温室环境调控技术与装备

温室环境调控技术与装备--我国设施农业发展与设施工程领域研究课题中国农业大学马承伟一、我国设施园艺的发展概况（一）现代设施园艺发展的几个历史阶段（二）园艺设施发展规模与构成情况（三）设施园艺环境工程技术与装备的发展概况二、设施园艺发展中存在问题和发展趋势（一）设施园艺发展中存在的问题（二）设施园艺生产发展趋势三、国外设施园艺生产的几个特点四、我国设施园艺工程领域近年的研究课题（一）设施园艺工程的发展趋势和研究方向（二）地源热泵在温室采暖中的应用（三）植物工厂与闭锁型植物生产系统（四）LED新型光源的研究与应用前景（五）垂直农业（六）节能日光温室的提高与发展（七）设施工程标准化与计算机信息技术应用一、我国设施园艺的发展概况50年代出现塑料薄膜，应用于蔬菜和育秧小拱棚

60年代中期吉林长春市郊建成中国第一个塑料大棚1.现代设施园艺的萌芽期（20世纪50～60年代）（一）现代设施园艺发展的几个历史阶段

2.现代设施园艺的初创期（20世纪70年代）塑料大棚塑料薄膜日光温室逐渐推广20世纪80年代初设施园艺面积达到万公顷

改进成功节能型日光温室

在中国北纬32°~41°地区在基本不加温的条件下，进行喜温蔬菜越冬生产节能型日光温室与塑料大棚大规模发展3.现代设施园艺第一个发展高潮期（20世纪80年代～90年代初）1996年设施园艺面积达80余万公顷为80年代初的100多倍引进国外大型现代化连栋温室“九五”、“十五”期间（1996～2005）实施“工厂化高效农业示范工程”项目4.现代设施园艺第二个发展高潮期（20世纪1990年代中期～2005年）2005年设施园艺面积达到260万公顷为80年代初的370倍

、1996年的倍

引进国外大型现代化连栋温室荷兰Venlo型温室以色列塑料温室以色列塑料温室法国充气温室韩国多层覆盖温室美国充气温室加拿大水培温室工厂化高效农业示范工程

一批适合中国不同地区气候特点、能有效调控室内环境的现代化大型温室及相关设施研制推广

节能型日光温室进一步改进，采用新型材料、结构优化和增加环境调控设施，性能进一步提高新型节能日光温室获得更大规模推广普及设施农业发展得到国家和各地方高度重视，众多科研项目开展、设施建设和设施生产发展兴旺园艺设施规模（2006年274万公顷）继续扩大在节能技术、设施配套装备、无土栽培技术与装备、新型人工光源与育苗植物工厂、日光温室工程优化、无线及网络远程监测控制、设施标准化工程、环境模拟与计算机辅助设计等方面取得一系列显著进展辽宁、山东等设施农业发达地区，从设施建设、生产和销售，已形成基本完备的生产、流通和技术服务的社会体系5.现代设施园艺提高发展期（2006年～）园艺设施总面积的发展（二）园艺设施发展规模与构成情况园艺设施总面积居世界第一中国各类园艺设施面积比例（2008年）

我国园艺设施以蔬菜设施为主、占设施总面积95%以上，但近年来设施果树、花卉和观赏园林等设施也在快速发展。中国各类园艺设施的逐年增长情况中国设施蔬菜生产的有关数据蔬菜设施面积/蔬菜总用地面积： 1/6设施蔬菜播种面积/蔬菜总播种面积： 1/4设施蔬菜产量/蔬菜总产量 超过1/3设施蔬菜产值/蔬菜总产值 1/2中国蔬菜总产量/世界蔬菜总产量 1/2上海“智能型”连栋塑料温室华北型连栋温室华东连栋塑料温室华南型温室1.多种类型与用途大型连栋温室开发和普及

适应各地条件的多种类型大型连栋温室发展成熟，获得大量普及，国产连栋温室占90%以上，已形成满足国内需求的大型温室和配套设备研制和生产能力，部分产品出口国外。（三）设施园艺环境工程技术与装备的发展概况文洛（Venlo）型温室

