我国日光温室墙体与整体结构优化研究进展_李颜龙.pdf

2026 年第 7 期 农机使用与维修 63 我国日光温室墙体与整体结构优化研究进展 李颜龙 1 姚 璇 2 1 大庆市农业技术推广中心 黑龙江 大庆 163311 2 黑龙江八一农垦大学 园艺园林学院 黑龙 江 大庆 163319 摘 要 日光温室是我国北方地区独特的作物栽培设施 具有投资较少 能源需用量低 能越冬生产的优势 广泛 为农户所使用 为了解日光温室构建的工程技术手段与研究进展 本文总结了近年来日光温室在墙体材料与结 构创新 整体结构优化上的相关研究 讨论了日光温室构建的标准化 高效节能化 智慧化方向发展的趋势 可为 日光温室的结构创新升级和高效化 智能化发展提供思路 关键词 日光温室 结构优化 创新技术 研究进展 中图分类号 S626 5 文献标识码 A doi 10 14031 j cnki njwx 2026 07 014 esearch progress on optimization of solar greenhouse walls and overall structure in china Li Yanlong 1 Yao Xuan 2 1 Daqing Agricultural Technology Extension Center Daqing 163311 China 2 College of Agronomy Heilongjiang Bayi Agricultural University Daqing 163319 China Abstract Solar greenhouses are unique crop cultivation facilities in northern China featuring low investment low ener gy consumption and the ability to produce through the winter They are widely used by farmers To understand the engi neering and technological means and research progress in the construction of solar greenhouses this paper summarizes relevant research on wall materials and structural innovations as well as overall structural optimization of solar greenhou ses in recent years It discusses the trends towards standardization high efficiency energy saving and intelligence in the construction of solar greenhouses providing ideas for structural innovation upgrading and the development towards high efficiency and intelligence of solar greenhouses Keywords solar greenhouse structural optimization innovative technology research progress 基金项目 黑龙江省高等教育教学改革研究项目 SJGYB2024621 黑龙江八一农垦大学教育教学 研究课题 NDJY2434 黑龙江省大学生创新创业 项目 S202410223003 作者简介 李颜龙 1990 男 黑龙江绥棱人 硕士 农艺 师 研究方向为农业技术推广 通信作者 姚璇 1992 女 山东昌邑人 硕士 讲师 研究 方向为设施园艺 0 引言 日光温室作为我国东北独有的温室类型 是冬 季供应鲜嫩蔬菜的重要手段 既能满足人们日益增 长的物质需求 又能提高农民经济效益 在实际应 用的过程中 日光温室具有建造成本低 运行效率高 的优势 1 80 年代初 日光温室快速发展 根据 全 国现代设施农业建设规划 2023 2030 年 1 2025 