事實上，卷被軸任何部位的彎曲或變形，都將直接影響保溫被展開后卷簾機卷被軸與溫室前沿基礎(chǔ)表面墊毯之間的密封性。單側(cè)擺臂式卷簾機，由于卷軸剛度不足，不能使用在長度較長的溫室上（一般不超過 60 m），經(jīng)常發(fā)生卷軸彎曲變形的問題，難以保證卷軸與墊毯的密封性，傳統(tǒng)的中卷式二連桿卷簾機在內(nèi)保溫溫室中又沒有安裝和運行的空間。鴻盛集團創(chuàng)新開發(fā)的雙側(cè)同步擺臂卷簾機，能夠從保溫被的兩端同步帶動保溫被平穩(wěn)卷放，從而滿足了保溫被展開后四周嚴密密封的要求。當(dāng)然，這一創(chuàng)新技術(shù)在建設(shè)成本允許的條件下也同樣適用于保溫被外置日光溫室中保溫被的卷放。
       一、增加振動除雪裝置
減少溫室屋面積雪的第三項措施是在溫室骨架上安裝振動器（圖 1）。在溫室前屋面骨架的上部縱向系桿旁間距 20~30 cm 并行布置 1道縱向系桿（為節(jié)約成本，附加系桿不一定要求與骨架縱向系桿同長，只在安裝振動器的相鄰兩榀骨架之間安裝即可，但這樣可能會影響整個棚面的振動效果），沿溫室長度方向間隔20~30 m 以兩個系桿為依托安裝一臺電動振動器。下雪期間開啟振動器，殘存在溫室屋面的積雪通過振動器的振動，使積雪脫離屋面塑料薄膜，在上部積雪的推壓和積雪自身的重力作用下，在具有一定坡度的屋面上積雪將會自動滑落。采用這種方法，設(shè)備簡單、運行能耗小，除雪效果好，可大大減少除雪的勞動強度，增加溫室作物的采光時間，不僅可以應(yīng)用在該類雙膜單被或單膜單被內(nèi)保溫溫室上，也可使用在塑料大棚和連棟塑料薄膜溫室上，對前屋面坡度較大的日光溫室上覆蓋表面比較光滑的保溫被時也將具有同樣的除雪效果。
 

圖 1 溫室屋面除雪振動器

        二、溫室保溫儲熱的解決方案
        溫室圍護墻體保溫的解決方案
        該溫室由于前屋面和后屋面均采用透光塑料薄膜外覆蓋，室內(nèi)采用保溫被保溫，溫室的整個屋面系統(tǒng)是一套統(tǒng)一的雙膜單被保溫結(jié)構(gòu)，提高其保溫性能主要通過增加保溫被的熱阻和增強保溫被的密封性來實現(xiàn)，由此，溫室圍護結(jié)構(gòu)的保溫將重點聚焦在溫室墻體的保溫上。
       傳統(tǒng)的土墻結(jié)構(gòu)日光溫室，墻體占地面積大，溫室建設(shè)對土地的破壞嚴重，未來土地恢復(fù)的成本高、周期長，雖然其保溫蓄熱性能好、建筑材料來源豐富、溫室建設(shè)投資低，非常適合投資能力較低的廣大農(nóng)戶建設(shè)生產(chǎn)，但隨著人們對保護生態(tài)環(huán)境意識的不斷提高以及國家和地方政府部門對保護耕地政策的不斷強化，淘汰和替代傳統(tǒng)土墻結(jié)構(gòu)（尤其是機打土墻結(jié)構(gòu)）溫室的呼聲在行業(yè)內(nèi)越來越高，墻體輕型化已經(jīng)成為了當(dāng)前和未來日光溫室技術(shù)發(fā)展的潮流和方向。
目前日光溫室墻體輕型化材料的選擇主要從兩個方向入手：一是用高保溫性能的柔性材料，包括草苫、各類保溫被等；二是用高保溫性能的剛性材料，如彩鋼板、發(fā)泡水泥、空心磚、聚苯板（EPS）等。其中以聚苯板為墻體保溫材料的做法有兩種：一種是實心聚苯板（包括彩鋼板或擠塑板），另一種是空心的模塊磚（圖 2），前者一般外貼在承重墻面（立柱）上，而后者則可以通過在內(nèi)部空腔中設(shè)置鋼管或鋼筋混凝土立柱后形成獨立的保溫墻體，不僅占地面積小，而且完全消除了承重結(jié)構(gòu)的“冷橋”，使溫室的整體保溫性能大大提高，由此，EPS模塊磚似乎也成為了當(dāng)前日光溫室墻體輕型化中的新寵兒。