文洛（Venlo）型温室

屋面全开型温室

育苗温室

水培蔬菜温室

花卉温室

植物检疫隔离温室

科学实验温室

观赏温室

生态餐厅温室

2.各类温室环境调控技术与设施开发和应用采暖系统圆翼型散热器

燃油热风炉

燃煤热风炉

采暖设施温室保温技术与设施红外反射材料保温幕

充气保温覆盖

日光温室复合材料保温被

遮阳技术与设施

外遮阳网

镀铝膜内遮阳幕

内遮阳网

通风技术与设施机械通风自然通风通风技术与设施降温技术与设施湿帘风机降温系统降温技术与设施喷雾降温系统人工光照CO2施用设备CO2施肥技术与设备温室灌溉施肥设备营养液施用设备与自动控制系统移动喷灌设备土壤消毒设备自动施肥机穴盘种苗生产工厂化育苗技术和育苗设施植物组织培养育苗工厂化育苗穴盘苗移植设备幼苗嫁接机器人自动化播种机育苗设施立柱式栽培有机型基质无土栽培循环式海绵基质栽培深液流浮板水培多种形式的无土栽培技术与设施高效利用温室内空间的立体栽培无土栽培基质消毒及营养液消毒循环设备环境自动监测与控制系统基于无线传输或网络传输的温室远程监控技术二、设施园艺发展中存在问题和发展趋势1.设施园艺生产水平和生产效益有待提高温室蔬菜的产量一般只有20~30kg/m2，而荷兰、日本等设施园艺生产发达国家为40～70kg/m2甚至更高。劳动生产率低，在一般农村，每人只能经营1亩地左右的园艺设施，远低于荷兰、日本等设施园艺发达国家。主要原因：设施园艺生产经营规模小设施简陋，环境控制和生产管理的自动化程度较低生产技术水平较低（一）设施园艺发展中存在的问题2.设施园艺专用的优良作物品种缺少。3.设施园艺植物的环境生理基础研究薄弱，设施种植生产缺少科学和规范化的管理。设施园艺植物生长的环境条件、参数的变化对植物生理和产量以及品质的作用，较多地参考国外资料。缺少对生产进行精确量化指导的基础资料。生产管理主要局限于各生产者的有限经验。对温室中的光、温、水、气等环境因素综合考虑、实行全面综合的最优化控制方法的系统研究不够。没有确立科学基础上的优质高产规范化种植管理标准模式。4.园艺生产设施和配套设备总体水平低，环境调控能力和控制水平低，大型温室耗能高。简易设施为园艺设施的主要组成部分，其环境调控能力较低，抵御自然灾害的能力差，遇寒潮袭击和大雪连阴天气，设施内较易出现过低的气温，使种植的植物受到冻害。简易设施夏季还不能有效控制设施内环境条件达到植物生长要求，难以进行周年生产，降低了设施的利用率。大型连栋温室生产的加温年耗煤量约为900～1500t/hm2，冬季加温耗能费用约占总生产成本的30%～70%，导致了温室的运行费用高，经济效益差。环境调控设施配套性差，环境工程设计不合理的问题突出。5.