我國南北地區(qū)溫室類型和節(jié)能措施的差異研究

謝思萌，張廬陵

（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江西南昌 330045）

隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)不斷進(jìn)步，我國溫室占地面積從2006 年底僅8.1 萬hm2發(fā)展到2019 年末37.3 萬hm2[1]，我國溫室大棚占地面積穩(wěn)居世界第一，工廠化種植也呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢。隨著溫室規(guī)模的不斷擴(kuò)大，溫室內(nèi)農(nóng)業(yè)設(shè)施所消耗的能源不斷增加，溫室節(jié)能理念不斷深化，節(jié)能手段日益豐富。我國溫室種類多，根據(jù)溫室覆蓋材料的不同可以分為玻璃溫室、PC 板溫室、薄膜溫室；根據(jù)屋架類型可以劃分為單棟溫室和連棟溫室；根據(jù)溫室外形可以分為單屋面溫室和雙屋面溫室；根據(jù)加溫條件的不同可以分為加溫溫室和不加溫溫室。因此，節(jié)能措施應(yīng)該根據(jù)溫室類型而有所變化，不應(yīng)籠統(tǒng)地分析節(jié)能措施的優(yōu)劣，而是要結(jié)合各地區(qū)氣候環(huán)境、地形環(huán)境、資源狀況、種植規(guī)模，因地制宜對(duì)節(jié)能措施進(jìn)行研究。

目前，溫室大棚的能源消耗集中于溫室的保（降）溫、溫室內(nèi)氣體的調(diào)節(jié)、溫室內(nèi)監(jiān)控設(shè)備的耗電、溫室內(nèi)灌溉系統(tǒng)的耗電等方面。因此，對(duì)溫室進(jìn)行節(jié)能控制成為研究熱點(diǎn)。冬雨季節(jié)通過供暖方式對(duì)溫室進(jìn)行加溫，夏熱季節(jié)采用通風(fēng)手段對(duì)溫室進(jìn)行降溫。當(dāng)前，我國致力于開發(fā)利用新能源來轉(zhuǎn)變節(jié)能方式，通過改進(jìn)溫室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、提升覆蓋材料的性能、使用清潔能源等手段減少煤炭的使用[2-3]。

圖1 2015－2019 年中國溫室大棚面積增長統(tǒng)計(jì)

1 國內(nèi)外溫室節(jié)能設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀

1.1 國外溫室節(jié)能研究現(xiàn)狀

國外溫室節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)主要應(yīng)用于：溫室圍擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、太陽輻射的利用、材料性能的優(yōu)化和清潔能源的使用方面。Adnan Rasheed 等[4]通過建筑能源模擬平臺(tái)對(duì)溫室節(jié)能環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化處理，針對(duì)屋頂形狀、方向、雙層玻璃、通風(fēng)效果等方面進(jìn)行節(jié)能分析后，使各類因子處于最佳節(jié)能水平。Mohammad R A 等[5]對(duì)4個(gè)溫室系統(tǒng)進(jìn)行了可持續(xù)性評(píng)估，通過分析溫室系統(tǒng)的節(jié)能指數(shù)，獲得了更高的生產(chǎn)潛力，減少了不可再生性資源投入費(fèi)用，從而提高系統(tǒng)可持續(xù)性。Mohammad Akrami 等[6]在研究中東和北非地區(qū)溫室通風(fēng)參數(shù)和水資源利用效率時(shí)，針對(duì)缺水現(xiàn)狀和溫室通風(fēng)發(fā)展新趨勢進(jìn)行探討，分析溫室不同蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的降溫效果，結(jié)果表明，溫室中采用加濕-除濕框架蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)可比常規(guī)蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)低5℃。Marouen Ghoulem 等[7]研究了溫室混合冷卻技術(shù)的效果，通過數(shù)值模型法確定了能使溫室維持穩(wěn)定的溫度和濕度的結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)方案。Philip A.Davies 等[8]提出自冷溫室概念，利用太陽能驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)保證內(nèi)部氣溫低于外界氣溫，使理想模型可以應(yīng)用到生產(chǎn)中，從而提高能源利用率。

