全 文 ：下挖式日光温室土墙温度和热流的变化规律*
黄摇 雪1摇 王秀峰1,2,3**摇 魏摇 珉1,2,4摇 侯加林5摇 刘福胜6摇 李清明1,2,4摇 杨凤娟1,2,3摇 史庆华1,2,3
( 1山东农业大学园艺科学与工程学院, 山东泰安 271018; 2作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018; 3农业部黄淮地区
园艺作物生物学与种质创制重点实验室, 山东泰安 271018; 4农业部黄淮海设施农业工程科学观测实验站, 山东泰安
271018; 5山东农业大学机械与电子工程学院, 山东泰安 271018; 6山东农业大学水利与土木工程学院, 山东泰安 271018)
摘摇 要摇 2011 年 12 月—2012 年 3 月,在山东寿光对下挖式日光温室土质后墙不同厚度层的
温度、热流进行连续测试,分析了下挖式日光温室土墙温度和热流的变化规律,确定了土墙的
合理厚度.结果表明: 冬季,研究区温室墙体内侧表面、外侧覆盖层表面温度、热流的变化幅
度较大,且与室内外气温的变化趋势相同.墙体温度总体上由内侧表面到外侧表面呈不断降
低的趋势,墙体内侧温度、热流变化幅度较大的层次多于外侧.墙体温度、热流的变化幅度从
浅层到深层依次减小.连阴天条件下,墙体内侧各层温度都有不同程度的下降,向室内放热的
层次不断加深,而外侧各层次以向室外放热为主.根据墙体温度和热流的变化规律,在墙体外
侧有覆盖层的情况下,把墙体从内到外划分为蓄热层、过渡层和御冷层,其厚度分别为 0. 8 ~
1. 0 m、2. 2 ~ 2. 6 m 和 0. 4 ~ 0. 6 m. 在不考虑过渡层的条件下,寿光日光温室土墙厚度以
1. 4 ~ 1. 6 m为宜.
关键词摇 下挖式日光温室摇 土墙摇 温度摇 热流摇 厚度
*现代农业产业技术体系建设专项(CARS鄄25)资助.
**通讯作者. E鄄mail: xfwang@ sdau. edu. cn
2012鄄12鄄31 收稿,2013鄄03鄄25 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)06-1669-08摇 中图分类号摇 S625. 1摇 文献标识码摇 A
Variation patterns of soil wall temperature and heat flux in sunken solar greenhouse.
HUANG Xue1, WANG Xiu鄄feng1,2,3, WEI Min1,2,4, HOU Jia鄄lin5, LIU Fu鄄sheng6, LI Qing鄄
ming1,2,4, YANG Feng鄄juan1,2,3, SHI Qing鄄hua1,2,3 ( 1College of Horticulture Science and Engineer鄄
ing, Shandong Agricultural University, Tai爷an 271018, Shandong, China; 2State Key Laboratory
of Crop Biology, Tai爷an 271018, Shandong, China; 3Key Laboratory of Biology and Genetic Im鄄
provement of Horticultural Crops in Huang鄄Huai Region, Ministry of Agriculture, Tai爷 an 271018,
Shandong, China; 4Scientific Observing and Experimental Station of Environment Controlled Agricul鄄
tural Engineering in Huang鄄Huai鄄Hai Region, Ministry of Agriculture, Tai爷an 271018, Shandong,
China; 5College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong Agricultural University,
Tai爷an 271018, Shandong, China; 6College of Water Conservancy and Civil Engineering, Shan鄄
dong Agricultural University, Tai爷 an 271018, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24
(6): 1669-1676.
Abstract: From December 2011 to March 2012, a consecutive test was conducted on the tempera鄄
ture and heat flux of different thickness of the soil backwall of sunken solar greenhouse in
Shouguang of Shandong Province, East China, aimed to analyze the variation patterns of soil wall
temperature and heat flux of the sunken solar greenhouse and to confirm the suitable wall thickness.
In winter, the temperature and heat flux of the wall inner surface and outer surface varied over a
wide range, which was in accordance with the variation trend of indoor and outdoor air temperature.