a. 通用平面模塊

        鴻盛集團下屬的鴻盛建材公司就是一家專門生產(chǎn)空腔聚苯模塊的企業(yè)，進入溫室領(lǐng)域后，針對溫室特點，專門開發(fā)設(shè)計了一套適用于溫室墻體的聚苯模塊，包括通用平面模塊磚和轉(zhuǎn)角模塊磚等（圖 2），每個模塊四面端口都設(shè)計有對接陰陽契口。溫室墻體施工時，各模塊通過陰陽契口組裝連接，不需要任何膠黏劑即可形成牢固、密封的墻體平面。在墻體平面組裝完成后，向模塊空心中安插鋼筋，最后再向模塊空心中澆灌水泥砂漿（圖 3），即可構(gòu)成鋼筋混凝土承重立柱和墻體，而且由于空腔模塊的保護，鋼筋混凝土澆筑還省去了施工模板，不僅施工速度快，而且節(jié)約成本，也不需要拆卸模板。此外，由于聚苯模塊的保溫性能好，施工中又沒有任何的冷橋，因此溫室的整體保溫性能良好，尤其適合于高寒地區(qū)使用。通過加厚墻體或調(diào)整模塊磚材料的密度還可為不同氣候區(qū)建設(shè)的溫室提供不同保溫要求的設(shè)計和材料供應(yīng)方案。 

a. 后墻施工

        三、溫室儲放熱的解決方案
       采用輕型化墻體后，傳統(tǒng)日光溫室被動儲放熱的功能也將隨之消失。沒有夜間的補充熱源，僅靠嚴密的保溫在高寒地區(qū)實現(xiàn)喜溫果菜的越冬生產(chǎn)似乎是難以實現(xiàn)的目標。為此，鴻盛集團相應(yīng)配套了墻面儲熱和地面儲熱兩套主被動儲放熱系統(tǒng)。
◆后墻立體栽培槽被動儲放熱系統(tǒng)后墻是日光溫室被動和主動儲放熱的主要部位，也是各類儲放熱技術(shù)研究的聚焦位置。圍繞后墻的被動儲熱包括采用土墻、石墻、水墻等厚重墻體；圍繞后墻的主動儲熱包括表面水循環(huán)、墻內(nèi)空氣循環(huán)等。為了節(jié)約用地、減小運行成本、提高經(jīng)濟效益，鴻盛集團采用了緊貼后墻內(nèi)表面安裝立體種植槽的被動儲放熱方法（圖 4a）。該方法是將單體的種植槽沿溫室后墻長度方向通長布置、沿溫室后墻高度方向設(shè)置 6 層，槽內(nèi)填裝栽培基質(zhì)并種植葉菜，利用栽培基質(zhì)的熱惰性（基質(zhì)澆水濕潤后的熱惰性更大）白天儲熱夜間放熱，在完成儲放熱功能的同時還擴大了溫室種植面積，可謂是一種一舉多能、高效開發(fā)利用溫室后墻的綜合技術(shù)措施。到了夏天，當(dāng)溫室不需要儲放熱量時，可拆除栽培槽消除墻體儲熱體（圖 4b），也減輕了溫室的降溫負荷。

