不同墻體日光溫室保溫性能研究

盧昱宇等

摘要：為了確定合理的日光溫室后墻材料與結構，2012年分別在睢寧、贛榆建造了不同墻體（普通空心磚墻、復合異質墻體、夾芯板墻體）構型的日光溫室，并研究了不同墻體日光溫室的增溫、保溫性能。結果表明：普通空心磚墻蓄熱能力強，夜間保溫效果好，但白天增溫慢；夾芯板墻體熱阻值大，白天升溫較快，利于提高溫室的最高溫度，但夜間放熱能力較弱，不利于夜間保溫；復合異質墻體具有較好的熱阻和蓄熱能力，增溫、保溫性最佳。為使日光溫室冬季獲得較好增溫保溫效果，從節約成本方面考慮，建議選擇1 cm內粉+24 cm空心磚+24 cm空心磚+10 cm聚苯乙烯泡沫塑料板+1 cm外粉為墻體的溫室。

關鍵詞：日光溫室；溫室墻體；保溫性；墻體厚度；墻體材料

中圖分類號：TU261 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2014）03-0025-03

AbstractIn order to choose reasonable material and structure for the back wall of solar greenhouse， different walls， such as normal hollow brick wall， complex heterogeneous wall， and blockboard wall， were used to construct solar greenhouse in Suining and Ganyu County in 2012. And their warming and thermal insulation properties were studied. The results showed that the normal hollow brick wall had strong heat storage capacity， which existed good thermal insulation effect during the night， but it warmed up slowly during the day. The blockboard wall had bigger thermal resistance value and warmed up quickly during the day， which could boost the highest temperature in solar greenhouse， but it had low exothermal capacity， which existed poor thermal insulation effect during the night. The complex heterogeneous wall had good thermal resistance and heat storage capacities， which had the best warming and thermal insulation property. In order to obtain better warming and thermal insulation effects in winter and save cost， the wall with 1 cm inner calcimine， 24 cm hollow brick， 24 cm hollow brick， 10 cm protection layer which was made of polystyrene foam board and 1 cm outer calcimine was the best choice.

Key wordsSolar greenhouse； Wall of greenhouse； Thermal insulation property； Wall thickness； Wall material

日光溫室顯著特征之一是其北面具有厚的墻體結構。日光溫室墻體對溫室環境的影響，一是阻止室內熱量向外散失；二是蓄熱。白天墻體表面通過接收前屋面照射進來的太陽輻射進行熱量蓄積，夜晚通過墻體內導熱過程以及墻體表面與室內空氣的對流換熱過程不斷向室內釋放熱量以提高空氣溫度[1～3]。國內外對日光溫室墻體結構的研究很多，通過比較研究，認為日光溫室較理想的墻體內側應由吸熱蓄熱能力較強的材料組成蓄熱層，外側應由導熱、放熱能力較差的材料組成保溫層[3～5]。然而，受墻體材料特性的限制，江蘇蘇北地區日光溫室北墻的蓄熱和熱阻能力有限，白天溫室增溫慢，夜間保溫能力較低，低溫冷害現象時有發生，影響蘇北地區設施蔬菜的生產。

日光溫室墻體是決定其室內環境性能的關鍵組成部分之一，開發適用的墻體材料和正確地設計墻體一直是設施園藝工程界研究的重點問題。本研究通過對普通空心磚墻日光溫室、復合異質墻體日光溫室、夾芯板墻體日光溫室保溫性能的比較，從省材和保溫的角度尋求較好的墻體組合，提出適宜淮北地區發展的復合異質墻體日光溫室的主要參數，為日光溫室墻體的建造提供理論依據。

1材料與方法

1.1不同墻體日光溫室建造

利用江蘇省農業自主創新項目《淮北地區經濟實用型日光溫室設施研制》[項目編號CX（11）2024]，2011年在徐州睢寧梁集鎮與睢寧縣農業委員會共同建造復合異質墻體日光溫室和夾芯板墻體日光溫室，溫室坐北朝南，東西走向，方位角正南偏東5°，跨度10.0 m，長度100.0 m，脊高4.5 m，與后墻直線距離1 m，北墻高3.5 m。

