一種新型裝配式節(jié)能日光溫室的設(shè)計和建造

李星 劉海河 張彥萍 肖麗靜 劉倩 劉秀杰

導(dǎo)讀：針對現(xiàn)在日光溫室建造成本高，破壞耕層結(jié)構(gòu)，土地利用率低和不便拆裝等諸多問題，設(shè)計建造了一種新型可移動裝配式節(jié)能日光溫室。該溫室整體橢圓鋼拱架結(jié)構(gòu)，采用柱腳固定，后墻和山墻覆蓋保溫被，并配備電動卷簾和自動防風(fēng)設(shè)備，建造成本100～120元/m2。該溫室建造方便，極大降低對耕層結(jié)構(gòu)的破壞，提高土地利用率且便于拆裝?，F(xiàn)已在河北省中南部地區(qū)推廣應(yīng)用，經(jīng)測試，在冬季室外-10℃的低溫條件下，該溫室室內(nèi)可以保持5℃以上，可越冬生產(chǎn)草莓、生菜和甘藍(lán)等喜冷涼的果菜，經(jīng)濟效益顯著。

日光溫室是我國主要的設(shè)施類型，在推廣過程中，日光溫室的結(jié)構(gòu)和性能不斷完善，但目前仍存在諸多問題：①土地利用率低?，F(xiàn)在推廣應(yīng)用的溫室多為土墻結(jié)構(gòu)，墻體厚度達(dá)4～6 m，再加上溫室間距、工作間和人行道等占地，溫室的土地利用率僅在40%左右。②破壞耕層結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在溫室土墻一般是從種植土壤取土建造，這種做法極易大面積破壞耕層土壤，造成溫室內(nèi)種植的蔬菜作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降。③建造與維護成本高?，F(xiàn)在的日光溫室建造工程量大，所需成本高，且每年需要大量勞動力來維護。④不便拆裝。溫室內(nèi)栽培的作物多年連作、復(fù)種指數(shù)高且季節(jié)性覆蓋，一般種植3～5年后就會導(dǎo)致土壤連作障礙的發(fā)生，造成種植作物產(chǎn)量和品質(zhì)的下降，但溫室不便拆裝，無法移到其他地塊進(jìn)行生產(chǎn)。針對現(xiàn)代日光溫室建造和生產(chǎn)中的諸多問題，我們應(yīng)用現(xiàn)代日光溫室設(shè)計原理并結(jié)合現(xiàn)代溫室優(yōu)型結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種新型可移動裝配式節(jié)能日光溫室，其結(jié)構(gòu)參數(shù)和建造技術(shù)如下。

1 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計

①溫室跨度為9.0 m，脊高為4.0 m，前后排溫室之間距離9.0 m。

圖1 溫室剖面

圖2 溫室側(cè)面

②溫室采用單立柱整體鋼拱架結(jié)構(gòu)，東西向每1.0 m設(shè)置一個整體鋼管拱架，拱架前端與地面夾角（前屋面腳）35°，后端與地面夾角為 85°，立柱距離后墻0.4 m，走道寬0.6 m。

③前屋面設(shè)置縱向拉桿5道，拉桿通過拱卡與拱架連接；后坡面縱向設(shè)置3道拉桿，立柱縱向設(shè)置3道拉桿，通過螺絲固定。

④前屋面設(shè)置上、下放風(fēng)口2個，采用智能電動控制方式。

⑤溫室一端設(shè)出入口，并設(shè)置內(nèi)置式緩沖間，緩沖間長2.5 m、寬1.5 m、高2.0 m，用鍍鋅鋼管和塑料膜建造。

⑥拱架外覆蓋3幅塑料薄膜后，再覆蓋一層保溫被，溫室內(nèi)立柱上縱向設(shè)置一層保溫被，東西山墻覆蓋棚膜后在外側(cè)也覆蓋一層保溫被。

⑦溫室前后排間距與跨度相同，均為9.0 m，以便于溫室使用3～5年后就地移動位置，防止連作障礙。

2 建造材料

①柱腳為30 cm×30 cm×40 cm的水泥柱墩，澆筑時設(shè)置固定螺栓。

②拱架采用規(guī)格為80 mm×30 mm×2 mm的橢圓鋼管，立柱采用規(guī)格為50 mm×30 mm×2 mm的鍍鋅管。橢圓鋼管用自動彎管機加工后連接成一體拱架。

③前屋面縱向拉桿5道，采用規(guī)格25 mm×2 mm的鍍鋅鋼管；后屋面采用規(guī)格40 mm×20 mm×2 mm的鍍鋅鋼管。棚兩端立柱和拉桿均為50 mm×30 mm×2 mm鍍鋅管。