  a. 冬季安裝立體種植槽增加儲熱

         ◆土壤空氣介質(zhì)主動儲放熱除了溫室后墻外，溫室地面實際上更是一個大的儲熱體。開發(fā)利用地面土壤儲熱不僅不占用溫室種植面積，而且還能提高溫室地溫，對改善作物根區(qū)生長環(huán)境起到非常積極的作用。地面土壤空氣循環(huán)儲熱的方法已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，但不同的企業(yè)也有不同的做法。鴻盛集團的做法是在溫室后墻的上部進風(fēng)（圖 5a，按照熱空氣上升的原理這里的氣溫應(yīng)該最高），通過附著在后墻的主風(fēng)道將熱風(fēng)導(dǎo)流到沿溫室長度方向均勻布置、沿溫室跨度方向通長布置的傳熱導(dǎo)管中，經(jīng)過與地面土壤熱量交換后的空氣從溫室前端的出風(fēng)口排出再重新進入溫室并與溫室熱空氣混合，一方面將室內(nèi)熱量交換儲存在地面土壤中，另一方面降溫后的冷空氣重新返回溫室可起到溫室空氣降溫的作用，此外，在熱空氣與地面土壤進行熱交換的過程中，由于空氣溫度的降低將伴隨空氣中水分的析出，同時也起到了降低溫室中空氣濕度的作用。 

a. 立墻主風(fēng)道及進風(fēng)口

         傳熱導(dǎo)管的直徑、埋深以及埋設(shè)間距目前還沒有規(guī)范的設(shè)計方法。一般而言，傳熱導(dǎo)管的直徑多在 100 mm 以內(nèi)，埋深應(yīng)在作物耕作層以下（多為 300~500 mm，最深不應(yīng)超過 1 m），布置間距與作物的種植壟距相對應(yīng)最好（圖 5b）。但由于埋設(shè)傳熱導(dǎo)管需要土建開溝和回填，管材用量也較大，為了節(jié)約成本，有的設(shè)計者經(jīng)常采用寬間距布置（2~3 m），有的甚至采用東西向布置，沿跨度方向布置 2~3根，顯然導(dǎo)熱管的多少將直接影響溫室地面土壤的儲熱量和風(fēng)機配套動力大小及其運行成本的高低。
        為了能夠調(diào)節(jié)傳熱導(dǎo)管內(nèi)空氣的流量，鴻盛集團還在導(dǎo)管的出口安裝了調(diào)節(jié)閥（圖 5c），可根據(jù)室內(nèi)空氣溫度的高低人工控制調(diào)節(jié)通風(fēng)量的大小。但由于調(diào)節(jié)通風(fēng)的工作量較大，而且人工調(diào)節(jié)也不精準、不及時，給實際生產(chǎn)管理帶來一定困難。如果能夠開發(fā)出一套自動控制系統(tǒng)，以室內(nèi)空氣溫度和土壤溫度為輸入?yún)?shù)，以儲放熱量為控制目標進行自動精準調(diào)控將是這一技術(shù)未來推廣一種更現(xiàn)實的需要。
       對儲熱系統(tǒng)進風(fēng)口位置的設(shè)置，一般要求設(shè)置在溫室內(nèi)最高處，這里白天溫度最高，進行儲熱交換的效率也最高?；谶@樣的設(shè)計原理，有些設(shè)計者將系統(tǒng)的進風(fēng)口伸出內(nèi)層骨架，設(shè)置在了臨近外層骨架屋脊的部位（圖 6）。這種設(shè)計對白天地面土壤的儲熱應(yīng)該是合理和高效的，但到了夜間系統(tǒng)運行土壤放熱時，由于進風(fēng)口處于內(nèi)保溫被的外部，雖然外層塑料薄膜也具有一定的保溫性能，但與位于內(nèi)層保溫被下的室內(nèi)空氣溫度相比有很大的溫差。這種冷涼的空氣進入地面土壤，將很快把地面土壤中的熱量置換出來，使地面土壤溫度快速下降，直接影響溫室地溫的穩(wěn)定性。另外，從節(jié)能的角度講，盡量采用在保溫被下室內(nèi)的高溫空氣與地面土壤進行熱量交換，整個系統(tǒng)損失的熱量將最小，為此，在系統(tǒng)進風(fēng)口設(shè)置時將其設(shè)置在內(nèi)保溫被之下（圖 5a）應(yīng)該是比較合理的，或者在內(nèi)保溫空間進風(fēng)主管上設(shè)置閥門，切斷與外保溫空間的氣流交換，形成內(nèi)保溫空間內(nèi)的氣流循環(huán)。
 