Overall, the wall temperature decreased from the inner to the outer surface, and the layers of the in鄄
ner wall with higher variation range of temperature and heat flux were more than those of the outer
wall. The variation range of temperature and heat flux decreased gradually from the shallow layers to
deep layers of the wall. In successive cloudy days, the temperature of each layer of inner wall de鄄
creased to different degrees, and the layers releasing heat to the indoor deepened constantly, where鄄
as the heat in the layers of outer wall was mainly released to the outdoor. According to the variation
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 6 月摇 第 24 卷摇 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jun. 2013,24(6): 1669-1676
patterns of temperature and heat flux in the wall, the wall from inside to outside could be divided
into heat storage layer, transitional layer, and cold resistant layer, and their thickness was 0. 8 -
1. 0 m, 2. 2-2郾 6 m, and 0. 4-0. 6 m, respectively, under the condition of the outer surface being
covered. Without considering the transitional layer, the suitable thickness of the soil wall in
Shouguang solar greenhouse would be 1. 4-1. 6 m.
Key words: sunken solar greenhouse; soil wall; temperature; heat flux; thickness.
摇 摇 日光温室是我国北方地区广泛使用的一种温室
形式,冬季不需加温就可进行蔬菜等作物的生产,极
大地减少了能源的消耗[1-2] .近年来,为了增加保温
性能,出现了下挖式厚土墙日光温室,墙体顶部厚度
在 1. 5 ~ 2. 5 m、底部厚度在 5 ~ 6 m,有的墙体厚度
更大[3] .由于此类型日光温室保温性明显优于一般
的日光温室[4],现已成为我国北方地区普遍采用的
一种温室形式[5] .
目前,日光温室墙体的研究主要集中在墙体材
料及结构上.研究者通过理论与实测相结合的方法
研究不同材料墙体的保温性能,探讨了其温度分布
与传热特性[6-9],筛选出较适宜的墙体材料[10-12]、结
构及墙体厚度[7,13-15],初步建立了墙体传热模
型[16-20] .但以往的研究主要针对复合墙体,涉及单
一土墙的研究较少,且对土墙温度分布[21-23]及传热
规律[24-26]缺乏系统的研究.土墙是现有日光温室中
应用最多的墙体类型,约占所有日光温室的 95% .
土墙保温蓄热性能好,而且利用了廉价的土壤资源,
取材方便,成本低,深受广大农民的青睐. 但土墙日
光温室的建造主要靠经验摸索,其标准的研究严重
滞后于生产,因而造成这类温室的建造缺乏理论指
导.有些地方为追求保温性而过分加厚墙体,不仅增
大了建造成本,而且降低了土地利用率和农业生产
效益.对下挖式日光温室的土墙进行系统研究,明确
合理的墙体厚度,提高土地利用率,可为日光温室土
墙的建造提供理论指导.
土墙的合理厚度与其温度和热流的变化有密切
的关系.本研究在对寿光日光温室结构类型调查的
基础上,选取具有代表性的下挖式日光温室,对土墙
不同厚度层次的温度、热流进行测试,分析了土墙温
度与热流的变化规律,以期为进一步研究墙体热特
性和确定墙体合理厚度提供依据,为日光温室的建
造标准提供参考.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试温室
本试验在山东省寿光市(36. 53毅 N,118. 44毅 E)
蔬菜产业集团基地进行.在基地选取土墙土质均匀、
避开风口、无遮光影响的日光温室一栋.供试日光温
室下挖 0. 7 m,脊高 4. 5 m,长 110 m,室内跨度 11
m,室外地面以上后墙底厚 5. 2 m、顶厚 1. 5 m,后墙
距室内地面高 3. 7 m、距室外地面高 3. 0 m,墙体外
侧覆盖一层旧薄膜和无纺布,无纺布外侧水泥抹面
(外侧覆盖物统称覆盖层). 前屋面塑料薄膜采用
PVC 无滴膜,夜间覆盖草苫保温. 2011 年 9 月 24
日—2012 年 1 月 17 日种植黄瓜,2012 年 2 月 17 日
定植番茄.