年全国设施种植总面积稳定在 20 万 hm 2 以上 结合 行业监测测算数据 2 截至 2025 年末全国设施种植 总面积约 280 万 hm 2 其中日光温室约 120 万 hm 2 占 比约 42 86 在发展过程中 结合农民长期生产 中发现的问题 推动了日光温室在合理采光 保温 和蓄热相关理论的研究 对日光温室设计与建造的 实施起到了助推作用 与此同时 数字化农业和智 慧农业概念的涌出 发现日光温室的构造 应用性 能 智能化与自动化程度与新时代的迫切需求还存 在差距 对日光温室构建提出了更高要求 为了解 日光温室构建 性能及其未来的发展方向 本文总 结了近年来日光温室在墙体 整体结构及工程技术 上的创新发展 并讨论了日光温室的未来发展方 向 为日光温室的标准化 规范化及智能化发展提 供思路 1 日光温室墙体结构的发展 日光温室的墙体是温室主要的蓄热 保温及承 重结构 墙体和材料的不断优化升级是日光温室发 展的重要途径之一 温室墙体结构的发展可大致 分为三个时期 第一阶段是单一材料墙体 主要以 土 石 砖为主 第二阶段墙体由单一材料向复合墙 体转变 第三阶段是各类新型材料在墙体中的 应用 3 1 1 土墙结构 我国园艺设施中应用最早的是土墙日光温室 土导热系数较大 厚的土墙保温蓄热性能较好 因 此早期日光温室发展中土墙日光温室深受农户广 泛使用 但过厚的土墙导致大量土地被占用 土地 64 农机使用与维修 2026 年第 7 期 利用率降低 且浪费土资源 4 相关研究中 土墙 日光温室的结构优化与创新主要体现在墙体厚度 及温室土地利用率的提高上 为提出优化土墙合 理厚度的设计方法 李明等 5 利用土墙验证了日光 温室土墙蓄热层厚度的计算方法 依据土墙的传热 过程提出了日光温室土墙的轻简化方法 史宇亮 等 6 分析了日光温室不同厚度的土墙在晴天与阴 天下的土墙蓄热与放热性能 从土地利用率及温 室结构轻简化方面考虑 在厚墙体温室的基础上更 换或采用更有效的设备及材料 可大幅度改善温室 内热环境 邹志荣等 7 开发了模块化组装式日光温 室 利用速土成型机把松软土壤压缩成统一生产规 格的挤塑速土块 组装成墙体模块部分 实现了土 墙日光温室的模块化建造 温室土墙结构的演变 逐渐提高了日光温室的蓄热保温性能 但基于土墙 日光温室结构优化及温室土墙体轻简化发展 单一 材料土墙发展空间有限 越来越多的温室墙体优化 聚焦在其结构及材料上 1 2 复合结构与新型材料墙体 随着社会与科技的不断发展 能源需求量日益 增大 绿色 节能也逐渐成为温室发展的重要因素 日光温室墙体的材料种类由单一转变为异质复合 材料 材料类型由土 石 砖向复合砖墙 新型建筑 材料融合转变 8 采用砖墙作为温室墙体可以极 大地提高温室的耐久性 同时相较于土墙减小了占 地面积 提高了土地利用率 但相较于单一材料土 墙 砖墙的造价略高 其蓄热效率并无较大提升 基 于温室轻简化 提升蓄放热能力等方面 日光温室 砖墙逐步进行了墙体结构与材料种类上的优化 墙体结构主要分为承重层 隔热层与保温层 墙体 材料随着科技进步种类众多 不同材料不同结构排 列方式的墙体 其蓄热与放热能力也存在差异 在 传统的墙体结构基础上 新型墙体结构层出不穷 例如 秸秆块墙体 中空蓄热墙体等 9 聚苯乙烯板因其导热系数低 可回收等优点已 广泛应用于温室墙体建造 佟国红等 10 通过试验发 现聚苯乙烯板异质复合墙体在蓄热与节能方面都 优于单一材料墙体 李明等 11 利用发泡水泥对黏 土砖墙进行加厚试验 改造后的砖墙不仅能够减少 温室墙体的热量散失 还增加了温室夜间散热量 武国峰等 12 以农业废弃物秸秆作为温室墙体的主 要材料 将秸秆压缩成块体码砌成墙体 与空心砖 墙体日光温室进行对照试验 表明秸秆块墙体热量 散失显著低于空心砖墙体 马月虹等 13 针对新疆 戈壁滩严寒天气 研制开发了优配比 高强度的新 型麦壳砂浆砌块 红砖复合墙体日光温室 通过 ANSYS 软件进行了砌块复合墙体和砖墙日光温室 的温度场 流场模拟 分析表明砌块复合墙体的保 温和蓄热能力明显优于砖墙日光温室 张洁等 14 开发了一种以砾石为墙体主要蓄热材料的新型节 能日光温室 其室内温度在典型晴天 典型阴天和 典型雪天分别较普通砖墙日光温室室内温度高 4 5 和 3 2 李鹏等 15 将石蜡相变材料喷涂到温室 梯形墙面内侧 其温室平均温度较普通日光温室具 有显著差异 