1.1.1睢寧復合異質墻體日光溫室（簡稱復合磚墻溫室）墻體總厚度約為60 cm，墻體組成為1 cm內粉+24 cm磚墻+10 cm聚苯乙烯泡沫板+24 cm磚墻+1 cm外粉。

1.1.2睢寧鋼絲網架水泥聚苯乙烯夾芯板墻體日光溫室（簡稱夾芯板墻體溫室）墻體厚度約16 cm，鋼絲網架水泥聚苯乙烯夾芯板是由三維鋼絲網架、內填阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料板條（或整板）構成的網架芯板。墻體組成為3 cm水泥砂漿+10 cm網架芯板+3 cm水泥砂漿。

在贛榆縣沙河鎮（北緯 34°50′）與贛榆縣沙河鎮農業技術推廣站共同建造復合異質墻體日光溫室和普通日光溫室，溫室坐北朝南，東西走向，方位角正南偏東5°。跨度10.0 m，長度65.0 m，脊高4.0 m，與后墻直線距離1 m，北墻高3.0 m。

1.1.3贛榆復合異質墻體日光溫室（簡稱復合空心磚墻體溫室）墻體組成為1 cm內粉 + 24 cm空心磚 + 24 cm空心磚 + 10 cm 聚苯乙烯泡沫板 + 1 cm外粉。

1.1.4贛榆普通墻體日光溫室（簡稱普通空心磚墻體溫室）墻體組成為1 cm內粉 + 24 cm空心磚 + 24 cm空心磚+1 cm外粉。

1.2研究方法

2012年11月1日至2013年2月逐時測定溫室內及各墻體不同部位的溫度變化。在溫室內3個位置設置溫濕度觀測點：a點在溫室東西方向中心離后墻1 m，高度1 m處；b點在溫室內中心點離地高度1 m處；c點在溫室東西方向中心離前沿水平1 m，高度1 m處。在正常揭蓋草苫、開啟通風口的管理狀態下，記錄溫室內溫濕度變化，取3個觀測點的平均值。

1.3試驗儀器

溫濕度測試儀器選用杭州路格科技有限公司溫濕度黑匣子（型號：192-1），精度為±0.5℃，相對濕度為±3%， 測量范圍為-40～70℃。

1.4統計分析

應用Excel 2007進行數據整理、作圖，以SPSS 19.0完成統計分析。

2結果與分析

2.1睢寧試驗點日光溫室保溫情況

研究在晴天和多云兩種天氣條件下進行。圖1是2013年1月18日（晴天）一日內每隔30 min的氣溫記錄。復合磚墻溫室最低溫度比室外高15.2℃，比夾芯板墻體溫室的最低溫度高2.2℃。

從睢寧兩個不同類型的日光溫室增溫保溫性能分析中可以發現，夾芯板墻體溫室在白天增溫快，但夜間保溫效果不如復合磚墻溫室，特別是在陰天時，保溫效果明顯低于復合磚墻溫室。原因是夾芯板墻體溫室的熱阻值雖然滿足國標《日光溫室結構》要求，但其蓄熱系數為0.3，遠低于復合磚墻的蓄熱能力。由于墻體是日光溫室的重要蓄熱載體，因此夾芯板墻體溫室白天的增溫效果好，而夜間沒有光照，蓄熱不足導致夜間保溫效果不如復合磚墻溫室。

2.2贛榆試驗點日光溫室保溫性能

圖3是2013年1月8日（晴天）一日內每隔30 min的氣溫記錄。復合空心磚墻體溫室最低溫度比室外高13.3℃，比普通空心磚墻體溫室的最低溫度高1.3℃。復合空心磚墻體溫室平均溫度比室外高10.9℃，比普通空心磚墻體溫室的最低溫度高0.34℃。

從贛榆兩個不同類型的日光溫室增溫保溫性能分析中可以發現，普通空心磚墻溫室在白天增溫、夜間保溫效果顯著不如復合空心磚墻體溫室。其原因是復合空心磚墻體溫室的熱阻值能滿足國標《日光溫室結構》要求，但普通空心磚墻溫室墻體的熱阻值不能達到國標要求，墻體蓄熱條件兩個日光溫室沒有顯著差異。因此復合空心磚墻體溫室的白天增溫、夜間保溫效果顯著優于普通空心磚墻溫室。