设施工程标准化程度低，设计、制造和施工建设水平有待提高我国设施工程尚未形成系统完备的设计、制造、施工和验收的技术标准体系。对园艺设施及设备技术性能和质量的检测、设施生产环境的测定评价缺乏系统完备的检测鉴定仪器设备等技术条件，目前国内还没有健全该领域权威的技术质量监督检测和设施生产环境评测机构。6.设施园艺环境工程的基础研究薄弱，相关基础技术资料、技术数据缺少，温室工程规划、开发、设计、建设过程的信息化技术水平很低。未形成加温、通风、降温等环境调控理论体系，温室规划、开发和设计缺少理论指导、缺少技术数据资料，方法不规范。温室工程规划、开发、设计、建设过程中，还缺少可以利用的数据库和专用设计软件。（二）设施园艺生产发展趋势设施园艺生产经营向专业化、集约化、规模化方向发展。设施园艺生产工艺向规范化、标准化方向发展。提高土地利用率，园艺设施要充分利用非耕地资源。设施园艺产品在进一步提高产量的同时，注重优质、安全、风味和营养等，提高品质。进一步发展园艺专用植物品种，尤其是必须大力开发我国特有的品种，改变大多数优良品种依赖进口的局面。（二）设施园艺生产发展趋势设施园艺由生产蔬菜向花卉、苗木、食用菌和药材等发展。在城市近郊，园艺设施生产与餐饮、观光旅游项目相结合。无土栽培技术更大规模普及。植物组织培养等育苗技术更多采用。建立、健全设施园艺生产中的包括设施建设、良种和资材供应、栽培技术、植保技术、加工、销售各环节的技术、物资和信息的社会服务体系。三、国外设施园艺生产的几个特点1.完备的环境调控装备以高投入创造植物最佳生长环境实现高产出2.经营规模不断扩大依靠规模效应实现规模效益日本：温室经营规模平均2000m2/户以上，经营规模5000m2/户以上的农户达到8%以上，并有不断增加的趋势。荷兰：温室经营规模平均8500m2/户，经营规模仍在逐年增大。3.科学规范化的生产工艺精细化的管理实现高效率的生产4.普遍采用无土栽培方式生产5.较高的生产自动化水平6.计算机技术、信息技术更多应用到环境调控、生产管理、市场营销等生产、流通环节四、我国设施园艺工程领域近年的研究课题（一）设施园艺工程的发展趋势和研究方向⑴园艺设施由数量增长向水平提高方向发展，完善环境调控技术与设施的配套，提高环境调控能力和控制水平。⑵研究开发适合我国国情、满足多样化生产要求、性能优异的温室及环境调控、生产管理装备。⑶提高园艺设施的设计、制造、安装施工的水平，园艺设施及配套设备向标准化、规范化方向发展，进一步降低温室建造成本。⑷加强温室节能、节水、节地和有效利用可再生能源、自然资源的技术研究，进一步提高水、土地和光、热资源利用率。保温覆盖技术及材料适应不同使用要求的高效供热方式与设备太阳能、地热能和生物质能的有效利用温室内环境的合理调控和管理

