昆玉市四種不同結構日光溫室冬季保溫性能研究

楊志軍，楊慧寧

（昆玉市現代農業科技示范園區，新疆 昆玉 848116）

0 引言

昆玉市中心城區位于新疆生產建設兵團第十四師二二四團（北緯37.12°，東經79.92°），地處昆侖山北麓，塔里木盆地西南部，屬典型的溫帶大陸性荒漠氣候，四季分明，夏季炎熱，冬季冷而不寒，光照充足，熱量豐富，但晝夜溫差大，降雨量很小，蒸發量很大。因而保護地栽培技術在昆玉市的發展，尤其是日光溫室的建造和配套設施的跟進加上新技術的推廣應用，為當地職工在嚴冬等惡劣的氣候、土壤環境條件下提供了新鮮蔬菜等必需農產品，也為反季節蔬菜生產及豐富市場供應創造了條件。同時，昆玉市日光溫室的發展，解決了當地部分職工剩余勞力的就業，為廣大貧困職工開辟了一條致富之路，繁榮了經濟，加快了脫貧攻堅戰勝利的步伐。然而，昆玉市日光溫室起步較晚，在建造初期未能充分結合當地地理、氣候、土壤等自然條件，現存多種不同的結構類型。所以，優化結構是日光溫室推廣的首要內容，針對其結構上的缺點，主要通過對日光溫室采光設計的理論分析，確定不同緯度地區，優化的采光屋面角度和屋面形狀，提出相應的高跨比；在此基礎上確定溫室高度、跨度、采光屋面形狀、墻體厚度、結構、后屋面傾角等建筑參數，從而為日光溫室的建筑設計提供科學依據。

1 研究方法

1.1 溫室結構及觀測

試驗溫室位于昆玉市現代農業科技示范園區。供試日光溫室均坐北朝南，東西延長，采光面為PVC 塑料膜，夜間用保溫被保溫，種植作物為番茄，定植時間在2019 年12 月15 日，由技術員統一指導管理。測試儀器使用RC-1+溫度記錄儀進行觀測，其測溫范圍：-40～70 ℃，測溫精度：±1 ℃，記錄間隔為10 秒至16 分鐘。供試棚有磚墻混凝土鋼架結構（北京援建棚），簡稱W1；可移動草磚鋼架結構（團場自建棚），簡稱W2；鋼架式復合材料結構（新建實驗棚），簡稱W3；磚墻混凝土鋼架結構（新建實驗棚），簡稱W4，共四種不同結構類型，具體參數見表1。

表1 試驗溫室材料及結構參數

1.2 溫度測量

選擇溫室長度正中，距后墻0.5 m，距地面高度1.0 m 的點位布測。測試時間為2019年12月28日至2020年2月7日，記錄溫度時間間隔為1 h，分別記錄四種不同結構日光溫室的前、中和后各2組溫度。

2 結果與分析

如圖1 所示，四種結構類型日光溫室最低溫度值都呈現不同程度的上升，W4 最低溫度值在試驗第二周開始明顯高于其他溫室，說明W4 保溫性能在這段記錄周期中優于其他溫室；W3 最低溫度值最小，為-2.2 °C，且在整個溫度記錄周期中最低溫度值波動最大，說明W3 受外界溫度變化或自身設施影響大，保溫性能較差。四種結構類型溫室最高溫度值在整個試驗周期內波動不大，W1 和W4 最高溫度變化最小且不超過40 ℃，其中W1 最高溫度值在30～35 ℃區間變化，W4 最高溫度值主要集中在35～40 ℃區間，說明其受環境溫度變化的影響較小，恒溫性較好。四種結構類型日光溫室平均溫度值在試驗周期內總體呈現先下降后上升再下降的趨勢，其中W1 的平均溫度值整體最小，W4 的平均溫度值整體最大，與其他結構類型日光溫室相比，在保溫性上有明顯優勢。

圖1 不同結構日光溫室的最低、最高、平均溫度變化情況

3 討論

日光溫室的跨度、長度、脊高、墻體厚度、墻體材料及采光角度等均能不同程度地影響其內部環境。就跨度而言，W1、W2和W3的跨度為8 m，W4的跨度為10 m。劉玉鳳[1]研究表明，隨著跨度的增加，在10 m時日光溫室室內平均氣溫較高，8 m次之。本次試驗中，四種結構類型日光溫室平均氣溫W4 >W3 ≈W2>W1，這與劉玉鳳的研究結果一致。

在后墻厚度上，W1、W2、W3和W4分別為50 cm、20 cm、20 cm 和80 cm，楊建軍[2]等研究表明，溫室墻體越薄其儲熱能力越差，夜間向室內放熱越少，保溫性能越差，與本次試驗平均氣溫W4 >W3 ≈W2>W1的研究結果一致。

日光溫室散失熱量的主要方式是長波輻射和熱傳導，前屋面是溫室的主要輻射面，在日光溫室的墻體、后屋面及前屋面的全部輻射中，前屋面所占比例最大。前屋面最薄，導熱最快，故合理選擇前屋面覆蓋保溫被和棚膜的種類與質量，可以增強日光溫室的保溫性能，提高蔬果的產量和品質。

4 結論

綜合昆玉市二二四團現有的四種不同結構類型的日光溫室在2019年12月28日至2020年2月7日期間的室內溫度變化情況，通過對它們的最低溫度、最高溫度及平均溫度的比較分析，結果顯示，W4即磚墻混凝土鋼架結構日光溫室在保溫性上較其它結構類型表現更優良，更適合在昆玉市推廣應用。