不同日光温室后墙结构对冬季环境保温性能的影响

北方园艺（）： 设施园艺第一作者简介：何娜（），女，硕士研究生，研究方向为蔬菜栽培生理与生态。：责任作者：高艳明（），女，硕士，教授，现主要从事蔬菜栽培生理生态等研究工作。： 基金项目：国家公益性行业（农业）科研专项重大资助项目（）。收稿日期：不同日光温室后墙结构对冬季环境保温性能的影响何娜，王颖，魏鑫，高 艳 明，王 翰 霖，王娟（宁夏大学 农学院，宁夏 银川 银川市农业技术推广服务中心，宁夏 银川）摘要：后墙结构对于温室保温性能起着至关重要的作用，该试验通过对比种不同新型温室后墙结构对后墙热通量、温室内空气温度、湿度、土壤处温度、光照强度及浓度的影响，得出在冬季综合环境性能最优的温室后墙结构，为当地温室建造提供实践基础。结果表明：号温室后墙结构具有较强的吸放热能力，累积蓄放热分别为 、 ；空气温度大小呈号号号温室的趋势，号温室月均值为，较号温室高；空气湿度号温室较高，均值达，较号温室高，与号温室差异不大；土壤温度个温室差异不大；浓度呈号号号温室的趋势，号温室浓度月均值为 ，较号温室高，较号温室高。号温室光照强度月均值为 ，较号温室提高，较号温室提高。综合分析可知，号温室后墙结构可保障冬季温室内较高的空气温度、土壤温度及较适宜的空气湿度，同时，还具有较大的光照强度和适宜的浓度。因此，冬季号温室较其余个温室更具生产优势。关键词：后墙结构；冬季保温；环境测试中图分类号： 文献标识码： 文章编号：（）在北方冬季，日光温室栽培是农业越冬生产的主要方式。日光温室具有运行成本较低、耗能较少等诸多优点，且其相对密闭的结构和白天可充分吸收太阳辐射的温室后墙，也为冬季温室内保障适宜的温度及湿度奠定了基础。近年来，日光温室发展迅速，温室结构多样，如何根据农业地域性差异，改善温室结构、提高温室性能，设计并建造满足要求的配套栽培技术装置，成为当前的研究热点。高艳明等、魏鑫等对宁夏中卫、贺兰地区的温室结构进行了创新，得到蓄热能力强的温室结构。白义奎等提出了北方日光温室设计的理论方法。温室后墙是日光温室的重要组成部分，是温室保温蓄热的主要载体，开展温室后墙的研究对构建高效、节能的日光温室尤为重要。陈端生等对不同类型日光温室的研究表明，温室后墙应分为蓄热层、保温层和隔热层，其中蓄热层在内侧，由吸热、蓄热较好材料组成，保温层在外侧，由导热、放热较差材料组成，隔热层在中间。亢树华等的研究结果表明，传统单质土墙的厚度为时才能获得较为理想的保温效果。李小芳等通过研究得出了墙体内隔热材料的理想厚度，为。该试验通过对种新型温室后墙结构所导致的温室内环境性能差异进行分析，得到较优的温室后墙结构，以期为当地日光温室建造提供一定的实践基础。 材料与方法 试验材料试验选取位于银川市农技推广中心的个不同后墙结构的温室，个温室均采用全框架热镀锌钢骨架结构，该结构可减少对后墙承重力的要求。个温室除后墙结构不同外，其余参数均相同。前屋面采用薄膜覆盖，后屋面结构为聚苯乙烯彩钢夹板竹胶板后屋面拱架。号温室后墙采用内置蓄热管道技术：在墙体内距地面、的蓄热层中埋设直径的管道，管壁上按照间距打排孔，之后用透气性好的无纺布缠绕管道层，通过风热在后墙内部循环，增强保温性；号温室后墙中间预留空心道，并在中间用厚混凝土腰将空心道分为上下部分，上下部分空心道通过轴流风机循环系统，实现后墙内部和温室热空气进行对流交换，增强墙体蓄热性能；号温室后墙结构与号温室大体相同，但在风口处未设置风机，墙体通过预留进、出气口，实现自动循环，增强后墙蓄热能力。详细结构见图。 试验方法试验于年月日至年月日在银川市农技推广中心完成。通过智慧农业云平台测定环境因子等指标（该云平台的技术支持由浙江托普云农科技股份有限公司提供），每记录一次数据，对温室内距地面处空气温度、湿度、光照强度、浓度及土壤处温度等数据进行分析，评价个温室保温性、透光率等方面的综合性能。选取晴天（年月日）和典型阴天（年月日）的数据，分析温室内环境指标日变化指标。同时，在各温室中央距地面后墙处放置热通量仪（由邯郸市益盟电子有限公司生产，量程在范围内），测定温室后墙热通量值，评判温室后墙的蓄放热能力。 