日光溫室墻體多種結(jié)構(gòu)形態(tài)及性能

1、日光溫室墻體多種結(jié)構(gòu)形態(tài)及性能總結(jié)過去是為了更好地著眼當(dāng)前，展望未來。本文作者以30多年對中國日光溫室的所見所聞，以日光溫室墻體的變遷為例，給廣大讀者系統(tǒng)勾畫出我國日光溫室創(chuàng)新發(fā)展的歷史軌跡和經(jīng)驗(yàn)沉淀，以便梳理發(fā)展成果、普及成熟技術(shù)、啟迪研究思路，為我國日光溫室未來更好更快地發(fā)展提供一些可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)和智慧。日光溫室的墻體結(jié)構(gòu)及建造材料的更新與發(fā)展，是隨著人們對日光溫室墻體功能的研究和認(rèn)識、溫室建設(shè)要求的提升、建筑材料的變化以及建造技術(shù)的革新而同步發(fā)展的。在近30多年的發(fā)展歷程中，日光溫室的墻體結(jié)構(gòu)從最早的土墻結(jié)構(gòu)發(fā)展到磚墻結(jié)構(gòu)，從蓄熱保溫的復(fù)合墻體發(fā)展到隔熱圍護(hù)的單功能墻體，建筑材料更是因地

2、制宜、就地取材，從生土、磚石、作物秸稈等傳統(tǒng)建材發(fā)展到保溫彩鋼板、加氣混凝土塊、大型樓屋面板、發(fā)泡水泥等現(xiàn)代建筑材料，使溫室建造的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化水平不斷提升，墻體設(shè)計(jì)的理念也在不斷更新，可以說當(dāng)前日光溫室墻體結(jié)構(gòu)和材料已經(jīng)走到了一個(gè)創(chuàng)新與變革的年代。土墻結(jié)構(gòu)  日光溫室墻體承載著溫室的圍護(hù)、結(jié)構(gòu)承重和保溫蓄熱等多重功能，因此，墻體材料和墻體結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響日光溫室整體性能。從日光溫室建設(shè)的性價(jià)比分析，墻體材料選擇應(yīng)該考慮以下因素：易獲取性；成本；承載能力；保溫性能；蓄熱性能；砌筑的建設(shè)速度；對環(huán)境的影響。綜合考慮以上諸多因素，發(fā)現(xiàn)土墻是很理想的日光溫室墻體，因此，我國

3、日光溫室建造大部分墻體采用土墻結(jié)構(gòu)，至今仍是廣大農(nóng)村日光溫室建設(shè)的主流。以土為建筑材料的墻體做法有兩種形式：干打壘和堆土碾壓。早期在我國的西北地區(qū)，日光溫室的土墻主要采用干打壘結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)耐久性好，結(jié)構(gòu)占地面積小，尤其適合降雨量較小的干旱或半干旱地區(qū)；材料主要以黏土和黃土為主，可就地取材，其中若摻雜一些麥草或稻草秸，更能提高墻體的強(qiáng)度。但打造干打壘結(jié)構(gòu)主要依靠人工，建造費(fèi)時(shí)費(fèi)工，所以在我國東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)革新創(chuàng)造了堆土后墻，目前發(fā)展為機(jī)打土墻結(jié)構(gòu)，就是用履帶機(jī)直接碾壓堆土，形成寬厚墻體，再用挖掘機(jī)裁出溫室內(nèi)墻面，即形成寬厚的溫室墻體。由于結(jié)構(gòu)寬厚，這種墻體的保溫性和承載能力都得到了保證，而且

4、施工速度快、造價(jià)低，因此，受到廣大農(nóng)民歡迎，得到快速推廣。土墻結(jié)構(gòu)也存在一些天然的缺陷：結(jié)構(gòu)的耐久性差；各地土質(zhì)不同，墻體的性能差異較大（沙質(zhì)土壤不能打墻）；吸濕能力強(qiáng)，潮濕后保溫能力下降很快；墻體防雨水沖刷的能力差；材料的保溫性能較差，要滿足溫室的保溫，必須建造很厚的墻體，導(dǎo)致占地面積大，土地利用率低；墻體建造對土壤的破壞比較嚴(yán)重，尤其對可以用作種植的有機(jī)質(zhì)土層破壞嚴(yán)重，土壤肥力恢復(fù)時(shí)間長，改造花費(fèi)成本也高。可見，土墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)幾乎和優(yōu)點(diǎn)一樣多。因此，長久以來，人們一直在研究和探索替代土墻的新的建筑材料和建造技術(shù)。磚墻結(jié)構(gòu)  黏土磚是最早用于替代土墻的建筑材料。與土墻結(jié)構(gòu)相比，磚墻

