北京市日光温室冬季补温技术浅议

吕亚州

北京市日光温室冬季补温技术浅议

吕亚州

（北京农业职业学院机电工程学院，北京102208）

日光温室以太阳能为主要热源，北京郊区推广的日光温室通过设计合理的墙体高度、后屋面仰角等参数，采取相关的工程技术措施，实现了日光温室的蓄热和保温性能。但是在寒冷的冬季，仍需要补温才能保证日光温室的温度以促进植物的生长。为了满足喜温性茄果类蔬菜的生产和提高日光温室的室温，根据日光温室的具体情况，推广应用炉火、热宝、热风炉、电加热、暖气等技术措施，有效解决了室温低的问题。

北京市；日光温室；冬季补温

北京市位于北纬39°56′，东经116°20′，地处华北平原北部，地势西北高东南低，东南部是一片平原，是典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春秋短，年平均气温14.1℃。

北京设施农业的发展起步于上世纪80年代初，经过20多年的发展，2016年设施农业实现收入54.4亿元。日光温室推广面积逐年增加，到2015年达到23.6×104hm2，收入39.6亿元，成为京郊设施农业生产的主要形式，在京郊农业中所占的比例也在逐渐上升，已经成为北京发展都市型现代农业不可缺少的一种产业形态，在建设都市型现代农业中发挥重要作用，有效促进了农业综合生产能力的提高和农业产业结构调整以及农民增收，为保障供应、稳定菜价起到了调节作用。

1 日光温室冬季补温的必要性

日光温室以自然界太阳能为主要光、热源。京郊推广的日光温室主要有砖钢、土钢或土竹等结构类型。新型的全钢架日光温室无立柱支撑，主桁架采用双弦梁焊接结构，温室屋面用热镀锌管横向焊接固定，主桁架间距为0.8～1.2m，墙体采用砖墙或土墙结构，温室采光效果更好，室内温度提升快[1]。通过设计合理的前后屋面仰角，南侧前屋面用透光保温性能好的塑料薄膜覆盖，提高透光率和保温性，白天日光热能通过薄膜传到温室内，提高温室温度。设计合理的墙体高度、厚度，北侧后屋面为保温屋面，在墙体内填充土壤，增加保温层，北墙及东、西山墙为保温蓄能围护墙体，外护围墙的封闭达到了温室内蓄热、防寒、保温的目的。夜间日光温室南侧屋面用覆盖物防寒保温，有草帘、棉毡保温被和自防水保温被等3种，实现日光温室的蓄热和保温功能。草帘容易被雨雪浸湿，导致保温性能下降，污染薄膜降低采光性能[1]。棉毡保温被价格高，表面使用防水材料，在缝制针眼儿处会渗水，水侵入毡层后难以排出，造成保温性能下降（保温被干的时候保温性能比草苫好，吸水后不如草苫）。自防水保温被成本较高、保温性持久，雨雪天气不影响卷放。增加门口挡风膜、棉门帘，可缓解入口处冷风进入温室内的风量。上风口缓冲膜（也叫上风口挡风膜），冬可挡风，夏可防雨；在温室前底角用塑料薄膜安装1m高的裙幕，能防止离塑料薄膜近造成低温侵害；下雪时盖防雪膜可提高1～2℃。把温室塑料薄膜上面的灰尘、污物、积雪及时清除干净，尽可能增加太阳光的日照，都可提高室温。在日光温室外面前屋面底脚处挖深50cm，宽10～30cm的防寒沟，隔绝室内土壤向室外冻层传导散热，起到保温作用。在温室内侧挖沟，埋入10cm厚的聚苯泡沫板，可显著减少温室内外土壤温度热传导、保持地温。将日光温室内部的地面向下下沉0.5m以上，降到冻土层以下，土壤温度会更高，也有利于保温[2]。

在寒冷的冬季，如果在晴天多、阴天少、寒流时间短的气候条件下，采用上述工程技术措施建造的日光温室一般不需补温即可满足生产需要。在温室外最低温度不低于-25℃时，温室内可保持至少5℃以上的温度，采光保温性能好的温室能保持最低温度在8℃以上，冬季生产的重点是保温。