太陽能利用技術(shù)是目前廣泛推廣的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，可以對(duì)太陽能進(jìn)行直接轉(zhuǎn)化和利用，主要發(fā)展模式包括光伏技術(shù)和光熱技術(shù)。太陽能利用技術(shù)在研發(fā)、生產(chǎn)、市場開拓方面都取得了很大進(jìn)步，是世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興能源產(chǎn)業(yè)之一。

近些年來，溫室節(jié)能技術(shù)發(fā)展迅速，節(jié)能措施不斷更新，地?zé)崮芗夹g(shù)、風(fēng)能技術(shù)、生物質(zhì)能源技術(shù)等得到了快速發(fā)展。地表淺層溫度受大氣影響小，其溫度常年維持在16～18℃（以地方實(shí)際為準(zhǔn)），遠(yuǎn)高于冬季室外溫度，又低于夏季室外氣溫，所以這種地源熱泵系統(tǒng)不僅能突破傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)障礙，而且還大大提高了運(yùn)行效率。全球的風(fēng)能約為1300 億kw，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10 倍，風(fēng)能資源豐富，如果能有效利用風(fēng)能對(duì)溫室進(jìn)行供能，將大大降低生產(chǎn)成本。同時(shí)生物質(zhì)能源技術(shù)也有許多可研究的空間，因此高效利用能源節(jié)能生產(chǎn)成為科研人員的研究方向。

1.2 國內(nèi)溫室節(jié)能研究現(xiàn)狀

1.2.1 南北地區(qū)溫室類型差異。我國南北氣候和地形差異顯著，溫室類型也有所不同。北方地區(qū)因冬季供暖需求大，在溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為了滿足冬季農(nóng)作物的正常生長，需要采取有效的保溫措施。北方地區(qū)主要應(yīng)用的生產(chǎn)型溫室是日光溫室，通過吸收太陽能并利用自身保溫性能，減少夜間能量損失，使用自動(dòng)卷簾機(jī)、排風(fēng)扇、熱風(fēng)扇、恒溫系統(tǒng)控制箱等設(shè)施，保證溫度可控可調(diào)。其次，使用較多的是玻璃智能溫室大棚，其占地面積廣、主體結(jié)構(gòu)龐大，多為鋼架結(jié)構(gòu)，采用中空鋼化玻璃或多層PC 陽光板作為覆蓋材料，能確保保溫性能。我國南方地區(qū)，冬季最低溫度也可低于0℃，早春時(shí)節(jié)更需要加強(qiáng)保溫，春季進(jìn)行農(nóng)作物播種后需要預(yù)防霜降和倒春寒造成作物減產(chǎn)的現(xiàn)象發(fā)生。因此，南方地區(qū)多采用薄膜連棟溫室大棚，土地利用率高、保溫效果好、造價(jià)相對(duì)較低，可以適應(yīng)南方多山陵地區(qū)土地不平整的地域性特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也較明顯，容易出現(xiàn)通風(fēng)死角，植物病蟲害容易傳播。玻璃智能溫室大棚在南方地區(qū)也很常見，但是相較于北方同類型溫室，在覆蓋材料的選擇上有所不同，南方地區(qū)多采用單層鋼化玻璃或兩層PC 陽光板。

現(xiàn)階段，我國溫室的節(jié)能設(shè)計(jì)方法主要有4 種：一是優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分利用太陽能資源來對(duì)溫室進(jìn)行供暖；二是進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)，保證空氣流通達(dá)到降溫效果；三是引進(jìn)供暖設(shè)備提供熱（冷）源，輔助升（降）溫；四是采用新材料進(jìn)行保（降）溫，改進(jìn)覆蓋材料的透光性和耐久性，提高遮陽系統(tǒng)的功能系數(shù)。

