周博士考察拾零（六十八）一種以滌棉輕質(zhì)保溫材料為墻體和后屋面的組裝式日光溫室

本文所述的組裝式日光溫室，專指后墻不能自承重且無(wú)被動(dòng)儲(chǔ)放熱功能，前屋面骨架、后屋面骨架和后墻立柱一體化組裝的日光溫室結(jié)構(gòu)。筆者曾報(bào)道過(guò)的草墻結(jié)構(gòu)日光溫室[1]、滑蓋式日光溫室[2]以及大棚式日光溫室等都屬于此種結(jié)構(gòu)類型。

組裝式結(jié)構(gòu)日光溫室，如同連棟溫室和裝配式塑料大棚結(jié)構(gòu)一樣，所有骨架在工廠加工、現(xiàn)場(chǎng)組裝，現(xiàn)場(chǎng)焊接的作業(yè)少甚至完全沒(méi)有焊接作業(yè)，因此，施工速度快，鋼結(jié)構(gòu)表面防護(hù)損傷?。ㄓ绕鋵?duì)熱浸鍍鋅鋼材），材料使用壽命長(zhǎng)，且便于異地搬遷拆裝。由于采用了輕質(zhì)的保溫材料做墻體和后屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)，溫室骨架承受的結(jié)構(gòu)自重荷載大大減輕，骨架截面尺寸也可相應(yīng)減少，并最終體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)材料用量減少和造價(jià)降低上。但由于缺少了后墻被動(dòng)儲(chǔ)放熱的能力，對(duì)溫室夜間密封、保溫和隔熱性能的要求就必然提高。選擇價(jià)廉、質(zhì)輕、密封、高保溫性能的后墻和后屋面保溫隔熱材料是保證這種溫室正常生產(chǎn)的關(guān)鍵。組裝式排架結(jié)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安裝節(jié)點(diǎn)的處理也是保證整體結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、抗雪和承載其他載荷的重要因素。所以，結(jié)構(gòu)形式及其構(gòu)件連接方式和保溫材料的選擇是這類溫室成功與否的關(guān)鍵因素。

草苫、草磚、彩鋼板、發(fā)泡水泥、珍珠巖等都是此類溫室在不同地區(qū)試驗(yàn)和應(yīng)用過(guò)的保溫隔熱材料，有的地方也曾用日光溫室前屋面保溫被做后屋面和后墻的保溫材料，但總體上看，到目前還沒(méi)有一種保溫隔熱材料獲得大家的一致認(rèn)可，進(jìn)而推而廣之。

2017年3月16日，筆者在新疆和田市團(tuán)結(jié)新村考察時(shí)見(jiàn)到了一種用滌棉被做保溫材料覆蓋溫室后屋面和墻體的組裝式日光溫室，雖然溫室中還沒(méi)有種植作物，其生產(chǎn)運(yùn)行的性能還有待考證，但這種保溫材料和組裝結(jié)構(gòu)還是引起了筆者極大的興趣，現(xiàn)介紹給讀者，供大家研究和實(shí)踐。

溫室結(jié)構(gòu)

從外形上看（圖1），這種溫室和普通的日光溫室一樣，門斗、后墻、后屋面、前屋面和保溫被等都完全與傳統(tǒng)日光溫室相同，但由于圍護(hù)門斗、溫室后墻、山墻和后屋面的覆蓋材料采用了一種如同保溫被一樣完全柔性的滌棉材料，使溫室的承力結(jié)構(gòu)及其與覆蓋材料的連接方式都發(fā)生了根本性的變化。

由圖2可見(jiàn)，溫室的承力骨架采用了完全的組裝式結(jié)構(gòu)，前屋面、后屋面和后墻立柱采用了一體化的組裝結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)安裝時(shí)如同塑料大棚骨架安裝一樣，可在地面上將一榀骨架（包括前屋面骨架、后屋面骨架和后墻立柱功能的一體化骨架）連接好后，2個(gè)人抓住骨架兩端同時(shí)用力（或在骨架中部再施加第3個(gè)力），即可將骨架豎起并安裝在兩端的基礎(chǔ)上，將所有骨架按同樣的方式安裝完成后，再安裝山墻立柱（具體安裝程序可視具體情況而定，可以是從溫室中部開(kāi)始向兩側(cè)延伸安裝，也可以從溫室兩端山墻開(kāi)始向中部靠攏，還可以從溫室一端山墻向另一端山墻延伸安裝），溫室主體骨架的排架結(jié)構(gòu)安裝即告結(jié)束。所以，這種骨架現(xiàn)場(chǎng)安裝方便、快速。

