傳統(tǒng)溫室墻體蓄熱材料多采用黏土、磚塊等，消耗大且對土地資源造成嚴(yán)重破壞；傳統(tǒng)的土墻日光溫室土地利用效率僅為40%～50%，普通大棚蓄熱保溫能力差，在北方地區(qū)不能越冬生 產(chǎn)喜溫類蔬菜。因此，推進溫室變革的核心，或者說基礎(chǔ)研究在于溫室設(shè)計、新材料和新能源研究開發(fā)。本文將圍繞溫室新能源的研究創(chuàng)新，對溫室太陽能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、風(fēng)能等新能源和溫室新 型透明覆蓋材料、保溫材料、墻體材料研究現(xiàn)狀進行概述，分析新能源、新材料在新型大棚溫室建造 中的應(yīng)用，展望其對未來溫室發(fā)展變革中的作用。

新型墻體的研究與應(yīng)用

墻體作為一種圍護結(jié)構(gòu)，是溫室防寒保溫的 重要屏障。根據(jù)墻體材料和結(jié)構(gòu)，溫室北墻的發(fā) 展可分為3種：主要為土壤、磚塊等單層墻體及 利用粘土磚、砌塊磚、聚苯板等建造的內(nèi)層蓄 熱、外層隔熱型分層北墻，而這些墻體建造時大 都費時費工；因此，近幾年出現(xiàn)了許多便于建 造、適宜快速組裝的新型墻體。

新型組裝式墻體的出現(xiàn)，推動著裝配式溫室 的迅速發(fā)展，包括具有外部防雨防老化表層材料 和毛氈、珍珠棉、太空棉、玻璃棉或回收棉作隔 熱層等材料組裝成的新型復(fù)合墻體，如新疆地 區(qū)的噴膠棉柔性組裝墻體。此外，其他研究也 報告了帶有蓄熱層的裝配式溫室北墻，如新疆的 磚填充小麥殼砂漿砌塊，在相同外界環(huán)境下， 室外最低溫－20.8 ℃時，麥殼砂漿砌塊復(fù)合墻 體日光溫室內(nèi)溫度為7.5 ℃，而磚混墻體日光溫 室內(nèi)溫度為3.2 ℃，砌塊溫室番茄收獲期可提早 16 d，單棚產(chǎn)量提高18.4%。

西北農(nóng)林科技大學(xué)設(shè)施團隊從墻體設(shè)計輕簡 化、便于取材的角度出發(fā)，提出將秸稈、土、 水、石、相變材料制備成保溫蓄熱模塊的設(shè)計理 念，推動了模塊化組裝墻體的應(yīng)用研究。例如， 鉛絲網(wǎng)籠裝填石塊形成的石塊墻體溫室，與普通 磚墻日光溫室相比，該溫室內(nèi)平均氣溫在典型 晴天高4.0 ℃；相變材料（PCM）與水泥混制 的3種無機相變水泥模塊，其單位體積蓄熱量分 別為74.5、88.0、95.1 MJ/m3 ，放熱量為59.8、 67.8、84.2 MJ/m3 ，具有白天“削峰”、夜間“填 谷”，夏天吸熱、冬天放熱的作用。

這些新型墻體現(xiàn)場組裝、施工周期短、使用 壽命長，為輕簡化、可快速組裝的裝配式溫室建 造創(chuàng)造了條件，可極大地推動溫室結(jié)構(gòu)變革；但 是，這類墻體也存在一定的缺陷，如噴膠棉保溫 被墻體保溫性能優(yōu)良，但缺乏蓄熱能力，而相變 建筑材料又存在使用成本較高的問題，未來要加 強組裝式墻體的應(yīng)用研究。

新能源、新材料、新設(shè)計助力溫室結(jié)構(gòu)變革

新能源與新材料的研究創(chuàng)新，為溫室大棚設(shè) 計創(chuàng)新提供了基礎(chǔ)。節(jié)能日光溫室和拱棚是我國 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用面積最大的棚體結(jié)構(gòu)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 中發(fā)揮著重要的作用，但是隨著我國社會經(jīng)濟的 發(fā)展，2種設(shè)施結(jié)構(gòu)的缺點日益呈現(xiàn)，一是設(shè)施 結(jié)構(gòu)空間小，機械化程度低；二是節(jié)能日光溫室 保溫性好，但是土地利用低，相當(dāng)于以土地置換 了溫室能量。普通拱棚不僅空間小，而且保溫性 差。連棟溫室盡管空間大，但是保溫性差，能耗 大。所以，研究開發(fā)適宜于我國現(xiàn)階段社會經(jīng)濟 水平的溫室結(jié)構(gòu)勢在必行，而新能源、新材料的 研發(fā)將助力溫室結(jié)構(gòu)變革，產(chǎn)生多種創(chuàng)新溫室模 式或結(jié)構(gòu)。

