CN101836565A - 一种双温保温恒温塑料大棚及其制备方法 - Google Patents

一种双温保温恒温塑料大棚及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双温保温恒温塑料大棚，包括墙体，顶棚，所述墙体防水保温；紧贴该墙体内侧的是延伸到地面以下0.5-10米深处的聚苯乙烯板。深入地下的聚苯乙烯板形成了一个环形的保温体，地热可以从该环形的保温体中上升到塑料大棚内；大棚墙体具有优异的防水和保温性能，其保温节能达到90％以上节能规范，其导热系数小于0.09，抗压指标3-6Mpa，吸水率仅为0.5％，有效阻断了冷热桥的交换，能将太阳辐射的热能和取之地温的热能全部保留在大棚之内，即使在最寒冷地区，不需要采用任何加热措施，本发明塑料大棚内的温度在白天可保持在最适合于植物生长的24-36℃，夜晚塑料大棚内的温度可保持在22-28℃。

Description

一种双温保温恒温塑料大棚及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种大棚，尤其涉及一种双温保温恒温塑料大棚，本发明还涉及该双温保温恒温塑料大棚的制备方法，属于温室大棚领域。
背景技术
目前，温室大棚技术已经推广到全国各地，但寒冷的北方地区气候与山东寿光差异很大，传统温室大棚在寒冷的东北和内蒙古地区效益一直不能提高产量，原因是温差的差异，当地反季蔬菜的生长周期长、产量低、成本高，制约了反季蔬菜的生产和发展。因棚内温度偏低，必须认为增暖(加火炉增暖)，造成了高成本，与寿光蔬菜对比无法销售。
寿光大棚是采用的单能源，仅取之太阳辐射热源，但是在山东寿光我们观察了他们的大棚墙是堆置3至5米的土墙体，山东条件比较干燥，土墙的含水率低，能达到阻止60％温度的传导的效果，且卧地1米基本切断了冻土层和冷土层，也能取得地下的一部地温作以补充，山东的冬季最冷的气温-15.3℃，加上太阳辐射热光源和微量地下的上升热源，这样能保证蔬菜生长的基本条件，为此寿光的蔬菜取得了成功，可以源源不断送到全国各地。寒冷的地带如东北三省和内蒙古，如辽宁省最低气温-30℃，吉林省最低气温-45℃，黑龙江省最低气温-45℃，内蒙古自治区最低气温-45℃，内蒙古呼和浩特市最低气温-33℃，这些温度都低于山东寿光-15.3℃(表1)，这样的温度是无法采用山东寿光的模式利用太阳辐射的能源取得的温度是无法达到蔬菜生长所要求的条件，为此寿光的经验是无法向东北和内蒙古地区推广的。例如：内蒙古自治区呼和浩特市与山东寿光市的最低温度对比-33℃至-15.3℃的差异，相差温差17.7℃，温度相差之大，光靠传统温室大棚的光源是无法填补这17.7℃的温差，内蒙古想吃到反季蔬菜必须采取更科学、更先进的材料才能解决冬季吃到反季蔬菜的现实。
表1
  全年平均气温   最高气温   最低气温   寒冷期
  山东省寿光市   12.7℃   +39.7℃   -15.3-12℃   1-2个月
  辽宁省   8.3℃   +30℃   -30℃   6-7个月
  吉林省   7.3℃   +40℃   -45℃   6-7个月
  黑龙江省   4.5℃   +38℃   -45℃   6-7个月
  内蒙古自治区   4℃   +43℃   -45℃   6-7个月
  全年平均气温   最高气温   最低气温   寒冷期
  内蒙古呼和浩特市   6.2℃   +39℃   -33℃   6-7个月