表1 我國南北地區(qū)主要溫室類型比較

1.2.2 南北地區(qū)溫室保溫措施差異。北方地區(qū)的溫室節(jié)能措施主要應(yīng)用在冬季升溫環(huán)節(jié)。由于北方地區(qū)冬季氣溫低，平均氣溫在-6～-8℃，氣候條件寒冷干燥，為保證日光溫室內(nèi)環(huán)境溫度和土壤溫度，需對(duì)溫室進(jìn)行增溫調(diào)節(jié)。北方地區(qū)夏季最熱月溫度如表2，溫度適宜，但由于光照時(shí)間長、熱輻射強(qiáng)，熱量在溫室內(nèi)儲(chǔ)存，難以散發(fā)出去，會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)氣溫升高。因此，仍需采取適當(dāng)?shù)慕禍卮胧?duì)溫室進(jìn)行降溫處理，保證作物正常生長。

表2 中國各地區(qū)極端天氣月平均氣溫和年平均氣溫

我國南方地區(qū)夏季炎熱，降水量充沛，植物蒸騰作用明顯，高溫高濕環(huán)境對(duì)農(nóng)作物生長會(huì)造成不良影響，因此夏季需對(duì)溫室進(jìn)行降溫調(diào)節(jié)。目前可采用噴淋、風(fēng)機(jī)、濕簾、遮陽網(wǎng)、天窗等方式對(duì)溫室進(jìn)行降溫處理，不僅要保證溫室的通風(fēng)和降溫，還需要調(diào)節(jié)溫室的濕度，力求溫濕度平衡。冬季南方亞熱帶季風(fēng)氣候地區(qū)最冷月平均氣溫在0～15℃，為了維持農(nóng)作物正常生長的溫度條件，也要采取相應(yīng)保溫措施。

正是由于我國南北地區(qū)地理氣候條件的差異，導(dǎo)致我國南北溫室采取的節(jié)能措施有所不同，主要設(shè)備投入也有區(qū)別。溫室類型的不同，也導(dǎo)致同一地區(qū)節(jié)能措施的差異，因此需根據(jù)各溫室的類型特點(diǎn)采取恰當(dāng)?shù)墓?jié)能手段。

2 北方地區(qū)節(jié)能措施

2.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

我國北方地區(qū)幅員遼闊，東北地區(qū)、華北地區(qū)、西北地區(qū)的冬季最冷月溫度也存在巨大差異，雖然北方地區(qū)冬季白天光照充足，但是溫度在15：00 左右迅速下降[9]。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，通過合理設(shè)計(jì)溫室的跨度、屋面角、脊高、后坡和防寒溝來保證溫室的保溫性能，可以最大程度利用太陽能來保證溫室內(nèi)的供暖需求。在普通日光溫室的基礎(chǔ)上，改進(jìn)溫室高跨比，采用最佳屋面角，可以增加透光性能；調(diào)整后坡仰角，可以避免出現(xiàn)過度遮陰現(xiàn)象；合理設(shè)計(jì)后坡內(nèi)部寬度，可以保證溫室墻面的儲(chǔ)熱和散熱能力處于最佳水平；增設(shè)防寒溝，可以減少土壤熱量的橫向熱傳導(dǎo)，防止溫室外凍土寒氣向溫室內(nèi)傳導(dǎo)，起到保溫、隔熱作用，提高土壤溫度。呂福虎等[10]研究發(fā)現(xiàn)，合理的外墻結(jié)構(gòu)可以顯著提升保溫性能，同時(shí)增加外保溫被的溫室保溫性能，明顯優(yōu)于內(nèi)保溫溫室。閻世江等[9]利用具有自動(dòng)覆膜和收卷功能的日光溫室內(nèi)置保溫提效自動(dòng)裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在日光溫室中加裝一道塑料薄膜[11]，可以有效提高保溫效果，增溫3℃以上。

