黑龍江地區(qū)工廠化日光溫室設(shè)計(jì)初探

祖歌 廉華 楊鳳軍 田麗美 李德澤 王洪義

摘要：黑龍江地區(qū)工廠化日光溫室是在充分考慮黑龍江地區(qū)傳統(tǒng)溫室優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)黑龍江地區(qū)氣候特點(diǎn)，對(duì)溫室結(jié)構(gòu)進(jìn)行的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。旨在將溫室結(jié)合建筑空間，將果蔬集種植、倉(cāng)儲(chǔ)、加工于一體進(jìn)行工廠化生產(chǎn)。提出了黑龍江地區(qū)工廠化日光溫室的設(shè)計(jì)理念并初步擬定溫室結(jié)構(gòu)，為黑龍江地區(qū)溫室的創(chuàng)新發(fā)展提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：日光溫室;創(chuàng)新;工廠化

在我國(guó)黑龍江地區(qū)的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中，日光溫室深受廣大生產(chǎn)者歡迎。其可在嚴(yán)寒的冬季在不加溫條件下實(shí)現(xiàn)蔬菜的反季節(jié)生產(chǎn)，解決了黑龍江地區(qū)冬季蔬菜供應(yīng)問(wèn)題，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在黑龍江地區(qū)傳統(tǒng)的日光溫室由于受設(shè)施簡(jiǎn)陋，抵御自然災(zāi)害能力較差，易受極端天氣影響而遭災(zāi)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)不穩(wěn)定。同時(shí)由于缺乏有效的管理體制和機(jī)制，無(wú)法將生產(chǎn)、加工、銷售有機(jī)地結(jié)合，不僅導(dǎo)致勞動(dòng)生產(chǎn)率難以提高，還會(huì)導(dǎo)致蔬菜在集中加工生產(chǎn)的運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生大面積凍害，已無(wú)法完全滿足人們對(duì)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)種植的需求。

基于以上背景，計(jì)劃通過(guò)優(yōu)化溫室結(jié)構(gòu)、合理規(guī)劃溫室配套設(shè)施空間、系統(tǒng)化組織溫室生產(chǎn)流程，設(shè)計(jì)出一種適用于黑龍江地區(qū)的工廠化日光溫室。

1溫室的設(shè)計(jì)理念闡述

設(shè)計(jì)從日光溫室與建筑結(jié)合的角度出發(fā)，重點(diǎn)在溫室的工廠化、立體化、節(jié)能化等方面設(shè)計(jì)。在空間布局上，由溫室部分、房屋部分、二層種植部分和地下室部分組成。其中溫室部分為主體種植空間，用于果蔬的生產(chǎn);房屋部分為芽苗菜生產(chǎn)車(chē)間和果蔬產(chǎn)品的清洗、加工和包裝車(chē)間;二層種植部分主要為食用菌、韭黃及耐蔭葉菜類種植空間;地下室部分主要為倉(cāng)儲(chǔ)空間，用于種子和塊莖的存儲(chǔ)及低溫春化。

1.1一層空間設(shè)計(jì)理念

1.1.1溫室部分空間設(shè)計(jì)。溫室部分為主體種植空間，主要用于果蔬生產(chǎn)。黑龍江地區(qū)日光溫室冬季生產(chǎn)最重要的是溫室的保溫能力，采用前屋面雙膜雙被溫室結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的保溫性，基本保證冬季植物生長(zhǎng)。一層溫室部分為主體種植空間，配備水肥一體化、輔助加熱系統(tǒng)，用于果蔬的生產(chǎn)，取消了傳統(tǒng)溫室中的后坡加后墻設(shè)計(jì)，取而代之的是房屋以及二層溫室的后墻。后坡的取消不僅使采光更好，將整個(gè)房屋空間置于溫室后側(cè)，更提升了溫室部分的蓄熱能力。溫室的舉架高、跨度大，便于栽培各種高大植物，也可以進(jìn)行立體栽培。

