模块化装配式日光温室的性能与优势分析

模块化装配式日光温室是将温室结构与生产装备从工厂生产成模块成品，在所需位置1次性组装成1个成型的温室，对温室生产建筑进行工业化的革命，即温室建筑标准化，生产装备一体化，形成能够快速高效节本生产的温室建筑与装备。近几年来，西北农林科技大学科技人员研发了以土和水为蓄热体的模块化装配式日光温室新结构，取得了蓄热保温性能提升的可喜成效。现将该类型温室的结构特点、建造技术及性能介绍如下。

土模块化温室

以当地土壤为原料，利用速土成型机制作成蓄热土块，按照设计要求装配成墙体的日光温室结构。

墙体模块制造

模块化装配式土墙温室的墙体使用速土成型机建造，把原本松软的土壤加入一定的水配成含水率合适的（最佳含水率11%～16%）土块，加入到成型机里，通过液压使土壤孔隙密实，最终得到规格为1.2 m×1.2 m×1.2 m的土块。经测试其强度可满足温室墙体要求，可直接堆在一起用于温室墙体的建设。一台速土成型机生产1个该规格土块用时约8 min，大大节省了温室墙体建造时间，并且减小了墙体厚度，节省了建造用土和人力。建设完成后可在外侧增附一层保温板或其他覆盖物，可以有效进行保温和防止雨水冲淋。模块制造的墙体不仅降低了温室建造成本并增加了美观度（图1）。

模块化土块密度与强度

经大量对比实验与测定得出，速筑土墙模块比人工电夯密度提高7%，强度提高11%;比流行的推土机碾压墙密度提高13%，强度提高53%;大大增强了日光温室后墙的蓄热能力和强度（表1、图2）。

模块化温室应用性能

2017～2019年，分别在陕西杨凌、甘肃兰州新区、山东寿光和宁夏银川的基地进行测定分析，结果表明模块化日光温室温度高，性能好。陕西杨凌冬季平均最低温度保持在9.4℃以上，比当地对照砖墙温室温度提高1.9～2.8℃（表2）。兰州新区测定结果表明模块化温室最低温度在8.5℃，比对照温室提高2.5～2.8℃。特别是阴雪天效果更明显，比对照提高4℃左右（表3），同时土地利用率提高40%以上，温室空气湿度低，病虫害发病率降低50%以上，大大减少了农药利用量。山东寿光室内种植番茄生长健壮，产量达到10500 kg/667 m2，比对照温室高出1500 kg，增产率达14.3%。另外，模块化温室性价比高，每平方米成本控制在300元左右，比对照砖墙温室降低30%左右（图3）。

模块化温室的突出特点

土模块筑墙机是设施农业领域跨时代的发明创造之一。其应用液压压力大的优点，把随处可得的廉价土壤、秸秆作为原料，使用特定工艺，用几百吨的压力一次将原料挤压成模块建出墙体，不仅实现了机械筑墙，而且达到了低成本、快速省力建造温室的目标。配合采光、蓄热、放热自动化调控系统，形成“模块化主动采光蓄热日光温室”，对我国日光温室建造具有革命性意义。

◆科技含量高 节能环保效果明显 温室利用了主动蓄热原理和技术，温度比传统温室高2.5～4℃，湿度降低17%以上。不仅实现了冬季-20℃以下地区喜温性蔬菜安全越冬生产，而且节能效果明显，能源成本比大型现代化温室节约6.6万元/667 m2。减少了煤炭能源的消耗，对环境友好。

◆节约土地资源 模块化温室用土比传统山东式日光温室节约40%以上。其墙体用料99%是土、沙、石，方便就地取材建造，对土地资源合理利用具有十分重要的意义。

◆速度快 成本低 一台机器一天至少能制造60块1.2 m×

1.2 m×1.2 m的模块，5天可以制造1栋667 m2日光温室所需的模块。实现了用机器代替人力的目的，节约劳动力，降低建造成本30%以上。

◆产量高 品质好 蔬菜产量平均比传统温室提高14%～20%，产值和品质也大大提高。

水模块温室

利用水的大比热容物理性能来实现低质太阳能的昼夜时空转移。对室内温度的影响具有季节冬暖夏凉，日夜削峰填谷的作用。基于此原理开发的采用水模块组装墙体建造的日光温室称为水模块温室，特别适合于土资源缺乏、沙化严重、水资源丰富、冬季寒冷的北方地区。其主要特点如下。

◆工程建造快 是一項全钢骨架棚+主动蓄热系统和工业模块化水墙（10 m×1.5 m×0.37 m）安装的创新专利技术（图4）。

◆主动蓄热能力强 特制的蓄热溶液能提高水模块化墙体的被动蓄热能力，加上全自动主动蓄热风道把白天棚内顶部富余空气热量导入水模块和地下，蓄热能力增强。据河北邯郸国家农业园2019年12月10～23日水模块温室测定结果表明，温室最低温度12.2℃，比当地对照温室高3.4℃;空气湿度75.84%，比对照温室降低5%。

◆除湿通风效果好 风机通过地埋透水管变高温高湿空气为凝露渗入植物根部，同时在温室内形成流动空气。

◆性价比高 成本相对较低，造价为280～340元/m2。容易施工、便于普及。

模块化日光温室依据蓄热原理，充分利用当地土壤与水资源，实现了轻简化装配式温室建造目标，达到了蓄热保温、降湿节能的目的，增强了日光温室性能，促进了设施蔬菜生长，提高了蔬菜产量与品质，是新一代的日光温室优化结构，值得进一步推广应用。

*项目支持：陕西省重点研发计划“节能日光温室结构优化与配套技术开发研究”（2017ZDXM-NY-057）。

作者简介：邹志荣（1956-），男，陕西延安人，教授，博士生导师。主要从事设施农业理论与生产技术研究。

[引用信息]邹志荣.模块化装配式日光温室的性能与优势分析[J].农业工程技术，2020，40（10）：10-12.