大跨度非對稱水控釀熱大棚的創(chuàng)新研究

大跨度非對稱水控釀熱大棚（專利號：Z L  201220391214.2）是依據(jù)日光溫室采光保溫原 理，改變普通塑料大棚對稱性結(jié)構(gòu)，增大南部跨 度，提高南屋面采光面積，縮小北部跨度，減少 散熱面積，跨度18～24 m，脊高6～7 m。通過設(shè) 計創(chuàng)新，空間結(jié)構(gòu)顯著增大。同時，利用生物質(zhì) 釀熱和保溫新材料技術(shù)，解決了溫室冬季熱量 不足以及普通保溫材料保溫性差的問題。生產(chǎn) 使用與研究結(jié)果表明，大跨度非對稱水控釀熱 大棚，晴天夜間的平均溫度為11.7 ℃，陰天為 10.8 ℃，能滿足冬季作物生長的需求，且該溫室 比苯板磚墻溫室建造成本降低了39.6%，土地利 用率提高了30%以上，適合在我國黃淮河流域進 一步推廣和應(yīng)用。

裝配式日光溫室

裝配式日光溫室以立柱和屋面骨架作為承力 結(jié)構(gòu)，其墻體材料以隔熱圍護為主，不再以承 重和被動儲放熱為主要功能。主要有：（1）以 外覆薄膜或彩鋼板、秸稈塊、柔性保溫被、砂 漿砌塊等多種材料組合，形成新型組裝墻體；（2）以預(yù)制水泥板—聚苯板—水泥板的復(fù)合 墻板墻體；（3）隔熱材料配主動蓄放熱系統(tǒng)和 除濕系統(tǒng)的輕簡裝配式，例如塑料方塊水桶蓄熱、管道蓄熱等。利用不同新型隔熱材料和蓄 熱材料，替代傳統(tǒng)土墻體建造的日光溫室空間 大，土建工程小。試驗結(jié)果表明，該溫室冬季 夜晚溫度比傳統(tǒng)磚墻溫室提高4.5 ℃，后墻厚度 為166 mm，與600 mm厚的磚墻溫室相比，墻 體占地面積減少72%，且每平方米造價為334.5 元，比磚墻溫室減少了157.2元，建筑成本下降 顯著。由此可見，裝配式溫室有著破壞耕地 少、節(jié)約用地、建設(shè)速度快、使用壽命長的優(yōu) 點，是當(dāng)前和今后日光溫室創(chuàng)新和發(fā)展的一個 重點方向。

滑蓋式日光溫室

沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)研發(fā)的滑板裝配式節(jié)能日光 溫室利用日光溫室后墻組成水循環(huán)墻體蓄熱系 統(tǒng)蓄熱提溫，主要由水池（32 m3 ）、采光板 （360 m2 ）、水泵、水管和控制器等組成。頂 部采用新型輕質(zhì)巖棉彩鋼板材料替換柔性保溫 被。研究顯示，該設(shè)計有效解決了山墻擋光 問題，增加了溫室進光面積；溫室采光角為 41.5°，比對照溫室增加將近16°，提高了采 光率。室內(nèi)溫度分布均勻程度高，植株長勢整 齊。

光伏農(nóng)業(yè)溫室

光伏農(nóng)業(yè)溫室是集太陽能光伏發(fā)電、智能溫 控、現(xiàn)代高科技種植為一體的溫室。它采用鋼制骨 架，上覆太陽能光伏組件，以保證光伏發(fā)電組件的 光照要求和整個溫室的采光要求。太陽能光伏發(fā) 出的直流電，直接為農(nóng)業(yè)溫室進行補光，并直接 支持溫室設(shè)備的正常運行，驅(qū)動水資源灌溉，同 時提高溫室溫度，促進作物快速增長。這種方式 中的光伏組件會影響溫室屋面的采光效率，進而影 響溫室蔬菜的正常生長。所以，合理布置溫室屋面 的光伏板成為應(yīng)用的關(guān)鍵點。農(nóng)業(yè)光伏溫室是觀 光農(nóng)業(yè)與設(shè)施園藝有機結(jié)合的產(chǎn)物，是集光伏發(fā) 電、農(nóng)業(yè)觀光、農(nóng)業(yè)作物、農(nóng)業(yè)技術(shù)、園林景觀及文化發(fā)展于一體的創(chuàng)新型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。