圖 6 不合理的屋脊進風(fēng)口設(shè)置

       四、持續(xù)的改進方案
      在經(jīng)過 2018~2019 年度整個冬季運行后，這種溫室在黑龍江省哈爾濱市和山東省壽光市均取得了良好的效果，種植喜溫果菜成功越冬，應(yīng)該說初戰(zhàn)告捷。出師成功的戰(zhàn)果也鼓舞著鴻盛集團研究團隊繼續(xù)進行技術(shù)改進和性能提升的信心。在分析溫室性能的基礎(chǔ)上，鴻盛集團在提升溫室保溫性能方面又進一步提出了新的措施：一是加強溫室后屋面的保溫；二是加強溫室前沿基礎(chǔ)表面的密封和保溫。
五、加強后屋面保溫
針對溫室后屋面只有單層塑料薄膜保溫性能不足的問題，鴻盛集團又回歸到傳統(tǒng)日光溫室固定保溫后屋面的做法，并設(shè)計建造了第三代試驗樣棚（圖 7），期望在 2019~2020 年的試驗中取得更好的結(jié)果。 

a. 南立面

        從改進的溫室結(jié)構(gòu)看，溫室屋脊前移并使后屋面的坡度適當(dāng)減小，這主要是考慮：①原設(shè)計的溫室后屋面坡度達到 80°，遠遠超過屋面積雪分布系數(shù)為 0 的 60° 屋面坡度要求，適當(dāng)減小后屋面坡度實際上也不會出現(xiàn)屋面積雪的問題，但減小后屋面坡度可在保持屋脊高度不變的條件下增大前屋面的整體坡度，或者在保持前屋面坡度不變的條件下降低溫室屋脊高度，從增強前屋面除雪能力和降低溫室建設(shè)成本兩方面都有收益；②安裝屋面振動器后可以通過主動振動強制清除較緩坡度屋面上的積雪，而且減緩屋面坡度也能進一步降低溫室高度，節(jié)約溫室建造成本，此外，降低了溫室脊高，相應(yīng)還可縮短前后兩棟溫室之間的間距，起到了節(jié)約土地資源的作用。
        六、加強溫室前部基礎(chǔ)頂面密封和保溫
溫室前沿基礎(chǔ)表面是保溫被展開后放置的地方。前已敘及，保溫被密封的嚴密程度將直接影響溫室整體保溫性能的好壞。鴻盛集團專門開發(fā)的雙側(cè)同步擺臂卷簾機能夠保證保溫被卷軸平直，但如果放置保溫被卷軸的溫室前沿基礎(chǔ)表面不平整，溫室的整體密封性將仍然存在缺陷。為此，鴻盛集團在技術(shù)改進中將表面平整的高密度聚苯模塊通過插接組裝水平鋪設(shè)在基礎(chǔ)表面（圖 8），既保證了溫室前沿基礎(chǔ)表面的平整度，又增強了前沿基礎(chǔ)的保溫性，同時由于外層骨架架空前探，事實上也減小了溫室前沿基礎(chǔ)的寬度，節(jié)約了基礎(chǔ)建設(shè)的投資，也避免了溫室屋面水流對基礎(chǔ)表面的破壞（在寒冷地區(qū)基礎(chǔ)表面沾水可能會引起基礎(chǔ)面層凍裂），實際上還增加了溫室地面的種植面積。

a. 外骨架前探