相變蓄熱材料可有效提高溫室的蓄熱保溫能力

溫室生產(chǎn)已經(jīng)是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的基本生產(chǎn)方式之一，尤其是北方地區(qū)，冬季的蔬菜、花卉、瓜果、育苗及養(yǎng)殖等主要依賴溫室生產(chǎn)。北方地區(qū)進(jìn)行溫室生產(chǎn)的成本主要是升溫和保溫的費(fèi)用，所以，尋求廉價(jià)的蓄熱保溫技術(shù)是降低溫室生產(chǎn)成本的最佳途徑。將相變蓄熱材料用于日光溫室墻體可有效提高溫室的生產(chǎn)能力，是溫室蓄熱保溫的新途徑。

此研究報(bào)告刊登于《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》2011年第5期，題為“相變蓄熱砌塊墻體在日光溫室中的應(yīng)用效果”，作者為西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院鄒志榮教授和王宏麗副教授。該研究為國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目。

據(jù)農(nóng)業(yè)部統(tǒng)計(jì)，我國1999年各類設(shè)施面積已經(jīng)突破140萬公頃，2009年10月該統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)已經(jīng)超過414萬公頃，為1999年的2.9倍。近年來各省市設(shè)施面積都有較快的發(fā)展，已超過各地菜田面積的20%以上，特別是在東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、東北和西北地區(qū)發(fā)展更為迅速。日光溫室是我國北方地區(qū)主要的農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu)類型，為北方地區(qū)蔬菜果樹種植業(yè)的發(fā)展起到巨大的作用。但我國北方地區(qū)的冬季夜間，室外氣溫會(huì)降至很低，加上突然降溫等極端氣候現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。沒有可靠的保溫增溫措施會(huì)發(fā)生大面積的凍害，甚至絕收，因此要提供滿足作物和養(yǎng)殖物正常生長的環(huán)境條件，就必須采用人工供熱等增溫措施。但隨著能源價(jià)格的不斷攀升，溫室生產(chǎn)的成本卻成為影響經(jīng)濟(jì)效益的瓶頸問題。尋求低成本，免供熱或少供熱的溫室生產(chǎn)方法，就成為迫切需要解決的問題。作為主要的蓄熱體和放熱體，墻體對于保持溫室冬季和夜間室內(nèi)氣溫的穩(wěn)定起著關(guān)鍵的作用。因此，改善和提高墻體的蓄熱性能是提高溫室冬季夜間最低氣溫的有效方法。相變材料是一種新型的儲(chǔ)熱材料。相變儲(chǔ)熱與顯熱儲(chǔ)熱、化學(xué)反應(yīng)能儲(chǔ)熱相比，具有穩(wěn)定、高效、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。將其應(yīng)用于墻體材料，一方面可以充分利用綠色能源太陽光能，減少能源的額外支出；另一方面可以減少溫室內(nèi)日溫度變化幅度，更利于作物的生長。

研究者2008年用相變材料和建筑材料制作了墻體砌塊，建造了相變蓄熱溫室，同時(shí)建造了同厚度的普通墻體材料對照溫室。2009年冬季在兩個(gè)溫室內(nèi)栽培了番茄金鵬超冠一號(hào)。通過試驗(yàn)，得出以下結(jié)果：1）相變溫室內(nèi)氣溫波動(dòng)幅度比對照溫室小4.1℃，最低氣溫比對照溫室高1.7℃，而最高氣溫則比對照溫室低2.4℃。相變墻體蓄熱效果明顯。2）試驗(yàn)期間相變溫室內(nèi)平均氣溫高于普通溫室，最高達(dá)5.3℃。由此說明，相變材料的保溫蓄熱作用穩(wěn)定。3）相變溫室種植的番茄金鵬超冠一號(hào)其株高、莖粗花序數(shù)等形態(tài)指標(biāo)均高于對照普通溫室，相變墻體溫室中番茄的生長狀況明顯優(yōu)于普通溫室中番茄生長狀況。試驗(yàn)表明相變蓄熱溫室的蓄熱保溫作用，有利于溫室作物的生長。

相變材料在國內(nèi)外已在多個(gè)行業(yè)研究和應(yīng)用，但針對我國北方地區(qū)的日光溫室的相變蓄熱砌塊的制備和應(yīng)用效果研究還是首次。可以預(yù)見，該技術(shù)在低碳設(shè)施生產(chǎn)方面有著廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。