说明相变材料的使用可有效增加温室 墙体的蓄热与放热能力 王冬晴等 16 在使用单一 相变材料的基础上 开发了管材封装的两级相变储 放热系统 应用于日光温室墙体 对于温室内空气 和土壤温度均有较大提升 2 日光温室整体构型的发展 为提高我国农村的土地利用率 减少建设成 本 促进乡村振兴 我国日光温室行业的结构设计 不断朝 高 大 上 的趋势发展 在该过程当中 为 适应我国不同地区的气候条件 经科研人员研究与 农民实践 涌现了各种功能的新型日光温室结构 对我国推动日光温室工程发展与促进产业发展具 有一定的现实意义 2 1 装配式日光温室 透光覆盖 蓄热 保温 承载结构是构成装配式 日光温室的四个重要组成部分 区别于传统土墙 砖墙日光温室 17 装配式日光温室承重结构往往 选择钢架立柱 以覆盖柔性棉被或填充保温材 料 18 具有建设周期短 安装便捷 建筑材料标准化 的优点 但由于装配式日光温室一般没有充分的 蓄热 故温室夜间温度下降相对较快 易导致温室 作物生产性能骤降 19 因此 如何增加热环境性能 已经成为研究重点 装配式日光温室当中 秸秆块墙体日光温室是 一种常见的类型 吴雨青等 20 提出秸秆是一种十 分环保的墙体建筑材料 将秸秆制成保温型建筑材 料 不仅能够有效减少环境污染 还能够降低建筑 能耗 温室建设过程中 利用压缩成型的秸秆块替 代传统的砖块和土壤作为墙体的重要组成材料 以 钢结构为支撑 以秸秆块作为主要的填充材料 外 表面安装着防护结构 避免日光温室受到损坏 同 时 内表面则根据实际情况粉刷蓄热材料 最终形 成复合型结构墙体 21 除秸秆块墙体日光温室外 其他学者以土 水 等环境友好材料为后墙储放热介质进行了大量研 究 马月虹等 22 利用栽培草莓验证了砌筑砖墙体 砌块墙体和砌块填充沙土墙体三种材质的蓄热墙 体的蓄热性能 发现不同材料蓄热墙体的装配式日 光温室 其温室性能与增温效果也存在差异 基于 2026 年第 7 期 农机使用与维修 65 邹志荣教授团队开发的土模块墙体建造技术 杨定 伟 23 以当地传统砖混结构温室作为对照 试验测试 了装配式砾石模块日光温室和装配式土模块日光 温室的后墙热工性能 综合比较装配式土模块日光 温室的保温 蓄热性能最优 鉴于柔性装配式日光 温室水模块墙体厚度尚未形成统一标准 陈心怡 24 开发了水模块 太阳能集热板水循环集热系统 并 确定了在我国杨凌水模块装配式日光温室的墙体 适宜厚度为 20 cm 温室热环境更佳 近年来 日光温室的建造主要以轻简化 装配 式为主 轻简装配式日光温室柔性墙体一般不具备 蓄热能力 王超等 25 为评估其各地区适应能力 以 我国 17 所城市为例 分析了在各城市内冬季最低温 下温室的采暖热负荷和采暖需求量 为我国装配式 日光温室的设计建造提供了理论基础 周波等 26 设计了一种配备冬季夜晚加温和除湿系统的轻简 装配式日光温室 试验表明该日光温室的建造速度 和冬季室内温度优于传统日光温室 闫俊月等 27 以充分利用西北地区资源为原则 设计了一种以聚 苯乙烯板作为保温层 预制混凝土板内夹芯填土作 为蓄热层的轻简化装配式后墙 2 2 创新的日光温室类型 2 2 1 滑盖式日光温室 滑盖式日光温室具有采光好 升温快 空间大 的优势 室内横向和纵向光照均匀分布 抵抗风雪 能力强 28 29 佟雪姣 30 指出滑盖式节能日光温室 是一种科学合理的新兴日光温室 其骨架为半圆弧 形钢结构 运行过程中利用岩棉彩钢板进行滑动保 温 通过空气 地中热交换系统以及水循环系统展 开蓄热 该温室的冬季采光率比对照平均提高 15 4 太阳能截获量提高 11 6 室内太阳总辐 射达 300 400 W m 每天日照时间一共延长 30 min以上 且南北方向分布较为均匀 王晓伟 31 通过 PID 控制方法对滑盖运动过程中产生的惯性进 行调控 该系统装有数据采集器 通过传感器对温 室内温度 湿度 光照度及二氧化碳浓度等环境因 子进行采集 刘艳华等 32 利用 ANSYA 有限元分析 软件对滑盖式节能日光温室结构力学性能进行分 析 确定了最不利荷载组合工况 并对该工况下温 室结构进行合理优化 优化后有效减少了钢材用 量 为滑盖式节能日光温室设计提供理论基础 2 2 2 倾转屋面日光温室 为高效利用太阳能改善温室内作物光照环境 张勇等 33 在温室结构上进行优化 设计了一种可调 节前屋面采光角的倾转屋面日光温室 与固定屋 