3結論與討論

3.1日光溫室墻體的性能主要是支撐、熱阻和蓄熱。夾芯板的熱阻性能較好，但其蓄熱能力較弱，因此，溫室白天增溫效果好，而夜間保溫效果較差。普通空心磚墻的熱阻效果不如夾芯板，但其蓄熱能力高于夾芯板，因此其白天增溫效果不如夾芯板日光溫室，但夜間保溫能力要高于夾芯板日光溫室。以單一夾芯板和普通空心磚為墻體的日光溫室增溫和保溫效果均不理想。

3.2復合異質墻體日光溫室增溫、保溫性能最佳。本研究表明，復合異質墻體日光溫室通過提高溫室墻體太陽能集熱、蓄熱和熱阻能力，達到提高太陽能熱利用效率和改善日光溫室熱環境的目的。復合異質墻體日光溫室具有較好的熱阻和蓄熱能力，在本研究中表現最好，增溫和保溫效果顯著優于普通空心磚墻體日光溫室。為使冬季溫室獲得較高的溫度，從節約土地和降低建筑成本方面考慮，建議選擇1 cm內粉+24 cm空心磚+24 cm空心磚+10 cm聚苯乙烯泡沫塑料板+1 cm外粉為后墻的溫室。

3.3建議將日光溫室墻體蓄熱列入日光溫室建設標準。日光溫室墻體蓄熱是日光溫室夜間和陰天保溫的主要熱源，近年來為增加日光空間利用率和土地利用率，蘇北地區日光溫室的結構趨向大型化發展，應根據日光溫室大型化發展的實際，對日光溫室墻體的蓄熱值做專門研究，制定不同地區、不同類型日光溫室墻體蓄熱標準，以指導生產實踐。

參考文獻：

[1]劉志杰，鄭文剛，胡清華，等.中國日光溫室結構優化研究現狀及發展趨勢[J].中國農學通報，2007，23（2）：449-453.

[2]吳正景，張菊平，王少先.日光溫室保溫節能技術應用與研究進展[J].北方園藝，2010（16）：71-74.

[3]劉淑梅，薛慶禹，李春，等. 天津地區不同墻體處理對日光溫室保溫性能影響初探[J].中國農學通報，2012，28（35）：170-179.

[4]管勇，陳超，李琢，等.相變蓄熱墻體對日光溫室熱環境的改善[J].農業工程學報，2012，28（10）：194-201.

[5]張義，楊其長，方慧. 日光溫室水幕簾蓄放熱系統增溫效應試驗研究[J].農業工程學報，2012，28（4）：188-192.

[6]李霞，于賢昌，艾希珍，等.日光溫室采光與下挖深度優化設計[J].山東農業科學，2011（9）：35-40.

[7]郭洪恩，宋景華，張勇，等.不同結構日光溫室溫濕度變化規律研究[J].山東農業科學，2009（8）：43-45.

1.1.2睢寧鋼絲網架水泥聚苯乙烯夾芯板墻體日光溫室（簡稱夾芯板墻體溫室）墻體厚度約16 cm，鋼絲網架水泥聚苯乙烯夾芯板是由三維鋼絲網架、內填阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料板條（或整板）構成的網架芯板。墻體組成為3 cm水泥砂漿+10 cm網架芯板+3 cm水泥砂漿。

在贛榆縣沙河鎮（北緯 34°50′）與贛榆縣沙河鎮農業技術推廣站共同建造復合異質墻體日光溫室和普通日光溫室，溫室坐北朝南，東西走向，方位角正南偏東5°。跨度10.0 m，長度65.0 m，脊高4.0 m，與后墻直線距離1 m，北墻高3.0 m。

1.1.3贛榆復合異質墻體日光溫室（簡稱復合空心磚墻體溫室）墻體組成為1 cm內粉 + 24 cm空心磚 + 24 cm空心磚 + 10 cm 聚苯乙烯泡沫板 + 1 cm外粉。

