在沙漠、戈壁和沙石地等非耕地地區(qū)發(fā)展日光溫室，有效地解決了糧菜爭地的矛盾。溫度是作物生長發(fā)育的決定性環(huán)境因素之一，往往決定著溫室作物生產(chǎn)的成敗，因此在非耕地地區(qū)發(fā)展日光溫室，首先也要解決溫室的環(huán)境溫度問題。本文綜述了近些年非耕地溫室中所采用的溫度調(diào)控方法，分析總結(jié)了非耕地日光溫室溫度環(huán)境保障方面存在的問題及發(fā)展方向。

非耕地日光溫室目前是非耕地高效農(nóng)業(yè)發(fā)展 的主要形式。在中國的西北部地區(qū)，晝夜溫差大、 冬季夜間氣溫較低，往往會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)最低氣溫低 于作物正常生長發(fā)育所需溫度的現(xiàn)象。而溫度是 作物生長發(fā)育不可缺少的重要環(huán)境因子之一，過 低的溫度會(huì)使作物生理生化反應(yīng)變慢，生長發(fā)育 遲緩，當(dāng)溫度低于作物所能承受生長的極限時(shí)， 甚至?xí)?dǎo)致凍害，因此，保障作物正常生長發(fā) 育所需的溫度顯得尤為重要。要維持日光溫室的 適宜溫度，不是單一的措施就能解決的，需要從 溫室設(shè)計(jì)、建造、選材、調(diào)控及日常管理等多個(gè) 方面加以保障。因此，本文將從溫室設(shè)計(jì)與建造、保溫增溫措施以及環(huán)境管理等方面總結(jié)近些年來 中國非耕地溫室在溫度調(diào)控方面的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展，以期為非耕地溫室合理的設(shè)計(jì)和管理提供系統(tǒng)的參考。

溫室構(gòu)造與材料

日光溫室的熱環(huán)境主要取決于溫室對(duì)太陽輻 射的透射、攔截和存儲(chǔ)能力，這與溫室的朝向、 透光面的形狀與材料、墻體和后屋面的構(gòu)造及材 料、基礎(chǔ)保溫、溫室尺寸以及前屋面的夜間保溫 方式與材料等方面的合理設(shè)計(jì)相關(guān)，同時(shí)也涉及 到溫室的施工與建造過程能否確保設(shè)計(jì)要求的有 效實(shí)現(xiàn)。

前屋面透光能力

溫室內(nèi)的主要能量來源于太陽，增加前屋面 的透光能力，有利于溫室獲得更多的熱量，也是 確保溫室冬季溫度環(huán)境的重要基礎(chǔ)。目前增加溫 室前屋面透光能力和接受光照時(shí)間的方法主要有 以下 3 種。

01設(shè)計(jì)合理的溫室朝向及方位角

溫室朝向影響溫室的采光性能，對(duì)溫室的蓄 熱能力影響很大，因此為了使溫室獲得更多的蓄 熱量，中國西北地區(qū)的非耕地溫室的朝向都采用坐北朝南。對(duì)于溫室的具體方位角，當(dāng)選擇南偏 東時(shí)，利于“搶陽”，室內(nèi)上午升溫快；當(dāng)選擇 南偏西時(shí)，則有利于溫室利用下午的光照。正南 方向?yàn)樯鲜鰞煞N情況的折中。根據(jù)地球物理學(xué) 的知識(shí)，地球在一天內(nèi)自轉(zhuǎn)一周為 360°，太陽 的方位角則約每 4 min 移動(dòng) 1°，因此，溫室的 方位角每相差 1°，太陽直射出現(xiàn)時(shí)間就會(huì)相差 約 4 min，即溫室方位角影響著溫室早晚見光的時(shí)間。

02設(shè)計(jì)合理的前屋面形狀和傾角

前屋面的形狀和傾角決定著太陽光線入射角 的大小，入射角越小，透射率越大。孫炬仁 認(rèn)為前屋面的形狀主要由主采光面和后坡長短的 比例決定，長前坡、短后坡利于前屋面的采光和 保溫。陳維鉛等認(rèn)為在戈壁地區(qū)使用的日光 溫室主采光屋面采用半徑為 4.5 m 的圓弧，能有 效的抵御寒冷。張京社等則認(rèn)為在高寒和高 緯度地區(qū)的溫室前屋面采用半圓拱形更為適宜。對(duì)于前屋面的傾角，根據(jù)塑料薄膜透光的特點(diǎn)， 當(dāng)入射角為 0~40°時(shí)，前屋面對(duì)太陽光線的反射率較小，超過 40°時(shí)，反射率顯著增加，因此 以 40°作為最大入射角來計(jì)算前屋面的傾角，這 樣即使是在冬至日，也能保證太陽輻射最大限度 的進(jìn)入到溫室內(nèi)。因此，何斌等在設(shè)計(jì)適 用于內(nèi)蒙古烏海非耕地地區(qū)的日光溫室時(shí)，以入 射角為 40°來計(jì)算前屋面的傾角，認(rèn)為只要大于 30°，便可滿足溫室采光和保溫的要求；而張彩虹等認(rèn)為在新疆非耕地地區(qū)建造溫室時(shí)，南 疆地區(qū)溫室的前屋面傾角為 31°較合適，北疆地 區(qū)則為 32°~33.5°為宜。

