全 文 ：中国生态农业学报 2009年 9月 第 17卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sept. 2009, 17(5): 980−983
* 山西省归国留学人员科研项目(2006048)资助
温祥珍(1960~), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事设施园艺研究。E-mail: wenxiangzhen2009@hotmail.com
收稿日期: 2008-01-20 接受日期: 2008-04-27
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00980
墙体高度对日光温室内夜间气温的影响*
温祥珍 梁海燕 李亚灵 郭瑞峰
(山西农业大学园艺学院 太谷 030801)
摘 要 试验对墙体高度分别为 1.26 m、0.96 m、0.66 m、0.36 m的 4个温室模型内夜间气温进行了测试, 并
通过逐步减少或排除空气蓄热、土壤蓄放热几组试验, 研究了墙体高度对日光温室夜间气温的影响。结果表
明, 墙体高度对温室夜间温度能够产生明显影响, 随墙体高度增加, 温室夜间温度提高, 墙体高度为 1.26 m的
温室夜间平均温度较 0.36 m 的温室提高 1.2~1.8 ℃; 对夜间温度相对变化速率分析结果证实, 温室墙体高度
增加, 夜间降温速度减慢; 墙体高度与室内夜间温度相关分析表明, 墙体面积/总表面积的比值每增加 0.1, 温
室内夜间平均温度提高 0.5 ℃左右。故随墙体高度增加, 温室保温性改善。
关键词 日光温室 墙体高度 夜间温度 保温性 墙体面积
中图分类号: S625 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)05-0980-04
Effect of wall height on air temperature of greenhouse during night
WEN Xiang-Zhen, LIANG Hai-Yan, LI Ya-Ling, GUO Rui-Feng
(College of Horticulture, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China)
Abstract The temperature inside model greenhouses with the wall height of 1.26 m, 0.96 m, 0.66 m, 0.36 m was investigated, and
some measures were adopted to reduce or exclude the effects of thermal storage of soil and air, in order to study the effects of wall
height on night temperature in solar greenhouse. The results show that there is a significant effect of wall height on the night tem-
perature of the greenhouse. The average temperature during night is increased as the wall height increasing. And the relative changing
rate of night temperature indicates that the higher the wall, the lower the decreasing rate of night temperature of greenhouse. The
night air temperature in the greenhouse with the wall height of 1.26 m is 1.2~1.8 ℃ higher than that with the wall height of 0.36 m.
In addition, the average temperature of the greenhouses during night increases about 0.5 ℃ with increasing the ratio of wall surface
area to total transparent surface area by 0.1, which suggests that increasing wall height reduces the speed of temperature decreasing
and improves the property of heat preservation of the greenhouse.
Key words Solar greenhouse, Wall height, Night air temperature, Heat preservation effect, Wall surface area
(Received Jan.20, 2008; accepted April 27, 2008)
墙体高度是温室性能的一个重要影响因素, 不