1郾 2摇 试验方法
2011 年 12 月 12 日—2012 年 3 月 31 日,在温
室内后墙高度一半处(距室内地面 1. 85 m,距室外
地面 1. 15 m,厚度 3. 8 m),测试不同厚度层的温度
和热流,并测试室内外气温、辐射,测点设置见表 1
和图 1.研究期间每天连续测试,所有测试项目每 10
min自动采集 1 次数据.
摇 摇 测试仪器:温度传感器为 DS18B20 型数字式输
出型传感器(北京昆仑中科传感器封装技术有限公
司),精度依0. 5 益;热通量板为 RY鄄DRT型土壤热通
量传感器(河北邯郸锐研智华电子有限公司),精度
为读数的依5% ;太阳辐射传感器为 TBQ鄄2C 型总辐
射表(河北邯郸锐研智华电子有限公司),量程 0 ~
2000 W;数据采集器由山东农业大学机电学院制
作,精度符合测试要求.
表 1摇 测试项目及各测点位置
Table 1摇 Test items and position of test points
项目
Item
传感器
Sensor
测点位置
Position of test point
测试内容
Testing
content
墙体 温度探头 见图 1 墙体温度
Wall 热通量板 见图 1 墙体热流
室内外环境
Indoor and
温度探头 跨度 1 / 4、1 / 2、3 / 4,对应高度
1. 0、2. 0、3. 0 m处
室内气温
outdoor
environment
后一栋温室前 3. 0 m,对应高
度 2. 0 m处
室外气温
总辐射表 跨度 1 / 2,对应高度 1. 0、2郾 0、
3. 0 m 处;跨度 1 / 4、3 / 4,对应
高度 2. 0 m处
室内辐射
后一栋温室前 3. 0 m,对应高
度 3. 0 m处
室外辐射
0761 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 1摇 墙体温度、热流测点
Fig. 1摇 Test points of wall temperature and heat flux.
玉:温度探头 Temperature probe; 域:热通量板 Heat flux plate; 芋:无
纺布 Nonwoven; 郁:薄膜 Plastic film. 墙体中间厚度处未设置热通量
板 Heat flux plate wasn爷t set in the middle of the wall. 无纺布和薄膜合
称覆盖层 Nonwoven and plastic film were called covering. 1)内表面 In鄄
ner surface; 2)内 0. 2 m Inner 0. 2 m; 3)内 0. 4 m Inner 0. 4 m; 4)内
0. 6 m Inner 0. 6 m; 5)内 0. 8 m Inner 0. 8 m; 6)内 1. 0 m Inner 1郾 0
m; 7)内 1. 2 m Inner 1. 2 m; 8)中 1. 9 m Middle 1. 9 m; 9)外 0. 8 m
Outer 0. 8 m; 10)外 0. 6 m Outer 0. 6 m; 11)外 0. 4 m Outer 0. 4 m;
12)外 0. 2 m Outer 0. 2 m; 13)外表面 Outer surface; 14)覆盖层外表
面 Outer surface of covering. “内冶、“外冶分别表示距离墙体内、外表
面的距离 “Inner冶, “outer冶 indicated the distance to the inner or outer
surface of the wall, respectively. 覆盖层为墙体外表面覆盖物的统称
The materials covered on the outer surface of the wall were called cover鄄
ing. 内表面至内 1. 2 m为墙体内侧,覆盖层外表面至外 0. 8 m 为墙
体外侧 The inner surface to inner 1. 2 m was treated as the inner wall;
the outer surface of covering to outer 0. 8 m was treated as the outer wall.
下同 The same below.