03選用合適的透光覆蓋材料

除了室外太陽輻射條件的影響，溫室薄膜 的材質(zhì)和透光特性，也是影響溫室光熱環(huán)境的 重要因素。目前所采用的 PE、PVC、EVA 以及 PO 等塑料薄膜，因材質(zhì)和薄膜厚度不同，其透 光率也不同，總體而言，對(duì)于使用 1~3 年的薄膜， 其透光率總體上可以保證在 88% 以上，具體應(yīng) 根據(jù)作物對(duì)光照和溫度的需求進(jìn)行選擇。另外，除了溫室的透光量之外，溫室的光照環(huán)境 分布性也是人們?cè)絹碓疥P(guān)注的因素，因此，近 年來散射光增強(qiáng)型的透光覆蓋材料得到了產(chǎn)業(yè) 高度認(rèn)可，特別是在西北強(qiáng)太陽輻射地區(qū)，使 用散射光增強(qiáng)型薄膜，減少了作物冠層上下的 遮陰影響，增加了作物冠層中下部的光量，提升了作物整體的光合特性，表現(xiàn)出了較好的促 進(jìn)增長和增產(chǎn)效果 。

合理設(shè)計(jì)溫室尺寸

溫室長度過長或過短都影響室內(nèi)溫度的調(diào) 控，當(dāng)溫室的長度過短時(shí)，日出和日落前，東西 山墻遮蔭的面積較大，不利于溫室的增溫，并且 由于容積較小，會(huì)影響室內(nèi)土壤和墻體對(duì)熱量的 吸收和釋放。當(dāng)長度過大時(shí)，室內(nèi)溫度調(diào)控比較 困難，并且會(huì)影響溫室結(jié)構(gòu)的牢固性和保溫被卷 放機(jī)構(gòu)的配置。溫室的高度和跨度則直接影 響前屋面的采光性、溫室空間的大小和保溫比。當(dāng)溫室的跨度和長度一定時(shí)，增加溫室的高度， 從光環(huán)境的角度而言，可以增加前屋面的采光角， 利于透光；從熱環(huán)境的角度而言，墻體增高，后 墻蓄熱面積增加，利于后墻蓄熱和放熱，且空間大，熱容率也大，溫室的熱環(huán)境穩(wěn)定性更好。當(dāng)然，增加溫室高度，會(huì)增加溫室造價(jià)，需要 綜合考慮。所以在設(shè)計(jì)溫室時(shí)，要因地制宜地 選擇合理的長度、跨度和高度。比如張 彩虹等認(rèn)為在新疆北疆地區(qū)，日照時(shí)間較長， 溫室宜選擇為長度 50~80 m，跨度 7 m，溫室 高度 3.9 m，而在南疆地區(qū)，溫室尺寸宜選擇為 長度 50~80 m，跨度 8 m，溫室高度 3.6~4.0 m；同樣是在新疆，鄒平等在吐魯番沙漠地區(qū)建 造的日光溫室時(shí)，也認(rèn)為溫室的跨度不宜小于 7 m，且當(dāng)跨度為 8 m 時(shí)，保溫效果最好。另外， 陳維鉛等認(rèn)為在甘肅酒泉戈壁地區(qū)建造日光 溫室時(shí)，溫室的長度、跨度和高度宜分別選擇為 80 m、8~10 m、3.8~4.2 m。

提高墻體蓄熱和保溫能力

在白天期間，墻體通過吸收照射到墻面的太 陽輻射和部分室內(nèi)空氣的熱量而蓄熱升溫，在夜 間，當(dāng)室內(nèi)氣溫低于墻體溫度時(shí)，墻體就會(huì)被動(dòng) 地釋放熱量對(duì)溫室加溫。墻體作為溫室的主要蓄 熱體，提升其蓄熱能力，可以顯著地改善室內(nèi)的 夜間溫度環(huán)境。同時(shí)，墻體的保溫作用，是溫室 熱環(huán)境穩(wěn)定的基礎(chǔ)。目前提升墻體蓄熱和保溫能 力的方法主要有以下幾種。