同地区的日光温室后墙高度不同, 如辽宁海城式的
矮后墙长后坡温室、山东寿光式的高后墙短后坡温
室或介于其间的河北永年式温室等, 它们的性能有
很大差异。墙体作为日光温室重要围护结构之一 ,
对温室内的热环境有直接影响, 同时墙体是温室建
筑成本的重要组成部分, 承担着承重和部分操作功
能, 因此温室墙体高度的确定是一个复杂问题。由
于冬季保温, 人们将研究重点放在墙体结构、材料
等方面的较多 [1−6], 而墙体高度对温室性能的影响
报道很少。赵岽等[7]对温室墙体内表面同一垂直面
不同高度温度及蓄放热情况进行了测定, 得知温室
内部墙体表面的日平均温度随高度增加而降低, 且
墙体高度越高, 蓄热量越小, 而向室内的散热量越
大, 热流损失越小。那么, 温室墙体高度对温室的
保温性究竟会有何影响 , 就此本试验设计了模拟
不同高度墙体的日光温室模型 , 并通过逐步排除
其他干扰因素 , 深入分析探讨墙体高度变化对温
室热贡献的影响 , 以期为节能日光温室墙体的建
造提供更多的依据。
第 5期 温祥珍等: 墙体高度对日光温室内夜间气温的影响 981
1 材料和方法
1.1 温室模型的设计与建造
试验在山西太谷(37°25′N, 112°25′E)山西农业
大学设施农业工程研究中心进行。利用造价较低的
万能角钢作骨架, 并按一定比例缩小而建成温室模
型, 温室脊高/跨度为 1/2.285, 后屋面水平投影/跨
度为 1/5。试验设计了 4种墙体高度, 分别为 1.26 m、
0.96 m、0.66 m和 0.36 m(墙体高度为 1.26 m的温室
没有后屋顶, 其他高度的后屋顶角度依次为 11.4°、
37.5°、53.9°, 后屋顶宽度分别为 0.51 m、0.63 m和
0.85 m)。各温室总表面积(包括温室前屋面积、侧面
面积、立窗面积和后坡面积)分别为 12.174 m2、
11.935 m2、12.145 m2和 12.656 m2。温室坐北面南,
东西长度为 3.00 m, 南北跨度为 2.40 m, 脊高 1.05
m, 前屋面为单斜式, 并有立窗, 立窗高度为 0.25 m,
前屋面角为 22.8°, 后墙墙体为 24 cm砖墙, 前屋面、
后屋顶及温室侧墙均采用日本 PE膜覆盖。温室剖面
建筑参数见图 1。
图 1 温室模型剖面图
Fig.1 Construction parameters of greenhouse model
B: 跨度 Span; h: 后墙高度 Height of north wall; H: 脊高
Height of ridge; S: 后坡长度 Length of north slope; α: 前屋面
角 Angle of south slope; β: 后屋面角 Angle of north slope.
1.2 试验设计
为深入研究墙体高度对温室保温性的影响, 对
已设计建造的 4 个温室模型在不同条件下分别测定
内部温度变化情况。A: 温室全部覆盖 PE透明膜, 即
全透明; B: 后屋面覆盖双面缀铝聚苯烯保温材料,
以保持测试温室主进光面积相等, 0.96 m、0.66 m和
0.36 m墙高温室分别覆盖后屋面, 1.26 m墙高温室
也在与其他温室等脊高的地方至后墙处(见图 1的 S1
部位)覆盖; C: 后屋面覆盖同试验 B, 且试验期间白
天打开两侧透明覆盖膜通风, 夜间密闭, 使白天进
入温室的能量基本一致, 空气蓄热与土壤蓄热基本
相同; D: 后屋面覆盖同试验 B, 白天通风同试验 C,
夜间密闭, 在温室地面用 2 cm厚聚苯烯泡沫板覆盖,
以减少土壤传热对温室保温效果的干扰; E: 在试验
D 的基础上, 晚上各温室外覆盖保温材料——纸被
保温, 纸被为双层瓦棱纸。
试验期间利用欧宝自动记录仪 (HOBO RH/
Temp/2x External H08-007-02)记录室内温度。室内温
度测点布置在温室东西向的中部, 气温测点距后墙
1 m, 高 0.5 m, 墙温为后墙表面距地面 0.25 m高处
的温度。室外气温和墙温的测点与室内相应测点一
致。测试时间为 2007 年 2 月 6 日~4月 20 日, 数据
采集时间间隔为 10 min。试验选典型的晴天和阴天
测定。试验 C、D、E 测定时白天 8:00 打开温室两
侧面薄膜通风, 晚上 19:00密封。
2 结果与分析
2.1 墙体高度对日光温室夜间均温及最低温度的影响
夜间气温是表征温室保温性的重要指标 [8], 为
了解墙体高度对日光温室保温性的影响, 本试验在
不同条件下对温室夜间温度进行了测定, 结果如图
2 所示。图 2 中各组试验(A、B、C、D、E)数据分
别为 3月 20~22日、3月 24~26日、4月 2~4日、4
月 6~10日和 4月 16~18日连续 3 d的平均值。由于
5 组试验在不同时间段进行, 外界环境条件有一定
差异, 因此对同一温室在 5 种条件下的夜间气温不
作比较, 只对 5 种条件下温室内气温随墙体高度增
加的变化趋势进行对比分析。
图 2 不同试验条件下墙体高度对温室内夜间
平均气温(a)和最低气温(b)的影响
Fig. 2 Average (a) and minimum (b) air temperature during
night in greenhouses with different heights of wall
CK: 室外温度 Air temperature outside greenhouse.