园艺设施充分利用非耕地土地资源

节水技术与设施研究开发⑸日光温室改进和提高进一步发展适应各地不同气候条件和满足多方面使用要求、形式与结构多样化的优良性能日光温室采用新型墙体材料，改进墙体构造进一步提高日光温室蓄热作用，更有效利用太阳能保温被与卷铺机构开发应用日光温室建造方案与参数的优化增设环境调控装备提高环境调控水平

研究开发日光温室轻简化管理作业的各类装备⑹声频和其他物理农业技术用于提高设施作物产量和植物病虫害防治⑺计算机监测与控制技术向智能化、网络化、分布式、远程监控方向发展。温室环境监测专用传感器数据采集与控制系统硬件开发基于无线或网络传输的植物生长和生产过程的计算机远程监控技术植物生长和生理（形态、营养等）状况的非接触无损检测（图像、颜色、光谱、叶面电位…….）⑻温室工程标准化以及计算机信息技术应用温室工程标准化体系建设（标准研究、制定与实施）温室设计、工程建设辅助软件（结构设计、通风、采暖等环境工程设计、温室工程预算等）的研究开发CFD方法在温室研究和工程设计中的应用温室规划建设、设计的数据库（气象资料、温室结构类型、覆盖材料与结构材料、环境调控设备、材料与设备市场信息）开发植物生长模型和温室环境模型以及专家决策支持系统将得到研究、开发，在温室规划设计、建设、环境与生产的智能化监控中逐步应用（二）地源热泵在温室采暖中的应用地源热泵温室加温与降温系统≈15-18℃恒温冬季-10℃热泵工质温度>40℃≈15-18℃恒温夏季30℃空调(热泵)工质温度<10℃热泵工作原理放热压缩机蒸发器冷凝器膨胀阀高压高温高压低温低压低温低压低温吸热热量流动方向低温热源高温热源温室地源热泵加温系统冬季地源热泵系统供热的运行方式1/4热量来自设备消耗电能换热器放热压缩机蒸发器冷凝器膨胀阀高压高温高压低温低压低温低压低温吸热3/4热量来自地层换向阀换向阀供暖室内地源热泵空调系统夏季地源热泵系统空调的运行方式换热器放热压缩机蒸发器冷凝器膨胀阀高压高温高压低温低压低温低压低温吸热换向阀换向阀空调室内中国农大上庄实验站采用地源热泵供暖的温室地源热泵机房地源热泵在温室中的应用温室中的冷、暖供风设备中国农科院植物工厂地源热泵供热系统地源热泵节能的分析地源热泵系统供热的能效比：一般地源热泵系统COP≈4空气源热泵系统COP≈2地源热泵系统空调的能效比：一般地源热泵系统COP≈4空气源热泵系统COP直接燃烧（效率100%）获29.3MJ热量锅炉集中供暖（效率70%）获20.5MJ热量电供暖（COP=1）获8.91MJ热量空气源热泵（COP=2）获17.83MJ热量地源(埋管)热泵（COP=4）获35.65MJ热量1kg标准煤燃烧热量=29.3MJ度电=8.91MJ以不同方式燃烧1kg标准煤获取的热量：发电即，提供热量Q所消耗的标准煤：锅炉集中供暖（效率70%）为：Q/20.5kg地源热泵供暖（COP=4）为：Q/35.65kg地源热泵供暖与锅炉集中供暖相比，节能率为：①节能减排（实际一般可达40%以上）②加温运行效果稳定，调控容易③不会污染农业设施建设地区（对大城市城郊有特别意义）④同一套系统可兼用于加温和降温（但温室夏季降温冷负荷大，用于夏季降温不经济）⑤地源热泵用于农业设施冬季采暖的费用略高于燃煤采暖，而低于燃气采暖例如，以北京地区为例，采暖的单位温室面积费用：燃煤约为70元/m2，燃气为100元/m2，地源热泵为85元/m2地源热泵用于农业设施采暖的优点与问题⑥建设费用较高单位温室面积所需供热系统建设费用：燃煤热水采暖系统约为450～500元/m2地源热泵供热系统约为600元/m2

其中： 室外工程（打井等）： 33%

热泵机组： 25%

机房设备： 16%

温室内末端设备（风机盘管等）：16%

其他： 10%（三）植物工厂与闭锁型植物生产系统植物工厂——采用功能全面和高精度的人工环境调控技术与装备、以高密度、高度自动化的工业化方式进行植物生产的园艺设施。植物工厂的特点：可以实现完全不受外界条件影响的植物周年生产能量和物质内部循环利用的封闭式系统，资源消耗低采用高度密集的立体化栽培方式，空间利用率高可以实现完全标准化、工厂化的计划生产实现高品质和高效率的植物生产产品安全无污染(无农药使用)劳动强度低，工作环境舒适植物工厂的核心技术：

高效节能的人工光源营养液栽培设备及其配套技术节能环境调控技术智能化的环境调控和生产管理技术目前植物工厂存在的主要问题：

设备的成本偏高能耗（主要是人工光照）和运行成本较高中国农科院实验植物工厂全人工光照植物工厂（长春）——中国农科院北京通州植物工厂——北京农机化研究所古在丰树教授闭锁型育苗生产系统的研究开发者设施园艺界著名学者原日本千叶大学园艺学部长日本千叶大学校长闭锁型植物生产系统闭锁型育苗生产系统是技术成熟且具有良好经济性已具备实用普及条件的育苗专用植物工厂环境自动控制箱营养液供给装置闭锁型育苗生产系统采用与外界隔离的封闭构造尽量避免与外界进行能量和物质交换采用完全人工调控环境闭锁型植物生产系统的特点与生产优势

