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30年来，中国日光温室技术迅猛发展，各地创造了很多规格的日光温室结构，性能不断提升，面积不断扩大，呈现出欣欣向荣的发展势头，不仅从生产功能上解决了中国北方地区冬季蔬菜的供应问题，而且从技术上也得到了国际学术界的认可，并吸引了很多外国学者参与研究中国的日光温室。
在新技术不断更新的背景下，早期建设的老旧温室改造和性能提升已成为社会重点关注的问题。由于老旧温室存量大，不同时期、地区建设日光温室的性能差异也较大，如何用最小的投入改造温室使其获得更好的性能，这其中不仅有工程界面临的问题，更有科研领域需要攻克的难题。
在这方面，北京市已经开始了探索性的实践。2017年5月30日，北京市农业局蔬菜处王艺中处长给我发来了一组照片，说平谷区绿都林科技示范园正在施工改造日光温室，让我抽空去看看。
6月2日，我约了北京卧龙农林科技有限公司的李晓明先生一同前往位于北京市平谷区山东庄镇李辛庄村的绿都林科技示范园。园区董事长任德忠先生热情接待了我们，并详细介绍了温室改造的方案，还带我们参观了正在施工的温室现场。
改造温室建设于2002年，距今正好15年。园区共建设日光温室30栋，温室长70 m，室内净跨度9.0 m。建设初期温室用于种植黄金梨，盛果期梨树的产量为2000 kg/栋，按照16元/kg的售价，每栋温室的毛收入为3.2万元，扣除成本后种植的效益并不太高。种植7年后，园区决定改种草莓，现在种植‘红颜’草莓的产量达到3000 kg/栋，平均销售价格为40元/kg，总收入将能达到12万元/栋；种植白草莓产量为2000 kg/栋，平均销售价格为80元/kg，总收入将能达到16万元/栋。由此可见，种植草莓的经济效益比种植梨树要高出很多。
由于温室骨架锈蚀和变形，存在很大的安全隐患，而且由于15年之前建造的温室，受当时技术水平限制，总体来讲温室的结构比较低矮、保温性能也较差（也可能是当时建设时以种植黄金梨的生长环境要求为目标，对温室的保温性能要求不高，这种设计就是合理的，当将其用于草莓，甚至果菜，这种保温性能就不足了）。为了能进一步提高温室的保温和采光性能，提高温室结构的安全性和承载能力，适应更多品种的种植，园区决定对全部温室进行整体改造，包括温室的整体建筑尺寸、温室墙体、温室骨架和温室后屋面。
现就相关温室改造的背景和改造方案做一介绍，供温室改造相关管理和技术人员参考和借鑒。
温室整体建筑尺寸的变化
改造温室跨度9.0 m（室内净跨，下同），后墙高2.0 m，脊高3.5 m。近年来，日光温室发展的趋势是向着高大化方向发展，跨度和高度都在不断增加。改造温室由于受栋与栋之间固定间距的限制，温室的高度不可能像新设计温室按照优化结构尺寸改造，所以，对温室跨度和高度的增加都只能在有限范围内进行变化。
对温室的跨度尺寸，由于种植草莓采用沿温室长度方向的东西垄向种植，垄距85～90 cm，扣除走道宽度60 cm后，原有温室只能种植9垄，但有点富余；现将跨度增大到9.5 m，则可以种植10垄，从而显著提高温室的地面利用率。为此，温室改造中将跨度增加了50 cm，相应温室的后墙高度和脊高也发生了变化（表1、图1）。由图1c还可以看到，在提高温室屋脊的过程中，温室屋脊的脊位也向后移动了50 cm，从而加大了温室的采光面，更有利于温室白天的采光和增温。
墙体改造
改造之前的原温室，后墙采用600 mm厚红机砖空心墙（240 mm厚砖墙 120 mm空心
240 mm厚砖墙），由于保温性能差，在后来的运行中又在温室的墙体外侧粘贴了60 mm厚聚苯板（图2）；山墙采用370 mm厚实心红机砖墙体，外侧没有粘贴保温板（图3）。总体来看，原设计温室的保温性能较差，本次改造必须加强温室墙体的保温性能。