982 中国生态农业学报 2009 第 17卷
从图 2 可以看出, 墙体高度的增加对日光温室
夜间温度有明显影响。随墙体增高, 夜均温及最低
气温均增高。墙体高度为 1.26 m的温室较 0.36 m
的温室夜间平均气温提高了 1.2~1.8 ℃, 试验 D更为
突出, 最低温、夜均温分别提高 1.7 ℃、1.8 ℃, 表
明墙体高度的增加有利于日光温室保温性的改善。
图 2中试验 D出现了温室夜间温度低于或接近
外界温度的现象, 如墙体高度为 0.36 m的温室最低
温度较外界低 0.4 ℃, 0.66 m 的温室几乎与外界温
度一致, 这可能是减少了地面土壤放热的结果, 该
试验温室内部地面覆盖泡沫板, 排除或大大减小了
温室内部地面土壤蓄放热的干扰。试验 E 同样排除
了地面土壤的干扰 , 但由于增加了室外保温措施 ,
温室夜间最低温度均高于室外, 如墙体高 0.36 m的
温室较室外高 0.9 ℃, 0.66 m的温室较外界高 1.3 ℃,
并且温室温度随墙体高度的增加明显提高。经统计
分析, 试验 A、B、C由于有其他因素的共同影响, 温
室内夜间均温随墙体高度增加呈对数增长, 即随墙
体高度的增加, 夜间均温增幅变缓。而排除了空气
蓄热、土壤蓄放热影响的试验 D 与试验 E, 温室内
夜间均温随墙体高度的增加呈线性增长。
2.2 墙体高度对温室内夜间气温变化的影响
温室夜间热量的主要来源为墙体放热、土壤放
热与空气蓄热[9]。为进一步了解墙体高度对温室夜
间保温性的影响 , 对试验 E(排除或减少了空气蓄
热、土壤蓄放热等因素的影响)各处理温室夜间温度
变化规律进行分析(图 3)。
从图 3 可知, 温室内外夜间温度均随时间呈下
降趋势, 在凌晨 6:00室内气温降到最低。墙体高度对
温室内温度的影响明显, 1.26 m、0.96 m、0.66 m、0.36
m 墙体高度的温室夜间平均温度分别为 10.4 ℃、9.9
℃、9.5 ℃、8.8 ℃, 分别比室外提高 1.6 ℃、1.1 ℃、
0 . 7 ℃、 0 . 1℃ , 最低温度比室外分别提高
图 3 不同墙体高度的温室室内夜间温度变化
Fig. 3 Time course of air temperature during night in
the greenhouse with different heights of wall
数据为 2007 年 4 月 12 日、13 日、16 日、17 日、18 日 5
个晴天夜间的平均气温。Figures were the average of five sunny
days on April 12, 13, 16, 17, 18 in 2007.
2.1 ℃、1.7 ℃、1.3 ℃、0.9℃, 可见随墙体高度增
加, 温室夜间温度升高。
为了解墙体高度对温室夜间温度变化速度的影
响, 将每小时温度的变化量与前 1 小时温度的比值
定义为相对温度变化速率, 即 K=Tn−Tn−1/ Tn−1, 其中
K为相对温度变化速率, n为小时数, T为温度。2007
年 4 月 12 日、13 日、16 日、17 日、18 日的 19:00
至次日 07:00的平均相对温度变化速率见表 1, K1、
K2、K3、K4分别表示墙体高度为 1.26 m、0.96 m、
0.66 m、0.36 m的温室平均相对温度变化速率, KCK
表示室外平均相对温度变化速率, 其中负值表示气
温降低, 正值表示气温升高。
从表 1 可看出, 温室及室外(CK)温度在 6:00 之
前相对变化速率均小于 0, 即 19:00至次日 6:00温室
及外界气温均随时间降低, 6:00 降到最低值。其中
19:00~20:00 和 21:00~22:00 是温室降温最快的两个
时段, 相对降温速率 K1
为 0.96 m、0.66 m、0.36 m墙高的温室。总之, 19:00
表 1 不同墙体高度温室内夜间温度平均相对变化速率
Tab. 1 Relative changing rates of night air temperature in greenhouse with different wall heights
墙体高度 Wall height (m) 时刻 Time
1.26 (K1) 0.96 (K2) 0.66 (K3) 0.36 (K4) 室外 Outside (KCK)
19:00~20:00 −0.109 9 −0.115 9 −0.128 0 −0.134 5 −0.1401
