高效節(jié)能日光溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建造技術(shù)

1、高效節(jié)能日光溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建造技術(shù)節(jié)能型日光溫室是我國(guó)近年來(lái)在蔬菜生產(chǎn)中大規(guī)模采用的一項(xiàng)農(nóng)業(yè)園藝設(shè)施。由 于較好地解決了采光、載熱和保溫的一系列問(wèn)題，可在北方地區(qū)嚴(yán)寒的冬季不加溫條 件下進(jìn)行反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)，達(dá)到節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、高效的目的。 該項(xiàng)技術(shù)在全國(guó)推廣以來(lái)，深受生產(chǎn)者歡迎，顯示了強(qiáng)大的生命力，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì) 的迅速發(fā)展，在農(nóng)村已形成了支柱型農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，其經(jīng)濟(jì)效益引起了社會(huì)各界的高度關(guān) 注。目前節(jié)能型日光溫室在全國(guó)已發(fā)展到幾百萬(wàn)畝，全范圍解決了蔬菜的周年生產(chǎn)、 均衡上市、四季常青，從根本上解決了城鄉(xiāng)人民的吃菜問(wèn)題。為部隊(duì)農(nóng)副業(yè)生產(chǎn)提供 了廣闊的前景和有利的保障。一、高效節(jié)能日光溫室的基本特征 高

2、效節(jié)能日光溫室是在科學(xué)的利用太陽(yáng)能的基礎(chǔ)上形成的農(nóng)業(yè)園藝設(shè)施，在生產(chǎn)中體 現(xiàn)了低成本、高效益的特點(diǎn)。其性能特征是：1 、采光好：高效節(jié)能日光溫室的前屋面設(shè)計(jì)充分考慮到了不同緯度條件下的太 陽(yáng)高度角及太陽(yáng)光對(duì)棚面的入射角，使其在不同的季節(jié)和不同的太陽(yáng)光入射時(shí)段，都 形成較理想的直射條件，盡可能減少光的散射和折射，最大限度的利用了太陽(yáng)能。2、保溫好：高效節(jié)能日光溫室，利用后墻體、后屋面及前屋面的透明覆蓋材料 和保溫材料，最大限度的把白天太陽(yáng)光入射帶來(lái)的幅射熱保存下來(lái)，盡可能減少夜間 熱傳導(dǎo)、熱幅射和熱量的縫隙擴(kuò)散效應(yīng)，使室內(nèi)溫度在夜間不低于8 °C,以保證蔬菜在冬季的安全生產(chǎn)。3、載熱好

3、（ 貯熱好）：高效節(jié)能日光溫室利用墻體吸熱,后屋面載熱等特點(diǎn),在白 天有太陽(yáng)照射的條件下,盡可能使墻體、后屋面、地表面大量吸熱,采用熱容量大的 材料,大量貯蓄熱量,在夜間再不斷釋放出來(lái),補(bǔ)償溫室氣溫?fù)p失的部分,以保證室 內(nèi)溫度達(dá)到要求的區(qū)間。二、高效節(jié)能日光溫室的特征要素1 、方位角：高效節(jié)能日光溫室在建造時(shí)，對(duì)溫室在地面上的座落方位有較嚴(yán)格 的要求，一般要求座北朝南，東西走向，正向布局，目的是盡可能延長(zhǎng)日照時(shí)間，在 具體實(shí)施時(shí)，由于地形的限制，無(wú)法作到正向布局時(shí)，可根據(jù)具體情況，向東或向西 偏斜 5°，最大偏斜不可超過(guò) 10°，若偏斜角度太大，會(huì)減少日光溫室的日照時(shí)間，直

4、 接影響溫室的熱性能，當(dāng)然對(duì)生產(chǎn)也會(huì)帶來(lái)很大損失。2 、高度：是指高效節(jié)能日光溫室屋脊最高的位置，即矢高。矢高太低，溫室內(nèi) 空間太小，熱容性能差，往往造成驟冷驟熱，夜間保溫性差，容易引起植物冷害，同 時(shí)由于空間小，水蒸氣排放不流暢，造成室內(nèi)濕度過(guò)大，容易結(jié)露，會(huì)引起多種病害 發(fā)生。矢高過(guò)高，溫室內(nèi)空間太大，早上升溫速度慢，白天在日照的條件下，仍不能 把室內(nèi)溫度提高到要求的區(qū)間，那么在夜間也無(wú)法使室內(nèi)溫度保持在8C以上，同樣有造成冷害的可能。通過(guò)多年生產(chǎn)實(shí)踐，目前在生產(chǎn)中建造的日光溫室，其矢高控制 在 3.6 3.9 米是比較理想的。3 、跨度：也就是日光溫室的南北向內(nèi)徑，即進(jìn)深?？缍冗^(guò)小，溫室

