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日光温室的现代化是一项非常巨大的工程和研究课题，它的实质与内涵就是要使传统的日光温室能够升级换代，满足现代社会发展和经济发展的需求，核心内容是提高生产效率。本项目经过了10多年的研究，围绕着这一主题多次申请科研立项，多次与地方政府、企业合作，将研究成果通过实践验证。目前，本项目涵盖了多项科研成果，如“利用模拟模型进行温室的设计与建造”（成果登记号041027）、“日光温室墙体结构与保温效果的研究”（成果登记号111134）、“温室内保温系统的研究”（成果登记号041026）、“非对称连跨节能温室”（专利号：ZL 00202521.3），2011年以“华北地区高效节能日光温室及生产体系示范推广”子课题纳入科技部“十二五”国家支撑项目“北方设施蔬菜高效节能生产关键技术研究与集成”（2011BAD12B03）。尽管“日光温室的现代化”还有很长的路要走，但我们就一些关键技术进行了研究，取得了一些成效，现整理如下。
项目的实施背景
中国日光温室是在改革开放初期劳动力富余的社会经济条件下发展起来的，纯“手工”制作（秸秆、竹竿、木杆、铁丝、土墙等）、全部依靠人力劳动（运肥、运菜、翻地、整地、作畦、栽苗、插架绑蔓、整枝打叉、浇水追肥、卷放草苫、开闭通风口等，温室管理几乎无一不是手工操作），连温室进出（出口低矮狭窄）都很困难，劳动强度巨大，而且劳动效率又极其低下！如今，农村劳动力大量转移、农村人口大幅度减少，尤其是青壮年劳力的减少，温室产业发展受到极大地挑战，日光温室的闲置在北方地区不同程度地存在（据统计，内蒙古鄂尔多斯、宁夏、山西、北京闲置率都很高），土地、资金、劳力的浪费十分惊人！因此，日光温室的现代化和劳动轻简化生产技术体系研究，就成为迫切的课题。
项目的实施过程及效果
温室结构改革
在1997～1998年期间，课题组成员访问了荷兰，看到了荷兰先进的温室生产结构系统和生产体系，联想到我国日光温室发展过程中出现和产生的问题，回国后整理撰写了论文“从国外设施园艺状况看我国设施园艺的发展”[1] ，深深地认识到日光温室的现代化首先要在结构规模上做文章。看到国外的连跨大型温室结构，便产生了“日光温室连跨”的想法，考虑到我国温室的经营在很长一段时间内仍会以农村家庭经营为主，提出了“适度规模温室”的概念，并将适度规模温室定义在了1600～4500 m2（具体根据作物种类的劳动需求确定），随即开始了研究和尝试，建成了“非对称连跨式节能温室”，这类温室可实现3～6连跨（见图1），温室规模扩展到2000～4000 m2/座，节能温室连跨后实现了规模的扩大，可提高劳动生产效率3～6倍。随后适应企业设施农业发展的需求，开发出“高光效连跨式节能温室”（见图2），温室规模可扩大到4000～8000 m2/座。这类温室保持了良好的采光屋面角度和较大的采光屋面、保温墙体结构等节能日光温室的主体要素，性能良好[2-12]，价格低廉，在山西、内蒙、河北等地迅速发展。成为农业观光园区、湿地开发、矿山复垦、小城镇建设项目的重要选择内容。
保温体系改革
日光温室以草苫做外保温，需要人工揭盖，而连跨温室实施草苫外保温很困难，便产生了“内保温”的设想。在温室内实施保温，幕材料是非常重要的，课题组选择了7 种材料制作成内保温幕，从效果、价格、使用年限多方面衡量，确立了内保温幕材料，并在幕的悬挂方式、牵引杆、运行系统等诸方面进行了改革，形成了独特的内保温体系。