面日光温室相比 其室内辐照度和整体采光率均有 较大幅度的提升 保温时段整体室内平均温度增加 3 1 2 2 3 其他创新日光温室 王洪义等 34 针对高纬度寒冷气候特点 从结构 与功能两方面对传统温室进行创新优化 提出了地 上 地下三层使用空间温室 实现冬季不加温种植 的多功能温室 丁明元等 35 设计了一种全彩钢墙 体组装式温室 其后墙和后屋面均由双面彩钢板组 成 保温棉被覆盖 水循环蓄热 降低了建造成本 宛金等 36 设计一种以镀锌椭圆钢管为主要温室骨 架 以喷胶棉为主要保温材料的新型装配式日光温 室 提高了温室性能 可满足叶菜冬季不加温生产 建造成本低 速度快 He 等 37 根据季节或特定需 求 设计一种北墙可以灵活拆卸和安装的特殊温室 类型 以调整温室的开放程度和通风情况 帕坦姆 汗 阿布杜合力克等 38 基于高原气候设计了双采 光面高原节能日光温室 相较于单向日光温室 其 土地利用率更高 保温效果更佳 王婷 39 在半封闭 传统日光温室基础上 优化构建了一种全封闭日光 温室 由传统自然通风方式转变为机械强制通风 以改变半封闭温室易引起的室内温度高 生长环境 不可控 病虫害等问题 3 总结与展望 土墙和砖墙日光温室成本较低 保温性能好 是我国东北早期日光温室的主要墙体类型 随着各 类创新技术与优化方案的应用 推动了日光温室结 构与建造技术的改进 有效优化了传统厚重墙体 提升了土地利用率并降低了建设成本 然而 部分 改良型温室虽综合性能有所提升 却受造价偏高 储热与保温效果不足 地域适宜性较差等问题制 约 难以在全国范围内大面积推广应用 随着我国 社会经济发展 新型建筑材料与设施园艺产业不断 进步 智能化技术 配套建造技术和设施装备得到 持续创新应用 日光温室正朝着结构持续优化 工 程技术不断迭代升级的方向发展 未来 围绕结构 设计 建造材料 智能装备等方面的工程技术创新 必将成为引领日光温室高质量发展的核心动力 参考文献 1 全国温室数据系统 农业农村部农村机械化管理司 EB OL http data sheshiyuanyi com Area Data 2021 8 2 2 王发香 冯文昱 柏雨润 等 我国日光温室温控技 术研究应用与发展趋势 J 中国农机化学报 2025 46 11 161 170 3 赵静 周增产 余连海 等 日光温室墙体发展现状 及趋势 J 农业工程技术 2019 39 4 33 36 4 王雪鹏 谢思萌 郑建鸿 等 我国节能日光温室结 构选型和墙体研究进展 J 南 方 农 机 2023 66 农机使用与维修 2026 年第 7 期 54 5 5 8 29 5 李明 周长吉 周涛 等 日光温室土墙传热特性及 轻简化路径的理论分析 J 农业工程学报 2016 32 3 175 181 6 史宇亮 王秀峰 魏珉 等 日光温室不同厚度土墙 体蓄放热特性研究 J 农 业 机 械 学 报 2017 48 11 359 367 7 邹志荣 鲍恩财 申婷婷 等 模块化组装式日光温 室结构设计与实践 J 农 业 工 程 技 术 2017 37 31 55 60 8 姜凤琦 日光温室相变复合墙体传热优化研究 D 沈阳 沈阳农业大学 2022 9 Zhang G P Shi Y L Liu H et al Heat transfer per formance of an assembled multilayer wall in a Chinese so lar greenhouse considering humidity J Journal of Ener gy Storage 2021 33 102046 10 佟国红 王铁良 白义奎 等 日光温室节能墙体的 选择 J 可再生能源 2003 21 4 14 16 11 李明 魏晓明 周长吉 等 发泡水泥对日光温室黏 土砖墙保温蓄热性能的改善效果 J 农业工程学报 2014 24 187 192 12 武国峰 徐跃定 常志州 等 秸秆块墙体日光温室 保温蓄热性能分析 J 农业环境科学学报 2015 34 12 2402 2409 13 马月虹 李保明 李慧霜 新疆砌块复合墙体和砖墙 日光温室的传热数值模拟分析 J 新疆农业科学 2022 59 2 493 501 14 张洁 邹志荣 张勇 等 新型砾石蓄热墙体日光温 室性能初探 J 北方园艺 2016 2 46 50 15 李鹏 张亚红 