设备配置方面的特点

不需要温室中必需的遮光、通风换气、保温帘和采暖等设备，系统简化。但增加了空调、人工光照等设备。能源消耗方面的特点与温室相比，减少了加温能源（照明设备成为加温热源），既使在寒冷地区的冬季，明期不加温即可维持系统内所需温度。除寒冷地区的冬季外，暗期可以依靠搅拌风机的发热量，而不另行加温。因为不进行换气，所以没有风机运转的能耗和费用。但增加了照明及制冷的电力消耗量及费用。闭锁型植物生产系统的特点与生产优势育苗质量高，生产效率提高，育苗周期缩短30%。生产稳定，完全不受季节影响，便于组织工厂化的生产。单位面积育苗生产效率为温室的7～11倍，显著节省生产用地，而且对土地要求低，低质量用地均可利用。节水，用水量仅为温室的1/20。施用CO2的利用效率高达87%。几乎无营养液流失，不污染环境，施肥量减少30%左右。病虫害发生少，农药用量减少为温室中的1/10。节省劳力，工作环境舒适，劳动轻松。空调绝热箱体风机营养液CO2荧光灯中农型人工光照密闭式工厂化育苗设备中农型（暂定名）工厂化育苗设备技术参数与性能育苗架4列、7层共56单元

单台设备一次育苗数量万株光照强度50～250mol/(m2•s)空气温度5～35℃相对湿度60%～80%CO2浓度300～2000L/L育苗区气流速度～中农型人工光照密闭式工厂化育苗设备外景人工光照密闭式工厂化育苗设备育苗架4列、7层共56单元全人工光照育苗专用植物工厂中国农业大学水利与土木工程学院人工光照密闭式工厂化育苗设备育苗生产试验人工光照密闭式工厂化育苗设备经济性问题设备投资成本：

略低于相同生产能力的育苗连栋温室运行生产成本：水、肥和农药的费用显著低于温室育苗

加温、通风的能耗和费用低于温室育苗

人工光照的能耗及费用较高（四）LED新型光源的研究与应用前景LED光源的特点：单色性，波谱域宽仅±20nm左右没有中、长波红外辐射（对光合作用无效）的能量浪费，发热少，可实现近距离补光（提高光利用效率）辐射效率和光量子效率高

↓节能性高问题：单一光色能否满足植物生长的需求？

红、蓝光色恰是对植物有较高光合作用效率的两种光色

实验证明，很多植物可以在只有红、蓝两种光色（采用适当比例）的情况下，正常生长。

但有些植物在有其他少量光色的情况下，生长更好。不同光色的多种器件，可按需要组合不同单色（如红＋蓝）的LED满足植物光合作用对光谱的需要

单体尺寸小，便于组合和使设备小型化；使用寿命长（5万小时以上）；价格高，尤其是蓝色LED目前价格较贵。几种人工光源的发光效率及光照强度换算LED人工光源工厂化育苗设备采用LED新型光源进行育苗的试验新型光源LED具有节省光照能源40%~50%的效果（五）垂直农业（Verticalfarming）

植物种植向多层立体空间发展，通过在人工修筑的多层建筑里模拟农业生物的生长环境，大幅度提高土地利用效率。气雾栽培水培基质栽培太阳能光伏发电沿着垂直外墙设置的薄膜太阳能电池带苗圃焚化炉接受净化后的城市污水雨水储存槽品质实验室餐馆和杂货铺一座30层楼高的垂直农场剖面设想图

运用太阳能以及焚化植物废弃物产生的电力供应农场运行，采用多种高效栽培技术；利用收集的雨水及城市污水净化后的水源用于灌溉，减少水资源浪费；楼下的杂货铺和餐馆可直接向大众提供新鲜食物。垂直农场（美国）

最早期的城市农场设计方案之一，由设计师克里斯-雅克布斯和迪克森-戴斯波米尔共同设计完成。在塔形建筑物顶部，有一个巨大的太阳能电池板，可以随着太阳位移而转动。窗户也很特别，具有防污染功能，不易凝结水珠，为了让其中生长的植物能够照射到更多的阳光。垂直农场内部情景空中农场(加拿大)

