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納米氣凝膠氈在設施農業中的應用

發表時間:2016年8月31日 來源:www.serunique.com 瀏覽量:1100

納米氣凝膠雖然具有低體積密度、低導熱系數、低介電常數、高比表面積和高孔隙率等特性,能作為一種良好的保溫隔熱材料使用,但同時由于單純的納米氣凝膠強度低、韌性差和容易破碎等缺點,大大限制了其在實際生產中的應用。不過近年來,在納米氣凝膠柔韌性改良方面的研究也逐漸增多,制備出了柔韌性納米氣凝膠氈、納米氣凝膠保溫隔熱板等復合材料,并應用于節能建筑、冶金、航空航天和太陽能集水器等行業中。我國作為一個農業大國,在大規模的設施農業生產中,農業建筑設施的保溫隔熱是一大難點,而目前關于納米氣凝膠氈保溫隔熱材料在農業建筑中的應用研究幾乎尚屬空白,現探討幾種納米氣凝膠氈在農業建筑中的應用方式,以供以后研究使用。

1、納米氣凝膠氈作溫室圍護結構保溫材料

冬季溫室圍護結構保溫性能的好壞對室內溫度高低具有重要影響,要使室內保持適宜溫度,為人和生物營造適宜的生活環境,就必須加強溫室外圍護結構的保溫要求。在現代設施農業生產中,溫室大棚多以硬質塑料板、聚酯薄膜和玻璃等作為外圍護結構,而這些材料的導熱系數遠大于納米氣凝膠氈。盡管影響溫室覆蓋材料保溫性能的主要因素是輻射傳熱量,但對流、傳導也是造成溫室熱量散失的原因,因而覆蓋材料導熱系數的大小對溫室的保溫性能也具有一定影響??梢栽跍厥腋采w材料硬質聚酯片材中摻入適量的納米氣凝膠氈,做成新型的復合板材,或在聚酯薄膜表面適當噴涂納米氣凝膠氈涂層,在雙層中空玻璃板中以納米氣凝膠氈代替空氣作為填充介質,可有效降低原有溫室覆蓋材料的導熱系數,改善其保溫性能。這些摻入納米氣凝膠氈的新型覆蓋材料對紅外輻射也具有一定的抵抗作用,既可減少冬季輻射傳熱,也可在夏季進行遮光。

日光溫室的保溫蓄熱主要是依靠北面厚墻對太陽能的吸收和蓄積,由蓄熱層、保溫層和隔熱層組成,其墻體通常采用厚重的材料建造,厚度通常達到幾米之多,不僅占用了大量的土地,且需要消耗大量的建筑材料。若在此復合墻體中用摻入納米氣凝膠氈做成新型的復合板材代替空心磚、加氣混凝土砌塊、聚苯板等作為保溫層材料,在保證具有同等保溫效應的情況下可大大減小厚墻保溫層的厚度,從而有效節約了用地面積,增加了溫室內可操作空間,大大節約了能源和提高了經濟效益。

2、納米氣凝膠氈作設施養殖地面保溫材料

在設施養殖畜禽舍中,與屋頂、墻壁相比較,地板的熱量損失雖然不大,但是地面卻是畜禽直接活動的地方,地板的保溫性能將直接影響著畜禽的生長發育,因而通常需要在畜禽舍地面中設置保溫層。常用保溫層材料主要為空心磚、波紋瓦、加氣混凝土或聚苯乙烯等材料,而這些材料與納米氣凝膠氈保溫材料相比,不僅導熱系數較高,且吸水結冰后容易起鼓變形,增加了固體傳熱,其保溫性能將會大大降低,且機械性能較差??捎檬杷图{米氣凝膠氈復合板材作為地面保溫材料,既能提高保溫隔熱效果,同時避免出現吸水結冰而使保溫性能降低的情況,同時不用再在地面中設置防潮層,既便于施工操作,又可節省材料,降低生產成本。

3、納米氣凝膠氈在農業建筑供暖系統中的應用

采暖是冬季農業建筑室內溫度環境調控的最有效手段,常用的采暖方式有熱風供暖、熱水供暖和蒸汽供暖,而熱水供暖使用最多。在熱水供暖系統中,熱量必須經過輸送管道才能被送入溫室或畜禽舍中,而在輸送過程中由于管道的保溫性能較差,從而造成了大量的熱量損失,既不能有效滿足溫室或畜禽舍的采暖要求,又導致了能源的浪費,是設施農業冬季采暖面臨的一大難題。納米氣凝膠作為一種新型的保溫隔熱材料已經在石油工業中得到應用,如華北油田第一采油廠水泵房輸送管道包裹上納米氣凝膠棉氈后,保溫效果得到顯著提高,產生了較大的經濟效益??蓪⒋思夹g應用于農業建筑的采暖系統管道,由于采暖管道通常較長,使用納米氣凝膠棉氈包裹成本較高,可改為將納米氣凝膠氈做成特殊涂料后噴涂于輸送管道表面,降低管道的導熱系數,減少熱量損失和避免冬季管道結冰給溫室及畜禽舍供暖造成的危害,降低鍋爐負荷,實現節能減排。除以上幾種應用方式外,還可將納米氣凝膠氈顆粒、粉體摻入普通砂漿中做成保溫砂漿用于日光溫室厚墻保溫?;蛟谥参镆后w栽培的栽培槽表面噴涂納米氣凝膠氈涂料,以保持營養液溫度,利于植物根系的生長發育?;驅⒓{米氣凝膠氈做成保溫棉氈,作為溫室保溫被使用等。

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