模塊化裝配式日光溫室的性能與優(yōu)勢分析＊

模塊化裝配式日光溫室是將溫室結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)裝備從工廠生產(chǎn)成模塊成品，在所需位置1次性組裝成1個成型的溫室，對溫室生產(chǎn)建筑進行工業(yè)化的革命，即溫室建筑標準化，生產(chǎn)裝備一體化，形成能夠快速高效節(jié)本生產(chǎn)的溫室建筑與裝備。近幾年來，西北農(nóng)林科技大學科技人員研發(fā)了以土和水為蓄熱體的模塊化裝配式日光溫室新結(jié)構(gòu)，取得了蓄熱保溫性能提升的可喜成效?，F(xiàn)將該類型溫室的結(jié)構(gòu)特點、建造技術(shù)及性能介紹如下。

土模塊化溫室

以當?shù)赝寥罏樵?，利用速土成型機制作成蓄熱土塊，按照設(shè)計要求裝配成墻體的日光溫室結(jié)構(gòu)。

墻體模塊制造

模塊化裝配式土墻溫室的墻體使用速土成型機建造，把原本松軟的土壤加入一定的水配成含水率合適的（最佳含水率11%～16%）土塊，加入到成型機里，通過液壓使土壤孔隙密實，最終得到規(guī)格為1.2 m×1.2 m×1.2 m的土塊。經(jīng)測試其強度可滿足溫室墻體要求，可直接堆在一起用于溫室墻體的建設(shè)。一臺速土成型機生產(chǎn)1個該規(guī)格土塊用時約8 min，大大節(jié)省了溫室墻體建造時間，并且減小了墻體厚度，節(jié)省了建造用土和人力。建設(shè)完成后可在外側(cè)增附一層保溫板或其他覆蓋物，可以有效進行保溫和防止雨水沖淋。模塊制造的墻體不僅降低了溫室建造成本并增加了美觀度（圖1）。

模塊化土塊密度與強度

表1 速筑土墻模塊與其他土質(zhì)墻體強度對比

經(jīng)大量對比實驗與測定得出，速筑土墻模塊比人工電夯密度提高7%，強度提高11%；比流行的推土機碾壓墻密度提高13%，強度提高53%；大大增強了日光溫室后墻的蓄熱能力和強度（表1、圖2）。

模塊化溫室應(yīng)用性能

2017～2019年，分 別 在陜西楊凌、甘肅蘭州新區(qū)、山東壽光和寧夏銀川的基地進行測定分析，結(jié)果表明模塊化日光溫室溫度高，性能好。陜西楊凌冬季平均最低溫度保持在9.4℃以上，比當?shù)貙φ沾u墻溫室溫度提高1.9～2.8℃（表2）。蘭州新區(qū)測定結(jié)果表明模塊化溫室最低溫度在8.5℃，比對照溫室提高2.5～2.8℃。特別是陰雪天效果更明顯，比對照提高4℃左右（表3），同時土地利用率提高40%以上，溫室空氣濕度低，病蟲害發(fā)病率降低50%以上，大大減少了農(nóng)藥利用量。山東壽光室內(nèi)種植番茄生長健壯，產(chǎn)量達到10500 kg/667 m2，比對照溫室高出1500 kg，增產(chǎn)率達14.3%。另外，模塊化溫室性價比高，每平方米成本控制在300元左右，比對照磚墻溫室降低30%左右（圖3）。

表2 楊凌不同墻體日光溫室典型天氣溫度測定/℃

表3 蘭州新區(qū)不同結(jié)構(gòu)溫室溫度測定值/℃

模塊化溫室的突出特點

土模塊筑墻機是設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域跨時代的發(fā)明創(chuàng)造之一。其應(yīng)用液壓壓力大的優(yōu)點，把隨處可得的廉價土壤、秸稈作為原料，使用特定工藝，用幾百噸的壓力一次將原料擠壓成模塊建出墻體，不僅實現(xiàn)了機械筑墻，而且達到了低成本、快速省力建造溫室的目標。配合采光、蓄熱、放熱自動化調(diào)控系統(tǒng)，形成“模塊化主動采光蓄熱日光溫室”，對我國日光溫室建造具有革命性意義。

◆科技含量高 節(jié)能環(huán)保效果明顯溫室利用了主動蓄熱原理和技術(shù)，溫度比傳統(tǒng)溫室高2.5～4℃，濕度降低17%以上。不僅實現(xiàn)了冬季-20℃以下地區(qū)喜溫性蔬菜安全越冬生產(chǎn)，而且節(jié)能效果明顯，能源成本比大型現(xiàn)代化溫室節(jié)約6.6萬元/667 m2。減少了煤炭能源的消耗，對環(huán)境友好。

◆節(jié)約土地資源模塊化溫室用土比傳統(tǒng)山東式日光溫室節(jié)約40%以上。其墻體用料99%是土、沙、石，方便就地取材建造，對土地資源合理利用具有十分重要的意義。

◆速度快 成本低一臺機器一天至少能制造60塊1.2 m×1.2 m×1.2 m的模塊，5天可以制造1棟667 m2日光溫室所需的模塊。實現(xiàn)了用機器代替人力的目的，節(jié)約勞動力，降低建造成本30%以上。

◆產(chǎn)量高 品質(zhì)好蔬菜產(chǎn)量平均比傳統(tǒng)溫室提高14%～20%，產(chǎn)值和品質(zhì)也大大提高。

水模塊溫室

利用水的大比熱容物理性能來實現(xiàn)低質(zhì)太陽能的晝夜時空轉(zhuǎn)移。對室內(nèi)溫度的影響具有季節(jié)冬暖夏涼，日夜削峰填谷的作用?；诖嗽黹_發(fā)的采用水模塊組裝墻體建造的日光溫室稱為水模塊溫室，特別適合于土資源缺乏、沙化嚴重、水資源豐富、冬季寒冷的北方地區(qū)。其主要特點如下。

◆工程建造快是一項全鋼骨架棚+主動蓄熱系統(tǒng)和工業(yè)模塊化水墻（10 m×1.5 m×0.37 m）安裝的創(chuàng)新專利技術(shù)（圖4）。

◆主動蓄熱能力強特制的蓄熱溶液能提高水模塊化墻體的被動蓄熱能力，加上全自動主動蓄熱風道把白天棚內(nèi)頂部富余空氣熱量導(dǎo)入水模塊和地下，蓄熱能力增強。據(jù)河北邯鄲國家農(nóng)業(yè)園2019年12月10～23日水模塊溫室測定結(jié)果表明，溫室最低溫度12.2℃，比當?shù)貙φ諟厥腋?.4℃；空氣濕度75.84%，比對照溫室降低5%。

◆除濕通風效果好風機通過地埋透水管變高溫高濕空氣為凝露滲入植物根部，同時在溫室內(nèi)形成流動空氣。

◆性價比高成本相對較低，造價為280～340元/m2。容易施工、便于普及。

模塊化日光溫室依據(jù)蓄熱原理，充分利用當?shù)赝寥琅c水資源，實現(xiàn)了輕簡化裝配式溫室建造目標，達到了蓄熱保溫、降濕節(jié)能的目的，增強了日光溫室性能，促進了設(shè)施蔬菜生長，提高了蔬菜產(chǎn)量與品質(zhì)，是新一代的日光溫室優(yōu)化結(jié)構(gòu)，值得進一步推廣應(yīng)用。