改造之前的温室基础埋深0.50 m，基础垫层厚0.50 m（三七灰土分三层夯实），从使用15年后的情况看，温室墙体没有变形，说明温室的基础埋深和基础强度足够。本次改造完全保留了温室的原有墙体（包括后墙和山墙及其基础）。
后墙改造是在原有后墙顶面打圈梁（截面尺寸为240 mm×240 mm），并在圈梁上每隔1.0 m伸出钢筋与屋面桁架连接（这种连接方法由于新加800 mm高后墙，如果不考虑墙体的作用，骨架的力很难传递到墙顶圈梁上，还不如在墙顶设梁垫将骨架荷载直接传递到墙体即可，没有必要一定将骨架荷载传递到圈梁。另外一种做法也可以直接将圈梁设置在新增墙体的顶面，这样骨架可直接焊接在圈梁的预埋件上，传力更加简洁明了）。新增高后墙部分的外侧和墙体改造之前一样，砌筑完成后外贴60 mm厚保温板，与原有温室外表面齐平。
对温室山墙的改造，一是加厚山墙，提高其保温性能（图3），山墙厚度由原来的370 mm增加到500 mm；二是加高和加长山墙，与改造后温室骨架的尺寸相适应（图1c）。本次对山墙的改造只增加了墙体厚度没有像后墙一样外贴保温板，对温室的整体保温而言似乎有点欠缺，如果能在山墙外再粘贴60 mm厚保温板，其保温效果将会更好。
由于温室跨度加大，原来安装温室骨架的前部基础完全失位，为此，改造温室将现有前墙基础向南平移500 mm，采用240 mm×240 mm钢筋混凝土圈梁压顶，并在基础圈梁上预埋钢筋，与温室屋面骨架相连（图4）。
温室骨架改造
由于温室的总体尺寸发生了变化，原有温室骨架全部废弃。本次改造在保留原有焊接桁架形式的基础上，采用了全新的骨架，不仅加大了骨架的总体尺寸，而且骨架材料的截面也相应增大，一是增大了上弦管的壁厚，二是加大了腹杆的截面。改造前后桁架杆件截面尺寸的变化如表2。
虽然骨架用材的截面增大了，但骨架的布置间距仍然保留1.0 m不变，因此，这种改造在一定程度上也提高了温室骨架的承载能力（由于温室跨度增加、脊高提高，增大骨架截面尺寸也在情理之中，工程改造中每个杆件截面具体增大多少应通过力学强度分析计算确定）。 连接排架结构桁架的纵拉杆从前屋面到后屋面共设置了5道（图5），纵拉杆采用了直径12 mm螺纹钢。纵拉杆与桁架的连接采用了焊接连接，但与传统的连接方式不同，改造温室的骨架上在纵拉杆通过的位置单设了一根垂直桁架上下弦杆的腹杆，该腹杆同样采用直径12 mm螺纹钢。纵拉杆直接焊接在该腹杆的中部（图5b）。这种做法使纵拉杆避免了与桁架下弦杆的焊接连接，纵拉杆在温室中的布置高度也有了相应提高，可有效提高温室内的操作空间（尤其是最南侧一根纵拉杆），但相应也减小了压膜线的压膜深度，在塑料薄膜整体绷紧的情况下可获得双赢的效果，但如果塑料薄膜安装比较松弛，则会影响压膜线的压深，进而影响塑料薄膜的绷紧。
温室后屋面改造
改造前原温室的后屋面为永久固定的彩钢板保温板。由于温室后墙升高，屋面骨架更新，原来的后屋面必须全部拆除，而且由于温室屋脊脊位后移，使温室的后屋面长度变短，原来的后屋面保温材料尺寸基本也不符合新改造温室，为此，新改造温室将温室后屋面做成了用保温被覆盖的可拆装保温屋面。保温被材料为前屋面夜间保温用针刺毡保温被，幅宽3 m，沿温室长度方向铺设，一边固定在温室的后墙，另一边绕过温室屋脊固定在温室的前屋面屋脊通风口边沿，两端固定在温室两侧山墙。后屋面保温被采用双层被覆盖（单层保温被为三层针刺毡保温芯双侧用不织布封装），两边用∟40 mm×
40 mm×2mm角铁压边后固定在温室骨架和墙体上，在温室屋脊位置再用一道─ 40 mm×