传统温室大棚的围墙没有做隔热保温处理，冬季太阳光照射到大棚内，棚内的温度很快上升，但墙壁不是保温阻温墙，棚外的温度和棚内的温度进行交叉互换，造成大棚的温度下降，热量不能有效的保存在大棚内，很快通过墙体将棚内的热量散发出去，同时热量被大地吸收了一部分(图1)。
在北方传统温室大棚的墙壁是粘土红砖或厚土半地下墙体结构，热源是取之太阳能，补充温度靠的是火炉，在寒冷的冬季大棚保温性差，棚内的室温很难保持恒温，影响了蔬菜的正常生长，给菜农带来的是效益低，同时只能种植一些生长期短，效益低、耐低温的油菜、菠菜等。若要种植高价格、生长期长的黄瓜、西红柿等反季蔬菜，就要用火炉等方式在大棚内加热取暖，那么燃料费用增加了蔬菜的成本，减少菜农的效益，规模蔬菜生产基地未能达到反季种植高价值蔬菜的条件，制约了冬季反季蔬菜的发展。
传统温室大棚只采用了太阳辐射热源，这个适合于我国江南地区，因当地没有冻土层和冷土层地区使用，即使寿光大棚取得了一定成绩，改变了我们餐桌的蔬菜供应，经分析他们的蔬菜产量低，根部的温度还是偏低，这样加长了植物的生长期，若采用地温，补充根部的温度和潮度，植物生长期会缩短，果实会加大，由于寿光市地区处于-12℃～-15℃，天气在-15℃时间非常少，并且气候干燥少雨，采用卧地一米工艺，取土制作大棚四周的保温墙(2-3米)，阻止温度的传导，这种做法具有科学道理，由于墙体的厚度阻止了冷气的侵入，减少了热能的流失，并且一米以下已经躲过了冻土层和冷土层，已经进入了温土层，这两个因素保证了成功的合理因素，寿光的大棚给人外观看是埋在土堆里加了一个塑料薄膜，遇到雨季无法出入，影响了外观，无法形成标准化和产业化，也无法使蔬菜基地进入规范化和美观化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有的温室大棚所存在的热源来源单一、保温性能差、制备成本高、制备步骤烦琐等缺陷，提供一种新的塑料大棚，该塑料大棚通过两种途径获得热源(双温)，保温性能优异，大棚内温度恒定(昼夜可保持在22-36℃)，且制备方法较为简单，成本相对较低。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种双温保温恒温塑料大棚，包括墙体，弧型顶棚；其中，所述的墙体防水保温；紧贴墙体内侧的是一层聚苯乙烯板，该聚苯乙烯板垂直延伸到地面以下0.5-10米的深处。
其中，聚苯乙烯板在地面上的高度可以灵活选择，该聚苯乙烯板可以与地面齐平，也可以略高于地面，还可以与墙体等高，从成本方面考虑，优选为略高于地面(例如10cm-1m)，即可。各聚苯乙烯板的拼接可按照图5所示的方式进行。
聚苯乙烯板的厚度可根据当地的气候或土壤条件(冻土的深度)进行调整，如果当地平均气温较低(例如东北、内蒙古等地区)，则该聚苯乙烯板的厚度可适当加厚，反之，当地平均气温较高(例如：华中、西南等地区)，则该聚苯乙烯板的厚度可适当变薄，作为参考，聚苯乙烯板的厚度可以为5-30cm；例如，在黑龙江、吉林等地区，聚苯乙烯板的厚度可以为10cm；在辽宁、内蒙古等地区，聚苯乙烯板的厚度可以为8cm；在山东地区，聚苯乙烯板的厚度可以为6cm；在连云港和徐州地区，聚苯乙烯板的厚度可以为5cm；
为了达到更好的效果，优选的，聚苯乙烯板垂直延伸到地面以下2-5米的深处，更优选为3米；
所述墙体自外至内依次由外壳，外墙，主墙体和内墙组成；
其中，所述外壳由水泥防水砂浆组成，其厚度可以是0.5-10cm(优选为2cm)的；所述的水泥防水砂浆可参考以下方法制备得到：
(1)制备防水液∶将水与防水剂按照10∶1的重量比例混合均匀，即得；