④透明覆蓋材料采用PO膜；保溫覆蓋材料采用1 kg/m2防潮珍珠棉保溫被。

⑤卷簾采用棚面自走式五軸卷簾機，電機功率1.5 kW。

⑥控制系統(tǒng)的電控設(shè)備及線路符合國家要求標(biāo)準(zhǔn)。

3 建造技術(shù)要點

3.1 場地選擇和規(guī)劃布局

依據(jù)日光溫室建造規(guī)范選擇建造場地，確定日光溫室的長度和排列方式，合理安排田間道路、水路和電路的位置。確定場地位置后，對日光溫室用地進(jìn)行清障和平整，按照設(shè)計的尺寸，劃定每棟日光溫室的邊界以及溫室每個柱腳的位置。

3.2 埋設(shè)柱腳

在劃定的柱腳位置挖坑，埋入柱腳并固定，要求柱腳上表面與栽培土壤表面持平且排列整齊一致。

3.3 安裝拱架

將每個拱架的前端和后端與埋設(shè)的前、后排柱腳對齊后用螺栓固定。

3.4 連接拉桿

溫室前屋面等距離設(shè)置5道縱向拉桿，通過拱卡與拱架連接。后屋面設(shè)置3道縱向拉桿，立柱設(shè)置3道縱向拉桿，通過螺絲將拉桿和拱架、立柱連接固定。

3.5 設(shè)置放風(fēng)口和后屋頂

在溫室前坡面距地面1 m和距頂端1 m處各設(shè)置一個放風(fēng)口。放風(fēng)口兩側(cè)的拱架上縱向設(shè)置兩道壓膜槽，兩道壓膜槽間距0.8 m，在壓膜槽間固定40目防蟲網(wǎng)。在溫室頂端拱架上縱向鋪設(shè)寬1.0 m的1號鐵絲網(wǎng)，上面覆蓋200 g/m2氈子一層，用鐵條和螺絲固定。

3.6 安裝棚頭和立柱

溫室東西兩側(cè)山墻安裝立柱，立柱上端通過“U”形槽與拱架連接并用螺絲固定，下端與水泥柱腳連接并螺絲固定，安裝立柱后再安橫向拉桿，通過螺絲固定。

3.7 建造內(nèi)置式緩沖間

在靠近后坡面處設(shè)置棚門，寬1 m、高2 m。在棚門內(nèi)側(cè)，用50 mm×30 mm×2 mm的熱浸鍍鋅鋼管設(shè)置長2.5 m、寬1.5 m、高2 m的緩沖間，在鍍鋅管上設(shè)置壓膜槽，用于固定棚膜。

3.8 覆蓋棚膜

覆膜時采用上、中、下3幅薄膜。下幅棚膜上端固定在下部放風(fēng)口的下部壓膜槽中，下端埋入土中；中幅棚膜上端固定在上放風(fēng)口的下端壓膜槽中，中間用下方風(fēng)口上端壓膜槽固定，下端覆蓋下放風(fēng)口并與下幅棚膜重疊30 cm，上幅棚膜中段用上放風(fēng)口的上端壓膜槽固定，前端覆蓋上放風(fēng)口并與中幅棚膜重疊30 cm，后端覆蓋整個后坡，并用壓膜槽固定。覆蓋好3幅棚膜后用壓膜線固定，將壓膜線固定在縱向設(shè)置的鋼絲上。

圖3 日光溫室外觀

圖4 溫室內(nèi)部

3.9 覆蓋保溫被

先在溫室內(nèi)后墻上鋪設(shè)一層保溫被，用鐵條和螺絲固定在棚內(nèi)立柱上。然后鋪設(shè)溫室外部保溫被，先從溫室的一側(cè)開始鋪設(shè)，覆蓋整個棚面后，在頂部和后墻外側(cè)用鐵條和螺絲固定在拱架上。

3.10 安裝卷簾和卷膜設(shè)備

在溫室前屋面中間位置安裝自走式卷簾機，在上下兩個封口處安裝卷膜機，將放風(fēng)設(shè)備、卷簾設(shè)備等通過線路與安裝在溫室一側(cè)的控制設(shè)備相連，連接完成后測試其是否能夠正常運行。

3.11 工程驗收

施工完成后進(jìn)行驗收，通過驗收后交付使用。

4 設(shè)施性能

經(jīng)測試，該溫室在冬季室外-10℃的低溫條件下，室內(nèi)可以保持5℃以上，可越冬生產(chǎn)草莓、生菜和甘藍(lán)等喜冷涼的果菜，經(jīng)濟效益顯著。該溫室類型現(xiàn)已在河北省中南部地區(qū)推廣應(yīng)用。