温室规模扩大后，散热的主体是透明屋面，加强这方面的保温是提高温室性能的关键。内保温材料是内保温的关键，研究证实：铝箔作为内保温材料的保温效果是有限的，主要是上下通气，通过交换散热的热损失较大；采用中间有填充材料的保温被也是不科学的，在温室内吸湿很快，重量增加会使幕的运行、托幕线支撑很困难，且幕材料一旦吸水后，传导热就会差不多，通过多重比较确立了双层的卡或的确良（像人穿上夹层衣服）等化纤材料是较合适的活动式内保温材料（见图3），这些材料密闭性好，能提高室温3～5 ℃[14-17]，价格低廉，我国资源丰富，能大幅度降低温室建设成本。
在冬季为加强保温效果，可以在内部设计固定式内保温，也可以提高室温2～3 ℃[18]，同时加强前侧、边侧保温，见图片4，形成完整的保温体系，减少透明屋面的散热，就能实现喜温蔬菜的越冬生产。
的卡等化纤材料质地较软，作为托幕材料很难运行，采用垂幕式开闭系统是有效的选择，美观、遮阳面积小。新研制的内保温幕材料比较厚重，运行系统先后试用了三种方式，首先研制的是侧边传动系统，即在温室西侧中下部安装传动轴，传动轴是内径50 mm的钢管，每2 m安装一个工程塑料线槽，2.3 m和2.7 m高处安装槽式轴承，通过钢丝传动幕牵引杆，带动各间温室幕的开闭，由于幕重而传动轴细，运行不足2 个月就变形，呈曲轴运动，钢丝或松或紧，很快将幕牵引杆拉坏，整体难以运动。随后又改进为轴动式，采用4 寸钢管作轴，通过电机、减速器作驱动力，钢丝牵引保温幕的开闭，这种改变增强了传动轴的强度，但由于钢丝的松紧很难保持一致，受力不均匀，使幕牵引杆变形，或运动不一致，且牵引钢丝容易左右擺动，使转动轴拉出，脱离驱动装置，需要经常调整。在此情况下，又研究开发出齿链式运动系统[14]，即在传动轴上安装齿轮，齿轮带动链条运动，链条拉动运动钢丝控制幕的开闭，见图5。这种系统结构简单，运行平稳，稳定性好，可以电动，也可以手动，成本低，适合适度规模温室采用。采用行程开关，可实现自动化控制或智能控制，在3～6 min全部打开或关闭，降低了劳动强度，提高劳动效率40～100倍，延长见光时间1.5 h/d。实践中发现，采用钢丝传动，收缩性较大，很难让其受力均匀、牵引部件极易拉坏，且容易吸水生锈断裂，2005年采用钢筋传动，通过减速器、电机、行程开关实现自动控制，成本低廉，效果良好。
墙体结构改革
墙体是日光温室特有的结构，墙体的厚度、高度、材料/材质等对温室内的热环境有直接的影响，墙体同时具备部分承重和操作的功能。另外，墙体是影响温室建设成本的重要组成部分。一般认为，墙体白天可以吸收热量，晚上释放出贮热有利于温室保温。但是，究竟墙体是如何吸收释放热量的？温室墙体多厚就可以起到保温作用？人们只是推测，因为墙体温度测定起来比较困难。有人认为墙体1 m就好，山东寿光近年推出的下凹式温室，墙体修建的厚度达到6～8 m。这使土地面积浪费严重，许多学者提出了质疑，就此我们开始了墙体热传导机理与建设的探讨。
研究认为：墙体高度的适当增加有利于温室保温[22]；墙体内侧20 cm深度是温度变化剧烈的部位，也就是热交换的主体部位，30 cm深度温度变化很缓和，对室内温度的变化影响有限[19-22]，据此，“复混墙体”及“保温板外置”的低成本薄层墙体结构体系设计是可行的；并且随着温室跨度增加，墙体的作用在减弱。
大跨度温室的设计与应用