(2)将水泥和黄沙按照6∶4的重量比例混合后，加入适量的防水液，混合均匀，即得。
所述外墙由保温砂浆组成，其厚度可以是1-5cm(优选为2cm)；该保温砂浆的导热系数优选为小于0.06；
所述主墙体由防水保温空心砖砌成，其厚度可以是30-45cm，优选为37cm；该防水保温空心砖可以为各种现有的防水保温空心砖，为了达到最佳的防水保温效果，优选的，所述的防水保温空心砖按照以下方法制备而成：
(1)制备防水液∶将水和水玻璃按照1∶1的重量比例混合均匀，即得；
(2)将水泥和硅粉按照6∶4的重量比例混合均匀，得混合物1；
(3)将珍珠岩和混合物1按照1∶0.3的重量比例混合均匀，得混合物2；
(4)向混合物2中加入适量的防水液，制备成空心砖，即得。
所述内墙由保温砂浆组成，其厚度可以是0.5-2cm(优选为1cm)；该保温砂浆的导热系数优选为小于0.06；
此外，在砌制主墙体，为了达到最佳的保温效果，可以将闭孔珍珠岩和水泥按照1∶2重量比例混合在一起后再加入适量的水制备成砂浆，再用该砂浆将砖之间的缝隙抹平，这样能最大限度的提高主墙体的保温效果。
所述的主墙体包括后墙，前墙，左、右墙，其中，所述的后墙要高于前墙；当然，所述的墙体也可以仅包括后墙，前墙，甚至仅由后墙组成。左右侧墙体与后墙的结构完全相同，唯一的区别是它的顶部与后墙相连的地方高，与前墙相连的地方低，不象后墙的顶部呈水平线那样。
按照上述方法制备得到大棚的整体墙体具有优异的防水和保温性能，其保温节能达到90％以上节能规范，该墙体基本达到了隔温保温的效果，其导热系数小于0.09，抗压指标3-6Mpa，吸水率仅为0.5％，阻断了冷热桥的交换，能将太阳辐射的热能和取之地温的热能全部保留在大棚之内，保证能源不流失，使大棚内的蔬菜得到充分温度，促使蔬菜缩短生长期。
本发明大棚内还可以设置几个排气扇，当大棚内的温度过高或空气相对湿度过大时，开启排气扇可以将大棚内的过高的温度或相对湿度降低到适合植物生长的水平。
大棚内的平面可以与地面平齐，也可以比地面低0-约1.2m，优选约1m。后墙一般高出地面约2-5m。
所述顶棚可以为保温帘，该保温帘由众多气囊组成，里面为空腔，可充气，这些气囊由小孔互相连通；顶棚的保温帘可以由一传动装置带动，使得保温帘可以自动收放以便放帘采热，或者可以采用手工控制收放，以便放帘采热。
地下温度又称“地下热”。地下温度可分三层：第一层叫外热层(变温层)，该层温度主要来自太阳的辐射热能，它随纬度的高低、海陆分布、季节、昼夜、植被的变化而不同；第二层叫常温层(恒温层)，该层为外热层的下部界面(即内、外热层的分界面)，地下温度大致保持为当地年平均温度；第三层叫内热层(增温层)，该层不受太阳辐射的影响，其热能来自地球内部，其中主要是来自放射性元素衰变产生的热能，其次是其他能量(如机械能、化学能、重力能、旋转能等)转化而来的热能。地热增温率各地不一。由于地底下温度基本是恒温的，地下3米以下温度一般在15℃-16℃左右，不受季节变化的影响。
聚苯乙烯板具有优异的保温隔热性能，沿着本发明塑料大棚墙体内侧的聚苯乙烯板深入地下达3-5米，形成了一个环形的保温体，地热(地表以下深处的热量)可以从该环形的保温体中上升到塑料大棚内的地表中(图3)，塑料大棚的墙体具有良好的保温隔热性能，有效将大棚与外界的冷热空气隔离，所以无论是太阳照射进入大棚内的能量，来自于地热的热源都能很好的保留在棚内而不会流失，使大棚保持在较高的恒温状态。即使在东北、内蒙古等非常寒冷的地区(室外温度达到零下24-36℃)，不需要采用任何加热措施，本发明塑料大棚内的温度在白天可保持在25-32℃(最适合于植物或蔬菜的生长温度)，在夜晚，塑料大棚内的温度可保持在22-28℃；另外，地温热气上升可以使大棚内地表的温度有显著提升，土壤温度的提升使的蔬菜根系的生长或代谢加快，能更加有效的吸收土壤中的水分和矿质营养，极大的促进了蔬菜的生长；再者，地温热气上升带有很大的潮气(水分)，，使得大棚内的相对湿度维持在较高的水平更适合蔬菜的生长，蔬菜的生长速度显著加快，使植物成熟期缩短。