2 mm扁钢通长固定（在骨架上固定保温被的角钢和扁铁实际上也成为了连接温室屋面桁架的纵拉杆）。据任德忠董事长介绍，这种后屋面做法，一可以减轻温室后屋面结构的荷载，从而减小温室屋面骨架的截面面积或提高温室屋面骨架的承载能力；二可以在温室运行中吸收室内的水汽，在一定程度上可以降低温室内的空气湿度（夜间吸收的水分白天光照条件下能够蒸发出来，形成会“呼吸”的后屋面）；三是施工安装方便、快捷，有利于降低施工成本。
但这种做法也存在后屋面材料防水性能差、材料不耐老化，使用寿命短的问题。这种做法接近近年兴起的活动后屋面的思路[1-2]。笔者认为，从便于通风和保温的角度分析，再增加一套卷帘机和卷膜通风器可以一步到位，直接做成活动后屋面，更能增加未来温室温光调控的灵活性。或者至少要在最外层保温被的外侧增加一层塑料薄膜或其他防水材料，提高保温被的防水性能，避免下雨或下雪后雨水浸入保温被降低后屋面的保温性能。
温室改造成本
该园区改造得到了平谷区人民政府的资金支持，支持经费为每栋温室4万元。任德忠董事长介绍，这个费用基本能够满足改造的支出。但笔者按照北京市的预算定额并部分地按照市场价格估算了一下改造成本（表3），发现4万元/栋的改造费用远远不能满足实际支出，政府补贴约为总造价的一半。这是因为2017年北京市土建工程的预算价格进行了较大幅度的调升，可能是推高預算价格的主要因素。具体工程中可以使用价格比较便宜的砖和水泥，施工队的人工成本也有可调控的空间。所以在预算价格的控制下，实际工程造价可能会比预算价稍低。
实际工程中，在改造温室的同时还新建了温室门斗（图3a），这部分费用还没有计算在总体造价中。
参考文献
[1] 周长吉.周博士考察拾零（四十五）一种活动保温被覆盖透光后屋面的日光温室[J].农业工程技术（温室园艺），2015，35（16）：24-26.
[2] 周长吉.周博士考察拾零（六十九）中以温室技术的结晶——艾森贝克对中国日光温室的改良与创新[J].农业工程技术（温室园艺），2017，37（16）：44-50.
[引用信息]周长吉.周博士考察拾零（七十三）一种日光温室结构改造方案[J].农业工程技术，2017，37（28）：54-58.
在新技术不断更新的背景下，早期建设的老旧温室改造和性能提升已成为社会重点关注的问题。由于老旧温室存量大，不同时期、地区建设日光温室的性能差异也较大，如何用最小的投入改造温室使其获得更好的性能，这其中不仅有工程界面临的问题，更有科研领域需要攻克的难题。
在这方面，北京市已经开始了探索性的实践。2017年5月30日，北京市农业局蔬菜处王艺中处长给我发来了一组照片，说平谷区绿都林科技示范园正在施工改造日光温室，让我抽空去看看。
6月2日，我约了北京卧龙农林科技有限公司的李晓明先生一同前往位于北京市平谷区山东庄镇李辛庄村的绿都林科技示范园。园区董事长任德忠先生热情接待了我们，并详细介绍了温室改造的方案，还带我们参观了正在施工的温室现场。
改造温室建设于2002年，距今正好15年。园区共建设日光温室30栋，温室长70 m，室内净跨度9.0 m。建设初期温室用于种植黄金梨，盛果期梨树的产量为2000 kg/栋，按照16元/kg的售价，每栋温室的毛收入为3.2万元，扣除成本后种植的效益并不太高。种植7年后，园区决定改种草莓，现在种植‘红颜’草莓的产量达到3000 kg/栋，平均销售价格为40元/kg，总收入将能达到12万元/栋；种植白草莓产量为2000 kg/栋，平均销售价格为80元/kg，总收入将能达到16万元/栋。由此可见，种植草莓的经济效益比种植梨树要高出很多。