由加拿大滑铁卢大学的高登-格拉夫设计，旨在帮助喜欢绿色的加拿大人实现在城市里植物作物和能源自给自足。在“空中农场”设计方案中，这栋55层建筑表面覆盖一层植被。这种水耕农场通过燃烧自身的农场废物进行发电，产生的能量可以满足整栋建筑50%的能源需求，而另一半的能源则来自城市废物。垂直城市农场（纽约）

美国AC工作室为纽约坚尼街而设计的一种独特城市农场，与其他的垂直农场不同的是，“垂直城市农场”并不依附于任何一栋建筑，它是一种自由站立的结构，由支柱支撑。在作物生长区之下，则是农民的买卖市场。（六）节能日光温室的提高与发展1.日光温室的性能及环境形成机理在中国北纬32°~41°甚至43°的地区，日光温室能够在不用加温或仅有极少量加温的条件下，进行严寒冬季的喜温蔬菜生产。日光温室在白昼依靠墙体和地面吸收并蓄积太阳热能，在夜间，墙面和地面成为加温的热源，将蓄积的热量释放回温室，在再加上温室围护结构的良好保温性能，从而能够维持室内适于园艺作物生长的环境条件。日光温室可在不加温情况下，平均维持高于室外21~25℃的室内气温，夜间最低气温高于室外最低气温15~20℃SN室外最低气温-15~-10℃室内无加温最低气温5~10℃⑴日光温室的室内气温晴天:白天室内最高气温高于室外最高气温25~30℃

夜间室内最低气温高于室外最低气温18~20℃25~30℃18~20℃阴天:白天室内最高气温高于室外最高气温18~22℃

夜间室内最低气温高于室外最低气温15~18℃18~22℃15~18℃⑵日光温室热环境的形成机理①日光温室南向的采光屋面有利透光，遮荫构件和设备少，透光率高日光温室比普通温室的平均透光率高15%以上平均透光率45%~60%普通温室60%~80%日光温室②日光温室北墙具有增加温室内太阳辐射热接收量的作用在冬季的白昼，日光温室内吸收的太阳辐射热量比相同地面面积的普通温室多40%~70%地面接受的太阳辐射北墙面接受的太阳辐射（增加部分）SNa③日光温室墙体与屋面具有良好的保温性日光温室围护覆盖层传热系数远低于普通温室，保温性明显要高得多全部围护覆盖的平均传热系数3~5W/(m2·℃)

普通温室1.2~1.6W/(m2·℃)

日光温室④日光温室墙体蓄热和加温的作用在白天，日光温室北墙可以吸收并蓄积太阳热量SN1/3~1/21/2~2/3150~350W/m2100~250W/m2夜间，墙体将白昼蓄积的热量逐渐释放回温室内，释放的热量可以使室内气温提高4~8℃SN8~60W/m210~30W/m2④日光温室墙体蓄热和加温的作用辽沈Ⅰ型日光温室辽沈Ⅲ型日光温室辽沈地区日光温室2.日光温室形式与结构的发展辽宁地区土墙日光温室北京地区

日光温室一种典型的砖墙日光温室SN8~10m0.5~0.8m3~4m1~1.5m前(南)屋面后(北)屋面草帘或保温被后(北)墙山东厚土墙大跨下沉式日光温室山东厚土墙大跨下沉式日光温室山东厚土墙大跨下沉式日光温室山东厚土墙大跨下沉式日光温室1.5~3mSN5~8m4~5m10~14m0.5~1m走道南北双连跨（阴阳型）日光温室阳棚的用途与普通日光温室相同阴棚对于墙体北面有保温的作用阴棚内光照条件较差，温度低，但高于露地，用于种植不需光照或对光照要求低的作物，如食用菌、喜阴叶菜、花卉等可显著提高土地利用率阳棚阴棚