01設(shè)計(jì)合理的墻體構(gòu)造

墻體的作用主要包括蓄熱和保溫，同時(shí)大部 分溫室的墻體還兼做支撐屋架的承重構(gòu)件。從獲 得良好的熱環(huán)境的角度，合理的墻體構(gòu)造應(yīng)該是 內(nèi)側(cè)具有足夠的蓄熱能力，外側(cè)具有足夠的保溫 能力，同時(shí)減少不必要的冷橋。在墻體蓄熱和保 溫的研究方面，鮑恩財(cái)?shù)仍趦?nèi)蒙古烏海沙漠 地區(qū)設(shè)計(jì)的固化沙被動(dòng)蓄熱墻體，外側(cè)采用多孔 磚作為保溫層，內(nèi)部用固化沙作為蓄熱層，試驗(yàn) 表明，晴天條件下室內(nèi)氣溫可達(dá) 13.7℃；馬月虹 等在新疆北疆地區(qū)設(shè)計(jì)的一種麥殼砂漿砌塊 復(fù)合墻體，將生石灰填充在砂漿砌塊內(nèi)作為蓄熱 層，用爐渣包作為保溫層堆疊在室外；趙鵬等在甘肅戈壁地區(qū)設(shè)計(jì)的空心砌塊墻體，外側(cè)采用 100 mm 厚的苯板作為保溫層，內(nèi)側(cè)采用砂石和 空心砌塊磚作為蓄熱層，試驗(yàn)表明，冬季夜間平均氣溫為 10℃以上，柴再生等也在甘肅戈壁 地區(qū)將砂石作為墻體的保溫層和蓄熱層。在減 少冷橋方面，閆俊月等設(shè)計(jì)了一種輕簡化裝 配式后墻，通過在后墻外側(cè)貼聚苯板，不僅提 高了墻體的熱阻，還提高了墻體的封閉性；吳 樂天等在溫室墻體的基礎(chǔ)上方設(shè)置鋼筋混凝 土圈梁，圈梁正上方使用梯形磚跺，用于后屋面 的支撐，解決了新疆和田地區(qū)溫室容易出現(xiàn)裂縫 和地基下沉，從而影響溫室保溫性的問題。

02選用適宜的蓄熱保溫材料

墻體的蓄熱和保溫效果如何，首先在于材 料的選擇。在西北沙漠、戈壁和砂石地等地區(qū)， 研究人員根據(jù)現(xiàn)場條件，就地取材，大膽嘗試， 設(shè)計(jì)了很多不同種類的日光溫室后墻。比如張 國森等在甘肅砂石地建造溫室時(shí)，采用砂石作為墻體的蓄熱保溫層；趙鵬等針對(duì)西北戈 壁和荒漠的特點(diǎn)，用砂石和空心砌塊為材料， 設(shè)計(jì)了一種空心砌塊墻體，試驗(yàn)表明，室內(nèi)夜 間平均氣溫為 10℃以上。針對(duì)西北戈壁地區(qū)磚 和黏土等建筑材料稀缺的問題，周長吉等在 新疆克孜勒蘇柯爾克孜州戈壁地區(qū)的日光溫室 調(diào)研時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)亟ㄔ斓臏厥?，通常利用卵?作為墻體材料；鑒于卵石的熱工性能和力學(xué)強(qiáng) 度，利用卵石所建造的溫室，無論是在保溫、 蓄熱和承重方面，都具有較好的性能。同樣， 張勇等也用卵石作為墻體的主體材料，在陜 西等地設(shè)計(jì)了一種自主蓄熱卵石后墻，測試顯 示蓄熱效果良好。Zhang 等根據(jù)西北戈壁地 區(qū)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種砂石墻體，該墻體可將室 內(nèi)氣溫提升 2.5℃。另外，馬月虹等在新疆 和田地區(qū)對(duì)砌塊填充沙土墻體、砌塊墻體和磚墻 體的蓄熱能力進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，砌塊填充 沙土墻體的蓄熱能力最大。此外，為提升墻體的 蓄熱性能，研究人員積極開發(fā)新的蓄熱材料和技 術(shù)，比如鮑恩財(cái)?shù)忍岢隽艘环N相變固化劑材料， 可用于提升西北非耕地地區(qū)日光溫室后墻的蓄熱 能力。作為就地取材的探索，草垛、爐渣、苯板 和稻草等也被用于墻體材料，但這些 材料通常只起保溫作用，并無蓄熱能力?？傮w而言，卵石以及砌塊填充砂石的墻體，蓄熱及保溫能力良好。