2.2 采用供暖設(shè)備

為了彌補(bǔ)冬季太陽光照時(shí)間不足、散熱快而導(dǎo)致夜間溫度降低的問題，需采用供暖設(shè)備對(duì)溫室進(jìn)行增溫。由于燃燒煤炭污染大，違背節(jié)能環(huán)保理念，因此我國正不斷推進(jìn)清潔能源在溫室中的應(yīng)用研究。常見的增溫方式有電熱加溫、水暖加溫、暖風(fēng)加溫、太陽能儲(chǔ)存系統(tǒng)加溫、地源熱泵供暖。其中地源熱泵（GSHP）供暖技術(shù)是提取淺層地能后利用熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)化，提供高于能耗數(shù)倍的能量為建筑供暖的空調(diào)技術(shù)，兼具保溫和降溫功能，有廣泛的應(yīng)用前景。柴立龍等[12]在北京地區(qū)一棟480m2的日光溫室中采用了多井回灌地下水式GSHPs 供暖，試驗(yàn)表明GSHPs 系統(tǒng)的COP（熱泵性能系數(shù)）可達(dá)到2.16～3.83，相比于燃煤鍋爐，可節(jié)能約30%。趙麗平等[13]研究寒冷地區(qū)利用太陽能-地源熱泵聯(lián)合技術(shù)對(duì)溫室進(jìn)行保溫的效果，發(fā)現(xiàn)熱泵機(jī)組的熱轉(zhuǎn)化效率最高，但能耗明顯高于柴油鍋爐，因此，有效提高能源利用率成為廣泛關(guān)注的話題。石惠嫻等[14]對(duì)蓄能型地源熱泵系統(tǒng)的供熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后，不僅節(jié)約成本而且節(jié)能效果顯著。周成松等[15]研究發(fā)現(xiàn)，在新疆吐魯番地區(qū)利用熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行供暖的形式，可以達(dá)到很好的增溫效果。朱新宇等[16]設(shè)計(jì)研發(fā)了一種板式CPC 復(fù)合拋物面集熱器，采集太陽能對(duì)溫室進(jìn)行供暖，并結(jié)合地?zé)峋€、熱風(fēng)爐和水暖等措施聯(lián)合加溫?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，供暖設(shè)施的投入使用讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不間斷，并且蓄熱供暖技術(shù)的供暖成本低，比常規(guī)電鍋爐供暖節(jié)約60%的費(fèi)用。其中“相變儲(chǔ)熱清潔供暖”技術(shù)具有從生產(chǎn)、制造、材料的選取、使用等全過程的綠色環(huán)保清潔技術(shù)優(yōu)勢，具有零污染零碳排能力。

2.3 運(yùn)用新型材料

新型材料的運(yùn)用，如墻體材料、玻璃材料、棚膜材料、釀熱加溫，對(duì)溫室保溫有顯著提高效果。通過對(duì)溫室玻璃和大棚棚膜的處理和技術(shù)工藝改進(jìn)，可以提高溫室透光性能并阻止夜間熱量的散失，部分溫室采用土埋法進(jìn)行覆膜處理，可以減少土壤中的能量散失。李銀芳等[17]、趙麗平等[13]在各自的實(shí)驗(yàn)中都發(fā)現(xiàn)架空式雙層覆膜寒冷期保溫性好,有利于抵御寒冷，轉(zhuǎn)暖期溫室效應(yīng)小，可預(yù)防燒苗抽條，最低溫度大于土埋的補(bǔ)償溫度最多。周凱等[18]探討了日光溫室墻體的保溫性能，通過對(duì)比新型復(fù)合材料墻體與單一材料的土墻和磚墻的保溫隔熱效果，展望未來日光墻體可能會(huì)采用的新型材料。許紅軍等[19]構(gòu)建了日光溫室的太陽輻射模型，并對(duì)墻體蓄熱層厚度進(jìn)行了研究。穆龍飛[20]進(jìn)行了U型陶粒砌塊及其圍護(hù)墻體熱工設(shè)計(jì)，采用新算法驗(yàn)證陶?；炷罸 型砌塊的熱學(xué)性能優(yōu)于普通混凝土空心砌塊。Hui Xu 等[21]通過研究5 種墻體配置情況對(duì)室內(nèi)溫度和RH 環(huán)境的影響，找到了最能滿足溫室建筑保溫要求的墻體類型為普通粘土磚墻外加泡沫聚苯乙烯墻。尤軍等[22]在遼西地區(qū)進(jìn)行葡萄的整地、作畦時(shí)發(fā)現(xiàn)，在土壤中填充釀熱物后再填埋菜園土，利用釀熱物發(fā)酵釋放的熱量，可以有效提高土壤和空氣的溫度。李云波[23]發(fā)現(xiàn)，在日光溫室中懸掛反光幕，可以達(dá)到很好的增溫補(bǔ)光作用，采用鋁聚酯膜反光幕對(duì)溫室進(jìn)行保溫，可以使蔬菜增收。