白青 等 基于日光温室相变材料的 梯形墙体热特性分析 J 中国农业气象 2019 40 10 620 629 16 王冬晴 庄云飞 张滴滴 等 分级相变储放热系统 在日光温室中的应用效果 J 太阳能学报 2022 43 12 104 111 17 杨定伟 荆海薇 景炜婷 等 不同墙体材料的装配 式日光温室的热性能对比分析 J 中国农业大学学 报 2023 28 10 194 205 18 宋丹 王宏丽 李凯 等 日光温室钢架组合墙体结 构研究 J 北方园艺 2013 3 52 55 19 李永 王文静 郄丽娟 等 装配式异质复合墙体日 光温室冬季应用效果测试与分析 J 中国农学通报 2023 39 9 134 142 20 吴雨青 李金缘 刘予涵 等 秸秆保温砖建筑物的 全生命周期能耗特性分析 J 南京师范大学学报 工程技术版 2021 21 1 72 77 21 刘红光 罗斌 申士杰 等 秸秆建材的研究与发展 现状概述 J 林业机械与木工设备 2019 47 5 4 12 22 马月虹 李保明 王国强 等 装配式日光温室砌筑 不同蓄热墙体的增温和草莓栽培效果 J 农业工程 学报 2019 35 15 175 181 23 杨定伟 不同墙体结构主动蓄热日光温室的热湿性能 分析 D 杨凌 西北农林科技大学 2023 24 陈心怡 水模块装配式日光温室性能研究 D 杨凌 西北农林科技大学 2024 25 王超 方慧 张义 等 轻简柔性墙体装配式日光温 室能耗分析 J 农业工程学报 2023 39 3 190 197 26 周波 张义 方慧 等 装配加温除湿系统的轻简装 配式日光温室设计及性能试验 J 农业工程学报 2016 32 11 226 232 27 闫俊月 李明 张秋生 等 西北非耕地温室结构与 建造技术 项目成果汇报 4 轻简化装配式后墙 J 农业工程技术 温室园艺 2014 4 62 63 28 Tong X J Sun Z P Sigrimis N et al Energy sustain ability performance of a sliding cover solar greenhouse Solar energy capture aspects J Biosystems Engineer ing 2018 176 88 102 29 en J Wang J Guo S et al Finite element analysis of the static properties and stability of a large span plas tic greenhouse J Computers and Electronics in Agri culture 2019 165 104957 30 佟雪姣 滑盖式节能日光温室太阳能水循环系统蓄放 热效应解析 D 沈阳 沈阳农业大学 2018 31 王晓伟 滑盖式现代节能日光温室自动控制系统设计 D 沈阳 沈阳农业大学 2019 32 刘艳华 王晓倩 王聪 等 滑盖式节能日光温室结 构静力分析及优化 J 沈阳农业大学学报 2023 54 1 112 120 33 张勇 邹志荣 李建明 倾转屋面日光温室的采光及 蓄热性能试验 J 农业工程学报 2014 30 1 129 137 34 王洪义 祖歌 杨凤军 等 高纬度地区多功能日光 温室 设 计 J 农 业 工 程 学 报 2020 36 6 170 178 35 丁明元 梁顺有 杨桂玲 被动式蓄热全钢结构组装 式日光温室建造技术 J 中国蔬菜 2019 2 99 101 36 宛金 邹志荣 兰兴利 轻简装配式日光温室的建造 与性能分析 J 现代农业科技 2020 12 181 183 187 37 He X L Wang J Guo S et al Ventilation optimiza tion of solar greenhouse with removable back walls based on CFD J Computers and Electronics in Agriculture 2018 149 16 25 38 帕坦姆汗 阿布杜合力克 柴丹 彭燕武 等 高原 节能日 光 温 室 设 计 J 长 江 蔬 菜 2024 21 11 13 39 王婷 全封闭日光温室结构设计与优化 D 太谷 山西农业大学 2018 04