高效節(jié)能日光溫室結構設計及建造技術

1、高效節(jié)能日光溫室結構設計及建造技術      節(jié)能型日光溫室是我國近年來在蔬菜生產中大規(guī)模采用的一項農業(yè)園藝設施。由于較好地解決了采光、載熱和保溫的一系列問題，可在北方地區(qū)嚴寒的冬季不加溫條件下進行反季節(jié)蔬菜生產，達到節(jié)能、優(yōu)質、高效的目的。該項技術在全國推廣以來，深受生產者歡迎，顯示了強大的生命力，促進了農業(yè)經濟的迅速發(fā)展，在農村已形成了支柱型農業(yè)產業(yè)，其經濟效益引起了社會各界的高度關注。目前節(jié)能型日光溫室在全國已發(fā)展到幾百萬畝，全范圍解決了蔬菜的周年生產、均衡上市、四季常青，從根本上解決了城鄉(xiāng)人民的吃菜問題。為部隊農副業(yè)生產提供了廣闊的前景

2、和有利的保障。      一、高效節(jié)能日光溫室的基本特征高效節(jié)能日光溫室是在科學的利用太陽能的基礎上形成的農業(yè)園藝設施，在生產中體現(xiàn)了低成本、高效益的特點。其性能特征是：      1、采光好：高效節(jié)能日光溫室的前屋面設計充分考慮到了不同緯度條件下的太陽高度角及太陽光對棚面的入射角，使其在不同的季節(jié)和不同的太陽光入射時段，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能。      2、保溫好：高效節(jié)能日光溫室，利用后墻體

3、、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光入射帶來的幅射熱保存下來，盡可能減少夜間熱傳導、熱幅射和熱量的縫隙擴散效應，使室內溫度在夜間不低于8，以保證蔬菜在冬季的安全生產。      3、載熱好(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，在白天有太陽照射的條件下，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，補償溫室氣溫損失的部分，以保證室內溫度達到要求的區(qū)間。      二、高效節(jié)能日光溫室的特征要素

4、0;     1、方位角：高效節(jié)能日光溫室在建造時，對溫室在地面上的座落方位有較嚴格的要求，一般要求座北朝南，東西走向，正向布局，目的是盡可能延長日照時間，在具體實施時，由于地形的限制，無法作到正向布局時，可根據(jù)具體情況，向東或向西偏斜5°，最大偏斜不可超過10°，若偏斜角度太大，會減少日光溫室的日照時間，直接影響溫室的熱性能，當然對生產也會帶來很大損失。      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，溫室內空間太小，熱容性能差，往往造成驟冷驟熱，夜間保溫性

5、差，容易引起植物冷害，同時由于空間小，水蒸氣排放不流暢，造成室內濕度過大，容易結露，會引起多種病害發(fā)生。矢高過高，溫室內空間太大，早上升溫速度慢，白天在日照的條件下，仍不能把室內溫度提高到要求的區(qū)間，那么在夜間也無法使室內溫度保持在8以上，同樣有造成冷害的可能。通過多年生產實踐，目前在生產中建造的日光溫室，其矢高控制在3.63.9米是比較理想的。      3、跨度：也就是日光溫室的南北向內徑，即進深?？缍冗^小，溫室內栽培床面積小，生產能力差?？缍冗^大，直接影響日光溫室前屋面的坡度，也就是影響了太陽光的入射角度，造成日光棚面的溫室直射率底，進而

6、影響溫室的熱效應，降低溫室的生產性能。在3.63.9米矢高控制下的日光溫室，其合理的的跨度是7.58.5米。      4、長度：是指日光溫室東西延長的長度，無論建造多么長的日光溫室，其東、西兩側的山墻高度是不變的，也就是說兩側山墻在溫室內造成的遮陽陰影面積是不變的，這種陰影面積在溫室內屬弱光照區(qū)，即低產區(qū)，溫室越長，兩側山墻內造成的遮陽陰影和溫室總面積的比值就小，也就是說山墻陰影對溫室生產造成的損失比例就小。溫室越短，山墻陰影對溫室生產造成的損失比例就越大。因此，原則上講只要地形允許，日光溫室越長越好。但根據(jù)生產需要，為了操作方便，一般日光溫

7、室的建造長度控制在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對溫室內溫度損失的影響，墻體厚度不夠，熱傳導作用頻繁，保溫性能差，熱量損失大。墻體過厚，建造施工難度大，造價高。因此，日光溫室墻體的厚度要有一個科學合理的選擇，通過試驗和多年生產實踐證明，日光溫室墻體厚度一般確定為一米，即可達到降低熱傳導，提高溫室保溫性能的要求。      (2)后屋面

8、草層厚度：為了提高日光溫室后屋面的載熱和保溫作用，后屋面一般選用麥草做保溫隔熱層。麥草比泥土、砼的熱容大，白天在太陽照射下，可貯備大量熱能，夜間隨溫室內氣溫不斷下降，草層的熱能不斷釋放出來，補償溫室內溫度。同時麥草層的空隙度大，熱傳導小，熱量對外散失的少，有良好的保溫作用。一般后屋面的草層在屋面中部要達到70公分厚，前沿要達到20公分厚。      6、角度：是指后屋面的仰角和前屋面的太陽光入射角。      (1)后屋面仰角：一般溫室后屋面和后墻體的交角為90°，后屋面對后墻體造成了