本发明大棚可以用于种植各种蔬菜，水果等，可以显著缩短生长周期，有效提高产量。
附图说明
图1现有的塑料大棚示意图。
图2本发明塑料大棚示意图。
图3地热传导示意图。
图4聚苯乙烯板和塑料大棚墙体的位置关系示意图。
图5聚苯乙烯板拼接示意图。
图6本发明塑料大棚墙体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
一、大棚建造地点：黑龙江某县；
二、大棚建造方法：构建一长25m，宽10m，高4m的大棚，包括前墙、后墙、左右侧墙以及顶棚，具体建造方法如下：
1、沿着待建大棚墙体的内侧下挖深度为4米，宽度为0.8米的深槽，将厚度为10cm的聚苯醚酯板镶嵌在沟槽内，接缝必须牢密；
2、紧贴着聚苯醚酯板建造大棚墙体，其中，聚苯醚酯板在大棚墙体的内侧，聚苯醚酯板可以高于地表，也可以与地表齐平；大棚墙体自外至内依次由外壳，外墙，主墙体和内墙组成；
外壳由水泥防水砂浆组成，其厚度是2cm的；所述的水泥防水砂浆按照以下方法制备得到：制备防水液：将水与防水剂按照10∶1的重量比例混合均匀，即得；将水泥和黄沙按照6∶4的重量比例混合后，加入适量的防水液，混合均匀，即得。
外墙由保温砂浆组成，其厚度是2cm；该保温砂浆的导热系数为小于0.06；
主墙体由防水保温空心砖砌成，其厚度是37cm；该防水保温空心砖按照以下方法制备而成：
(1)制备防水液∶将水和水玻璃按照1∶1的重量比例混合均匀，即得；
(2)将水泥和硅粉按照6∶4的重量比例混合均匀，得混合物1；
(3)将珍珠岩和混合物1按照1∶0.3的重量比例混合均匀，得混合物2；
(4)向混合物2中加入适量的防水液，制备成空心砖，即得。
内墙由保温砂浆组成，其厚度是1cm；该保温砂浆的导热系数小于0.06；
在砌制主墙体，将闭孔珍珠岩和水泥按照1∶2重量比例混合在一起后再加入适量的水制备成砂浆，再用该砂浆将砖之间的缝隙抹平；
大棚前墙的高度可以为0.5-1米，后墙的高度为4m，左、右侧墙的高度可根据需要设定
3、顶棚的建造方法可按照现有的大棚顶棚的建造方法进行建造。
三、大棚内温度的测定结果：
通过连续15天的监测，白天，在室外温度为零下14-19℃时，本发明大棚内温度的可以保持在24-36℃的温度范围，相对湿度为70-80％；夜晚，在室外温度为零下16-27℃时，本发明大棚内温度的可以保持在22-28℃的温度范围，相对湿度为60-70％；大棚内的蔬菜生长情况非常好，长势好，生长速度快。
实施例2
一、大棚建造地点：内蒙古某县；
二、大棚建造方法：构建一长20m，宽15m，高4.5m的大棚，包括前墙、后墙、左右侧墙以及顶棚，具体建造方法如下：
1、沿着待建大棚墙体的内侧下挖深度为3米，宽度为0.8米的深槽，将厚度为8cm的聚苯醚酯板镶嵌在沟槽内，接缝必须牢密；
2、紧贴着聚苯醚酯板建造大棚墙体，其中，聚苯醚酯板在大棚墙体的内侧，聚苯醚酯板可以高于地表，也可以与地表齐平；大棚墙体自外至内依次由外壳，外墙，主墙体和内墙组成；
