是含水率达到20%的时候，材料的导热系数还是会超过1倍。所以，日光温室保温被的外层必须要选取具备不错防水性的材料，如果外层材料出现漏水问题，那么保温被的保温性也将不复存在。需要注意的是，如果保温被芯层的材料选取的是毛毡，这种材料的导热系数会因含水率的提升出现很大的改变，所以一定要保证外层材料的完整，若是发生其出现破损需要马上更换，尽可能防止因为低温致使农业产量降低。

4 保温被的抗老化性分析

保温被老化的时候，它的物理性能，比如拉伸、断裂伸长率、低温弯折性等都会有所下降，不仅如此，还会导致材料的分子结构出现变化，它的传热系数也会因此变化，从而让保温被的保温性大幅度的降低。保温被材料之所以会出现老化的情况，是由于太阳光辐射所带来的紫外线，虽然它的能量只不过占据了太阳辐射总量的8%，但紫外线辐射能量的光量子能量相对较高，所以会产生非常明显的光学作用以及生物效应。

温度之所以会对保温被的材料性能造成一定的影响，就是由于温度会导致材料光化学反应、化学降解反应变得更快。不仅如此，温度还会导致材料的表面出现变化，比如说收缩以及膨胀，但是因为甘肃河西地区戈壁环境温度较高，这样的环境温度导致了保温被材料的老化变得更加快速，让其产生了开裂。目前使用最多的聚丙烯制品无纺布, 其抗老化强度为500h, 且聚丙烯可以很快降解, 并且在无毒的形态中进入下一下环境循环, 在选择时应具体情况区别对待。

5 结语

甘肃河西地区戈壁环境在冬季的时候，其拥有着非常充足的日照，风沙却比较严重。所以，对保温被内外材料选取的过程中，不仅要意识到其整体的保温性的合格，最为关键的是根据当地的环境状况。因为甘肃省河西地区环境的特殊性，决定了保温被外层必须要选取拥有很强抗老化性的，而且不会对周围环境造成多大危害的材料。而保温被的保温芯则需要选取那些传热系数不高，但是拥有较高含气率的材料。对保温被展开组合，因为在冬天的时候，温室的低温高湿情况显得比较严重，所以，保温被的内层需要加入防水布。因为保温被的保温性会由产品面密度的提升而变大，若是针刺密度提升就会导致保温性降低。所以，要尽可能地降低保温被加工过程中的针刺密度。