|摘要|對河北永清縣連棟溫室的室內外環境進行了周年測試，分析室內外環境的周年變化規律，探討室外極端天氣條件下室內空氣溫度的日變化，以期為永清縣連棟溫室的建造設計、室內環境因子的合理調控以及作物生產管理提供理論指導和依據。
材料與方法
01試驗溫室主要結構
試驗溫室為文洛型連棟溫室。溫室南北走向，跨度16 m，7連跨，長度40 m，10個開間；溫室肩高6.2 m，脊高6.95 m。
溫室內部分為6個種植區和1個設施園藝裝備展示區，每個種植區種植作物不一樣，分區隔斷下部為300 mm高240 mm厚磚牆，上部為5 mm單層玻璃。溫室外部圍護結構覆蓋材料為雙層中空玻璃（5 mm+6A+5 mm，6A表示空腔間隔寬度6 mm），A1、A2、A3區的屋面為5 mm散射鋼化玻璃，其它區的屋面為5 mm單層鋼化玻璃，分區隔離為4 mm單層玻璃。溫室整體骨架採用輕鋼結構，配套了頂開窗、內外遮陽系統、濕簾通風降溫系統、內保溫系統、熱水採暖系統、水肥一體化系統、室內循環風機等。採暖為各分區獨立控制的集中採暖，採暖時間為每年的10月~次年4月；每個區安裝4颱風機，功率為1.1 kW/台。2019年整個園區冬季燃氣採暖費為39.7萬，燃氣價格為3.2元/m3。
02測試條件
試驗於2019年11月1日~2020年10月31日在河北永清縣連棟溫室內進行。試驗溫室運行期間採用荷蘭Ridder公司HortiMaX環境控制系統對室內外環境進行監測和控制，A1、A2、A3、B1、B2、B3區分別布置一個溫濕度測點，室外設置室外氣象站，共布置7個測點。測試參數包括室外氣象參數和室內環境參數，其中室外氣象參數包括室外溫度、風速、風向、太陽總輻射強度等；室內環境參數包括空氣溫度和相對濕度。測試期間環境控制裝備均根據環境控制系統基於室內溫度變化進行控制。各區的環境控制設備有頂部天窗和環流風機通風系統、風機濕簾降溫系統、高壓噴霧系統、熱水加溫系統、內外遮陽系統。具體環境控制設定的參數如下表所示。當室內溫度超過設定值時，HortiMaX環控系統優先開啟頂窗進行自然通風降溫；當光輻射超過設定值時，啟動遮陽系統進行遮陽；夏季當室內溫度超過最高設定值時關閉頂窗，啟動風機濕簾進行強制通風降溫；冬季當室內溫度低於設定值時，啟動內保溫幕布進行保溫和加溫系統進行加溫；當室內濕度低於設定值時，啟動高壓噴霧系統進行增濕。
結果與分析
01室外環境
試驗期間室外環境參數變化如下圖所示。室外最高空氣溫度40.5℃，最低空氣溫度-13.7℃，全年平均氣溫14.2℃；室外風速範圍0~12 m/s，全年平均風速1.26 m/s；室外太陽輻射範圍0~1228 W/m2，全年平均太陽輻射168 W/m2。
02溫室整體環境性能分析
統計分析溫室6個區的溫濕度數據，得出6個區的空氣溫濕度變化範圍及平均溫濕度。6個區的全年平均溫度為19.7~22.4℃，平均相對濕度為71.4%~94.2%。6個區的最低溫度範圍為3.5~10.1℃，最高溫度範圍為39.5~45.6℃。因6個區種植的作物不同，所採取的調控手段不同，其全年環境變化也不同。
從室外和室內6個區的不同月份的平均溫度值變化圖中可看出，試驗期間室外12月和1月份的平均溫度處於0℃以下，為全年最低，僅有-0.5℃和-0.3℃；室內12月和1月份的平均溫度也為全年最低，為17.3℃和15.1℃。室外7月和8月份的平均溫度最高，為26.8℃；室內平均溫度最高值出現在7月和8月份，每個區的平均溫度最高值不一樣，為25.9~30.9℃。
統計試驗期間室內外不同月份不區種植區的極值溫度。A1為草莓種植區，草莓種植溫室設計要求最低溫度為5℃，目前草莓種植區最低溫度為4℃，比設計溫度低1℃；11月~次年5月種植期間A1區最低溫度的平均值為6.7℃，最高溫度的平均值為29.2℃。A2、A3區為果菜種植區，溫室設計要求最低溫度為12℃，11月~次年3月種植期間A2、A3區最低溫度的平均值分別為11.3℃和12.1℃，最高溫度平均值分別為29.5℃和27.1℃，基本達到設計要求。B1為草莓育苗區，3~11月育苗期最低溫度的平均值為12℃，最高溫度的平均值為32.9℃。B2為周年育苗區，溫室設計要求最低溫度為15℃，目前該區11月~次年5月的最低溫度均低於設計值。B3為葉菜區，溫室設計要求最低溫度為5℃，該區僅3月最低溫度值低於設計值，僅為3.5℃，其他月份均達到設計要求。
按季節對溫室性能進行分析，統計一年中夏季（6~8月）和春季（12月~次年3月）的溫度值。夏季整個溫室最高溫度平均值達到39.1℃，最低溫度平均值為19℃；冬季最高溫度平均值31.7℃，最低溫度平均值為7.8℃。從中可看出，夏季溫室還需進一步降溫才適于越夏生產，冬季可正常生產果菜和葉菜。
03極端天氣條件下溫室環境日變化
試驗期間，室外最低溫度出現在2019年12月31日5:00，最高溫度出現在2020年7月24日15:00。為此挑選這兩天作為室外極端溫度條件，從極低和極高溫度條件下室內環境日變化圖中可看出，一天之內最高溫度出現在12:00~14:00，最低溫度出現在6:00~8:00。
統計極端天氣條件下不同區白天（8:00~18:00）和夜間（19:00~次日7:00）的溫度範圍。
結論
試驗期間河北永清縣室外空氣溫度-13.7~40.5℃，溫室內空氣溫度為3.5~45.6℃；結合溫室果菜、草莓、育苗等種植最低溫度需求，對試驗溫室6個種植區不同月份的極值溫度分析，6個種植區中的A1、A2、A3、B1、B3區的最低溫度值基本達到室內設計溫度值，而B2區作為育苗區，溫度目標值較高，目前暫未達到設計要求，需要進一步提高該區的溫室冬季保溫性能，如採用多層保溫幕等；對於夏季降溫，可適時採用內外遮陽、風機濕簾和噴霧降溫系統降低室內溫度。