1.1.4贛榆普通墻體日光溫室（簡稱普通空心磚墻體溫室）墻體組成為1 cm內粉 + 24 cm空心磚 + 24 cm空心磚+1 cm外粉。

1.2研究方法

2012年11月1日至2013年2月逐時測定溫室內及各墻體不同部位的溫度變化。在溫室內3個位置設置溫濕度觀測點：a點在溫室東西方向中心離后墻1 m，高度1 m處；b點在溫室內中心點離地高度1 m處；c點在溫室東西方向中心離前沿水平1 m，高度1 m處。在正常揭蓋草苫、開啟通風口的管理狀態下，記錄溫室內溫濕度變化，取3個觀測點的平均值。

1.3試驗儀器

溫濕度測試儀器選用杭州路格科技有限公司溫濕度黑匣子（型號：192-1），精度為±0.5℃，相對濕度為±3%， 測量范圍為-40～70℃。

1.4統計分析

應用Excel 2007進行數據整理、作圖，以SPSS 19.0完成統計分析。

2結果與分析

2.1睢寧試驗點日光溫室保溫情況

研究在晴天和多云兩種天氣條件下進行。圖1是2013年1月18日（晴天）一日內每隔30 min的氣溫記錄。復合磚墻溫室最低溫度比室外高15.2℃，比夾芯板墻體溫室的最低溫度高2.2℃。

從睢寧兩個不同類型的日光溫室增溫保溫性能分析中可以發現，夾芯板墻體溫室在白天增溫快，但夜間保溫效果不如復合磚墻溫室，特別是在陰天時，保溫效果明顯低于復合磚墻溫室。原因是夾芯板墻體溫室的熱阻值雖然滿足國標《日光溫室結構》要求，但其蓄熱系數為0.3，遠低于復合磚墻的蓄熱能力。由于墻體是日光溫室的重要蓄熱載體，因此夾芯板墻體溫室白天的增溫效果好，而夜間沒有光照，蓄熱不足導致夜間保溫效果不如復合磚墻溫室。

2.2贛榆試驗點日光溫室保溫性能

圖3是2013年1月8日（晴天）一日內每隔30 min的氣溫記錄。復合空心磚墻體溫室最低溫度比室外高13.3℃，比普通空心磚墻體溫室的最低溫度高1.3℃。復合空心磚墻體溫室平均溫度比室外高10.9℃，比普通空心磚墻體溫室的最低溫度高0.34℃。

從贛榆兩個不同類型的日光溫室增溫保溫性能分析中可以發現，普通空心磚墻溫室在白天增溫、夜間保溫效果顯著不如復合空心磚墻體溫室。其原因是復合空心磚墻體溫室的熱阻值能滿足國標《日光溫室結構》要求，但普通空心磚墻溫室墻體的熱阻值不能達到國標要求，墻體蓄熱條件兩個日光溫室沒有顯著差異。因此復合空心磚墻體溫室的白天增溫、夜間保溫效果顯著優于普通空心磚墻溫室。

3結論與討論

3.1日光溫室墻體的性能主要是支撐、熱阻和蓄熱。夾芯板的熱阻性能較好，但其蓄熱能力較弱，因此，溫室白天增溫效果好，而夜間保溫效果較差。普通空心磚墻的熱阻效果不如夾芯板，但其蓄熱能力高于夾芯板，因此其白天增溫效果不如夾芯板日光溫室，但夜間保溫能力要高于夾芯板日光溫室。以單一夾芯板和普通空心磚為墻體的日光溫室增溫和保溫效果均不理想。

3.2復合異質墻體日光溫室增溫、保溫性能最佳。本研究表明，復合異質墻體日光溫室通過提高溫室墻體太陽能集熱、蓄熱和熱阻能力，達到提高太陽能熱利用效率和改善日光溫室熱環境的目的。復合異質墻體日光溫室具有較好的熱阻和蓄熱能力，在本研究中表現最好，增溫和保溫效果顯著優于普通空心磚墻體日光溫室。為使冬季溫室獲得較高的溫度，從節約土地和降低建筑成本方面考慮，建議選擇1 cm內粉+24 cm空心磚+24 cm空心磚+10 cm聚苯乙烯泡沫塑料板+1 cm外粉為后墻的溫室。

3.3建議將日光溫室墻體蓄熱列入日光溫室建設標準。日光溫室墻體蓄熱是日光溫室夜間和陰天保溫的主要熱源，近年來為增加日光空間利用率和土地利用率，蘇北地區日光溫室的結構趨向大型化發展，應根據日光溫室大型化發展的實際，對日光溫室墻體的蓄熱值做專門研究，制定不同地區、不同類型日光溫室墻體蓄熱標準，以指導生產實踐。

參考文獻：

[1]劉志杰，鄭文剛，胡清華，等.中國日光溫室結構優化研究現狀及發展趨勢[J].中國農學通報，2007，23（2）：449-453.