1郾 3摇 数据处理
数据平均值的计算和图形绘制均采用 Microsoft
Excel 2003 软件,采用 SAS 9. 0 软件进行 Pearson 相
关性分析.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 冬季墙体月平均温度的变化
2011 年 12 月—2012 年 3 月,温室墙体各层温
度总体均呈先降低再升高的趋势,与室内外气温的
季节变化趋势一致(图 2). 12 月至次年 2 月,墙体
各层温度从室内到室外逐渐降低,表明热流不断从
室内向室外传递,内 0. 8 m 和内 1. 0 m 处的温度很
接近,表明通过这两层之间的热流很小;墙体内表面
温度始终高于室内气温,表明内侧墙体的蓄热对室
内温度的保持具有重要贡献;墙体外侧覆盖层外表
面温度低于室外气温,室外气温易受太阳辐射影响,
背阴的墙表面不仅需要内部传来的热量,也会部分
接受大气传给的热量. 墙内各层温度的变化有所不
同,墙体内表面至内 0. 6 m 及覆盖层外表面的温度
从 12 月至次年 1 月均降低,1 月过后开始升高;内
0. 8 m至外 0. 2 m 的温度从 12 月至次年 2 月均降
低,2月过后开始升高.表明墙体各层温度的变化并
图 2摇 墙体月平均温度的变化
Fig. 2摇 Variation of monthly average wall temperature.
a)墙体内侧 Inner wall; b)墙体外侧 Outer wall. Tin:室内气温 Indoor
temperature; Tout:室外气温 Outdoor temperature. 下同 The same be鄄
low.
不同步,深层温度的变化具有滞后性,因为墙体表面
吸热以后传递到深层需要较长时间. 墙体内侧与室
温变化趋势一致的层次厚度大于墙体外侧,原因在
于内侧能接受太阳直接辐射、室温比室外气温高且
温差大.
墙体外表面的温度在 12 月和 1 月平均比覆盖
层外表面温度分别高 3. 16 和 3. 56 益,2 月和 3 月
随外界气温的升高,二者温差变小,表明墙体外侧的
覆盖层在冬季起到了很好的保温作用. 若墙体外表
面没有覆盖层,则外界冷空气对墙体外侧的影响深
度会增加,但外表面增加覆盖物的效果有待进一步
研究.
2郾 2摇 最冷月(1 月)墙体日平均温度、热流的变化
2郾 2郾 1 墙体日平均温度的变化摇 从图 3 可以看出,1
月温室墙体内表面和覆盖层外表面的温度变化幅度
较大,分别与室内、外气温变化趋势一致,相关性分
析表明,墙体表面温度与气温呈极显著相关.墙体内
表面温度不论晴天或阴天均高于气温,而覆盖层外
表面温度有时阴天会高于室外气温.
1 月墙体温度总体上由内到外呈不断降低的趋
势,因此有热流不断从室内传向室外;墙体内侧温度
变化幅度较大的层次厚度大于墙体外侧,且墙体内
侧变化比外侧复杂. 原因在于室内比室外气温高且
温差大,墙体内侧能接受太阳的直接辐射.墙体温度
17616 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 黄摇 雪等: 下挖式日光温室土墙温度和热流的变化规律摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 1 月墙体平均温度和热流的日变化
Fig. 3摇 Variation of daily average wall temperature and heat flux in January.
A:墙体表面 Wall surface; B:墙体内 Inside the wall. 由于停电,1 月 7、8、30 日数据删除 Because of power failure, data of January 7, 8, 30 were de鄄
leted. 图中正值表示热流方向从室内到室外,负值表示热流方向从室外到室内 In the figure, positive value meant the direction of heat flux from in鄄
door to outdoor, while negative value meant the direction of heat flux from outdoor to indoor. 下同 The same below. O:阴天 Overcast; S:晴天 Sunny; C:
多云 Cloudy.
变化幅度从表面到深层依次减小,随深度的增加,墙
体温度与当日气温的相关性依次减小.