南北双连跨（阴阳型）日光温室

保温被内置型(蓟春型)日光温室可有效防止保温被或草帘被雨雪浸湿和大风掀起内层薄膜可以自由开闭，有效调控室内温湿度环境屋面保温性显著提高山地（坡地）日光温室选择在向阳背风的南向山坡建设（偏东、偏西不超过15°）优点:土地利用率高日照时间长、光照条件好保温性能好山地（坡地）日光温室（陕西安塞县）西北集雨型日光温室西北地区利用卵石建设的日光温室存在的问题日光温室多数由农户自行建造，建设很不规范，建造方案不合理、性能差的日光温室还较多土地利用率低，一般<50%日光温室北侧阴影部分的土地不能有效利用日光温室夜间室内温度仍普遍偏低，尤其在寒潮、连续阴天等不利天气情况下，一些日光温室室内气温降低到5℃以下，使作物受到冻害温室概况1月室外日最低气温(℃)1月室内日最低气温(℃)夜间室内与室外日平均气温差(℃)建设地点跨度(m)屋脊高度(m)墙体类型平均墙厚(m)地面下沉(m)最低平均最低平均最高最低平均山东寿光310.04.5土墙3.51.0-16.0-9.610.913.027.211.120.5山东寿光212.04.4土墙4.11.6-16.0-11.18.111.326.111.020.4山东寿光17.62.7土墙1.0(外堆土)0.0-16.0-11.16.510.125.110.319.6河北枣强8.54.4土墙3.50.6-16.5-10.47.29.122.910.718.0北京房山211.04.5土墙3.51.0-23.4-13.74.98.223.08.717.6北京房山17.53.0砖墙0.80.0-23.4-13.72.86.326.57.917.7山西曲沃10.54.8土墙4.01.2-15.0-7.38.210.722.710.717.0天津17.43.2砖墙0.60.0-22.3-12.90.85.523.16.716.6天津27.13.2砖墙0.60.0-21.0-13.12.25.524.87.316.1北京房山38.53.3砖墙0.50.0-23.4-13.7-1.33.921.66.215.7山西新绛9.04.0土墙3.40.6-12.6-6.85.98.118.48.113.9河北满城7.03.5砖墙0.60.0-17.3-11.2-0.33.317.94.613.13.墙体材料及构造墙体的作用：蓄热与保温理想的墙体材料及构造：内侧蓄热性和外侧保温性良好的异质材料复合墙体SN南屋面外保温覆盖物北屋面北墙蓄热性良好的材料保温性良好的材料土墙与石砌体墙：蓄热性良好，保温性差，承载力差，但就地取材、造价低廉，可依靠大厚度解决保温性较差问题，但占地较多，土地利用率低。粘土砖墙：蓄热性良好，强度和承载能力高，保温性较差，通常与发泡聚苯板（或其他保温材料）共同组成复合墙体。造价高，且耗费土地资源。日光温室墙体替代材料混凝土空心砌块→热工性能特点：保温性较好

蓄热性较差承重能力低于粘土砖，但价格略低，砌筑施工速度快空心混凝土砌块（不填实）发泡聚苯乙烯板填土（或其他填充材料）空心混凝土砌块（填实）SN4.增加蓄热，有效利用太阳能的探索⑴外部增设太阳能集热与蓄热设备⑵内部墙面水道蓄热⑶相变潜热材料蓄热西北农林大学填充相变潜热蓄热材料砌块的墙体复合相变墙体板复合相变砂浆相变材料与砂浆北京工业大学被动式相变蓄热墙体相变蓄热墙体日光温室效果夜间，相变蓄热墙体表面温度比普通砖墙高2℃～5℃，在晴好天气时其差值更高夜间，相变蓄热墙体日光温室内土壤温度比普通日光温室高1℃晴天夜间，相变蓄热墙体日光温室内气温比普通日光温室高1～2.5℃阴天夜间，相变蓄热墙体日光温室内气温比普通日光温室高2℃以上对比原状况15℃35℃

20℃35℃对比原状况33℃33℃14℃18℃白昼温室内气温

20℃以上时补水箱自然对流管道泵强制对流白昼增强墙体和地下蓄热的技术方案⑷构件集热式日光温室的实验对比原状况14℃10℃

17℃14℃

对比原状况14℃11℃16℃14℃

夜间温室内气温

9℃以上补水箱自然对流构件集热式日光温室在夜间提高墙体和地下放热能力的作用构件集热系统5.复合材料保温被的研究开发保温主体材料:

再生棉（毛）毡发泡塑料（PE等）不织布、晴纶棉面料：（承受拉力、防水等）化纤防水布增强保温性的材料层：薄膜（阻隔空气对流）铝反射膜（减少红外辐射散热）6.卷帘机的发展顶部支架卷绳式卷帘机端部伸缩摆杆卷轴式卷帘机中部折臂卷轴式卷帘机

中部拱形轨道卷轴式卷帘机

7.提高日光温室环境综合调控能力增加机械通风、降温设备增加遮阳设施增加开窗机构

CO2施肥（秸秆生物反应堆等）技术的采用无土栽培技术的采用环境自动监测与控制系统的采用植物声频技术实验与应用增加机械通风、降温与遮阳设施，抑制室内高温，解决日光温室夏季使用的环境调控问题电动开窗机构，提高环境调控效果和工作效率循环式海绵基质栽培日光温室中的无土栽培试验有机型基质无土栽培8.日光温室热环境模拟评价和优化软件研究工作的介绍日光温室的设计、建造与新材料开发应用等方面，目前还多是依据有限的经验，缺乏系统的理论指导和科学的方法，其性能潜力还未得到充分发挥。日光温室内环境影响因素众多，其形成机理是涉及多专业领域理论知识的复杂问题，难以用简单的计算和分析准确定量地加以解决。研究日光温室科学的分析和设计方法，是设施农业工程工程界的一项很有意义的工作。

日光温室热环境模拟评价和优化软件，是采用科学的理论，创造的日光温室辅助设计的工具，其作用为：预测在一定的温室建造方案和室外气象条件下，日光温室内热、湿环境状况。为日光温室设计与建设方案合理性提供较为准确量化的分析评价方法和工具。为日光温室墙体和保温覆盖材料开发、构造设计提供准确量化的分析评价方法和工具。日光温室热环境理论模型总体方案——

采用模块化结构蒸腾蒸发模块Qe热、质平衡湿空气状态太阳辐射模块室外气象条件评价与优化(指标与方法)墙体传热模块Qw地中传热模块Qs覆盖层传热模块Qg通风模块

Qv日光温室总能量微分方程日光温室室内气温ti随时间变化的推移式（ti0——初始气温Δt——时间步长）日光温室热环境模拟输出参数与评价指标：

①墙体内沿墙体厚度方向的温度分布；②地下土壤不同部位的温度分布；③墙体吸热、放热或传出室外的热量；④地中土壤吸热或放热量；⑤通过前屋面覆盖层传出的热量；⑥室内（任意时刻、最高、最低）空气温度；⑦室内（任意时刻、最高、最低）空气湿度。

日光温室热环境模拟预测系统软件几种材料墙体内表面放热强度的昼夜变化（晴天+阴天）

几种材料墙体的日光温室室内气温昼夜变化（晴天+阴天）

1.温室工程行业相关国家和部颁标准⑴已发布和在制订中的温室相关国家标准GB/T18621-2002 温室通风降温设计规范GB/T18622-2002 温室结构设计荷载GB/T19165-2003 日光温室和塑料大棚结构与性能要求GB/T19561-2004 寒地节能日光温室建造规程GB/T23393-2009设施园艺工程术语2009年项目 温室节能设计通则2010年项目 湿帘性能检测方法（七）设施工程标准化与计算机信息技术应用⑵已发布的温室相关机械工业行业标准JB/T10286-2001 日光温室结构JB/T10288-2001 连栋温室结构JB/T10292-2001 温室工程术语JB/T10294-2001 湿帘降温装置JB/T10296-2001 温室电气布线设计规范JB/T10297-2001 温室加温系统设计规范JB/T10306-2001 温室控制系统设计规范⑶已发布的和在制订中的温室相关农业行业标准NY/T610-2002 日光温室技术条件NYJ/T06-2005 连栋温室建设标准NYJ/T07-2005日光温室