2.4 綜合保溫技術(shù)

綜合使用墻體保溫和電暖水暖增溫的方式在溫室管理中也得到了廣泛運(yùn)用。范奧華等[24]根據(jù)熱能方程提出電熱膜和軸流風(fēng)機(jī)相結(jié)合的短時(shí)定向增溫處理方式，是一種有效的臨時(shí)增溫措施?？滦辛值萚25]對(duì)比主動(dòng)蓄放熱加熱基質(zhì)系統(tǒng)與主動(dòng)蓄放熱加熱空氣系統(tǒng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，主動(dòng)蓄放熱加熱基質(zhì)系統(tǒng)更具優(yōu)勢。劉森[26]發(fā)現(xiàn)，水循環(huán)增溫蓄熱技術(shù)、后墻體熱風(fēng)循環(huán)技術(shù)以及智能化通風(fēng)地溫加熱3 種溫室增溫技術(shù)可以有效緩解溫室內(nèi)空氣污染，有效推進(jìn)節(jié)能環(huán)保新理念。陳樂涵[27]利用雙拱三膜地下式陰陽棚日光溫室的設(shè)計(jì)，將陰棚種植菌類等農(nóng)作物產(chǎn)生的CO2等傳送到陽棚，可以加快陽棚內(nèi)農(nóng)作物的呼吸作用，能為陽棚增溫促進(jìn)植物生長，改善內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)。

3 南方地區(qū)節(jié)能措施

3.1 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)

南方地區(qū)溫室規(guī)模小且分布不均勻，受到地形條件的限制，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化種植，多采用薄膜連棟溫室大棚種植農(nóng)作物。因此，采用自然通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要合理規(guī)劃通風(fēng)窗的高度和寬度，使之處于最適宜的通風(fēng)位置；通常情況下，打開頂窗或側(cè)窗進(jìn)行自然通風(fēng)，外加遮陽網(wǎng)阻擋部分太陽光，再利用濕簾和遮陽板等降溫。張日新等[30]針對(duì)溫室濕簾外翻窗在結(jié)構(gòu)上進(jìn)風(fēng)量少和開窗角度受到限制，設(shè)計(jì)了一種90°開啟的側(cè)旋窗解決上述問題，有良好的通風(fēng)效果。李模其等[31]針對(duì)我國南方地區(qū)夏季高溫高濕的環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種新型頂部全開式通風(fēng)塑料薄膜溫室，在一定程度上解決了通風(fēng)效果不佳、CO2含量升高等問題。

3.2 遮陽降溫技術(shù)

另外，采用遮罩遮陽幕布也能起到一定的降溫效果，且成本低、施工難度小。研究人員發(fā)現(xiàn)，采用外遮陽效果明顯優(yōu)于內(nèi)遮陽，可以將熱量阻擋在外。周長吉等[32]在對(duì)日光溫室遮陽形式的研究中，總結(jié)了2 種遮陽系統(tǒng)，固定式遮陽系統(tǒng)主要采用遮陽網(wǎng)遮陽和表面噴涂遮陽2 種模式，活動(dòng)式遮陽系統(tǒng)主要采用手動(dòng)拉幕和電動(dòng)控制2 種模式，活動(dòng)式遮陽系統(tǒng)可以更好地調(diào)節(jié)溫室內(nèi)環(huán)境。應(yīng)櫻[33]在對(duì)種植紅掌的溫室進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，比較了不同類型幕布的優(yōu)缺點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)選擇高透光型保溫幕外加一層閉孔散射型遮陽幕布降溫效果明顯。