但是，一旦遇到低温霜冻、大雾、阴天、降雪、大风冷空气等低温寡照极端天气时，昼夜温差大，白天的温度在20℃以上，夜晚温度会低至个位数，甚至只有3～4℃，忽冷忽热，又由于夜间没有阳光照射，如果不进行补温，那么温室内的温度就会下降，低于植物生长所需要的最低温度要求，影响作物根系所在的土壤温度；也会低于正常生长所需的温度，容易发生低温冷害和病虫害，从而影响生长周期，不能正常生长发育，致使设施蔬菜产量下降、品质降低、成熟期延迟、生产效益显著降低，所以必须采用有效的补温技术措施，保证日光温室的最低温室适合作物的生长要求，提高生产能力，充分发挥设施效能，获得较高的效益。改善日光温室光温条件，提高温室内气温，还利于地温的提高，促进根系发生、促进根系对水分和营养元素的吸收、转化及利用，达到促进作物地上部分的生长发育、提高作物产量和品质的目的；还可以使蔬果等产品提前成熟上市。对于有保温材料的墙体温室，严冬时辅助补温，可以生产黄瓜、番茄、辣椒等喜温性茄果类蔬菜，在白天20～22℃，夜间15～18℃时，喜温性蔬菜才能正常生长。

2 各种日光温室补温技术简介

为了满足喜温性茄果类蔬菜的生产和提高日光温室的室温，京郊地区日光温室推广应用了以下的补温技术，有效解决室温低的问题。

2.1 炉火

遇到极冷天气，在温室内采用火炉，用煤或木炭燃烧直接补温，还可以补充部分二氧化碳，应注意一氧化碳等有毒气体的危害。在日光温室建造时，北墙设计炉灶、炉膛在外，通过瓦管或砖砌烟道将煤燃料的热量输入温室内。这种补温方法结构简单、成本较低，但费工费力，适合于一家一户温室的短期补温。

2.2 热宝

热宝是一种新型节能环保的补温产品，大小形似蜂窝煤，由木屑和石蜡压制而成。燃烧时略有蜡烛的味道，正确使用不会沤烟，对人和作物安全。适合没有电源的地块使用，使用方便、成本低，用一根火柴即可点燃。在低温高湿情况较为严重的黄瓜和番茄温室，于22∶00和3∶00应用2次；低温时期，前半夜10∶00和凌晨3∶00使用2次，若温室白天最高温度10℃以下，也可于上午再应用1次。每亩用10块，每2块为1摞，依次摆放在保温墙旁的过道上，一般60m长的温室可布3处（每处2块）或6处（每处1块）。每栋温室每天成本18～30元；能增加室内温度2～6℃，补温效果明显；还可以增加室内二氧化碳浓度，提高光合作用效果；安全、无毒、无副作用，属于可燃品，不是易燃易爆品。

2.3 热风炉

按所用燃料分为煤热、燃油与燃气热风炉等，热风炉的热风直接吹入日光温室内加热空气，温升快速及时。在日间晴天太阳光照强、室内外温差较小时，热风炉可随时灵活开闭调节室内的温度，保证温室内部不会过热过冷。由于是直接加热，温室内的温度分布均匀度低、波动范围大。热风炉的送风温度为40～120℃，所以要综合考虑送风温度、送风量，还要考虑放置的位置，不能离作物太近。如果送风温度过高，热射流上升，使温室下部加热效果不好；送风温度过低，热风炉出口热量小，需增加热风炉的送风量或增加热风炉的数量[3]。

另外，还可选用具备转向和吹散功能的家用电暖器补温。但是要注意电暖器和作物之间需保持足够远的距离，保证作物的安全。经济条件允许，还可以购买使用暖风机，可有效提高温室内温度2～5℃。

2.4 电加热

电热线补温，在温室内土壤中埋入电热线提高土温，使用效果较好，但成本较高。电热线用合金钢线制成，直径0.6mm。自动控制电路选用电子继电器控温，输入所需的温度值即可。由于电能是二次能源，总体来说，能量利用效率很低，适用于种苗温室。实践证明，使用电加热方式对土壤局部加热是可行的。由于成本高，不适合在蔬菜或瓜果的温室中使用。在无光照的日子，可选用碘钨灯（1kW）照射，既可补温也可补充光照[4]。

2.5 热水锅炉暖气

借鉴北方冬季室内使用暖气片等加温设备，在日光温室内应用热水暖气补温技术。热水管道可根据温室内种植作物的情况布置，管道均匀布置越密，温室的温度分布越均匀、波动越小。由于水的比热容大，也使温室内的温度波动较小。以2t和4t的燃煤热水锅炉为主，另外还有燃油燃气锅炉。以1栋日光温室为例，温度控制在15℃以上，采用燃煤锅炉取暖，一个冬季至少需耗煤10t左右，加上锅炉系统折旧和燃煤工人工资，采暖成本达1万余元。煤的燃烧热值较低、价格也较低，但是由于北京市限制煤炭使用，小型燃煤锅炉的使用受到限制。所以，有供暖条件的日光温室可使用暖气加温，温度稳定均匀、持久。温室内散热器可安装在日光温室的北墙和南侧底脚处，或将散热管均匀铺在地面。由于加温设备价格较贵，所以在育苗和名贵花卉栽培中温室使用[5]。