由于温室骨架锈蚀和变形，存在很大的安全隐患，而且由于15年之前建造的温室，受当时技术水平限制，总体来讲温室的结构比较低矮、保温性能也较差（也可能是当时建设时以种植黄金梨的生长环境要求为目标，对温室的保温性能要求不高，这种设计就是合理的，当将其用于草莓，甚至果菜，这种保温性能就不足了）。为了能进一步提高温室的保温和采光性能，提高温室结构的安全性和承载能力，适应更多品种的种植，园区决定对全部温室进行整体改造，包括温室的整体建筑尺寸、温室墙体、温室骨架和温室后屋面。
现就相关温室改造的背景和改造方案做一介绍，供温室改造相关管理和技术人员参考和借鑒。
温室整体建筑尺寸的变化
改造温室跨度9.0 m（室内净跨，下同），后墙高2.0 m，脊高3.5 m。近年来，日光温室发展的趋势是向着高大化方向发展，跨度和高度都在不断增加。改造温室由于受栋与栋之间固定间距的限制，温室的高度不可能像新设计温室按照优化结构尺寸改造，所以，对温室跨度和高度的增加都只能在有限范围内进行变化。
对温室的跨度尺寸，由于种植草莓采用沿温室长度方向的东西垄向种植，垄距85～90 cm，扣除走道宽度60 cm后，原有温室只能种植9垄，但有点富余；现将跨度增大到9.5 m，则可以种植10垄，从而显著提高温室的地面利用率。为此，温室改造中将跨度增加了50 cm，相应温室的后墙高度和脊高也发生了变化（表1、图1）。由图1c还可以看到，在提高温室屋脊的过程中，温室屋脊的脊位也向后移动了50 cm，从而加大了温室的采光面，更有利于温室白天的采光和增温。
墙体改造
改造之前的原温室，后墙采用600 mm厚红机砖空心墙（240 mm厚砖墙 120 mm空心
240 mm厚砖墙），由于保温性能差，在后来的运行中又在温室的墙体外侧粘贴了60 mm厚聚苯板（图2）；山墙采用370 mm厚实心红机砖墙体，外侧没有粘贴保温板（图3）。总体来看，原设计温室的保温性能较差，本次改造必须加强温室墙体的保温性能。
改造之前的温室基础埋深0.50 m，基础垫层厚0.50 m（三七灰土分三层夯实），从使用15年后的情况看，温室墙体没有变形，说明温室的基础埋深和基础强度足够。本次改造完全保留了温室的原有墙体（包括后墙和山墙及其基础）。
后墙改造是在原有后墙顶面打圈梁（截面尺寸为240 mm×240 mm），并在圈梁上每隔1.0 m伸出钢筋与屋面桁架连接（这种连接方法由于新加800 mm高后墙，如果不考虑墙体的作用，骨架的力很难传递到墙顶圈梁上，还不如在墙顶设梁垫将骨架荷载直接传递到墙体即可，没有必要一定将骨架荷载传递到圈梁。另外一种做法也可以直接将圈梁设置在新增墙体的顶面，这样骨架可直接焊接在圈梁的预埋件上，传力更加简洁明了）。新增高后墙部分的外侧和墙体改造之前一样，砌筑完成后外贴60 mm厚保温板，与原有温室外表面齐平。
对温室山墙的改造，一是加厚山墙，提高其保温性能（图3），山墙厚度由原来的370 mm增加到500 mm；二是加高和加长山墙，与改造后温室骨架的尺寸相适应（图1c）。本次对山墙的改造只增加了墙体厚度没有像后墙一样外贴保温板，对温室的整体保温而言似乎有点欠缺，如果能在山墙外再粘贴60 mm厚保温板，其保温效果将会更好。
由于温室跨度加大，原来安装温室骨架的前部基础完全失位，为此，改造温室将现有前墙基础向南平移500 mm，采用240 mm×240 mm钢筋混凝土圈梁压顶，并在基础圈梁上预埋钢筋，与温室屋面骨架相连（图4）。
温室骨架改造
由于温室的总体尺寸发生了变化，原有温室骨架全部废弃。本次改造在保留原有焊接桁架形式的基础上，采用了全新的骨架，不仅加大了骨架的总体尺寸，而且骨架材料的截面也相应增大，一是增大了上弦管的壁厚，二是加大了腹杆的截面。改造前后桁架杆件截面尺寸的变化如表2。