3.3 機(jī)械通風(fēng)設(shè)備

采用機(jī)械通風(fēng)設(shè)備可以更好地達(dá)到降溫效果，但其成本也會(huì)相應(yīng)提高。黃翔等[34]發(fā)明了一種溫室濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)，將降溫和加濕功能分開運(yùn)行，滿足不同環(huán)境下的降溫處理要求，減少不必要功能的能源消耗。劉德志[35]在3 個(gè)地區(qū)對(duì)地?zé)峤粨Q系統(tǒng)進(jìn)行了研究，通過比較管道埋深處地溫與對(duì)照土壤溫度，發(fā)現(xiàn)使用該套系統(tǒng)晴天降溫幅度大于陰雨天。目前針對(duì)溫室季節(jié)性通風(fēng)效果的差異，還提出了多元通風(fēng)系統(tǒng)，即不同季節(jié)不同時(shí)間，利用自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)的不同特性相結(jié)合的二元系統(tǒng)。其基本原理是通過在機(jī)械通風(fēng)和自然通風(fēng)之間切換，以維持良好的室內(nèi)環(huán)境，避免建筑全年運(yùn)行空調(diào)系統(tǒng)帶來的成本，節(jié)約能耗。噴霧降溫是一種高壓系統(tǒng)，將液體以極細(xì)微的水粒噴射出來，形成霧狀后可以懸浮在空中，吸收空氣中的熱量，也是一種節(jié)能環(huán)保的降溫措施。

3.4 綜合降溫系統(tǒng)

南方地區(qū)單一使用一種降溫措施，已經(jīng)不能滿足溫室排熱散熱要求。因此，需要綜合利用多種降溫措施。劉雪麗等[36]對(duì)比了“通風(fēng)降溫+遮陽降溫”的組合降溫系統(tǒng)在華南地區(qū)的廣東和廣西部分地區(qū)及海南地區(qū)的運(yùn)行效果，這些地區(qū)夏季高溫天氣持續(xù)時(shí)間長，空氣濕度大，如果采用普通的降溫技術(shù)自然通風(fēng)或遮陽降溫，很難達(dá)到理想的降溫效果，采用“通風(fēng)降溫+遮陽降溫+蒸發(fā)降溫”等綜合降溫系統(tǒng)或配備新型降溫系統(tǒng)，可以解決以上問題。但為了避免滋生蟲害，需要酌情選擇噴淋時(shí)間和時(shí)長，保證果蔬作物的生長。根據(jù)溫室內(nèi)種植植物耐高溫性能的不同，按室溫劃分了各類溫室對(duì)濕度的要求，如表3 所示。

表3 各類溫室對(duì)濕度的要求 單位：%

4 結(jié)論與討論

根據(jù)以上調(diào)查結(jié)果表明，我國南北地區(qū)溫室類型各異，在溫室工程工藝、墻體材料、溫室結(jié)構(gòu)類型、施工工藝、冷熱源、保溫覆蓋材料等方面存在較大差異，因而節(jié)能性能也存在顯著差異。為此，南北地區(qū)因地制宜采取了不同的節(jié)能措施。常用的節(jié)能方式有主動(dòng)式節(jié)能和被動(dòng)式節(jié)能，主動(dòng)式節(jié)能是指通過機(jī)械設(shè)備干預(yù)手段，為建筑提供采暖空調(diào)通風(fēng)等舒適環(huán)境控制的建筑設(shè)備工程技術(shù)；被動(dòng)式節(jié)能是指以非機(jī)械電氣設(shè)備干預(yù)手段，實(shí)現(xiàn)建筑能耗降低的節(jié)能技術(shù)。南方地區(qū)由于地理氣候環(huán)境因素，主要采用主動(dòng)式節(jié)能技術(shù)，結(jié)合小型農(nóng)業(yè)技術(shù)設(shè)施，不僅可以節(jié)省建筑成本，還能減少能源消耗量。北方地區(qū)采用主動(dòng)和被動(dòng)結(jié)合式節(jié)能技術(shù)效果顯著，利用墻體、屋面作為集熱面進(jìn)行儲(chǔ)熱，再用太陽能集熱器、管道、風(fēng)機(jī)或泵、儲(chǔ)熱裝置輔助升溫。

