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(gè)成型的溫室，對(duì)溫室生產(chǎn)建筑進(jìn)行工業(yè)化的革命，即溫室建筑標(biāo)準(zhǔn)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(lái)，西北農(nóng)林科技大學(xué)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(diǎn)、建造技術(shù)及性能介紹如下。

土模塊化溫室

以當(dāng)?shù)赝寥罏樵?，利用速土成型機(jī)制作成蓄熱土塊，按照設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)里，通過(guò)液壓使土壤孔隙密實(shí)，最終得到規(guī)格為1.2 m×1.2 m×1.2 m的土塊。經(jīng)測(cè)試其強(qiáng)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(tái)速土成型機(jī)生產(chǎn)1個(gè)該規(guī)格土塊用時(shí)約8 min，大大節(jié)省了溫室墻體建造時(shí)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(jìn)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(qiáng)度

表1 速筑土墻模塊與其他土質(zhì)墻體強(qiáng)度對(duì)比

經(jīng)大量對(duì)比實(shí)驗(yàn)與測(cè)定得出，速筑土墻模塊比人工電夯密度提高7%，強(qiáng)度提高11%；比流行的推土機(jī)碾壓墻密度提高13%，強(qiáng)度提高53%；大大增強(qiáng)了日光溫室后墻的蓄熱能力和強(qiáng)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(jìn)行測(cè)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(dāng)?shù)貙?duì)照磚墻溫室溫度提高1.9～2.8℃（表2）。蘭州新區(qū)測(cè)定結(jié)果表明模塊化溫室最低溫度在8.5℃，比對(duì)照溫室提高2.5～2.8℃。特別是陰雪天效果更明顯，比對(duì)照提高4℃左右（表3），同時(shí)土地利用率提高40%以上，溫室空氣濕度低，病蟲(chóng)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(zhǎng)健壯，產(chǎn)量達(dá)到10500 kg/667 m2，比對(duì)照溫室高出1500 kg，增產(chǎn)率達(dá)14.3%。另外，模塊化溫室性價(jià)比高，每平方米成本控制在300元左右，比對(duì)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(cè)定/℃

表3 蘭州新區(qū)不同結(jié)構(gòu)溫室溫度測(cè)定值/℃

模塊化溫室的突出特點(diǎn)

土模塊筑墻機(jī)是設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域跨時(shí)代的發(fā)明創(chuàng)造之一。其應(yīng)用液壓壓力大的優(yōu)點(diǎn)，把隨處可得的廉價(jià)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(shí)現(xiàn)了機(jī)械筑墻，而且達(dá)到了低成本、快速省力建造溫室的目標(biāo)。配合采光、蓄熱、放熱自動(dòng)化調(diào)控系統(tǒng)，形成“模塊化主動(dòng)采光蓄熱日光溫室”，對(duì)我國(guó)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(dòng)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(shí)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(wàn)元/667 m2。減少了煤炭能源的消耗，對(duì)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(duì)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(tái)機(jī)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(shí)現(xiàn)了用機(jī)器代替人力的目的，節(jié)約勞動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)低質(zhì)太陽(yáng)能的晝夜時(shí)空轉(zhuǎn)移。對(duì)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_(kāi)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(yán)重、水資源豐富、冬季寒冷的北方地區(qū)。其主要特點(diǎn)如下。

◆工程建造快是一項(xiàng)全鋼骨架棚+主動(dòng)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(dòng)蓄熱能力強(qiáng)特制的蓄熱溶液能提高水模塊化墻體的被動(dòng)蓄熱能力，加上全自動(dòng)主動(dòng)蓄熱風(fēng)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(qiáng)。據(jù)河北邯鄲國(guó)家農(nóng)業(yè)園2019年12月10～23日水模塊溫室測(cè)定結(jié)果表明，溫室最低溫度12.2℃，比當(dāng)?shù)貙?duì)照溫室高3.4℃；空氣濕度75.84%，比對(duì)照溫室降低5%。

◆除濕通風(fēng)效果好風(fēng)機(jī)通過(guò)地埋透水管變高溫高濕空氣為凝露滲入植物根部，同時(shí)在溫室內(nèi)形成流動(dòng)空氣。

◆性價(jià)比高成本相對(duì)較低，造價(jià)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(dāng)?shù)赝寥琅c水資源，實(shí)現(xiàn)了輕簡(jiǎn)化裝配式溫室建造目標(biāo)，達(dá)到了蓄熱保溫、降濕節(jié)能的目的，增強(qiáng)了日光溫室性能，促進(jìn)了設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)，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(jìn)一步推廣應(yīng)用。