[2]吳正景，張菊平，王少先.日光溫室保溫節能技術應用與研究進展[J].北方園藝，2010（16）：71-74.

[3]劉淑梅，薛慶禹，李春，等. 天津地區不同墻體處理對日光溫室保溫性能影響初探[J].中國農學通報，2012，28（35）：170-179.

[4]管勇，陳超，李琢，等.相變蓄熱墻體對日光溫室熱環境的改善[J].農業工程學報，2012，28（10）：194-201.

[5]張義，楊其長，方慧. 日光溫室水幕簾蓄放熱系統增溫效應試驗研究[J].農業工程學報，2012，28（4）：188-192.

[6]李霞，于賢昌，艾希珍，等.日光溫室采光與下挖深度優化設計[J].山東農業科學，2011（9）：35-40.

[7]郭洪恩，宋景華，張勇，等.不同結構日光溫室溫濕度變化規律研究[J].山東農業科學，2009（8）：43-45.

1.1.2睢寧鋼絲網架水泥聚苯乙烯夾芯板墻體日光溫室（簡稱夾芯板墻體溫室）墻體厚度約16 cm，鋼絲網架水泥聚苯乙烯夾芯板是由三維鋼絲網架、內填阻燃型聚苯乙烯泡沫塑料板條（或整板）構成的網架芯板。墻體組成為3 cm水泥砂漿+10 cm網架芯板+3 cm水泥砂漿。

在贛榆縣沙河鎮（北緯 34°50′）與贛榆縣沙河鎮農業技術推廣站共同建造復合異質墻體日光溫室和普通日光溫室，溫室坐北朝南，東西走向，方位角正南偏東5°。跨度10.0 m，長度65.0 m，脊高4.0 m，與后墻直線距離1 m，北墻高3.0 m。

1.1.3贛榆復合異質墻體日光溫室（簡稱復合空心磚墻體溫室）墻體組成為1 cm內粉 + 24 cm空心磚 + 24 cm空心磚 + 10 cm 聚苯乙烯泡沫板 + 1 cm外粉。

1.1.4贛榆普通墻體日光溫室（簡稱普通空心磚墻體溫室）墻體組成為1 cm內粉 + 24 cm空心磚 + 24 cm空心磚+1 cm外粉。

1.2研究方法

2012年11月1日至2013年2月逐時測定溫室內及各墻體不同部位的溫度變化。在溫室內3個位置設置溫濕度觀測點：a點在溫室東西方向中心離后墻1 m，高度1 m處；b點在溫室內中心點離地高度1 m處；c點在溫室東西方向中心離前沿水平1 m，高度1 m處。在正常揭蓋草苫、開啟通風口的管理狀態下，記錄溫室內溫濕度變化，取3個觀測點的平均值。

1.3試驗儀器

溫濕度測試儀器選用杭州路格科技有限公司溫濕度黑匣子（型號：192-1），精度為±0.5℃，相對濕度為±3%， 測量范圍為-40～70℃。

1.4統計分析

應用Excel 2007進行數據整理、作圖，以SPSS 19.0完成統計分析。

2結果與分析

2.1睢寧試驗點日光溫室保溫情況

研究在晴天和多云兩種天氣條件下進行。圖1是2013年1月18日（晴天）一日內每隔30 min的氣溫記錄。復合磚墻溫室最低溫度比室外高15.2℃，比夾芯板墻體溫室的最低溫度高2.2℃。