03適當(dāng)增加墻體厚度

熱阻通常是衡量墻體保溫性能的重要指標(biāo)， 而影響熱阻的因素，除了材料的導(dǎo)熱性能之外， 就是材料層的厚度，因此，在選擇適當(dāng)保溫材料 的基礎(chǔ)上，再適當(dāng)增加墻體厚度，可以增大墻體 整體的熱阻，減少通過墻體的熱量損失，從而增 加墻體及整個(gè)溫室的保溫和蓄熱能力 。比 如在甘肅等地區(qū)，張掖市沙袋墻的平均厚度為 2.6 m，酒泉市漿砌石墻體厚度則達(dá)到了 3.7 m， 墻體越厚，其保溫能力和蓄熱能力通常越大。但是過厚的墻體會(huì)增加占地和溫室建造成本，所 以從提升保溫能力的角度，也應(yīng)優(yōu)先考慮選擇導(dǎo) 熱系數(shù)較小的高保溫材料，比如聚苯、聚氨酯等 材料，然后再適當(dāng)增加厚度。

合理設(shè)計(jì)后屋面

對(duì)于后屋面的設(shè)計(jì)，主要是考慮不能導(dǎo)致遮 陽影響和提升保溫能力。為了減少后屋面遮陽影 響，其傾角的設(shè)置依據(jù)，主要是在進(jìn)行作物種植 生產(chǎn)時(shí)，后屋面在白天期間能接受到太陽光的直 射，因此一般選擇后屋面的仰角最好大于當(dāng)?shù)囟?至太陽高度角 7°~8°。比如張彩虹等認(rèn) 為在新疆戈壁和鹽堿地地區(qū)建造日光溫室時(shí)，后 屋面的投影長度為 1.6 m 較合適，因此南疆地區(qū) 后屋面的傾角為 40°，北疆地區(qū)為 45°為宜；陳 維鉛等認(rèn)為酒泉戈壁地區(qū)的日光溫室，其后 屋面宜采用 40°的傾角。對(duì)于后屋面的保溫，主 要應(yīng)在保溫材料的選擇、必要的厚度設(shè)計(jì)以及建 造時(shí)保溫材料的合理搭接等方面確保保溫能力。

降低土壤熱損失

在冬季夜間期間，由于室內(nèi)土壤的溫度高于 室外土壤，所以室內(nèi)土壤的熱量會(huì)以熱傳導(dǎo)的方 式傳遞到室外，引起溫室熱量的損失。降低土壤 熱損失的方法有以下幾種。

01土壤保溫

地面適當(dāng)下沉，避開凍土層，利用土壤進(jìn)行 保溫。比如柴再生等在河西走廊地區(qū)研發(fā)的 非耕地“1448 三材一體型”日光溫室采用了下挖 1 m 的方式進(jìn)行建造，有效避開了凍土層；王華民等 根據(jù)吐魯番地區(qū)凍土的深度為 0.8 m， 溫室建造時(shí)，建議下挖 0.8 m，提升溫室的保溫 能力；張國森等在建造非耕地雙拱雙膜下挖 型日光溫室的后墻時(shí)，下挖深度為 1 m，試驗(yàn)表 明，與傳統(tǒng)二代日光溫室相比，夜間最低溫度提 高 2~3℃。

02基礎(chǔ)防寒

主要做法是沿前屋面基礎(chǔ)部分挖一道防寒 溝，內(nèi)填保溫材料，或者沿基礎(chǔ)墻部分在地下連 續(xù)埋設(shè)保溫材料，目的都是降低溫室邊界部分通 過土壤傳熱導(dǎo)致的熱損失。所采用的保溫材料主 要是根據(jù)西北地區(qū)當(dāng)?shù)氐臈l件，可就地取材，比 如干草、爐渣、巖棉、聚苯板，玉米秸稈 ，馬糞、落葉、碎草，鋸末，雜草、秸稈等。

03覆蓋地膜

通過覆蓋地膜，在白天太陽光可透過地膜到 達(dá)土壤，土壤吸收太陽的熱量而升溫，并且地膜 能夠阻礙土壤反射的長波輻射，從而減少土壤的 輻射損失，增加土壤的蓄熱量。在夜間，地膜能 夠阻礙土壤與室內(nèi)空氣的對(duì)流換熱，從而減少土 壤的熱損失。同時(shí)，地膜還能降低因土壤水分蒸 發(fā)所引起的潛熱損失。魏文祥在青海高原地 區(qū)的日光溫室內(nèi)覆蓋地膜，試驗(yàn)表明，可將地溫 提升 1℃左右。