1 月是研究区一年中最冷的月份. 该月墙体温
度、热流的变化规律是研究墙体保温性、确定墙体合
理厚度的重要依据. 连阴天条件下更能反映墙体的
蓄热保温性能. 从天气记录可以看出,2012 年 1 月
15—20 日为连阴天(17 日为云量较多的多云天气,
太阳辐射低,接近阴天),1—3 日由于卷帘机故障没
有揭苫而造成了室内阴天环境. 连阴天条件下室温
及墙体内表面温度逐渐降低(17 日有所升高,因为
此日外界气温较高),墙体内侧各层温度也有不同
程度的下降,由浅层到深层的下降幅度依次减小.持
续阴天后内侧各层温度依次为:内 0. 2 m<内 0. 4 m
<内 0. 6 m<内 0. 8 m<内 1. 0 m,内 1. 0 m>内 1郾 2 m,
表明向室内方向传热的层次不断加深达到内 1. 0 m
处,但未达到内 1. 2 m,内 1. 2 m 只向室外方向传
热.在连阴天条件下,太阳辐射强度低,导致墙体吸
热减少、室温降低,需墙体内层向室内放出更多的热
量,因此放热层次不断加深. 连阴天期间,墙体外侧
各层温度的高低顺序没有变化,因此各层都向室外
传热,其温度与室外气温变化趋势基本一致.
天气转晴之后,太阳辐射强度增大,温室内气温
迅速回升,墙体内表面及内侧各层随之回温,深层温
度回升的时间迟于浅层,表明了墙体深层温度变化
的滞后性;天气刚转晴时,墙体外侧各层由于此前热
量积累减少,加上外界气温降低. 导致墙体散热加
快,表现为墙体外侧各层温度持续降低,连续晴天后
温度才开始回升.
2郾 2郾 2 墙体日平均热流的变化摇 由图 3 可以看出,1
月,研究区温室墙体内表面因天气变化所致的热流
变化幅度较大,并表现有热流外传(正值)和向室内
放热(负值)的过程.墙体外表面和覆盖层外表面热
流变化幅度也较大,但基本上全为向室外放热,从热
流量变化大小可明显看出覆盖层的保温作用. 墙体
内表面、覆盖层外表面热流变化与其温度和气温的
变化趋势一致.相关性分析表明,内表面热流与其温
2761 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
度和室温呈显著相关,覆盖层外表面热流与其温度
和室外气温也呈显著相关.
墙体内 0. 2 m、内 0. 4 m 和外 0. 2 m 较浅层次
的热流变幅也较大,与其温度的变化趋势一致;墙体
内侧 0. 2 m 和 0. 4 m的墙体层次是既从室内吸热又
向室内放热的主要部分.由于缺少内 0. 6 m 热流变
化值,难以确切说明此处的热流方向.但从温度变化
来看,1 月内 0. 6 m 处温度与内 0. 8 m 和内 1. 0 m
处温度比较接近,晴天内 0. 6 m温度高些,连阴天稍
低些,表明连阴天期间内 0. 6 m 热流会有少量向室
内方向传热.内 0. 8 m 和内 1. 0 m 处热流变化趋势
基本一致,表现为向室内方向传热为主,因为 1 月多
云和阴天较多且外界气温较低,墙体蓄积热量较少,
使此部分放热比吸热多.连续晴天后,基本上都是热
量向室外方向传递.
1 月,内 1. 2 m处热流均表现为正值,且此处的
温度低于内 0. 8 m 和内 1. 0 m 而高于其外层,表明
该处都是向室外方向传热.墙体外侧的外 0. 2 m 至
外 0. 8 m各层次热流值均为正值,表明此部分墙体
是向室外方向传热.
2郾 3摇 墙体温度、热流的日变化
2郾 3郾 1 墙体温度的日变化 摇 2012 年 1 月 21—22 日
为连阴天结束后的两天,21 日多云,22 日为晴间多
云天气且是 1 月平均气温最低的一天.
从图 4 可以看出,墙体内表面和覆盖层外表面
的温度日变化幅度大,分别与室内外气温变化趋势
一致.白天揭苫后,内表面温度和室内气温迅速升
高,14:00 左右达到最大,之后开始下降,盖苫后内
表面温度开始低于墙体内层温度,表明墙体内层开
始向室内传热.墙体内 0. 2 m 和内 0. 4 m 的温度日
变幅也较大,白天揭苫后温度开始升高的时间迟于
内表面,12:00—13:00 内 0. 2 m 处的温度开始升
高,16:00—18:00 内 0. 4 m 处温度开始升高,表明
由浅层到深层的温度变化具有滞后性. 墙体内侧其
他层次温度稳定、变幅较小,其中,内 0. 8 m 和内
1郾 0 m 之间的温差很小,表明通过两层之间的热流
量较小.墙体外表面和外 0. 2 m 的温度日变幅也较
大,但比墙体内侧小,表明此部分受室外冷空气的影
响较大;外侧其他层次温度已基本稳定,其中,外
0郾 4 m和外 0. 6 m 之间的温差较小,表明两层间热
流量较小.