在主體骨架的排架結(jié)構(gòu)安裝完成后或在安裝的過(guò)程中，還需同時(shí)安裝溫室骨架縱向系桿，包括屋脊梁、墻梁和前屋面系桿。由于是組裝式結(jié)構(gòu)，在主體骨架與縱向系桿連接時(shí)，采用了專用的連接件（圖2b）。該連接件用自攻自鉆螺釘首先固定在主體骨架上，再將縱向系桿穿過(guò)連接件凹槽后用契形銷釘固定，即完成溫室主體骨架與縱向系桿的牢固連接。骨架拆裝時(shí)，只要反向用力將契形銷釘退出，即可將縱向系桿與主體骨架分離。所以，安裝和拆裝都十分方便，而且不會(huì)對(duì)任何構(gòu)件造成表面損傷。主體骨架用縱向系桿連接后即形成完全的排架結(jié)構(gòu)。為了保證排架結(jié)構(gòu)的縱向穩(wěn)定性，一是在溫室內(nèi)山墻立柱的頂端設(shè)置了2根固定在地面上的斜撐（圖3a）；二是在溫室后墻的中部設(shè)置了“門”式剛性支撐（圖3b），對(duì)于較長(zhǎng)的溫室（溫室長(zhǎng)度超過(guò)100 m），應(yīng)在溫室后墻立柱上設(shè)置2道剛性支撐，分別置于溫室后墻距離山墻1/3長(zhǎng)度位置的立柱上；三是在溫室屋面靠山墻的第2根骨架和第3根骨架之間采用了連續(xù)的柔性斜撐（圖4），該柔性斜撐可以是鋼索、繩索、布帶或其他材料，其設(shè)置位置，除了在靠近山墻的第2根骨架和第3根骨架間外，對(duì)于較長(zhǎng)的溫室還應(yīng)在溫室中部如同“門”式剛性支撐一樣增加斜撐設(shè)置數(shù)量。這種斜撐設(shè)置應(yīng)該說(shuō)是完全按照國(guó)家規(guī)范針對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)中排架結(jié)構(gòu)斜撐設(shè)置的要求而設(shè)置，能夠滿足排架結(jié)構(gòu)縱向穩(wěn)定的要求（具體施工程序應(yīng)該是先安裝帶斜撐的骨架，然后再順序安裝不帶斜撐的骨架，同時(shí)用縱向系桿將所有骨架縱向連接，以保證安裝過(guò)程中結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和安全性）。

溫室保溫材料及其固定

在溫室主體鋼結(jié)構(gòu)骨架安裝完成后第2道施工工序應(yīng)該是安裝溫室的墻體和后屋面覆蓋材料。

新型的滌棉保溫被材料，厚度2～3 cm，保溫芯為滌棉絲，內(nèi)外兩側(cè)用防水膠布包裹，輕質(zhì)、柔軟，如同草苫墻體圍護(hù)材料一樣，如何緊密地將其固定在溫室主體結(jié)構(gòu)的承力骨架上，是這種溫室結(jié)構(gòu)的一大創(chuàng)新。

為了避免傳統(tǒng)的用“穿釘”等方法從外部穿透保溫材料后再將其固定在溫室骨架上造成保溫材料透氣、滲水和“冷橋”等問(wèn)題，設(shè)計(jì)者采用了在保溫被加工過(guò)程中增設(shè)“固定帶”的做法，在保溫被的四周周邊以及保溫被沿溫室墻體和后屋面固定方向的中部設(shè)置固定帶（其中，中部固定帶設(shè)置的數(shù)量和位置可根據(jù)溫室墻體高度和后屋面寬度確定），沿溫室的長(zhǎng)度方向通過(guò)固定帶將保溫被牢固地固定在溫室的骨架上（圖5）。

所謂固定帶，就是在保溫被的面層材料上縫制（或粘貼）1根用帆布條（或其他材料）圍成的布筒，在布筒的外表面間隔一定距離開(kāi)洞。在布筒內(nèi)通長(zhǎng)穿1根鋼絲或其他柔性繩索，在布筒的每個(gè)開(kāi)洞處，用布帶或繩索連接布筒內(nèi)的繩索并將其固定在連接溫室骨架的縱向系桿或基礎(chǔ)地梁上。

受加工、運(yùn)輸設(shè)備和條件的限制，墻體和后屋面保溫被材料的長(zhǎng)度不可能做到與溫室等長(zhǎng)（設(shè)備受限時(shí)可能沿溫室墻體和屋面方向鋪設(shè)的長(zhǎng)度也可能不能一次成型），所以，在溫室長(zhǎng)度（或跨度）方向?qū)颖乇皇遣豢杀苊獾摹榱私鉀Q兩幅保溫被對(duì)接的問(wèn)題，溫室設(shè)計(jì)者將保溫被沿溫室長(zhǎng)度方向鋪設(shè)的兩端也預(yù)置了“固定帶”，如同沿溫室長(zhǎng)度方向固定保溫被一樣，在兩幅保溫被連接處分別將保溫被預(yù)置固定帶通過(guò)內(nèi)部繩索和外部繩索將其固定在同1根溫室骨架上（圖6）。2幅相鄰保溫被邊緣搭接后用膠帶粘接，可實(shí)現(xiàn)保溫被的無(wú)縫連接。由于采用了專用粘接的方法，在保溫被出現(xiàn)破損或劃傷時(shí)也可以采用相同的方法粘接。這種粘接方法如同修補(bǔ)自行車內(nèi)胎一樣，在清潔完粘接表面后，雙面涂上粘接劑，緊壓抹平，可立粘立干，粘接強(qiáng)度高、密封性好。