5、內(nèi)栽培床面 積小，生產(chǎn)能力差?？缍冗^(guò)大，直接影響日光溫室前屋面的坡度，也就是影響了太陽(yáng) 光的入射角度，造成日光棚面的溫室直射率底，進(jìn)而影響溫室的熱效應(yīng)，降低溫室的 生產(chǎn)性能。在 3.6 3.9 米矢高控制下的日光溫室，其合理的的跨度是7.5 8.5 米。4、長(zhǎng)度：是指日光溫室東西延長(zhǎng)的長(zhǎng)度，無(wú)論建造多么長(zhǎng)的日光溫室，其東、 西兩側(cè)的山墻高度是不變的，也就是說(shuō)兩側(cè)山墻在溫室內(nèi)造成的遮陽(yáng)陰影面積是不變 的，這種陰影面積在溫室內(nèi)屬弱光照區(qū)，即低產(chǎn)區(qū)，溫室越長(zhǎng)，兩側(cè)山墻內(nèi)造成的遮 陽(yáng)陰影和溫室總面積的比值就小， 也就是說(shuō)山墻陰影對(duì)溫室生產(chǎn)造成的損失比例就小。 溫室越短，山墻陰影對(duì)溫室生產(chǎn)造成的損失比例

6、就越大。因此，原則上講只要地形允 許，日光溫室越長(zhǎng)越好。但根據(jù)生產(chǎn)需要，為了操作方便，一般日光溫室的建造長(zhǎng)度 控制在 50-60 米之間為宜。5、厚度：是指高效節(jié)能日光溫室墻體的厚度和日光溫室后屋面的厚度。(1) 墻體厚度：主要是為降低熱傳導(dǎo)對(duì)溫室內(nèi)溫度損失的影響， 墻體厚度不夠， 熱 傳導(dǎo)作用頻繁，保溫性能差，熱量損失大。墻體過(guò)厚，建造施工難度大，造價(jià)高。因此，日光溫室墻體的厚度要有一個(gè)科學(xué)合理的選擇，通過(guò)試驗(yàn)和多年生產(chǎn)實(shí)踐證明， 日光溫室墻體厚度一般確定為一米，即可達(dá)到降低熱傳導(dǎo)，提高溫室保溫性能的要求。(2) 后屋面草層厚度： 為了提高日光溫室后屋面的載熱和保溫作用， 后屋面一般選 用麥

7、草做保溫隔熱層。麥草比泥土、砼的熱容大，白天在太陽(yáng)照射下，可貯備大量熱 能，夜間隨溫室內(nèi)氣溫不斷下降，草層的熱能不斷釋放出來(lái)，補(bǔ)償溫室內(nèi)溫度。同時(shí) 麥草層的空隙度大，熱傳導(dǎo)小，熱量對(duì)外散失的少，有良好的保溫作用。一般后屋面 的草層在屋面中部要達(dá)到 70 公分厚，前沿要達(dá)到 20 公分厚。6 、角度：是指后屋面的仰角和前屋面的太陽(yáng)光入射角。(1) 后屋面仰角：一般溫室后屋面和后墻體的交角為 90 °，后屋面對(duì)后墻體造成 了很大的陰影面，因此，溫光效應(yīng)不好。高效節(jié)能日光溫室后屋面和后墻體的交角為 90 °+(40 °±5°)，也就是說(shuō)形成了 125

8、 °135 °的交角，后屋面對(duì)后墻體幾乎沒(méi)有造 成陰影面，冬至前后，后屋面和后墻體同樣可有太陽(yáng)光照射，容易提高后屋面和后墻 體的溫度，從而提高溫室性能。(2) 前屋面太陽(yáng)光入射角： 前屋面太陽(yáng)光入射角是根據(jù)不同緯度地區(qū)冬至?xí)r的太陽(yáng) 高度角確定的，確定合理的前屋面太陽(yáng)光入射角，是提高日光溫室溫光性能的基礎(chǔ)， 其計(jì)算辦法為：Z a = 3冬至-40 °其中：/ a為日光溫室合理采光屋面角。:為具體地區(qū)的地理緯度。3冬至 : 冬至?xí)r的赤緯為 -23.5040° :是為了降低溫室起架，形成的一個(gè)常數(shù)。將太陽(yáng)光入射角控制在 00 900 之間入射角不大于 900例