加強(qiáng)前屋面保溫性能

溫室前屋面是主要的散熱面，散失熱量約占 溫室總熱損失的 75% 以上 ，所以加強(qiáng)溫室前 屋面保溫能力，可以有效的降低通過前屋面的損 失，改善溫室的冬季溫度環(huán)境。目前提升前 屋面保溫能力的措施主要有以下 3 種。

01采用多層透光覆蓋

從構(gòu)造上，采用雙層薄膜或者三層薄膜作為 溫室的透光面，可以有效提升溫室的保溫性能， 比如張國森等在酒泉市戈壁地區(qū)設(shè)計(jì)了雙拱 雙膜下挖型日光溫室，該溫室的前屋面外側(cè)采用 EVA 膜，內(nèi)側(cè)采用 PVC 無滴防老化膜，試驗(yàn)表 明，與傳統(tǒng)的二代日光溫室相比，保溫效果突出，夜間最低溫度平均升高 2~3℃；同樣張京社等針對(duì)高緯度嚴(yán)寒地區(qū)的氣候特點(diǎn)，也設(shè)計(jì)了一種 雙膜覆蓋的日光溫室，顯著的提高了溫室的保溫性，與對(duì)照溫室相比，夜間溫度提高了 3℃。另外， 吳樂天等在新疆和田沙漠地區(qū)設(shè)計(jì)的日光溫 室，前屋面則嘗試采用三層 0.1 mm 厚的 EVA 膜。多層薄膜可以有效減少前屋面的熱損失，但是因 為單層薄膜的透光率基本在 90% 左右，多層薄 膜自然會(huì)導(dǎo)致透光性能的衰減，因此選用多層透 光覆蓋時(shí)，還需要適當(dāng)兼顧光照條件和溫室的采 光需求，進(jìn)行綜合考慮。

02強(qiáng)化前屋面夜間保溫

前屋面采用塑料薄膜增加白天透光率，夜 晚就成了溫室整個(gè)溫室保溫最薄弱的地方，因此 前屋面外表面覆蓋厚型復(fù)合材料保溫被是日光溫 室必備的保溫措施。比如在青海高寒地區(qū)，劉延 杰等使用草簾和牛皮紙作為保溫被進(jìn)行了試 驗(yàn)，測試結(jié)果顯示溫室夜間室內(nèi)最低氣溫能達(dá)到 7.7℃以上；進(jìn)一步，魏文祥認(rèn)為在該地區(qū)采 用雙層草簾或草簾外面加牛皮紙作保溫覆蓋，可 使溫室的熱損失減少 90% 以上。另外，鄒平等在新疆戈壁地區(qū)的日光溫室中采用了再生纖維針 刺氈保溫被，常梅梅等在河西走廊戈壁地區(qū) 的日光溫室中采用保溫夾芯棉保溫被。目前，日 光溫室用保溫被種類繁多，但基本都是采用以針 刺氈、噴膠棉、珍珠棉等作為保溫芯材，兩側(cè)加 防水或防老化面層的構(gòu)造。根據(jù)保溫被保溫機(jī)理， 要提高其保溫性能，就應(yīng)該從提高其熱阻、降低 其傳熱系數(shù)入手，而主要措施就是降低材料導(dǎo)熱 系數(shù)、增加材料層厚度或增加材料層數(shù)等，因此， 目前高保溫性能的保溫被，芯材往往采用多層復(fù) 合材料構(gòu)成。根據(jù)測試，目前保溫性能較高的保 溫被，傳熱系數(shù)可以達(dá)到 0.5 W/(m2.℃ )，為寒 冷地區(qū)的冬季溫室保溫提供了更好的保障。當(dāng)然， 西北地區(qū)風(fēng)沙大、紫外輻射強(qiáng)，保溫被面層應(yīng)具 有良好的抗老化性能。

03增設(shè)內(nèi)保溫幕日光溫室的前屋面雖然在夜間覆蓋了外保溫 被，但是就整個(gè)溫室其他構(gòu)造而言，前屋面仍然 是整個(gè)溫室夜間保溫較為薄弱的地方，因此“西北非耕地溫室結(jié)構(gòu)與建造技術(shù)”項(xiàng)目組設(shè)計(jì)了一 種簡易內(nèi)保溫鋪卷系統(tǒng)，其構(gòu)造包括前 底腳處固定內(nèi)保溫幕部分和上部空間活動(dòng)內(nèi)保溫 幕組成。上部活動(dòng)保溫幕白天打開收攏在溫室后 墻處，不影響溫室采光；底部固定保溫被則是起 到夜間密封作用。該內(nèi)保溫設(shè)計(jì)鋪卷整齊、操作 方便，在夏季還可起到遮陽降溫的作用。