连续阴天导致墙体内侧各层温度都有所降低,
图 4摇 1 月 21—22 日墙体温度和热流的日变化
Fig. 4摇 Diurnal variation of wall temperature and heat flux (Jan. 21-22).
37616 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 黄摇 雪等: 下挖式日光温室土墙温度和热流的变化规律摇 摇 摇 摇 摇
向室内传热的层次不断加深,1 月 21 日 2:00—
20:00,墙体内侧各层温度高低顺序为内 0. 2 m<内
0. 4 m<内 0. 6 m<内 0. 8 m<内 1. 0 m,内 1. 0 m>内
1. 2 m,表明向室内传热的层次最大厚度达到内 1. 0
m,不超过内 1. 2 m. 1 月 22 日 10:00—14:00,墙体
内侧各层温度高低也呈现上述顺序,此时间段墙体
内表面处于吸热状态,不再需要深层向其传热,但也
起到蓄存热量的作用. 1 月 22 日天气转晴,揭苫后
内表面至内 0. 4 m各层次的温度都有不同程度的上
升,上升幅度由表面向深层依次减小,内 0. 2 m的温
度开始高于内 0. 4 m的温度,热量开始向深层传递,
连续晴天后墙体内侧更深层次的温度会有不同程度
的升高,墙体温度逐渐转变为由内到外总体呈不断
降低的趋势.
2郾 3郾 2 墙体热流的日变化摇 由于墙体内表面能接受
太阳直接辐射,热流的日变化幅度较大,白天吸收太
阳辐射热、夜间向室内放热.墙体外表面和覆盖层外
表面热流的日变幅也较大,全天都表现为向室外散
热.墙体内、外表面和覆盖层外表面热流与其温度的
变化趋势一致.相关性分析表明,热流与温度具有显
著的相关性.
墙体内 0. 2 m和内 0. 4 m的浅层热流日变幅较
大,21 日为连阴天后的第一个多云日,室内接受的
太阳辐射有限,所以全天基本上都是向温室内放热;
22 日的太阳辐射较前一天增强,揭苫后热流逐渐转
为正值,墙体内侧吸热增加,表现为由墙内侧向外侧
传热,内 0. 4 m热流的变化迟于内 0. 2 m;墙体内侧
其余层次热流的日变幅较小,其中,内 0. 8 m 和内
1. 0 m热流大小基本相同,内 1. 2 m 处的热流基本
上都是正值(只有极少时刻为负值且数值很小),表
明内 1. 2 m 的热流基本是流向墙体外侧. 墙体外
0郾 2 m 的浅层热流日变幅较大,但明显小于墙体内
侧,外 0. 4 m 至外 0. 8 m 的热流变幅较小,其中,外
0. 4 m和外 0. 6 m 的热流大小基本相同,墙体外侧
0. 2 ~ 0. 8 m的热流均为正值,都是向室外方向传热
(图 4).
3摇 讨摇 摇 论
明确冬季日光温室土墙温度与热流的变化规
律,对于确定墙体合理厚度具有重要作用.本试验对
土墙不同厚度层温度和热流的变化进行了测定,结
果表明,冬季墙体表层的温度、热流变化幅度较大,
与室内外气温的变化趋势相同,且有很高的相关性,
与张志录等[21]、李建设等[25]的研究结果一致.墙体
温度总体上由室内侧到室外侧呈不断降低的趋势,
表明墙体热流不断从内侧向外侧传递. 墙体内侧温
度、热流变化幅度较大的层次厚度大于墙体外侧,原
因在于墙体内侧能够接受太阳直接辐射,且室内气
温及气温差都高于室外;墙体温度、热流的变化幅度
从浅层到深层依次减小,表明从浅层到深层,温度、
热流的变化具有滞后性,墙体表面吸收的热量传递
到深层需要较长时间,这与白青等[22]研究结果相
似.连阴天条件下,墙体内侧各层温度都有不同程度
下降,向室内放热的墙体层次不断加深,原因是阴天
条件下,太阳辐射强度低,温室吸热减少,室温低,墙
体蓄积的热量不断向室内释放,以维持室温不致过
低;而墙体外侧各层次以向室外放热为主.天气转晴
之后,墙体内侧各层温度由表层至深层呈现不同程
度的升高,而墙体外侧仍以向室外放热为主.
