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不仅仅是保温:节能幕布在温室气候调控中的意义

<Greenhouse Canada>20201月刊:温室幕布不只是用于保温节能那么简单

虽然加拿大的天然气价格并不是很高,但由于加拿大的气候严寒,使节能幕布的使用成为必须。如果幕布使用得当,既可以节省能源,又可以使温室的温度分布更加的均一,有利于作物生长。

安大略省农业、食品和农村事务部温室蔬菜方面的专家Shalin Khosla表示,经过多年的发展,在安大略省,每个玻璃温室和大部分薄膜温室中都至少安装了一层幕布。而在过去的五年中,越来越多的种植者希望在玻璃温室中安装两层幕布。

Khosla进一步解释说,温室安装的第一层幕布通常是节能幕布,节能率在25%35%左右,而第二层通常为遮阳幕布,但也具有一定的节能率(15-20%)。Khosla指出,安装新的幕布通常会在三到四年内收回成本。此外,幕布还可以用来遮阳。新幕布更耐用,在节能和透光方面也具有更好的性能。有些幕布兼具额外的特性,例如易于清洁,良好的水汽输送和防止冷凝水滴落。”

来自加拿大不列颠哥伦比亚省,昆特兰理工大学的讲师Laura Bryce曾经在BC Village农场从事蔬菜种植。她指出,安装节能幕布现在已经成为了建设新温室的标准配置。另外,改建旧温室增设幕布也大有益处,特别是对价值较高的作物,例如切花,蔬菜和大麻。在花卉种植过程中,通常需要用到光周期调控和遮阳两种不同功能的幕布。此外,由于青椒比其他蔬菜作物更容易被阳光灼伤,温室通常安装两层幕布,在低温的情况下也可以起到良好的保温作用。

由于青椒对光照更加敏感,Allegro Acres发现在青椒种植的前期对于节能幕布的需求更大。

由于青椒对光照更加敏感,Allegro Acres发现在青椒种植的前期对于节能幕布的需求更大。

Gene Ingratta是安大略省金斯维尔Allegro Acres农场场主。他在2012年建成的12英亩玻璃温室中使用了两层幕布,在过去7年中这里一直种植番茄,今年改种青椒。由于天然气价格太高,他选择安装两层幕布来保温节能。根据斯文森的气候解决方案,Ingratta选择了“ Harmony”散射型幕布用来遮阳,并组合使用高透光型的保温幕“ Luxous 1243” (旧名称“ SLS10”)。

Ingratta说,他对于幕布使用的体验非常满意,每年都能积累更多使用幕布的经验,更好的实现湿度控制和保持作物和温室的环境稳定均一。从20191月起他的温室不再种植西红柿而改为青椒。他发现种植的前两个月,幕布的散射功能显得尤为重要,因为和番茄相比,青椒对光照更加敏感,生长也比较缓慢。

旧的SLS10幕布出现磨损迹象,灰尘堆积和使用年限太久导致透光率下降,Ingratta计划在不久的将来用斯文森另一款新的高透光保温幕Luxous 1147 FR来替换它。他表示,斯文森的幕布具有良好的透光性和水汽透过性;与未安装幕布的温室相比可以节省47%的能源。通过不同幕布组合使用,他能够在金斯维尔灵活应对各种天气问题。例如,在寒冷的天气里,节能幕布使用时间可以长一些,保温的同时也保证了足够的光照进入温室。而在相对温暖的春季里,遮阳幕布可以提供遮阳效果,减少遮阳涂料的使用。此外,幕布的合理使用还能是温室的湿度调控更加稳定均一。

上图中 Gary Jones [图右], Laura Bryce [图左] 分享到在BC节能幕布已经成为了建造新温室的标配。

上图中 Gary Jones [图右], Laura Bryce [图左] 分享到在BC节能幕布已经成为了建造新温室的标配。

荷兰的研究

任何特定幕布组合的节能效果与幕布的许多性能相关。荷兰瓦赫宁恩大学和研究所(WUR)温室技术研究小组的研究人员Esteban Baeza解释道,“这些性能包括热辐射的传输、吸收以及空气动力学特性(主要是透气性)。幕布的透气性会影响对流造成的热损失以及水汽输送过程。

Baeza和他的同事们已经开发出标准化的操作方法来测量这些物理特性,并估计幕布的节能潜力。他们使用了来自不同公司的节能幕布样本进行研究,实验表明不同幕布所测得的特性值相差很大,这意味着它们潜在的节能效果也会有所差异。Baeza补充说:低发射率(emissivity)的幕布可最大程度地节省能源,节能效果最好的幕布也是水汽输送量较低的幕布,其缺点在于可能导致幕布下方的湿度过高。在这种情况下,种植者会使用幕布通风间隙,使水汽输送到幕布上方,或使用其他除湿设备。

然而,需要特别注意的是,如果在冬天仅使用一层幕布时,幕布上的冷凝水会改变幕布的物理特性,Baeza和他的同事对于影响程度还没有定论。他说:这就是为什么我们现在还需要调整测量方法的原因,如果需要,我们将对模拟模型进行校正,以便更准确地模拟完全干燥和完全潮湿等不同情况下幕布的性能。

他说,目前还没有公司可以遵循的评价幕布相关物理特性客观价值的既定准则,因此客户可以用幕布物理特性标准化测量结果比较幕布模型,以估计幕布的性能。

最佳实践


与大多数工具一样,正确使用幕布需要时间和经验的积累,但是Khosla提供了一些建议。他建议:(1)确保打开幕布的速度不要太快,否则气温骤降会给作物带来不利的影响。(2)在早上不要延迟打开幕布,否则您将失去清晨阳光给植物带来的收益。(3)如果下午没有足够的阳光,则应及时闭合幕布,以减少取暖费用。

Bryce指出,在荷兰进行的研究表明,通过同时打开迎风和背风通风窗,且保持幕布100%闭合,就可以更有效地控制室内湿度。同时打开迎风和背风通风窗

可以增加空气流通,以去除多余的水分,而不会破坏幕布下方的水平温度分布。她解释说:这使新的幕布可以达到减少湿度的同时而不影响其节能效果。我还认为监测幕布上方的温度对于保持温度稳定非常重要,尤其是在主动打开和关闭设备的操作期间。

斯文森温室气候顾问Rob Hanifin说,加拿大越来越多的蔬菜种植者正在使用高透光型的节能幕布,以帮助他们进行气候管理。他说:随着种植者在幕布使用方面获得更多的经验,他们将其视为最佳气候管理工具,而不仅仅是节能幕布。

新材料和新用途

Hanifin认为,幕布的研发将继续着眼于提高透光率,而种植者的实际使用效果也将随着新幕布的使用而有新的发展,他们愿意使用多层幕布以最大程度地节省能源并实现更好的气候控制。

目前,Baeza和他的同事正在开展对不同公司提供的新幕布材料进行的各种研究项目,但这都是保密的。但是,他可以透露另一个项目的进展,在这个项目中,他和他的团队已经找到一种新材料,该材料结合了低远红外辐射(FIR,又称热辐射)传输、高可见光传输、极低的透气性以及对水汽的高透过性。他解释说:这将节省大量能源,并为阴天白天使用这些幕布提供可能性,可以更好地控制幕布下方的湿度,还可以避免使用幕布通风间隙和其他除湿设备。虽然这些材料仍然需要在现场进行测试,但是模拟显示出可喜的结果。

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Greenhouse Canada,  2020年1月 

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