主動(dòng)增溫技術(shù)

由于西北地區(qū)冬季的氣溫較低，若僅靠溫室 的保溫和蓄熱，在一些寒潮天氣，仍無法保證作 物越冬生產(chǎn)的要求，因此一些主動(dòng)增溫措施也被 關(guān)注。

太陽能蓄放熱系統(tǒng)

溫室墻體承擔(dān)保溫、蓄熱和承重等功能，是 導(dǎo)致日光溫室建造成本偏高、土地利用率很低的 一種重要原因，因此日光溫室的輕簡化、裝配化， 必然是未來的一個(gè)重要發(fā)展方向。這其中，簡化 墻體的功能，是將墻體的蓄放熱功能釋放出來， 讓后墻只承擔(dān)保溫作用，是輕簡化發(fā)展的一個(gè)有 效途徑。比如方慧等在甘肅、寧夏和新疆等 非耕地地區(qū)推廣使用的主動(dòng)蓄放熱系統(tǒng)， 其集熱裝置懸掛于北墻，白天期間，通過蓄熱介 質(zhì)的循環(huán)，將集熱裝置收集的熱量儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱體 內(nèi)，夜晚再通過蓄熱介質(zhì)的循環(huán)，將熱量釋放 出來進(jìn)行加溫，實(shí)現(xiàn)了熱量在時(shí)間和空間上的 轉(zhuǎn)移，試驗(yàn)表明，采用該設(shè)備可將溫室內(nèi)最低 氣溫提升 3~5℃。王志偉等 提出了一種適用于南疆沙漠地區(qū)的日光溫室水幕集熱地暖加溫 系統(tǒng)，夜間能為溫室增溫 2.1℃。

另外，鮑恩財(cái)?shù)仍O(shè)計(jì)了一種北墻主動(dòng) 蓄熱循環(huán)系統(tǒng)，白天期間通過軸流風(fēng)機(jī)的循環(huán)， 使室內(nèi)熱空氣流經(jīng)埋設(shè)在北墻內(nèi)部的傳熱風(fēng)道， 傳熱風(fēng)道與墻體內(nèi)部的蓄熱層進(jìn)行熱交換，顯著 的提升了墻體的蓄熱能力。此外，閆彥濤等設(shè)計(jì)的太陽能相變蓄熱系統(tǒng)，白天期間，通過太 陽能集熱板將熱量儲(chǔ)存在相變材料內(nèi)，夜間再通 過空氣的循環(huán)，將熱量散失到室內(nèi)空氣中，可將 夜間期間的平均氣溫提高 2.0℃。以上太陽能利 用技術(shù)及設(shè)備，具有經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、低碳等特點(diǎn)， 經(jīng)過優(yōu)化和完善，在西北太陽能資源豐富的地區(qū)， 應(yīng)該具有良好的應(yīng)用前景。

其他輔助加溫技術(shù)
01生物質(zhì)能加溫

將墊料、稻草、秸稈、牛糞、羊糞和禽類糞 等與生物菌混合在一起，埋于溫室內(nèi)的土壤中， 通過發(fā)酵過程產(chǎn)生大量的熱量，并且在發(fā)酵過程 中生成大量的有益菌株、有機(jī)質(zhì)和 CO2。有益菌 株對(duì)多種病菌有抑制和殺滅作用，可以減少溫室 病蟲害的發(fā)生；有機(jī)質(zhì)能夠成為作物的肥料；生成的 CO2 能夠增強(qiáng)作物的光合作用。如魏文祥 在青海高原地區(qū)的日光溫室內(nèi)，將 馬糞、牛糞和羊糞等熱性有機(jī)肥埋入室內(nèi)土壤 內(nèi)，有效提升了地溫。周志龍?jiān)诟拭C沙漠地 區(qū)的日光溫室內(nèi)，利用秸稈、有機(jī)肥料在作物行 間進(jìn)行發(fā)酵，測試表明，可將溫室的溫度提升 2~3℃。

02燃煤加溫

有人工生爐、節(jié)能熱水爐和暖氣等方式。如 魏文祥在青海高原地區(qū)調(diào)研后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)刂?要采用人工生爐的方式進(jìn)行加溫，這種加溫方式 的優(yōu)點(diǎn)是升溫較快，加溫效果明顯。但在燃燒煤 的過程中會(huì)產(chǎn)生 SO2、CO 和 H2S 等有害氣體， 因此需要做好排放有害氣體的工作。