保温被出现后，机械化外保温成为可能，大跨度温室的保温问题不再受人力卷盖的制约，设计出南北双向高效节能温室（俗称阴阳温室），总跨度达到24m（见图6），成为扩大温室规模、提高土地利用率的新途径。这种大跨度温室采光屋面角度适宜、面积大，吸收光热多，升温快，即使在冬季晴日室内温度也能达到35 ℃以上，超过植物适宜生长的温度，常常需要通风将热量释放到外界，造成能量的浪费是非常可惜的，如何把这部分能量利用起来是很多人梦想的事。课题主持人通过在墙体上设计能量交换口和安装轴流风机，实现主动换热，把南向温室的热量在中午前后储存在北向温室，提高北向温室温度，也就加强了后墙的保温性，实现了能量互补，取名为“能量互补型高效节能温室”。（未完待续）
项目的实施背景
中国日光温室是在改革开放初期劳动力富余的社会经济条件下发展起来的，纯“手工”制作（秸秆、竹竿、木杆、铁丝、土墙等）、全部依靠人力劳动（运肥、运菜、翻地、整地、作畦、栽苗、插架绑蔓、整枝打叉、浇水追肥、卷放草苫、开闭通风口等，温室管理几乎无一不是手工操作），连温室进出（出口低矮狭窄）都很困难，劳动强度巨大，而且劳动效率又极其低下！如今，农村劳动力大量转移、农村人口大幅度减少，尤其是青壮年劳力的减少，温室产业发展受到极大地挑战，日光温室的闲置在北方地区不同程度地存在（据统计，内蒙古鄂尔多斯、宁夏、山西、北京闲置率都很高），土地、资金、劳力的浪费十分惊人！因此，日光温室的现代化和劳动轻简化生产技术体系研究，就成为迫切的课题。
项目的实施过程及效果
温室结构改革
在1997～1998年期间，课题组成员访问了荷兰，看到了荷兰先进的温室生产结构系统和生产体系，联想到我国日光温室发展过程中出现和产生的问题，回国后整理撰写了论文“从国外设施园艺状况看我国设施园艺的发展”[1] ，深深地认识到日光温室的现代化首先要在结构规模上做文章。看到国外的连跨大型温室结构，便产生了“日光温室连跨”的想法，考虑到我国温室的经营在很长一段时间内仍会以农村家庭经营为主，提出了“适度规模温室”的概念，并将适度规模温室定义在了1600～4500 m2（具体根据作物种类的劳动需求确定），随即开始了研究和尝试，建成了“非对称连跨式节能温室”，这类温室可实现3～6连跨（见图1），温室规模扩展到2000～4000 m2/座，节能温室连跨后实现了规模的扩大，可提高劳动生产效率3～6倍。随后适应企业设施农业发展的需求，开发出“高光效连跨式节能温室”（见图2），温室规模可扩大到4000～8000 m2/座。这类温室保持了良好的采光屋面角度和较大的采光屋面、保温墙体结构等节能日光温室的主体要素，性能良好[2-12]，价格低廉，在山西、内蒙、河北等地迅速发展。成为农业观光园区、湿地开发、矿山复垦、小城镇建设项目的重要选择内容。
保温体系改革
日光温室以草苫做外保温，需要人工揭盖，而连跨温室实施草苫外保温很困难，便产生了“内保温”的设想。在温室内实施保温，幕材料是非常重要的，课题组选择了7 种材料制作成内保温幕，从效果、价格、使用年限多方面衡量，确立了内保温幕材料，并在幕的悬挂方式、牵引杆、运行系统等诸方面进行了改革，形成了独特的内保温体系。
温室规模扩大后，散热的主体是透明屋面，加强这方面的保温是提高温室性能的关键。内保温材料是内保温的关键，研究证实：铝箔作为内保温材料的保温效果是有限的，主要是上下通气，通过交换散热的热损失较大；采用中间有填充材料的保温被也是不科学的，在温室内吸湿很快，重量增加会使幕的运行、托幕线支撑很困难，且幕材料一旦吸水后，传导热就会差不多，通过多重比较确立了双层的卡或的确良（像人穿上夹层衣服）等化纤材料是较合适的活动式内保温材料（见图3），这些材料密闭性好，能提高室温3～5 ℃[14-17]，价格低廉，我国资源丰富，能大幅度降低温室建设成本。