9、：在北緯 36 °地區(qū)，其合理采光屋面角應(yīng)為：/ a = 3冬至-40 ° =36 ° -(-23.5)-40 °=19.5 °在北緯 39 °地區(qū)，其合理采光屋面角應(yīng)為：/ a = 3冬至-40 ° =39 ° -(-23.5)-40=22.5 °由于太陽(yáng)高度角及入射角的年節(jié)期變化和日時(shí)段變化，致使日光溫室只有在冬至 正午時(shí)才能達(dá)到合理的采光要求，其它節(jié)期，其它時(shí)段采光均不夠合理。從作物光合 強(qiáng)度及最佳光合作用時(shí)段看，早上、即日出至正午，是光合作用最活躍的時(shí)候，這段 時(shí)間需要有充足的光照和理想的溫度環(huán)境

10、，因此，可將日出至正午視為最佳采光時(shí)段， 那么，在確定合理采光屋面角時(shí)， 以考慮最佳采光時(shí)段 (早上 10 時(shí))的太陽(yáng)高度角及入 射角最為合理。根據(jù)計(jì)算，高效節(jié)能日光溫室前屋面傾角應(yīng)在合理采光屋面角的基礎(chǔ) 上增加 5° 7°即可。那么，在北緯 36 度地區(qū)，其最佳采光時(shí)段合理采光屋面角應(yīng)為 19.5 °+5°或7°即為 24.5 °26.5 °。在北緯 39 °地區(qū)，其最佳采光時(shí)段合理采光屋 面角應(yīng)為 22.5° +5° 或 7°即為 27.5 ° 29.5 ° 。

11、以計(jì)算出的采光屋面角為基礎(chǔ)，確定 日光溫室前屋面的坡度及弧度，即可建造理想的日光溫室。7、建筑材料：日光溫室建設(shè)所用的材料本著因地制宜、就地取材的原則，其材 料規(guī)格的選用直接影響著建筑造價(jià)的高低?；静牧蠟椋翰缓袡C(jī)質(zhì)的土、麥草、毛 竹、 8# 鉛絲、砼立柱或木立柱或金屬立柱，木質(zhì)框架或金屬材料框架等。 墻體：一般選用不含有機(jī)質(zhì)的濕土夯實(shí)打起，若需提高規(guī)格、建筑堅(jiān)固美觀，土墻內(nèi) 外可用磚砌起。 后屋面：一般在骨架上覆麥草封閉，麥草上用泥土覆蓋，也可用砼板覆蓋。 前屋面：骨架部分一般用竹、木材料做成，也可用金屬材料制作。在骨架上用 8# 鉛絲 制成網(wǎng)格狀，再用毛竹分割即成。8、透明覆蓋材料：前屋

12、面用透明材料覆蓋，一般選用長(zhǎng)壽無(wú)滴膜，即聚氯乙稀 無(wú)滴膜，該材料柔韌性強(qiáng)，不易拉裂，保溫性好，但表面靜電吸塵嚴(yán)重，透光率低， 一般新膜透光率為 75% 。吸塵后透光率僅有 50% 左右，適用于黃瓜、蕃茄等作物栽 培使用。目前推廣使用的醋酸乙稀膜，透光率在 85% 左右，表面靜電吸塵差，適用于 茄子、辣椒等作物栽培使用。另外，還有多功能復(fù)合膜等正在生產(chǎn)中試用。9、保溫覆蓋材料：夜間在前屋面透明覆蓋材料上再覆蓋一層保溫材料，降低熱 損失。一般選用稻草草簾，規(guī)格為長(zhǎng) 9 米、寬 1.2 米用七道底繩編制，編制要緊密， 厚度不低于 4 公分。草簾也有用麥草、浦草等制做的，這種材料保溫效果相對(duì)要差一 些

13、。以上用方位角、五度、三材的概念敘述了日光溫室的基本要點(diǎn)。三、高效節(jié)能日光溫室基本參數(shù)設(shè)計(jì)高效節(jié)能日光溫室基本性能參數(shù)為：矢高 3.6 3.9 米 跨度 7.5 8.5 米前屋面傾角 上沿 12°14° 中部 23°25°前坡 26°30° 前坡角 30°35°后屋面仰角為 90 °+40 °=130 °或 90°+45 °=135 °后墻內(nèi)徑高度： 2.6 米（以?xún)?nèi)地平為 ±0 ）后墻外側(cè)在 2.6 米的基礎(chǔ)上 ,作厚 50 公分，高 1 米的

14、女兒墻（以?xún)?nèi)地平為 ±0 ）后墻厚度：地腳 1.5 米，隨高度不斷收縮最后收至 1 米厚。山墻最高點(diǎn) 3.7 米或 3.9 米，前坡和溫室前棚面弧度一致。 后屋面：長(zhǎng)后坡溫室：坡長(zhǎng) 3 米（一般在冬季平均溫度低于-25 C地區(qū)使用）垂直投影1.8米。中長(zhǎng)后坡溫室坡長(zhǎng) 2.4 2.6 米，垂直投影 1.2 米1.4 米。短后坡溫室：坡長(zhǎng) 1.8 1.6 米垂直投影 1 米0.8 米后屋面厚度：后屋面中部草層厚度為 70 公分前沿為 20 公分。上覆蓋 5 公分厚 草泥。后屋面外坡度 10 °后屋面 8# 鉛絲密度間距 15 公分前屋面 8# 鉛絲密度間距 40 公分前屋面毛竹