03電加熱

用電熱絲在溫室的前屋面進(jìn)行加熱，或采用 電暖風(fēng)機(jī)。加溫效果顯著，使用安全，在溫室內(nèi) 不會(huì)產(chǎn)生污染物，并且加熱設(shè)備易于調(diào)控。陳維 鉛等認(rèn)為在酒泉地區(qū)冬季凍害問題阻礙了當(dāng) 地戈壁農(nóng)業(yè)的發(fā)展，可以采用電加熱元件對(duì)溫室 進(jìn)行加溫。但由于使用的是高品質(zhì)的電能資源， 所以耗能大，成本較高，建議在極端寒潮天氣下，作為應(yīng)急加溫的臨時(shí)手段。

環(huán)境管理措施

溫室在生產(chǎn)使用過程中，并不是設(shè)備齊全和 正常運(yùn)轉(zhuǎn)就能有效保證其熱環(huán)境滿足設(shè)計(jì)需求， 實(shí)際上，設(shè)備的使用及管理方式，往往對(duì)熱環(huán)境 的形成和維持起到關(guān)鍵作用，其中最主要的就是 保溫被和通風(fēng)口的日常管理。

保溫被的管理

保溫被是前屋面夜間保溫的關(guān)鍵所在，因 此細(xì)化其日常管理和維護(hù)極為重要，特別是要注 意以下問題：①選擇合適的保溫被開啟和關(guān)閉時(shí) 間。保溫被開啟和關(guān)閉的時(shí)間既影響溫室的采光 時(shí)間，同時(shí)也影響溫室內(nèi)的升溫過程，過早或過 晚的開啟和關(guān)閉保溫被，都不利于熱量的收集。早上，如果揭被時(shí)間過早，由于室外氣溫較低， 并且光照較弱，會(huì)造成室內(nèi)氣溫下降過大；反之， 如果揭被時(shí)間過晚，則會(huì)使溫室內(nèi)接受光照的時(shí)間縮短，室內(nèi)溫升時(shí)間推遲。在下午，如果關(guān)閉 保溫被的時(shí)間過早，會(huì)使室內(nèi)接受光照的時(shí)間變 短，降低了室內(nèi)土壤和墻體等的蓄熱量；反之， 如果關(guān)閉保溫被過晚，由于此時(shí)室外氣溫較低， 并且光照較弱，會(huì)加大溫室的散熱。因此，一般 來說，早上開啟保溫被時(shí)，溫度下降 1~2℃后開 始回升為宜，而關(guān)閉保溫被后，溫度回升 1~2℃ 后開始下降為宜。②關(guān)閉保溫被時(shí)，要注意觀察， 保溫被是否將前屋面全部密實(shí)覆蓋，若出現(xiàn)縫隙 要及時(shí)調(diào)整。③在保溫被完全放下后，要檢查下 部是否已經(jīng)壓實(shí)，以防止夜間被風(fēng)掀起，影響保 溫效果。④及時(shí)進(jìn)行保溫被的檢查與維護(hù)，特別 是當(dāng)保溫被損壞時(shí)，要及時(shí)修補(bǔ)或更換。⑤及時(shí) 關(guān)注天氣情況，當(dāng)發(fā)生雨雪天氣時(shí)，要及時(shí)蓋好 保溫被，并及時(shí)進(jìn)行除雪。

通風(fēng)口的管理

冬季通風(fēng)的目的，一是調(diào)節(jié)空氣溫度，避免 中午前后溫度過高；二是排除室內(nèi)濕氣，降低溫 室內(nèi)空氣濕度，控制病蟲害；三是增加室內(nèi) CO2 濃度，促進(jìn)作物生長。但通風(fēng)和保溫是矛盾的， 如果通風(fēng)管理不當(dāng)，很可能會(huì)導(dǎo)致低溫問題，因 此，何時(shí)開啟通風(fēng)口，開啟多長時(shí)間，需要隨時(shí) 根據(jù)溫室的環(huán)境狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在西北非耕 地地區(qū)，溫室通風(fēng)口的管理主要分為人工手動(dòng)操 作和簡單機(jī)械輔助通風(fēng)兩種方式，但是通風(fēng)口開 啟時(shí)刻和通風(fēng)時(shí)間，還主要是以人的主觀判斷為 主，因此也會(huì)出現(xiàn)開啟通風(fēng)口過早或過晚情況。針對(duì)以上問題，尹義蕾等設(shè)計(jì)了一種屋脊智 能通風(fēng)裝置，該裝置可以根據(jù)室內(nèi)環(huán)境的變化， 確定通風(fēng)口開啟的時(shí)間和通風(fēng)孔開合的尺寸。隨 著對(duì)環(huán)境變化規(guī)律和作物需求研究的不斷深入， 以及環(huán)境感知、信息采集分析、控制等技術(shù)和設(shè) 備的不斷普及與進(jìn)步，日光溫室通風(fēng)管理的自動(dòng) 化應(yīng)該是未來重要的發(fā)展方向。