20:00~21:00 −0.054 1 −0.045 8 −0.047 4 −0.050 1 −0.087 6
21:00~22:00 −0.103 0 −0.108 5 −0.111 8 −0.132 7 −0.141 4
22:00~23:00 −0.077 3 −0.074 9 −0.092 0 −0.084 9 −0.076 7
23:00~24:00 −0.063 7 −0.052 5 −0.039 8 −0.043 3 −0.067 8
24:00~01:00 −0.038 3 −0.040 3 −0.050 4 −0.055 1 −0.038 1
01:00~02:00 −0.046 9 −0.056 9 −0.051 8 −0.018 0 −0.073 5
02:00~03:00 −0.099 1 −0.096 2 −0.091 0 −0.124 8 −0.170 7
03:00~04:00 −0.083 8 −0.097 2 −0.092 2 −0.101 5 −0.099 2
04:00~05:00 −0.060 8 −0.066 1 −0.079 0 −0.075 2 −0.027 0
05:00~06:00 −0.022 7 −0.012 4 −0.014 2 −0.007 0 −0.115 7
06:00~07:00 0.199 1 0.234 9 0.248 0 0.316 9 0.541 5
平均 Average −0.069 1 −0.069 7 −0.072 5 −0.075 2 −0.094 3
第 5期 温祥珍等: 墙体高度对日光温室内夜间气温的影响 983
至次日 6:00间 1.26 m、0.96 m、0.66 m、0.36 m墙
体高度温室每隔 1小时较前 1小时平均降温 6.91%、
6.97%、7.25%、7.52%, 分别比室外减小 2.52%、
2.46%、2.18%、1.91%。可见, 随温室墙体高度增加,
温室夜间降温速度减慢。
以上分析说明, 在本试验范围内, 温室内夜间
(19:00 至次日 6:00)气温呈下降趋势, 且温度随墙体
高度增加而升高, 降温速度随墙体增高而减慢, 说
明随墙体高度增加, 温室保温性能增强。
2.3 墙体高度与温室内夜间均温的相关性分析
温室外气温、温室墙体高度、温室后坡宽度 3
因素对温室内夜间气温影响的通径分析表明, 温室
内夜间气温除主要受外界气温(通径系数 P=0.974 3)
影响外, 墙体高度(P=0.198 7)的影响最重要, 后坡
宽度(P=0.012 9)的影响可忽略。为进一步了解墙体
高度与温室内夜间气温的关系, 并使结果适用于不
同温室间的比较, 分析了温室墙体面积(墙体高度×
跨度)/总表面积与试验 E(排除其他因素干扰)夜间均
温相关性(图 4)。分析表明, 温室后墙面积与总表面
积的比值和温室夜间平均温度呈显著直线相关, 即
在一定范围内 , 后墙面积 /总表面积的比值每增加
0.1, 温室室内夜间温度可提高 0.5 ℃。
3 结论
研究表明, 设施的墙体高度对日光温室内气温
会产生明显影响。春季, 温室的夜间温度随墙体增
高而升高, 降温速度随墙体增高而减慢, 表明墙体
确实具备蓄热保温效果。统计分析表明: 在模型温
室中, 后墙面积与总表面积的比值与温室夜间平均
温度呈显著的直线相关, 且后墙面积/总表面积的比
值每增加 0.1, 温室室内夜间温度可提高 0.5 ℃。由
于温室保温性除受墙体高度的影响外, 还与空气蓄
热、土壤蓄热等多种因素有关, 因此, 实际生产中适
图 4 温室后墙面积/总表面积与夜间平均温度的关系
Fig. 4 Relationship between the average night temperature and the
ratio of wall surface area to total transparent areas of greenhouse
数据为 2007 年 4 月 12 日、13 日、16 日、17 日、18 日 5
个晴天夜间的平均气温。Figures were the average of five sunny
days on April 12, 13, 16, 17, 18 in 2007.
当增高墙体高度可一定程度上改善日光温室的保温
性, 但墙体增高会增加温室容积和建设成本, 相关
内容将另文讨论。
参考文献
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