15、密度間距 60 公分后沿設(shè)一排立柱或不設(shè)立柱，平面開(kāi)間 3.6 米，立柱面間距 3.6 米 材料規(guī)格：毛竹：小頭直徑不小于 1.5 公分鉛絲： 8# 立柱：木質(zhì)的直徑不小于 15 公分（小頭）砼材料的10 X12公分內(nèi)設(shè)4根8鋼筋金屬材料的用 DN32 厚壁管。金屬行架按圖紙繪制的前屋面傾角弧度制作無(wú)立柱溫行架材料上沿/ 40或DN32管材下沿DN25管材。行架內(nèi)高40公分 到底角均勻收縮止25公分，后屋面上沿50或DN32管材，下沿/ 40或DN32管 材，行架內(nèi)高40公分，行架間用 1012的鋼筋人字型焊接。有立柱溫室后沿可設(shè)一排立柱，間距3.6米，行架材料上沿DN32設(shè)材，下沿18 麻花

16、筋，其它做法同上。后屋面砼預(yù)制板寬 500mm 、厚 40mm 按正規(guī)預(yù)制件加筋。 長(zhǎng)度隨后屋面坡長(zhǎng)。四、高效節(jié)能日光溫室建造技術(shù)1 、場(chǎng)地選擇：建造日光溫室場(chǎng)地要求：地形平坦，土質(zhì)肥沃，道路暢通，水電齊備，地勢(shì)開(kāi)闊， 尤其南側(cè)無(wú)遮陽(yáng)的建筑物或樹(shù)木等。(1) 后墻體建造：地基下挖 50 公分，地槽寬度 1.5 米，素土夯實(shí) 30 公分，上用 3 : 7灰土夯實(shí)20公分至±0，處理好地基后在室內(nèi)地表起去 20公分肥土后，用下層 素土打墻至要求的高度，并作外側(cè)女兒墻，待土墻曬干后，若需包磚，可在內(nèi)外側(cè)用 12 公分磚墻包砌，每開(kāi)間設(shè) 24 公分磚柱連接，磚柱嵌在土墻內(nèi)，墻面平整。(2)

17、屋面金屬行架制作： 按圖紙要求，在地面做放大樣模具， 在模具控制下， 用要 求的材料制做弧型行架，焊點(diǎn)要牢固。(3) 行架安裝：在后墻體要求的高度上，確定行架入墻點(diǎn)，行架要入墻 50 公分， 在行架入墻落腳處，做50X 50X 60公分的素砼支撐，并固定行架。行架落地前腳， 作支撐點(diǎn)，可用50X 50X 60公分的素砼地座支撐，也可在前沿做24X 24公分的砼地 梁支撐。支撐點(diǎn)設(shè)預(yù)埋件，把行架前腳固定在預(yù)埋件上。(4) 后屋面制作：在最高點(diǎn)東西方向通長(zhǎng)設(shè)一根 50 ，南北方向用 DN32 管材一 頭焊在槽鋼上，一頭搭在墻上， 1.8 米間距，等距離設(shè)置，并在后屋面中部東西方向 通長(zhǎng)設(shè)一根 DN

18、32 管材，后在行架上沿東西方向 15 公分等間距通長(zhǎng)設(shè)置 8# 鉛絲，兩 端在山墻外設(shè)地堡固定。在 8# 鉛絲上鋪塑料膜，在膜上壓麥草，達(dá)到要求厚度，草上用 5 公分草泥抹平再用 3 公分土泥收光或用 3 公分草泥抹平后，搭上砼蓋板。(5) 前屋面制作：行架固定好后在行架上沿東西方向 40 公分等間距通長(zhǎng)設(shè)置 8# 鉛絲，兩端在山墻外設(shè)地堡固定，或在山墻內(nèi)側(cè)設(shè)行架后，鉛絲固定在行架上。再用 細(xì)鐵絲把 8# 鉛絲固定在行架的各個(gè)接觸點(diǎn)上。 后用毛竹南北向同行架平行以 60 公分 間距等距離設(shè)置在 8# 鉛絲上，并固定毛竹和鉛絲的所有接觸點(diǎn)， 形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)即琴 弦結(jié)構(gòu)。(6) 臺(tái)階設(shè)置：在兩端山墻外側(cè)設(shè)置臺(tái)階踏步，臺(tái)階寬度 60 公分，高度