数据分析采用软件对试验数据进行处理与作图。 结果与分析 不同温室热通量对比分析热通量能够反映温室后墙结构的吸放热能力，评价后墙结构对于温室保温效果的差异。由表可以看出，号温室后墙结构具有较强的吸放热能力，累计蓄热量较号温室多 ，较号温室多 ；累计放热量号温室较号温室提高 ，较号温室提高 。可见后墙热通量值大小顺序为号号号温室。表不同温室吸放热总量对比 温室编号月 月 月 月上旬 合计蓄热通量总量 放热通量总量蓄热通量总量 放热通量总量蓄热通量总量 放热通量总量蓄热通量总量 放热通量总量蓄热总量 放热总量 号 号 号 由图可知，对比个温室后墙热通量值日变化：、：由于太阳辐射减少直至消失，温室内温度降低使得温室后墙均表现为放热。：随着太阳辐射增强，温室内温度上升，后墙均表现为吸热。白天号温室后墙累积蓄热量，较号温室多蓄热，较号温室多蓄热；夜间号温室累积放热量，较号温室提高，较号温室提高倍。可见无论是夜间放热还是白天吸热，号温室后墙热通量值均高于号和号温室。 不同温室空气温度对比分析空气温度的高低直接影响着植株的生长，在冬季适宜的温室内环境极其重要，温度提高北方园艺月（上）图温室结构剖面图（单位：） （：） 第期北方园艺图不同温室热通量日变化（年月日） （）对植株就会产生较大的影响。由图可知，从典型晴天变化看，号温室较号温室空气温度均值提高，具有明显优势，与号温室相差不大，空气温度均值提高。由图可以看出，典型阴天下、号温室温度较高，均值分别为、，较号温室分别提高、。由图可知，个温室空气温度月均值变化差异不大，但总体呈号号号的趋势，号温室月均值为，较号温室高，较号温室高。由图可以看出，不同温室空气温度最大值、最小值的月变化趋势与月均值一致，号温室与号温室相差不大，但二者与号温室温差均达到以上。最低温均值号温室为，号温室，、号温室分别较号温室提高最低温、。可见在冬季、号温室的后墙结构较号更能保障较高的空气温度。图 典型晴天不同温室空气温度对比（年月日） （）图 典型阴天不同温室空气温度对比（年月日） （）图不同温室空气温度月变化 图不同温室空气温度最大值月变化 不同温室空气湿度对比分析温室内湿度较高会影响植株生长并易引发病北方园艺月（上）图不同温室空气温度最小值月变化 害。空气湿度大小间接反映空气温度，温室内空气湿度越大，空气温度越小。由图可知，典型晴天、阴天不同温室空气湿度变化曲线均呈单谷型，在正午降至最小值。由于号温室空气温度最低，因此号温室空气湿度相较于其它个温室最高，号温室空气湿度相对较小，号温室最小。典型晴天下，号温室空气湿度为，较号温室高个百分点，与号温室差异不大。典型阴天下，号温室空气湿度为，较号温室高个百分点，与号温室差异不大。由图可知，不同温室空气湿度最大值以号温室最小，为，与其它个温室差异较大，间接反映号温室内温度较高；号温室内湿度最大达，较号温室高个百分点，与号温室差异不大。由图可知，湿度月均值变化与图趋势一致，号温室较高，均值达，较号温室高个百分点，与号温室差异不大。由此可见，号温室内湿度明显高于、号温室，号温室空气湿度较低，更利于植株生长。 不同温室土壤温度对比分析土壤温度是植株生长中最为重要的环境指标之一，一般随着温室内空气温度升高而升高，随着太阳辐射降低而降低，呈现有规律的昼夜变化。由图可知，从典型晴天看，号温室内土壤温度最低，均值为，、号温室土壤温度相差不大，分别较号温室提高土壤温度、。由图可知，典型阴天下，个温图 典型晴天不同温室空气湿度对比（年月日） （）图 典型阴天不同温室空气湿度对比（年月日） （）图不同温室空气湿度最大值月变化 室土壤温度差异不大，且均呈平滑下降曲线。相比较而言，号温室土壤温度相对较高，为，较号温室高，较号温室高。 第期北方园艺图不同温室空气湿度月均值变化 由图可知，土壤温度最小值月变化号温室较优，平均最低土温为，较号温室高，较号温室高。由图可知，月均值变化中号温室土壤温度同样略高于、号温室。号温室月平均土壤温度为，较号温室高，较号温室高。综合对比土壤温度日、月均值变化看，、号温室土壤温度较高，更利于植株安全越冬生产。