标准的现代化智能温室幕布是什么样子的?

2019-11-09 08:53:08 0

在国内,我们最常见的幕布传动方式就属平拉幕了(一些国外厂商资料会翻译成“滑动式”)其次就是卷放幕。除了这两种传动方式外,我们在温室园艺领域几乎见不到其他传动方式。但是,有很多建筑领域的幕布传动方式在温室园艺领域也有应用,不同的安装方式对应不同的幕布,千万不能混淆。

平拉幕方式的幕布最常见,没什么可说的。卷放幕布需要具有一定的抗拉强度,否则可能引起幕布变形或断裂。

悬挂式(或称“挂钩式”)原本多见于建筑天蓬幕帘,幕布中会定距插入杆条,并在杆条上固定若干挂钩,挂钩悬挂在传动钢缆(钢索传动系统)或吊挂线缆上(齿轮一齿条传动系统)。这样,系统就不需要托(压)幕线,幕布也就不会发生磨损(幕布与托、压幕线以及钢索等系统附件的摩擦是幕布加速破损的原因之一)。将悬挂式幕布应用在温室立面,即是一种类似“罗马帘”的传动方式。但是,这种安装方式需要给幕布留出一定的悬垂空间。另外,目前这种幕布的杆条和挂钩都是人工安装的,造价会比较高。德国Novavert公司的HS2幕布系统就是悬挂式的,大家可以参考其技术资料。

自折叠幕布在织造时在丝线密织一定距离后,刻意留出一条丝线稀疏的区域,这样幕布从整体上就形成了一个硬(较宽区域)软(窄条)间隔的结构。在水平、倾斜或垂直收拢时,幕布会在窄条处弯曲折叠,使得幕布折叠整齐有序。对于自折叠幕布需要专门的系统设计,给幕布留出合适的折叠空间,如果设计不当,可能会适得其反。

直射光遮阳率

直射光遮阳率是我们最常接触的幕布参数。虽然“直射光遮阳率”并无严格统一的定义,但基本上可以理解为幕布在直射光条件下的遮阳率。但是,目前很多厂商将直射光遮阳率和幕布表观遮阳比混淆。幕布表观遮阳比可以理解为幕布各种材料的投影面积和幕布面积之比。例如,如果忽略编织丝线的存在,幕布条膜按照4条膜+1开孔的方式排列,其表观遮阳比是80%,但是其直射光遮阳率不一定是80%,因为条膜可能是半透明。

不同厂商在测定幕布遮阳率时可能会选择不同的光谱标准,有些厂商可能会在真实日光下使用日光测光表来实测;有些厂商可能会选择某一标准日光光源条件下采用积分球法测定;有些厂商则会规定某一波段的光谱或测光仪器来测定,典型情况就是PAR(有效光合辐射)遮阳率,测试系统只测定PAR波段光谱的遮阳率。采用不同的测试标准和方法会得出不同的遮阳率数据,严谨的厂商会给出其数据所采用的测试标准和测试方法。

散射光遮阳率

幕布在直射光条件下和散射光条件下的遮阳率有一些差别,因此也有厂家将直射光和散射光遮阳率分别称作晴天和阴天遮阳率。不同型号的幕布,在直射光和散射光条件下,遮阳率有的只相差1一2%,有的则相差8%以上。通过直射光遮阳率和散射光遮阳率数据,并结合当地气候背景信息,可以确定适合作物在当地气候背景条件下的幕布遮阳率。另外,由于大多数荷兰气候管理系统对温室内光照不是实测的,而是根据室外光照,折减各因子(如幕布和覆盖材料)折光率,折算出室内光照,因此正确输入幕布参数,可以使得系统能够正确计算室内光照度。

需要注意的是,大多数厂商对于直射光遮阳率和散射光遮阳率的测定标准都是基于严格的实验室方法,而实际情况下,自然光既包含直射光(太阳光]也包含散射光(天空背景光),在不同天气条件下,二者在自然光中的比例不同。因此,在实际应用中,自然条件现场实测值很可能和厂商参数存在些许差别。

节能率

节能率(也有资料称“保温率”)是个很有趣的参数,因为几乎所有厂商都没有公开其幕布节能率的测试方法。目前可参考的测试方法是我国农业行业标准NY/T1363-2007(温室用铝箔遮阳保温幕》。这个测试方法虽然比较严谨,但得出的结果却很难直接在工程设计中采用,因为测试条件和实际工况差别很大,幕布缝隙产生的热渗透和低速空气扰动等因素没有被考虑,如果直接将幕布节能率用于温室热负荷计算,会造成热负荷计算值偏小。正因为如此,几乎所有幕布生产商都不建议将节能率直接应用于热负荷计算,目前国内相关标准亦没有规定如何处理这种情况。一般情况下,温室设计商在进行热负荷计算时,会根据经验对幕布节能率乘以一个主观的折减系数,以保证热负荷计算值不会过小。

开孔率

幕布开孔率之前少有人关注,这是旧时幕布设计习惯造成的。过去,我们默认内用幕布都是闭孔的,以体现其保温性能;外用幕布默认是开孔的,以减小风压影响。现在,由于自然通风被广泛应用,很多地区需要对温室垂直自然通风影响较小的幕布或组合。这使得幕布开孔率成为一个值得重视的幕布参数。对于散射光幕布而言,一般情况下,开孔率高的幕布的散射效果必然低于开孔率低的。对于保温幕而言,开孔会降低幕布节能率。对于装有外遮阳和垂直自然通风的温室而言,外遮阳幕布同样会对顶窗排出的热空气敢逸产生阻碍,较高的开孔率和较大的外遮阳-顶窗高度差可以减轻这种阻碍(较高的开孔率会降低遮阳率)。