外壳由水泥防水砂浆组成，其厚度是2cm的；所述的水泥防水砂浆按照以下方法制备得到：制备防水液∶将水与防水剂按照10∶1的重量比例混合均匀，即得；将水泥和黄沙按照6∶4的重量比例混合后，加入适量的防水液，混合均匀，即得。
外墙由保温砂浆组成，其厚度是2cm；该保温砂浆的导热系数为小于0.06；
主墙体由防水保温空心砖砌成，其厚度是37cm；该防水保温空心砖按照以下方法制备而成：
(1)制备防水液∶将水和水玻璃按照1∶1的重量比例混合均匀，即得；
(2)将水泥和硅粉按照6∶4的重量比例混合均匀，得混合物1；
(3)将珍珠岩和混合物1按照1∶0.3的重量比例混合均匀，得混合物2；
(4)向混合物2中加入适量的防水液，制备成空心砖，即得。
内墙由保温砂浆组成，其厚度是1cm；该保温砂浆的导热系数小于0.06；
在砌制主墙体，将闭孔珍珠岩和水泥按照1∶2重量比例混合在一起后再加入适量的水制备成砂浆，再用该砂浆将砖之间的缝隙抹平；
大棚前墙的高度可以为0.5-1米，后墙的高度为4.5m，左、右侧墙的高度可根据需要设定
3、顶棚的建造方法可按照现有的大棚顶棚的建造方法进行建造。
三、大棚内温度的测定结果：
通过连续15天的监测，白天，在室外温度为零下7-16℃时，本发明大棚内温度的可以保持在26-36℃的温度范围，相对湿度为70-80％；夜晚，在室外温度为零下14-24℃时，本发明大棚内温度的可以保持在24-30℃的温度范围，相对湿度为60-70％；大棚内的蔬菜生长情况非常好，长势好，生长速度快。

Claims (10)

1.一种双温保温恒温塑料大棚，包括墙体，弧型顶棚，其特征在于，所述的墙体防水保温；紧贴该墙体内侧的是一层聚苯乙烯板，该聚苯乙烯板垂直延伸到地面以下0.5-10米的深处。
2.按照权利要求1所述的双温保温恒温塑料大棚，其特征在于：所述聚苯乙烯板的厚度为5-30cm。
3.按照权利要求1所述的双温保温恒温塑料大棚，其特征在于：该聚苯乙烯板垂直延伸到地面以下2-5米的深处，优选为3米。
4.按照权利要求1所述的双温保温恒温塑料大棚，其特征在于：所述墙体自外至内依次由外壳，外墙，主墙体和内墙组成。
5.按照权利要求4所述的双温保温恒温塑料大棚，其特征在于：所述外壳由水泥防水砂浆组成；所述外墙由保温砂浆组成；所述主墙体由防水保温空心砖砌成；所述内墙由保温砂浆组成。
6.按照权利要求5所述的双温保温恒温塑料大棚，其特征在于：所述外壳厚度是0.5-10cm，优选为2cm；所述外墙厚度是1-5cm，优选为2cm；所述主墙体厚度是30-45cm，优选为37cm；所述内墙厚度是0.5-2cm，优选为1cm。
7.按照权利要求5所述的双温保温恒温塑料大棚，其特征在于：所述防水保温空心砖按照以下方法制备而成：
(1)制备防水液∶将水和水玻璃按照1∶1的重量比例混合均匀，即得；
(2)将水泥和硅粉按照6∶4的重量比例混合均匀，得混合物1；
(3)将珍珠岩和混合物1按照1∶0.3的重量比例混合均匀，得混合物2；
(4)向混合物2中加入防水液，压制成空心砖，即得。
8.按照权利要求5所述的双温保温恒温塑料大棚，其特征在于：此外，在砌制主墙体时，将闭孔珍珠岩和水泥按照1∶2重量比例混合在一起后再加入适量的水制备成砂浆，再用该砂浆将砖之间的缝隙抹平。
9.按照权利要求1-4任何一项所述的双温保温恒温塑料大棚，其特征在于：所述顶棚为保温帘。
10.权利要求1-4任何一项所述的双温保温恒温塑料大棚在种植蔬菜、花卉或药材中的用途。
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