其他管理措施
在各種棚膜使用的過程中，其透光能力會(huì)逐 漸減弱，其減弱的速度既與其自身的物理性質(zhì)有 關(guān)，同時(shí)也與周圍環(huán)境及使用過程中的管理有關(guān)。在使用過程中，導(dǎo)致透光性能下降的最主要的因素就是薄膜表面的污染，因此，在條件允許的條 件下，進(jìn)行定期清掃和清洗極為重要。此外， 還應(yīng)定期檢查溫室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)墻體和前屋面 等出現(xiàn)漏縫時(shí)，要及時(shí)修補(bǔ)，避免溫室受冷風(fēng)滲 透影響。

存在問題及發(fā)展方向

研究人員對(duì)西北非耕地地區(qū)溫室的保溫蓄熱 技術(shù)、管理技術(shù)和增溫方式進(jìn)行了多年的探索和 研究，基本實(shí)現(xiàn)了蔬菜的越冬生產(chǎn)，使溫室抵御 低溫冷害的能力得到了極大的提升，基本實(shí)現(xiàn)了 蔬菜的越冬生產(chǎn)。為緩解國內(nèi)糧菜爭地的矛盾作 出了歷史性的貢獻(xiàn)。但目前在西北地區(qū)溫度保障 技術(shù)方面還存在以下的問題。

溫室類型有待升級(jí)

目前的溫室類型，仍以 20 世紀(jì)后期和本世 紀(jì)初期建成的普通類型為主，結(jié)構(gòu)較簡單，設(shè)計(jì) 不盡合理，維持溫室熱環(huán)境及抵御自然災(zāi)害的能 力較差，缺少標(biāo)準(zhǔn)化。因此，未來的溫室設(shè)計(jì)應(yīng) 該充分結(jié)合當(dāng)?shù)氐乩砭暥群蜌夂蛱攸c(diǎn)，對(duì)前屋面 的形狀與傾角、溫室方位角、后墻高度、溫室下 沉深度等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)；同時(shí)，盡量做到一 個(gè)溫室只種植一種作物，這樣便可根據(jù)種植作物 對(duì)光照和溫度的需求，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化溫室配套。

溫室規(guī)模相對(duì)較小

溫室規(guī)模過小會(huì)影響溫室熱環(huán)境的穩(wěn)定性， 也會(huì)影響機(jī)械化發(fā)展。隨著人工勞動(dòng)力成本的逐 漸提高，機(jī)械化發(fā)展是未來的重要方向。因此今 后應(yīng)該立足當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展水平，兼顧機(jī)械化發(fā)展的 需求，合理設(shè)計(jì)溫室內(nèi)部空間和布局，加快研發(fā) 適用于當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)裝備，提升溫室生產(chǎn)的機(jī)械化 率。同時(shí)，根據(jù)作物及栽培模式的需求，對(duì)相關(guān) 設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)配套，推進(jìn)通風(fēng)、降濕、保溫、加 溫等設(shè)備的一體化研發(fā)、創(chuàng)新和推廣。

墻體過厚，雖然保溫效果較好，但是會(huì)降低 土壤的利用率，增加成本和建設(shè)的難度。因此， 未來發(fā)展，一方面可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，科 學(xué)優(yōu)化墻體厚度；另一方面，應(yīng)推進(jìn)后墻輕簡化發(fā)展，讓溫室后墻只保留保溫的功能，用太陽能 集熱器等設(shè)備替代墻體的蓄放熱作用。太陽能集 熱器具有集熱效率高、集熱能力強(qiáng)，節(jié)能、低碳 等特點(diǎn)，且大部分可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)調(diào)控，能夠根據(jù) 溫室夜間環(huán)境需求進(jìn)行針對(duì)性放熱加溫，熱能利 用效率更高。

專用型保溫被有待于研發(fā)

前屋面是溫室散熱的主體，保溫被的保溫性 能直接影響室內(nèi)的熱環(huán)境。目前有些地區(qū)溫室溫 度環(huán)境不佳，一部分原因在于保溫被過薄、材料 保溫性能不足，同時(shí)保溫被還存在防雨滑雪能力 較差、表面及芯材容易老化等問題。因此今后應(yīng) 該根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)和需求科學(xué)篩選適宜的保 溫材料，設(shè)計(jì)開發(fā)適合當(dāng)?shù)厥褂猛茝V的專用型保 溫被產(chǎn)品。