2001~2009年,我单位科研人员以普通日光温室为基础,创新设计理念,对温室结构进行全新改进,研究开发了具有双层棚架、保温被内置结构的“高效节能型内保温日光温室”,创立了独具一格的日光温室结构体系。该项日光温室技术被专家鉴定为“国际先进”技术水平,填补了国内外日光温室在保温被内置结构方面的空白。2008年10月31日,“高效节能型内保温日光温室”被中国农业工程学会设施园艺工程专业委员更名为“蓟春型保温被内置式日光温室”,并获得颁奖。
蓟春型保温被内置式日光温室适宜在外界最低气温零下10 ℃至零下20 ℃地区使用,当外界最低气温低于零下20 ℃时,温室的保温能力仍显不足,温室内不加温难以生产果类蔬菜。经过进一步研究改进,我们在保温被内置式日光温室结构的基础上,研究开发了保温能力更强的“蓟春型保温被双置式日光温室”新结构,温室保温性能比保温被内置式日光温室有了大幅提高,在长春地区的试验结果表明,该温室能够在外界最低气温零下38 ℃的恶劣环境下,温室内不加温也可生产果类蔬菜。2010年,“保温被双置式日光温室”获得国家专利局实用新型专利授权(专利号为:ZL 2009 2 0098091.1)。
基本结构
保温被双置式日光温室由双层棚架结构、五层保温结构、无线遥控卷帘机结构、中空填充物墙体结构共同构成(见图1)。
双层棚架结构
双层棚架结构
温室棚架由内外两层构成,双层棚架上分别覆盖棚膜和保温被(见图1~图3)。
五层保温结构
由双层棚膜、双层保温被和内外层保温材料之间的空气隔热层共同构成温室的保温结构,温室保温层由普通温室的2 层增加到5 层(见图1、图4)。即在保温被内置式日光温室的外层又增加了保温被覆盖,相当于将两栋普通二代节能日光温室的保温材料分别覆盖在一栋日光温室上,同时在双层保温材料间创造了0.6 m~1 m的空气隔热层。
无线遥控组合式卷帘机结构
用1 个遥控器可以同时控制2 个卷帘机和1 个卷膜机的卷放操作,卷帘机的单程卷放时间为7 min~10min,实现了温室保温材料卷放的自动化。
中空填充物墙体结构
温室后墙体由内外两层1 2 c m 厚砖墙和75 cm~100 cm中空共同组成,中空部分填充保温材料(可填充细干土、炉灰、珍珠岩等),墙体中空部分每延长米垒砌一道拉手砖,比双24 cm中空填充物墙体节省用砖28.6%~30.1%。(厚度为75 cm的墙体结构详见图5)

结构参数
温室外层棚架高4.4 m,外层内跨度8.2 m,内层棚架高3.4 m,内层内跨度7.6 m,墙体厚度0.75 m~1 m,温室前坡面内外两层棚架之间的间距0.6 m~1.1 m。温室前后分别设置一个通风口,前风口设置在外层棚架的前端,后风口设置在外层棚架的前坡面近顶部(见图6)
保温被双置式日光温室性能
保温能力强
寒冷季节,保温被双置式日光温室内最低气温比保温被内置式日光温室提高3 ℃~5 ℃,比单层棚架保温被外置结构的普通日光温室提高6 ℃~10 ℃。在不采取任何加温措施、外界气温不低于零下20 ℃、非连续阴天的情况下,温室内最低气温可达到8 ℃以上;外界气温达到零下3 0 ℃时,温室内最低气温仍达到5℃以上。
积雪自动融化
积雪自动融化
冬季降雪时,外层保温被不需要覆盖(卷到温室顶部),积雪降落在外层棚膜上,受棚内热量向外缓慢扩散的影响,在降雪过程中即可随时融化,并自动滑落到棚前地面或后墙上,不需要人工扫雪,更不存在积雪压塌温室现象。在温度过低、积雪过多的情况下,即使在降雪过程中积雪未能融化,当卷起内层保温被和内层膜20 min左右,棚膜上的积雪也能够自动融化并滑落到棚前地面上(见图7)。

抗风雪能力强
雨雪天气外层保温被停留在温室顶部(不覆盖,雨季覆盖棚膜防潮湿),只需要用内层保温被覆盖保温。雨、雪、风对温室产生的压力与保温被(特别是潮湿的保温被)对温室产生的压力分摊在内外两层棚架上,大幅提高了日光温室的抗风雪能力。
自动化程度高
温室双层保温被和内层棚膜的卷放过程全部采用无线遥控卷帘机控制,手持遥控器在距温室50 m以内的任何位置,可以任意控制温室保温材料的卷放操作,单程卷放时间为7 min~10 min。
保温被使用期长
外层保温被不需要长期使用,大部分时间处于保护状态,内层保温被有外层棚膜保护,一年四季不拆卸、不被雨雪浸湿、不受大风危害,使用期可以由普通温室的5~7 年延长到8~10 年。
双风口无积水
在温室前坡面设置上下两个风口,上风口的开启由外层卷帘机控制,降雨时处于封闭状态,下风口位置的棚架坡度达到50°以上,雨水可以顺坡而下,两个风口均不存在积水现象。
温室造价与示范情况
温室造价
保温被双置式日光温室采用双层棚架、双层棚膜、双层保温被构成,因此比普通日光温室和保温被内置式日光温室的造价稍高。2010年10月,在天津市蓟县地区建造一栋长74 m、宽9 m、建筑面积为666 m2的保温被双置式日光温室,每平方米建筑面积造价约为230 元,总造价约为1 5 . 3 万元,比普通日光温室整体造价高5 万元左右,比保温被内置式日光温室整体造价高2.6 万元左右(见表1)。

示范情况
2009年秋季,保温被双置式日光温室结构与建造技术在长春地区落户,并建造了4 栋试验温室。经过适应性对比试验,在长春地区百年不遇的零下38 ℃低温、特大暴风雪(风力达到9级)、多次连续阴天和不采取任何加温措施的情况下,温室内最低气温达到3.5 ℃以上,比对照温室(普通二代节能日光温室)内最低气温零下7.5 ℃高11 ℃,棚内栽培的西葫芦安全越冬,黄瓜短时间受轻微冻害,气温稍回升后恢复正常生长,创造了长春地区冬季温室内不加温生产果类蔬菜的历史。在良好示范效果的引导下,2010年长春市朝阳区建造保温被双置式日光温室40 公顷,2010年秋冬季已经全部投入使用。
存在问题与改进设想
1.目前,温室外层卷帘机安装在温室顶部,因为棉被类保温被比较轻,外界风力较大时外层保温被卷放不顺畅。计划采取两种改进措施,一是加重卷帘机被动轴的重量,二是改用吊臂式卷帘机。
2.白天外界气温零下15 ℃以下时,外层棚膜内壁会出现结冰现象,影响棚内光照和升温。计划在外层棚架内侧再安装一层棚膜,解决棚膜内壁结冰问题。