虽然骨架用材的截面增大了，但骨架的布置间距仍然保留1.0 m不变，因此，这种改造在一定程度上也提高了温室骨架的承载能力（由于温室跨度增加、脊高提高，增大骨架截面尺寸也在情理之中，工程改造中每个杆件截面具体增大多少应通过力学强度分析计算确定）。 连接排架结构桁架的纵拉杆从前屋面到后屋面共设置了5道（图5），纵拉杆采用了直径12 mm螺纹钢。纵拉杆与桁架的连接采用了焊接连接，但与传统的连接方式不同，改造温室的骨架上在纵拉杆通过的位置单设了一根垂直桁架上下弦杆的腹杆，该腹杆同样采用直径12 mm螺纹钢。纵拉杆直接焊接在该腹杆的中部（图5b）。这种做法使纵拉杆避免了与桁架下弦杆的焊接连接，纵拉杆在温室中的布置高度也有了相应提高，可有效提高温室内的操作空间（尤其是最南侧一根纵拉杆），但相应也减小了压膜线的压膜深度，在塑料薄膜整体绷紧的情况下可获得双赢的效果，但如果塑料薄膜安装比较松弛，则会影响压膜线的压深，进而影响塑料薄膜的绷紧。
温室后屋面改造
改造前原温室的后屋面为永久固定的彩钢板保温板。由于温室后墙升高，屋面骨架更新，原来的后屋面必须全部拆除，而且由于温室屋脊脊位后移，使温室的后屋面长度变短，原来的后屋面保温材料尺寸基本也不符合新改造温室，为此，新改造温室将温室后屋面做成了用保温被覆盖的可拆装保温屋面。保温被材料为前屋面夜间保温用针刺毡保温被，幅宽3 m，沿温室长度方向铺设，一边固定在温室的后墙，另一边绕过温室屋脊固定在温室的前屋面屋脊通风口边沿，两端固定在温室两侧山墙。后屋面保温被采用双层被覆盖（单层保温被为三层针刺毡保温芯双侧用不织布封装），两边用∟40 mm×
40 mm×2mm角铁压边后固定在温室骨架和墙体上，在温室屋脊位置再用一道─ 40 mm×
2 mm扁钢通长固定（在骨架上固定保温被的角钢和扁铁实际上也成为了连接温室屋面桁架的纵拉杆）。据任德忠董事长介绍，这种后屋面做法，一可以减轻温室后屋面结构的荷载，从而减小温室屋面骨架的截面面积或提高温室屋面骨架的承载能力；二可以在温室运行中吸收室内的水汽，在一定程度上可以降低温室内的空气湿度（夜间吸收的水分白天光照条件下能够蒸发出来，形成会“呼吸”的后屋面）；三是施工安装方便、快捷，有利于降低施工成本。
但这种做法也存在后屋面材料防水性能差、材料不耐老化，使用寿命短的问题。这种做法接近近年兴起的活动后屋面的思路[1-2]。笔者认为，从便于通风和保温的角度分析，再增加一套卷帘机和卷膜通风器可以一步到位，直接做成活动后屋面，更能增加未来温室温光调控的灵活性。或者至少要在最外层保温被的外侧增加一层塑料薄膜或其他防水材料，提高保温被的防水性能，避免下雨或下雪后雨水浸入保温被降低后屋面的保温性能。
温室改造成本
该园区改造得到了平谷区人民政府的资金支持，支持经费为每栋温室4万元。任德忠董事长介绍，这个费用基本能够满足改造的支出。但笔者按照北京市的预算定额并部分地按照市场价格估算了一下改造成本（表3），发现4万元/栋的改造费用远远不能满足实际支出，政府补贴约为总造价的一半。这是因为2017年北京市土建工程的预算价格进行了较大幅度的调升，可能是推高預算价格的主要因素。具体工程中可以使用价格比较便宜的砖和水泥，施工队的人工成本也有可调控的空间。所以在预算价格的控制下，实际工程造价可能会比预算价稍低。
实际工程中，在改造温室的同时还新建了温室门斗（图3a），这部分费用还没有计算在总体造价中。
参考文献
[1] 周长吉.周博士考察拾零（四十五）一种活动保温被覆盖透光后屋面的日光温室[J].农业工程技术（温室园艺），2015，35（16）：24-26.
[2] 周长吉.周博士考察拾零（六十九）中以温室技术的结晶——艾森贝克对中国日光温室的改良与创新[J].农业工程技术（温室园艺），2017，37（16）：44-50.
[引用信息]周长吉.周博士考察拾零（七十三）一种日光温室结构改造方案[J].农业工程技术，2017，37（28）：54-58.