昌平区马池口镇的市农作物品种试验展示基地的温室，试用太阳能“暖气”，继日光温室后墙水循环蓄热系统之后，实现了黄瓜、番茄等作物安全过冬生产，提前上市[6]。与锅炉燃煤供热相比，1栋温室1年可节约成本8000余元，还可大量减少二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放。

2.6 其他技术措施

在日常生产中，还可以在温室内套小棚并加盖草帘等覆盖物，可提高2～6℃；夜间在温室四周加围草苫或玉米秸，可补温1～2℃；在原来的草苫上面再加一层薄苫，可提高2～3℃；塑料薄膜地面覆地膜覆盖后，可提高土温1℃以上；在栽培畦北侧或靠后墙悬挂反光幕，与地面保持75°～85°角，也可提高地温1～3℃，温室的气温约3℃；在温室内挖宽60cm，深30cm的沟，内填秸秆、专用微生物菌剂，秸秆上面覆土，灌水至秸秆能够浇透，秸秆在微生物作用下逐渐分解释放热量与二氧化碳，可提高土壤温度约2℃；还应科学揭盖覆盖物，及时清理积雪及污染物等。

其他补温措施，如热泵也可用于日光温室补温[7-8]。热泵是从周围环境中吸取热量，按照逆卡诺循环工作，工作原理和制冷机相同。热泵的工作循环与热机的工作循环相反，热机利用高温热源的能量产生机械功，而热泵是靠消耗机械功将低温热源的热量转移到高温物体中去，即把热量从相对低温的环境传递到相对高温的温室中；地源热泵是热泵的一种，是以大地或水为冷热源，在大地和温室内之间“转移”能量。在冬天，1kW的电力，可将土壤或水源中4～5kW的热量送入温室内。热泵在工作时消耗极少的电能，就可以维持温室内所需要的温度[9-11]；另外，还有空气源热泵。热泵主要在夜间运行，对温室进行补温。热泵用于温室加热无污染，推广应用潜力大，但是热泵设备一次投入大；沼气也可以用于日光温室冬季补温，但是在冬季沼气的生产受低温影响大，沼气产生困难，制约了其推广应用。

3 结语

补温技术多种多样，各有优缺点，效果也不尽相同。不同的加热设备对应不同的加热方案，应当根据日光温室的具体情况和使用要求以及经济条件选用适当的补温技术设备，并制定科学可行的补温方案，尽量提高能源的利用效率，降低温室的冬季运行成本[12-13]。采用上述补温技术措施，只是将温室内的空气加热，由于空气密度低，还存在补温迅速降温也快、温度范围波动大、空气环境温度对植物根部生长促进作用相对较小，蓄热能力较差的缺点。

[1]展正朋，张琦琦.日光温室增降温技术研究现状与展望[J].安徽农学通报，2016（6）：71-72，75.

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[5]曹晓波，王双喜.北方地区连栋温室节能技术发展现状与展望[J].现代农业科技，2014（23）：212-213，218.

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[12]张旦，王姣敏，谢淑琴，等.土壤加温系统在日光温室蔬菜育苗中的应用[J].农业开发与装备，2014（9）：62-63.

[13]温祥珍，李亚灵.日光温室砖混结构墙体内冬春季温度状况[J].山西农业大学学报（自然科学版），2009，29（6）：525－528.◇

DiscussiononWinterWarmingTechnologyofSolarGreenhouseinBeijing

LVYazhou
（SchoolofMechanical&ElectricalEngineering，BeijngVocationalCollegeofAgriculture，Beijing102208，China）

Solargreenhousesolarenergyasthemainheatsource.ThesolargreenhousepromotedbythesuburbsofBeijingwill adopttherelevantengineeringandtechnicalmeasuresthroughthedesignofreasonablewallheightandrearroofelevationangle，soastorealizetheheatstorageandheatpreservationperformanceofsolargreenhouse.Butinthecoldwinter，stillneed tofillthetemperaturetoensurethatthetemperatureofsolargreenhouseforplantgrowth.Inordertomeettheproductionofhi warmeggplantvegetablesandimprovetheroomtemperatureofsolargreenhouse，accordingtothespecificcircumstancesof solargreenhouse，topromotetheuseoffire，hottreasure，hotstove，electricheating，heatingandothertechnicalmeasures toeffectivelysolvetheroomtemperaturelowproblem.

Beijing；solargreenhouse；winterwarming

S626

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.04.040

2017-03-08

北京农业职业学院2014年院级科研项目“日光温室地温补温系统试验研究”（XY-YF-14-38）。

吕亚州（1961—），男，本科，副教授，研究方向为农业装备应用技术。