隨著節(jié)能、環(huán)保、綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展理念的貫徹落實(shí)，我國不斷推進(jìn)綠色節(jié)能措施代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃燒化學(xué)燃料加溫的方式，防止污染空氣，同時(shí)采用新型可降解薄膜，以防止污染土地導(dǎo)致土壤肥力下降。為了節(jié)約能源，盡量使用清潔能源和環(huán)保材料進(jìn)行節(jié)能處理，避免對(duì)環(huán)境造成二次污染。越來越多的溫室大棚開始利用集中性空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能控制，主要依靠熱（冷）源系統(tǒng)作為運(yùn)行主機(jī)，控制溫室的能耗。現(xiàn)階段熱（冷）源設(shè)備使用的方案主要有自備鍋爐+水冷冷水機(jī)組、集中供熱+水冷冷水機(jī)組、地源熱泵系統(tǒng)、地?zé)?水冷冷水機(jī)組，利用太陽能或電能等清潔能源對(duì)機(jī)組供能，采取冷熱機(jī)組不僅可減少設(shè)備數(shù)量，提高土地利用率，而且從長遠(yuǎn)看來，采用冷暖一體機(jī)可以節(jié)約生產(chǎn)成本，檢修也更方便。通過對(duì)比南北地區(qū)溫室在節(jié)能措施的差異，可以更好地設(shè)定冷暖兩用機(jī)組的供熱和供冷功效，避免不必要的能源浪費(fèi)，節(jié)約成本。

研究人員在對(duì)溫室節(jié)能性能的研究過程中，也在不斷探討如何減少溫室的使用成本。造成溫室使用成本高的原因歸結(jié)如下：①連棟溫室作為能控制或部分控制植物生長環(huán)境的生產(chǎn)性建筑物本身投入的費(fèi)用較高，且多地出現(xiàn)了溫室閑置，浪費(fèi)土地的現(xiàn)象，閑置情況主要分為長期閑置和短期閑置。長期閑置的主要原因在于前期盲目投資，但由于農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和銷售渠道的不穩(wěn)定，對(duì)后期的生產(chǎn)造成了很大影響，溫室大棚因農(nóng)戶生產(chǎn)虧損經(jīng)營不善而荒廢；短期閑置的主要原因在于栽培技術(shù)問題，如何合理規(guī)劃溫室作物栽培的時(shí)間有待相關(guān)人員進(jìn)一步研究。②塑料大棚在發(fā)展的同時(shí)，不可避免地出現(xiàn)質(zhì)量問題，出現(xiàn)倒塌和局部損壞現(xiàn)象，造成以上問題的原因在于大棚建造時(shí)缺少相關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)溫室大棚安全性和耐久性的規(guī)定少。③溫室全年總負(fù)荷高、運(yùn)行能耗大，節(jié)能措施尚未形成標(biāo)準(zhǔn)，沒有充分依據(jù)證明其措施的實(shí)用性。溫室投入成本高，生產(chǎn)效益沒有達(dá)到預(yù)期水平，溫室大棚的使用率會(huì)降低，造成冬季農(nóng)產(chǎn)品的減產(chǎn)、價(jià)格上升，導(dǎo)致民生問題。因此，有效解決溫室的能耗和使用成本問題是研究人員未來的研究方向。

國內(nèi)外針對(duì)溫室節(jié)能進(jìn)行了更深入的研究，設(shè)計(jì)了更清潔高效的節(jié)能系統(tǒng)。其中地源熱泵系統(tǒng)和空氣能系統(tǒng)是目前普遍被大眾認(rèn)可的節(jié)能技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是可再生性、高效節(jié)能性、顯著的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益、一機(jī)多用、應(yīng)用范圍廣、智能化運(yùn)行。地源熱泵系統(tǒng)的安裝費(fèi)用略高于普通中央空調(diào)，但其使用費(fèi)用較低，運(yùn)行年限較長，長期使用可以節(jié)能并降低成本。目前，溫室覆蓋材料已經(jīng)向多功能、系統(tǒng)化方向發(fā)展，溫室規(guī)模也呈現(xiàn)大型化、集約化、規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化，在不斷改進(jìn)結(jié)構(gòu)技術(shù)的同時(shí)，充分考慮節(jié)能措施的優(yōu)化，有利于智慧農(nóng)業(yè)溫室系統(tǒng)的不斷發(fā)展。