5、結(jié)構(gòu)具有耐久性好，占地面積小、外觀美觀、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但相應(yīng)造價(jià)也較高。此外，由于黏土磚的導(dǎo)熱性與土壤相差無幾，實(shí)心的磚墻，不論墻體厚度是24厘米、37厘米還是49厘米，其保溫性能都無法與3米至7米的寬厚土墻相比較，難以滿足日光溫室的保溫要求，因此，早期的做法是采用空心墻或夾心復(fù)合墻，利用空氣或填充保溫材料的絕熱性能來提高墻體的保溫性能。保溫性能的好壞取決于填充材料的性能?？商畛涞谋夭牧习t渣、珍珠巖、蛭石、陶粒、土等松散保溫材料以及聚苯乙烯泡沫板等塊狀材料。研究發(fā)現(xiàn)，由于兩堵墻體之間空隙一般寬度在10厘米至12厘米，空氣在其中容易形成上下對流，使空心墻體的保溫性能遠(yuǎn)達(dá)不到理想的靜止空

6、氣隔熱的效果，因此，在實(shí)踐中基本不采用空心墻體，而采用填充墻體。但松散材料的保溫墻體，由于材料容易吸潮，而且隨著時(shí)間的延長，保溫材料在自重作用下逐漸被壓實(shí)，造成墻體上部自然形成空心，保溫性能下降。有鑒于此，用吸潮性差的聚苯乙烯泡沫板作墻體保溫層就成了夾心墻體的主流。用這種材料，墻體厚度薄，占地面積少，施工速度快，雖然價(jià)格較高，但在具有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)力的示范園區(qū)建設(shè)中被大量采用。通過實(shí)踐人們逐步認(rèn)識到，這種夾心結(jié)構(gòu)墻體與日光溫室墻體保溫蓄熱的理論有一定沖突。長期以來大家認(rèn)為，溫室墻體的內(nèi)側(cè)材料主要起儲熱放熱的作用，而外側(cè)保溫層則主要起隔熱的作用，也就是主要抵御外部冷量侵入，同時(shí)阻止內(nèi)部墻體熱量擴(kuò)散。

7、從這種理論分析，如果將保溫層設(shè)在墻體的中間，保溫層的外側(cè)墻體對溫室整體性的保溫基本沒有太大作用，它的存在只是保溫層的一個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對松散保溫材料還有其存在的必要性，但對塊狀保溫材料而言則基本沒有存在的必要。所以，對塊狀保溫材料，墻體結(jié)構(gòu)的革新直接演變成了外貼式，即取消復(fù)合墻體的外層磚墻，直接外貼聚苯乙烯泡沫板，而且進(jìn)一步延伸，用其他保溫性能良好的砌筑材料替代傳統(tǒng)的聚苯乙烯泡沫板。這樣不僅革新了墻體結(jié)構(gòu)，而且使墻體材料獲取的渠道也更加豐富.外貼保溫層的做法，使保溫層與磚墻的結(jié)合更加緊密，磚墻也可以從夾心墻的兩堵24厘米厚墻體簡化為一堵24厘米或37厘米厚磚墻，不僅節(jié)約了建設(shè)用地，而且節(jié)約了投資，

8、提高了溫室墻體的建設(shè)速度，也增強(qiáng)了溫室的保溫性能。目前這種做法已經(jīng)成為日光溫室磚墻結(jié)構(gòu)建設(shè)的主流。為進(jìn)一步增強(qiáng)這種墻體結(jié)構(gòu)內(nèi)層磚墻的儲熱和放熱能力，新的墻體革新主要體現(xiàn)在：一是采用熱惰性更強(qiáng)的水泥磚材料替代傳統(tǒng)的黏土磚材料，通過提高建筑材料的儲放熱能力來提升墻體的儲放熱性能；二是在建造砌筑方法上采用了波浪形或蜂窩狀墻體砌筑方法，通過增大墻體內(nèi)表面的比表面積，加大墻體與溫室內(nèi)空氣的熱交換，來增強(qiáng)墻體的儲放熱能力。研究表明，這種做法可有效地增加溫室墻體的儲熱和放熱量，對提高溫室夜間溫度具有良好的效果。但波浪形或蜂窩狀墻體砌筑方法，由于施工速度慢，人工成本高，相應(yīng)增加了墻體的建造成本，因此，沒有得到

