溫室用膜與其隔熱性能

刊登日期:2012/9/7
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現行溫室用透光被覆材料的種類與特性
硬質被覆材料包括玻璃(Glass)、壓克力板(Acrylic)、聚碳酸酯板(PC);軟質被覆材料則包括聚乙烯膜(PE)、聚氯乙烯膜(PVC)、乙烯醋酸乙烯共聚膜(EVA)、聚烯烴膜(PO)等塑膠膜。一般硬質被覆材料質量較重、溫室結構較強、耐久性較高,但組裝較費工,材料、施工與維護成本高。反之,軟質被覆材料質量較輕、安裝簡易快速、初期設置成本低,但溫室結構強度相對較低,且塑膠薄膜被覆材料之透光度會逐年降低,須常更換。
 
溫室用膜的功能需求
溫室用膜亦須具備防流滴性能,膜面滴水不但會大幅度降低室內光照,且會誘發各種病害,一般要求防流滴性能持續時間長於5 個月;具高耐候性:在高溫及低溫環境下老化速度慢,使用壽命一般應達到18 個月,最短為12 個月;具防塵性:灰塵須不易黏附在外側膜面上;良好的操作性能:幅寬適中,容易黏結和修補。高機械性質:強度高,抗拉力強,延展性好;高保溫性能:薄膜厚度0.10~0.15 mm ,熱傳透係數(U)小於7 W/mK;具環保安全性能:在使用期內無有害氣體(如氨氣、乙烯等)揮發和有害物質析出。  
1. 光對植物的影響
光的強度、光週期(Photoperiodic)與光譜分布影響光型態(Morphogenesis)與光合作用(Photosynthesis),在植物生長上扮演重要的角色(圖二)。以太陽光而言,到達地球表面的太陽熱能波長主要位於280~3,000 nm 左右。其中,280~380 nm 為紫外光, 380~780 nm 為可見光, 780~3,000 nm 為紅外光。對植物而言,400~700 nm 波長範圍的光線是植物行光合作用所需(Photosynthesis Active Radiation; PAR),尤其葉綠素(Chlorophyll)最強的吸收光譜帶在藍紫光(400~480 nm)和紅橙光區(600~680 nm),對植物生長影響很大。
 

圖二、
太陽光譜與植物生長相關圖
 
2. 溫室用膜的光學性能要求
 (1)透光率高而穩定
由於可見光的強度愈大,將有利於植物生長,尤其在陽光不足的寒帶地區,大多要求溫室膜具較高的透光率。一般要求新膜透光率在90% 以上,但農膜在使用1年後,透光率會降到80% 以下,使用2 年後,透光率甚至會降到60% 以下,品質不佳的農膜透光率下降得更快。在這種情形下,長年能維持在80% 以上的農膜,反而可能是較佳的選擇。在陽光充足的亞熱帶與熱帶地區,日照量通常為寒帶地區的1.5倍以上,夏天過多的陽光會導致大量的熱能累積在溫室內,造成溫度上升而妨礙植物的生長。 
(4)適當的紫外光阻隔性
紫外光較不利於植物生長,也會對溫室用膜造成損害。原則上,溫室用膜須具高紫外光阻隔性,但在某些植物或部分生長過程,仍須適度地讓紫外光通過。
 
現行隔熱膜技術
高透光率的頂級產品以銀多層濺鍍膜為主。雖然其隔熱效能在各種透明隔熱膜中為最佳,但其缺點包括以濺鍍法製作,鍍膜至少需5 層以上,製程繁複且速度較慢,相對成本較高等。因此,開發出可以低成本的單層濕式塗佈方法製作之透明隔熱膜,且其隔熱效能與銀多層膜相當,將具有低成本、高性能的優勢。工研院利用開發的隔熱分散液與壓克力膠製成奈米有機無機混成塗料,然後將此塗料塗佈於聚酯膜表面,形成高性能的隔熱膜。
 
此透明的奈米微粒塗膜可提供高的透視率,同時阻擋紅外線,因而達成高透光、高隔熱的效果。製成隔熱膜後的光學性質與隔熱粉體在樹脂中的分散性有關,一般而言,隔熱膜整體透光率可維持在60~80% ,紅外光阻絕率達78~98% 。與市售各頂級隔熱膜之光學性能相較(表三),彼此的光學性能相差不大。將此隔熱膜以自製隔熱測試箱檢測其箱內溫度變化,隔熱膜固定於測試箱之上方,在太陽光下之隔熱升溫測試如圖三所示,與空白膜比較,在測試條件下,工研院隔熱膜可降溫15°C 左右,與市售各頂級隔熱膜之效果相近…… 以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文 

圖三、工研院隔熱膜之隔熱測試升溫圖與測試箱
 
作者:鍾松政、鍾寶堂 / 工研院材化所 
本文節錄自「工業材料雜誌309期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=10574

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