9、很大的陰影面，因此，溫光效應不好。高效節(jié)能日光溫室后屋面和后墻體的交角為90°+(40°±5°)，也就是說形成了125°135°的交角，后屋面對后墻體幾乎沒有造成陰影面，冬至前后，后屋面和后墻體同樣可有太陽光照射，容易提高后屋面和后墻體的溫度，從而提高溫室性能。      (2)前屋面太陽光入射角：前屋面太陽光入射角是根據(jù)不同緯度地區(qū)冬至時的太陽高度角確定的，確定合理的前屋面太陽光入射角，是提高日光溫室溫光性能的基礎，其計算辦法為：    

10、60; =-冬至-40°      其中：:為日光溫室合理采光屋面角。      :為具體地區(qū)的地理緯度。      冬至:冬至時的赤緯為-23.50      40°:是為了降低溫室起架，形成的一個常數(shù)。將太      陽光入射角控制在00900之間入射角不大于900     

11、 例：在北緯36°地區(qū)，其合理采光屋面角應為：      =-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為：      =-冬至-40°=39°-(-23.5)-40°=22.5°      由于太陽高度角及入射角的年節(jié)期變化

12、和日時段變化，致使日光溫室只有在冬至正午時才能達到合理的采光要求，其它節(jié)期，其它時段采光均不夠合理。從作物光合強度及最佳光合作用時段看，早上、即日出至正午，是光合作用最活躍的時候，這段時間需要有充足的光照和理想的溫度環(huán)境，因此，可將日出至正午視為最佳采光時段，那么，在確定合理采光屋面角時，以考慮最佳采光時段(早上10時)的太陽高度角及入射角最為合理。根據(jù)計算，高效節(jié)能日光溫室前屋面傾角應在合理采光屋面角的基礎上增加5°7°即可。那么，在北緯36度地區(qū)，其最佳采光時段合理采光屋面角應為19.5°+5°或7°即為24.5°26.5

13、6;。在北緯39°地區(qū)，其最佳采光時段合理采光屋面角應為22.5°+5°或7°即為27.5°29.5°。以計算出的采光屋面角為基礎，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的高低?；静牧蠟椋翰缓袡C質的土、麥草、毛竹、8#鉛絲、砼立柱或木立柱或金屬立柱，木質框架或金屬材料框架等。墻體：一般選用不含有機質的濕土夯實打起，若需提高規(guī)格、建筑堅固美觀，土墻內外可用

14、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：前屋面用透明材料覆蓋，一般選用長壽無滴膜，即聚氯乙稀無滴膜，該材料柔韌性強，不易拉裂，保溫性好，但表面靜電吸塵嚴重，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，還有多功能復合膜等正在生產中試

15、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要差一些。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。      三、高效節(jié)能日光溫室基本參數(shù)設計      高效節(jié)能日光溫室基本性能參數(shù)為：      矢高

16、3.63.9米  跨度7.58.5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°      后墻內徑高

17、度：2.6米（以內地平為±0）      后墻外側在2.6米的基礎上,作厚50公分，高1米的女兒墻（以內地平為±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3.7米或3.9米，前坡和溫室前棚面弧度一致。      后屋面：長后坡溫室：坡長3米（一般在冬季平均溫度低      于-2

18、5地區(qū)使用）垂直投影1.8米。      中長后坡溫室坡長2.42.6米，垂直投影1.2米1.4米。      短后坡溫室：坡長1.81.6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 &#

19、160;    前屋面8#鉛絲密度間距40公分      前屋面毛竹密度間距60公分      后沿設一排立柱或不設立柱，平面開間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：木質的直徑不小于15公分（小頭）   &

20、#160;  砼材料的10×12公分內設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      無立柱溫行架材料上沿40或DN32管材下沿DN25管材。行架內高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，行架內高40公分，行架間用1012的鋼筋人字型焊接。      有立柱溫室后

21、沿可設一排立柱，間距3.6米，行架材料上沿DN32設材，下沿18麻花筋，其它做法同上。      后屋面砼預制板寬500mm、厚40mm按正規(guī)預制件加筋。長度隨后屋面坡長。      四、高效節(jié)能日光溫室建造技術      1、場地選擇：      建造日光溫室場地要求：地形平坦，土質肥沃，道路暢通，水電齊備，地勢開闊，尤其南側無遮陽的建筑物或樹木等。    

22、;  (1)后墻體建造：地基下挖50公分，地槽寬度1.5米，素土夯實30公分，上用37灰土夯實20公分至±0，處理好地基后在室內地表起去20公分肥土后，用下層素土打墻至要求的高度，并作外側女兒墻，待土墻曬干后，若需包磚，可在內外側用12公分磚墻包砌，每開間設24公分磚柱連接，磚柱嵌在土墻內，墻面平整。      (2)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，焊點要牢固。      (3)行架安裝：在后墻體要求的高度上，確定行架

23、入墻點，行架要入墻50公分，在行架入墻落腳處，做50×50×60公分的素砼支撐，并固定行架。行架落地前腳，作支撐點，可用50×50×60公分的素砼地座支撐，也可在前沿做24×24公分的砼地梁支撐。支撐點設預埋件，把行架前腳固定在預埋件上。      (4)后屋面制作：在最高點東西方向通長設一根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，等距離設置，并在后屋面中部東西方向通長設一根DN32管材，后在行架上沿東西方向15公分等間距通長設置8#鉛絲，兩端在山墻外設地堡固定。在8#鉛絲上鋪塑料膜，在膜上壓麥草，達到要求厚度，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公分等間距通長設置8#鉛絲，兩端在山墻外設地堡固定，或在山墻內側設行架后，鉛絲固定在行架上。再用細鐵絲把8#鉛絲固定在行架的各個接觸點上。后用毛竹南北向同行架平行以60公分間距等距離設置在8#鉛絲上，并固定毛竹和鉛絲的所有接觸點，形成網(wǎng)絡狀結構即琴弦結構。