图典型晴天不同温室土壤温度对比（年月日） （） 不同温室光照强度对比分析由于前屋面覆盖塑料薄膜，温室内部光照强度明显低于室外，植物的果实品质与光照强度息息相关，因此光照强度也是评价温室内环境优劣的环境指标之一。温室内光照强度随着室外光照强度变化而变化。由图可知，从典型晴天看号温室光照强度日均值为 ，较号图典型阴天不同温室土壤温度对比（年月日） （）图不同温室土壤温度最小值月变化 图不同温室土壤温度月均值变化 温室提高，较号温室提高。由图可知，典型阴天下，个温室内光照强度变北方园艺月（上）化趋势一致，其中号温室光照强度最大，值为 ，较号温室提高，较号温室提高。由图可以看出，光照强度最大值月变化中，仍以号温室光照强度最大，均值达 ，较号温室提高，较号温室提高。由图可知，月均值变化中个温室光照强度变化趋势仍然一致，依次为号号号温室。号温室光照强度月均值为 ，较号温室提高，较号温室提高。综合整个测试期间个温室光照强度变化看，号温室具有明显优势。图典型晴天不同温室光照强度对比（年月日） （）图典型阴天不同温室光照强度对比（年月日） （） 不同温室浓度对比分析作为植物光合作用原料之一，对植株的生理生长起着至关重要的作用。温室内部环境相图不同温室光照强度最大值月变化 图不同温室光照强度月均值变化 对较为密闭，含量较低会导致植株生长不良、坐果率低、抗性差；含量较高会导致植株叶片卷曲、温室内温度高易诱发病虫害等，因此浓度调控成为目前温室种植的新手段。植株夜间由于呼吸作用，温室内浓度较大且呈小幅波动变化，随着太阳升起，植株开始光合作用使温室内浓度降低，正午光合作用最强使得浓度降至谷底。由图可知，无论典型晴天还是阴天，个温室内浓度均呈单谷型变化，阴天波动幅度小于晴天。典型晴天下，号温室浓度最大，均值达到 ，较号温室高，较号温室高，说明号温室的呼吸速率和光合速率均小于号、号温室。典型阴天下，号温室浓度明显高于号、号温室，号温室浓度日均值达 ，较号温室 第期北方园艺图典型晴天不同温室浓度对比（年月日） （）图典型阴天不同温室浓度对比（年月日） （）高，较号温室高。由图可知，浓度月均值顺序依次为号号号温室，号温室浓度月均值达到 ，较号温室高，较号温室高。由于浓度含量不宜高不宜低，因此单考虑浓度，号温室较优，号温室次之。 结论对种温室后墙结构热通量进行分析发现，号温室后墙结构具有较强的吸放热能力，测试期间累计蓄热量较号温室多 ，较号温室多 。累计放热量较图不同温室浓度月均值变化 号温室提高 ，较号温室提高 。空气温度月均值变化中，个温室温度大小呈号号号的趋势，空气湿度月均值变化呈号号号的趋势。整个测试季土壤温度月均值变化中，号温室略高于号、号温室，号温室月平均土壤温度为，较号温室高，较号温室高。光照强度月均值变化中，号温室号温室号温室。浓度呈现号温室号温室号温室的趋势，号温室浓度月均值达到 ，较号温室高，较号温室高。综合以上对个温室环境指标测试结果分析，号温室后墙结构可保障在冬季温室内较高的空气温度和土壤温度较适宜的空气湿度，同时，还具有较大的光照强度和适宜的浓度。因此，号温室后墙结构所表现的环境性能，在冬季较其余个温室更具生产优势。参考文献刘志杰，郑文刚，胡清华，等中国日光温室结构优化研究现状及发展趋势中国农学通报，（）：吴正景，张菊平，王少先日光温室保温节能技术应用与研究进展北方园艺，（）：高艳明，魏鑫，利继东，等宁夏沙漠非耕地内置保温被日光温室环境测试评价北方园艺，（）：高艳明，汪洋，黄利，等宁夏非耕地沙漠新建日光温室性能分析北方园艺，（）：魏鑫，王继涛，金鑫，等宁夏后墙主动蓄热第三代日光温室环境性能测试研究广东农业科学，（）：北方园艺月（上）白义奎，周东升，曹刚，等北方寒区节能日光温室建筑设计理论与方法研究新疆农业科学，（）：李建设，白青，张亚红日光温室墙体与地面吸放热量测定分析农业工报，（）：刘淑梅，薛庆禹，李春，等天津地区不同墙体处理对日光温室保温性能影响初探中国农学通报，（）：陈端生，郑海山，刘步洲日光温室气象环境综合研究：墙体、覆盖物热效应研究初报农业工程学报，（）： 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