9、大量推廣。新型墻體結(jié)構(gòu)與材料黏土磚由于制造和燒結(jié)過程中大量消耗土壤和能源，破壞耕地和生態(tài)，因此，早在上世紀(jì)80年代國家建設(shè)部就開始禁止在民用建筑中使用，這一政策目前已擴(kuò)散到廣大的農(nóng)村建筑中，致使日光溫室建設(shè)中黏土磚的來源渠道越來越少，價(jià)格越來越高。在這種客觀形勢的驅(qū)動下，人們迫切需要改革傳統(tǒng)日光溫室的磚墻結(jié)構(gòu)，于是產(chǎn)生了各色各樣的新型日光溫室墻體結(jié)構(gòu)和材料。創(chuàng)新日光溫室墻體結(jié)構(gòu)和材料，首先要突破傳統(tǒng)日光溫室墻體儲熱放熱的理論體系，也就是日光溫室的墻體不再承載儲熱放熱的功能，甚至其承重功能也被框架結(jié)構(gòu)體系所替代，而只是日光溫室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，只要能滿足良好的隔熱要求即可。在這里筆者將其稱之為單一功能

10、墻體，以區(qū)別于前述的復(fù)合功能墻體。目前實(shí)現(xiàn)單一功能的墻體結(jié)構(gòu)也有多種形式，如草墻、聚苯乙烯泡沫板墻、聚苯乙烯泡沫空心磚墻、整體發(fā)泡水泥墻、大型屋面空心板墻等。草墻結(jié)構(gòu)有兩種建造方法：一種是“草磚”壘砌，另一種是“草苫”鋪掛?！安荽u墻”是將麥草或稻草打成正方體或長方體草捆，像砌筑磚墻一樣將草捆堆碼成墻，在草墻內(nèi)外兩側(cè)掛防水層，可以是水泥砂漿防水層，也可以是草泥防水層，有的溫室還在墻體的外側(cè)砌筑一層泡沫水泥空心磚，可進(jìn)一步起到保護(hù)草墻的作用。“草苫墻”是用專門的編制機(jī)將稻草或玉米秸稈如同前屋面保溫草苫一樣編制成厚度約10厘米的草苫，直接鋪掛在溫室的支撐骨架上，溫室墻體和后屋面均可以采用相同的材料，

11、內(nèi)外兩側(cè)用塑料薄膜圍護(hù)做防水。這種做法充分利用了農(nóng)作物的秸稈，原料可就地取材，結(jié)構(gòu)自身重量輕，生態(tài)環(huán)保，在降雨量少的干旱、半干旱地區(qū)也具有一定的耐久性。聚苯乙烯泡沫板墻體也有兩種做法：一種是直接用工廠化生產(chǎn)的彩鋼板材料，即在兩層經(jīng)表面處理的壓型鋼板中間，填充聚苯乙烯、巖棉、玻璃纖維、聚氨酯等保溫材料而形成的整體式板材，現(xiàn)場組裝拼接，形成墻體；另一種就是將聚苯乙烯泡沫板直接掛靠在溫室骨架上，內(nèi)外兩側(cè)掛水泥漿防水。相對而言，前者建造速度快，使用壽命長，材料色澤豐富，但造價(jià)較高，而后者造價(jià)便宜，但建造速度慢。聚苯乙烯泡沫空心磚墻就是在工廠將聚苯乙烯發(fā)泡成型為空心磚，根據(jù)溫室墻體的部位不同，可以成型為不同形狀的空心磚，磚與磚之間采用插接連接，現(xiàn)場組裝，施工速度快，材料浪費(fèi)少。溫室承重的框架可以直接安裝在空心磚的孔洞中，不再占用溫室空間，溫室內(nèi)外表面美觀整潔。白色的聚苯乙烯板還具有一定的反光能力，可提高溫室內(nèi)光照分布的均勻性，特別是提高了溫室北墻附近的光照強(qiáng)度。發(fā)泡水泥墻是先用建筑模板搭建墻體外形，之后向模板內(nèi)注入發(fā)泡水泥，待發(fā)泡水泥膨脹后，在建筑模板中即形成連續(xù)的墻體。這種墻體結(jié)構(gòu)一次成型，密封性好，而且由于發(fā)泡水泥內(nèi)部是閉孔結(jié)構(gòu)，表面無需進(jìn)行防水處理，材料的導(dǎo)熱系數(shù)很小，基本與上述聚苯乙烯泡沫板相當(dāng)，因此，具有良好的保溫隔熱效果。但這種墻體施工需要大量的建筑模板，現(xiàn)場