在冬季为加强保温效果，可以在内部设计固定式内保温，也可以提高室温2～3 ℃[18]，同时加强前侧、边侧保温，见图片4，形成完整的保温体系，减少透明屋面的散热，就能实现喜温蔬菜的越冬生产。
的卡等化纤材料质地较软，作为托幕材料很难运行，采用垂幕式开闭系统是有效的选择，美观、遮阳面积小。新研制的内保温幕材料比较厚重，运行系统先后试用了三种方式，首先研制的是侧边传动系统，即在温室西侧中下部安装传动轴，传动轴是内径50 mm的钢管，每2 m安装一个工程塑料线槽，2.3 m和2.7 m高处安装槽式轴承，通过钢丝传动幕牵引杆，带动各间温室幕的开闭，由于幕重而传动轴细，运行不足2 个月就变形，呈曲轴运动，钢丝或松或紧，很快将幕牵引杆拉坏，整体难以运动。随后又改进为轴动式，采用4 寸钢管作轴，通过电机、减速器作驱动力，钢丝牵引保温幕的开闭，这种改变增强了传动轴的强度，但由于钢丝的松紧很难保持一致，受力不均匀，使幕牵引杆变形，或运动不一致，且牵引钢丝容易左右擺动，使转动轴拉出，脱离驱动装置，需要经常调整。在此情况下，又研究开发出齿链式运动系统[14]，即在传动轴上安装齿轮，齿轮带动链条运动，链条拉动运动钢丝控制幕的开闭，见图5。这种系统结构简单，运行平稳，稳定性好，可以电动，也可以手动，成本低，适合适度规模温室采用。采用行程开关，可实现自动化控制或智能控制，在3～6 min全部打开或关闭，降低了劳动强度，提高劳动效率40～100倍，延长见光时间1.5 h/d。实践中发现，采用钢丝传动，收缩性较大，很难让其受力均匀、牵引部件极易拉坏，且容易吸水生锈断裂，2005年采用钢筋传动，通过减速器、电机、行程开关实现自动控制，成本低廉，效果良好。
墙体结构改革
墙体是日光温室特有的结构，墙体的厚度、高度、材料/材质等对温室内的热环境有直接的影响，墙体同时具备部分承重和操作的功能。另外，墙体是影响温室建设成本的重要组成部分。一般认为，墙体白天可以吸收热量，晚上释放出贮热有利于温室保温。但是，究竟墙体是如何吸收释放热量的？温室墙体多厚就可以起到保温作用？人们只是推测，因为墙体温度测定起来比较困难。有人认为墙体1 m就好，山东寿光近年推出的下凹式温室，墙体修建的厚度达到6～8 m。这使土地面积浪费严重，许多学者提出了质疑，就此我们开始了墙体热传导机理与建设的探讨。
研究认为：墙体高度的适当增加有利于温室保温[22]；墙体内侧20 cm深度是温度变化剧烈的部位，也就是热交换的主体部位，30 cm深度温度变化很缓和，对室内温度的变化影响有限[19-22]，据此，“复混墙体”及“保温板外置”的低成本薄层墙体结构体系设计是可行的；并且随着温室跨度增加，墙体的作用在减弱。
大跨度温室的设计与应用
保温被出现后，机械化外保温成为可能，大跨度温室的保温问题不再受人力卷盖的制约，设计出南北双向高效节能温室（俗称阴阳温室），总跨度达到24m（见图6），成为扩大温室规模、提高土地利用率的新途径。这种大跨度温室采光屋面角度适宜、面积大，吸收光热多，升温快，即使在冬季晴日室内温度也能达到35 ℃以上，超过植物适宜生长的温度，常常需要通风将热量释放到外界，造成能量的浪费是非常可惜的，如何把这部分能量利用起来是很多人梦想的事。课题主持人通过在墙体上设计能量交换口和安装轴流风机，实现主动换热，把南向温室的热量在中午前后储存在北向温室，提高北向温室温度，也就加强了后墙的保温性，实现了能量互补，取名为“能量互补型高效节能温室”。（未完待续）