從睢寧兩個不同類型的日光溫室增溫保溫性能分析中可以發現，夾芯板墻體溫室在白天增溫快，但夜間保溫效果不如復合磚墻溫室，特別是在陰天時，保溫效果明顯低于復合磚墻溫室。原因是夾芯板墻體溫室的熱阻值雖然滿足國標《日光溫室結構》要求，但其蓄熱系數為0.3，遠低于復合磚墻的蓄熱能力。由于墻體是日光溫室的重要蓄熱載體，因此夾芯板墻體溫室白天的增溫效果好，而夜間沒有光照，蓄熱不足導致夜間保溫效果不如復合磚墻溫室。

2.2贛榆試驗點日光溫室保溫性能

圖3是2013年1月8日（晴天）一日內每隔30 min的氣溫記錄。復合空心磚墻體溫室最低溫度比室外高13.3℃，比普通空心磚墻體溫室的最低溫度高1.3℃。復合空心磚墻體溫室平均溫度比室外高10.9℃，比普通空心磚墻體溫室的最低溫度高0.34℃。

從贛榆兩個不同類型的日光溫室增溫保溫性能分析中可以發現，普通空心磚墻溫室在白天增溫、夜間保溫效果顯著不如復合空心磚墻體溫室。其原因是復合空心磚墻體溫室的熱阻值能滿足國標《日光溫室結構》要求，但普通空心磚墻溫室墻體的熱阻值不能達到國標要求，墻體蓄熱條件兩個日光溫室沒有顯著差異。因此復合空心磚墻體溫室的白天增溫、夜間保溫效果顯著優于普通空心磚墻溫室。

3結論與討論

3.1日光溫室墻體的性能主要是支撐、熱阻和蓄熱。夾芯板的熱阻性能較好，但其蓄熱能力較弱，因此，溫室白天增溫效果好，而夜間保溫效果較差。普通空心磚墻的熱阻效果不如夾芯板，但其蓄熱能力高于夾芯板，因此其白天增溫效果不如夾芯板日光溫室，但夜間保溫能力要高于夾芯板日光溫室。以單一夾芯板和普通空心磚為墻體的日光溫室增溫和保溫效果均不理想。

3.2復合異質墻體日光溫室增溫、保溫性能最佳。本研究表明，復合異質墻體日光溫室通過提高溫室墻體太陽能集熱、蓄熱和熱阻能力，達到提高太陽能熱利用效率和改善日光溫室熱環境的目的。復合異質墻體日光溫室具有較好的熱阻和蓄熱能力，在本研究中表現最好，增溫和保溫效果顯著優于普通空心磚墻體日光溫室。為使冬季溫室獲得較高的溫度，從節約土地和降低建筑成本方面考慮，建議選擇1 cm內粉+24 cm空心磚+24 cm空心磚+10 cm聚苯乙烯泡沫塑料板+1 cm外粉為后墻的溫室。

3.3建議將日光溫室墻體蓄熱列入日光溫室建設標準。日光溫室墻體蓄熱是日光溫室夜間和陰天保溫的主要熱源，近年來為增加日光空間利用率和土地利用率，蘇北地區日光溫室的結構趨向大型化發展，應根據日光溫室大型化發展的實際，對日光溫室墻體的蓄熱值做專門研究，制定不同地區、不同類型日光溫室墻體蓄熱標準，以指導生產實踐。

參考文獻：

[1]劉志杰，鄭文剛，胡清華，等.中國日光溫室結構優化研究現狀及發展趨勢[J].中國農學通報，2007，23（2）：449-453.

[2]吳正景，張菊平，王少先.日光溫室保溫節能技術應用與研究進展[J].北方園藝，2010（16）：71-74.

[3]劉淑梅，薛慶禹，李春，等. 天津地區不同墻體處理對日光溫室保溫性能影響初探[J].中國農學通報，2012，28（35）：170-179.

[4]管勇，陳超，李琢，等.相變蓄熱墻體對日光溫室熱環境的改善[J].農業工程學報，2012，28（10）：194-201.

[5]張義，楊其長，方慧. 日光溫室水幕簾蓄放熱系統增溫效應試驗研究[J].農業工程學報，2012，28（4）：188-192.

[6]李霞，于賢昌，艾希珍，等.日光溫室采光與下挖深度優化設計[J].山東農業科學，2011（9）：35-40.

[7]郭洪恩，宋景華，張勇，等.不同結構日光溫室溫濕度變化規律研究[J].山東農業科學，2009（8）：43-45.