断裂强力

新裂强力是衡量幕布抗拉性能的一个指标,这个数值对外用幕布、卷放幕布(特别是垂直卷放幕布)尤为重要。风、雪会对外用幕布产生压力,卷放系统自重和减速电机扭矩会给幕布施以拉力(根据电机位置和安装方式不同,减速电机对幕布产生的拉力很可能分布不均)。断裂强力指标越高的幕布对抗风雪荷载的能力越强或者在卷放系统中可配合的卷幕电机更大。但是相应地,断裂强力更大的幕布一般都会更硬更厚重。值得注意的是,在风雪载条件下,幕布必然从最薄弱处破损,进而扩大损伤。如果幕布的连接件有尖锐或对幕布开孔不当,很容易造成该位置幕布过早磨损,使得幕布在风雪荷载下会提前破损。另外,如果幕布受力不均衡(如间隔固定幕布而非连续固定)也会使得幕布局部受力过载,过早发生破损。因此在设计幕布系统时,务必保证各连接部件表面圆滑,弹性或柔性且连续固定幕布。

收缩率

幕布在一定环境条件下会发生收缩,例如受热环境。这是因为塑料本身的热收缩性(主要)以及经编织物本身结构和应力特点(次要)决定的。优质的幕布,编织丝线会预先进行热处理,以降低幕布成品收缩率。幕布发生轻微收缩,一般不会对整个系统产生实质影响。但是,如果幕布发生较大收缩,则会对拉幕系统产生不利影响,同时使幕布遮阳率发生变化,严重的可能会导致拉幕系统变形。另外,幕布收缩会导致幕布边缘卷翘、表面平整度变差。内嵌条膜幕布,条膜和丝线不同的收缩率和收缩方向会给幕布外观带来消极影响。光散射性散射光方向杂乱,不易形成阴影,可以使得作物受光均匀(特别是吊蔓作物中下层叶片)。但散射光正是因为如此,不适合应用于对光照方向要求较高的作物生产。

由于散射幕布的兴起,幕布的光散射效果逐步被重视起来。对于半透明材料而言,可以用雾度来衡量。值得注意的是,光散射性强的幕布透光率不见得就要低。基于这一参数,幕布生产商可以根据不同的作物需求制造相同遮阳率但不同光散射性的幕布,为作物营造更合适的生长环境。

内嵌条膜幕布采用具有光散射性的透明或半透明薄膜来实现散射效果,圆丝遮阳网则因为其丝线间的小孔可以让入射光线通过时发生衍射,从而达到一定的散射效果。一般情况下,遮阳率越高(透光孔径越小)的圆丝网,其散射效果越高。

紫外线透过率

半透明材料对紫外线的阻隔性能是不一样的,即使两种材料的透光率相同,其紫外线透过特性不见相同(包括紫外线整体透过率和UWA和UVB的单项透过率)。到达地球表面的紫外线主要是UWA和少量UW8,紫外线对很多作物的生理以及病虫害控制均起到重要的作用。因此,了解幕布紫外线透过特性对栽培工艺结合有很大帮助。

光热转化率

这个参数的名称可能不是很准确,因为没有合适的术语可供参考,暂且这么称呼。

所有的幕布都会吸收光能并将其转化为热能向外辐射,只是辐射量的大小区别而已,其中最典型的便是黑色遮阳网。理论上幕布吸收光辐射后会向幕布的正反两面散发热辐射,正反面所产生的热辐射不一定相等。所以,我们如果能了解某款幕布对温室内产生热辐射的效率,就能计算出该幕布对温室或作物的热辐射影响。至今国内尚无标准来规定织物的光热转化率的测定方法,只有一些太阳能集热装置的光热转化率测定方法可以借鉴。与温室太阳辐射透射相关的标准中,GB/T18621《温室通风降温设计规范)(2017年12月废止)未提及幕布遮阳对温室得热的影响,NY/T1451-2007《温室通风设计规范》在计算温室覆盖层的太阳辐射透射率时,规定“当采用室内外遮阳幕布时,应根据产品生产企业提供的相关技术数据进行折减”,NY/T 2033-2012(温室湿帘-风机降温系统设计规范)在计算瞬时进入温室的太阳辐射热量时,对一些类型的幕布的“遮阳折减率”进行了规定:白色或缀铝外遮阳,折减率=遮阳率;绿色或黑色外遮阳,折减率=遮阳率×0.5;白色或缀铝内遮阳,折减率-遮阳率×0.5,绿色或黑色内遮阳,折减率-0,无遮阳,折减率-0。虽然NW/T2033-2012中给出的参数并非准确的测试数值,但从一定程度上可以看出不同颜色幕布对温室内温度环境的影响差异。较低的光热转化率幕布可以让温室在相同的温度条件下获得更多的光照。

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材质

织造幕布所用的材质非常庞杂,作为幕布使用者和温室设计人员几乎不需要去深究两种不同材质织造的幕布有什么差别,我们只需要留意其性能参数差异即可。但是作为幕布生产商,设计一款幕布,采用不同的材质织造,可能会对成本、寿命、性能产生或大或小的影响。例如更加柔软轻薄的幕布、透光率更高的幕布或是散射性更高的幕布,有些幕布可能为了让某一指标提高一点(例如让全透明保温幕的透光率增加2%,或是让某一款内用幕布在其他参数不变的情况下降低10g克重),只能通过改变材质,就需要增加成本。另外,一些发达国家出于环保目的,立法要求厂商标识出其幕布的材质类别,以便分类回收处理。

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