按照這種連接方式安裝的溫室后墻和后屋面保溫被，連接牢固，密封性能好，溫室基本不存在冷風(fēng)滲透形式散熱現(xiàn)象的發(fā)生。由于保溫材料自身表面光滑、防水，溫室墻體和屋面的密封性能好，所以，溫室的排濕就成為了這種溫室的主要問(wèn)題，否則溫室內(nèi)的空氣相對(duì)濕度將會(huì)很高，容易引起種植作物的病害。

溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)備配置

該溫室配置的環(huán)境控制設(shè)備包括通風(fēng)設(shè)備和卷簾機(jī)。由于溫室還未進(jìn)入生產(chǎn)狀態(tài)，這次考察中沒(méi)有看到其他配套設(shè)備。

不像傳統(tǒng)的日光溫室通風(fēng)窗設(shè)置，該溫室沒(méi)有設(shè)置屋脊通風(fēng)窗，而分別在溫室前屋面基部和后墻基部設(shè)置了通風(fēng)窗（圖7）。其中，前屋面基部的通風(fēng)窗為連續(xù)卷膜開(kāi)窗，采用電動(dòng)卷膜器控制（圖7a），可根據(jù)室內(nèi)設(shè)置溫度控制卷膜器的啟閉；后墻基部通風(fēng)窗則采用了間隔布置的矩形上懸通風(fēng)窗，通風(fēng)窗覆蓋所用材料與墻體材料相同，手動(dòng)啟閉，在窗口覆蓋材料的下沿縫制布帶，窗戶關(guān)閉時(shí)與窗口下沿的布帶緊系，窗戶開(kāi)啟時(shí)與窗口上沿的布帶緊系即可完成對(duì)窗戶的啟閉作業(yè)（圖7b）。由于完全采用人工啟閉控制，溫室后墻窗戶啟閉需要花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度大，而且對(duì)室內(nèi)環(huán)境控制的實(shí)時(shí)控制程度也不高。

從整體通風(fēng)系統(tǒng)看，前屋面和后墻的通風(fēng)口都非?？拷鼫厥业孛?，溫室通風(fēng)時(shí)冷空氣容易凍傷作物，此外，由于濕熱空氣往往在溫室室內(nèi)較高的位置，僅僅依靠近地面的通風(fēng)口很難將這部分濕熱空氣交換出去，所以，這種通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)效率不會(huì)太高。建議在條件許可的情況下，日光溫室應(yīng)盡量設(shè)置屋脊通風(fēng)口，或者在溫室后屋面開(kāi)設(shè)通風(fēng)口，以提高溫室通風(fēng)換氣和降溫排濕的效率。

溫室的前屋面保溫被采用了當(dāng)?shù)乇容^通用的針刺氈保溫被，采用中卷式卷軸卷簾機(jī)卷被（圖7b）。從現(xiàn)場(chǎng)情況看，這種保溫被的質(zhì)量不高，厚度較薄，保溫芯的質(zhì)量也較差，估計(jì)保溫性能難以與后墻和后屋面保溫被相匹配。筆者認(rèn)為，如果能采用與墻體和后屋面保溫材料相同的材料做溫室前屋面保溫被估計(jì)效果會(huì)更好，哪怕保溫被的厚度較墻體保溫層厚度薄點(diǎn)都是可以接受的，在今后的同類溫室建設(shè)中不妨一試。

由于在考察中沒(méi)有看到溫室儲(chǔ)放熱系統(tǒng)或溫室的加溫系統(tǒng)，在嚴(yán)寒的冬季不考慮儲(chǔ)熱、加溫，僅用嚴(yán)密保溫是否能夠安全越冬，目前還不得而知，筆者希望有機(jī)會(huì)跟蹤這種溫室實(shí)際種植條件下的運(yùn)行情況，以全面、客觀地評(píng)價(jià)這種溫室的性能。

參考文獻(xiàn)

[1] 周長(zhǎng)吉.周博士考察拾零（五） 草墻結(jié)構(gòu)日光溫室[J].農(nóng)業(yè)工程技 術(shù)，2011，31（19）：32-34.

[2] 周長(zhǎng)吉.周博士考察拾零（五十八） 滑蓋式日光溫室[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)， 2016，36（19）：12-17.