根据土墙温度、热流的变化规律,墙体的内表面
至内 1. 0 m各层次表现为吸收太阳辐射能,然后将
热量向墙体外侧传递;当温室内散热多、气温降低
时,此部分又向室内放热以维持室内气温,表现出明
显的蓄热保温作用.其中,内 0. 8 m与内 1. 0 m之间
的温差很小,表明两层间热流量小且稳定.墙体外侧
覆盖层、外表面及外 0. 2 m 的温度变化幅度相对较
大,故受外界气温影响较大;外 0. 4 m与外 0. 6 m的
温度稳定且层间温差很小,表明两层之间的热流量
小且稳定.综上,可以将墙体由内到外划分为蓄热
层、过渡层和御冷层[27] .在本试验条件下,墙体内侧
0. 8 ~ 1. 0 m的部分可谓蓄热层,墙体外侧 0. 4 ~ 0. 6
m厚的部分具有抵御外界冷空气的作用,可谓御冷
层,二者之间的部分为过渡层,其厚度为 2. 2 ~ 2. 6
m.确定 3 层的合理厚度就可以确定墙体的合理厚
度,如果不考虑过渡层的作用,寿光日光温室土质后
墙中间高度处的厚度以 1. 4 ~ 1. 6 m为宜.
温室墙体过渡层能够使墙体蓄积更多的热量,
缓冲墙体内侧热流向室外的散失,抵御极端灾害天
气的危害.但是,目前还很难确定土墙过渡层较适宜
的厚度.原因之一,从本试验结果可以看出,1 月过
渡层的热流方向一直是向墙体外层流动,过渡层的
厚度会影响热流的速度和流量,因此也会影响到温
室内气温的高低.原因之二,天气晴阴以及晴阴时间
的长短会影响蓄热层的厚薄,在连阴天较长的情况
下,需要墙体内侧更深层次的热量向温室内释放,即
增加了蓄热层的厚度;在极端寒冷天气持续过长的
情况下,墙体外侧御冷层的厚度也会随之增加. 因
此,在日光温室土墙中间没有绝热材料的前提下,可
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把蓄热层和御冷层作为墙体的适宜厚度,但不是最
佳的厚度.
有研究者对日光温室土墙的合理厚度进行过研
究.张志录等[21]指出,河南地区较适宜的土墙厚度
为顶厚 2. 5 m、底厚 4. 0 m;杨建军等[28]认为,西北 4
省区土墙的最佳厚度为陕西杨凌 1. 0 m、甘肃白银
1. 3 m、宁夏银川 1. 5 m 和新疆塔城 1. 4 m;马江伟
等[29]研究表明,杨凌地区土墙适宜建造厚度为 2. 3
m;王晓东等[30]研究表明,新疆塔城土墙合理厚度
为 2. 0 m.不同研究者所得结果有所差异原因可能
在于研究地区天气、土质以及研究方法存在差别.
盲目增大日光温室土墙厚度,将导致过渡层厚
度增大,虽然保温效果增加,但土地利用率和经济效
益都会降低.因而需要在同一地点进一步测试不同
厚度土墙温度和热流的变化规律,比较其过渡层的
热流变化及流向,探讨其蓄热、保温的作用效果,建
立土墙较准确的传热模型,从而确定蓄热层、过渡层
和御冷层的合理厚度,最终确定各地区土墙的最佳
厚度,为日光温室土墙的建造提供理论依据.
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作者简介摇 黄摇 雪,男,1985 年生,博士研究生.主要从事设
施环境与调控研究. E鄄mail: hxxh1985@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
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