1.1.2房屋部分功能設(shè)計(jì)。房屋中設(shè)有凈菜車(chē)間、果菜清洗包裝室、質(zhì)檢室、育苗及機(jī)耕通道、辦公及生活用房等。通過(guò)對(duì)基本布局的合理化設(shè)計(jì)形成蔬菜的生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。設(shè)置運(yùn)苗通道以及升降梯可與二層育苗空間和溫室部分形成空間上的連通實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)，提高整個(gè)新型工廠化立體節(jié)能日光溫室的果蔬的工廠化生產(chǎn)效率。

1.2二層空間設(shè)計(jì)理念

二層種植空間的設(shè)計(jì)計(jì)劃位于房屋部分的屋頂，采用雙膜單被結(jié)構(gòu)。把屋頂變?yōu)橐粋€(gè)種植耐蔭果蔬的小型溫室。

1.2.1功能與意義。①提高土地利用率，擴(kuò)大種植面積：種植屋面作為一種不占地面面積的種植形式，解決了越來(lái)越緊張的土地使用與農(nóng)業(yè)種植之間的矛盾，擴(kuò)大種植面積，提供土地使用的更多可能。②種植耐蔭果蔬：作為食用菌、韭黃及耐蔭葉菜類種植空間。③保護(hù)建筑屋頂構(gòu)造層：建筑外部環(huán)境的溫度、濕度的變化，日光輻射等是建筑屋頂構(gòu)造層破損老化的主要因素，二層種植空間的覆土層結(jié)構(gòu)可隔絕紫外線輻射和大氣溫度變化，其隔熱、保溫、減滲抗變形性能均比一般防水保溫屋面要好，增強(qiáng)建筑物屋頂?shù)臒峁ば?，大大延長(zhǎng)屋頂?shù)挠行褂闷凇?/p>

1.2.2做法與優(yōu)勢(shì)。基于本設(shè)計(jì)中建筑的特點(diǎn)以及二層種植空間帶來(lái)的諸多實(shí)用效益，計(jì)劃結(jié)合溫室大棚型種植屋面與活動(dòng)式種植屋面2種做法進(jìn)行二層種植空間設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)的具體做法和優(yōu)勢(shì)如下：①活動(dòng)容器式種植屋面。容器式種植是一種可活動(dòng)性的、低成本的屋頂種植形式。容器式作物種植利用各類容器作為承托，將作物布置在屋面。這種種植方式的最大優(yōu)勢(shì)是對(duì)屋頂?shù)暮奢d及結(jié)構(gòu)要求小，可不考慮屋頂荷載，布置靈活、適合各種大小及形式的空間，操作簡(jiǎn)單。②溫室大棚型種植屋面。溫室大棚型種植屋面是在建筑屋頂上建造溫室（宜選擇東西長(zhǎng)、南北短或方形建筑的平屋頂，有利于增加直接受光面積，增強(qiáng)抗風(fēng)能力）。將屋頂全部或部分包含在溫室之內(nèi)，創(chuàng)造新的種植空間。溫室大棚式屋頂種植一般采用無(wú)土栽培等先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)，擁有實(shí)現(xiàn)種植多品種、多層次、多批次、反季節(jié)、高效益的顯著優(yōu)勢(shì)。

1.3地下空間設(shè)計(jì)理念

我國(guó)東北地區(qū)地下糧庫(kù)自然溫度只有12℃左右，溫度變化幅度不到3℃，很適合食物儲(chǔ)存，只要根據(jù)季節(jié)情況調(diào)節(jié)糧庫(kù)的通風(fēng)與密閉，必要時(shí)配備少量除濕機(jī)，就可以創(chuàng)造適宜的儲(chǔ)存環(huán)境。在這樣的環(huán)境中儲(chǔ)存糧食，質(zhì)量變化緩慢，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍可保持新鮮，輪換期一般超過(guò)地面儲(chǔ)糧時(shí)間的3倍。在新型工廠化立體節(jié)能溫室中設(shè)置地下倉(cāng)儲(chǔ)空間有三大功能：①儲(chǔ)存種子、塊莖;②儲(chǔ)存休眠植物的種植槽（工廠化成批種植所需容器）;③作為低溫春化室。這樣一來(lái)不僅有利于提高土地利用率，保持作物的新鮮，更有利于縮短作物從種植到存儲(chǔ)再到加工的工作時(shí)間，形成完整的從種植到存儲(chǔ)再到加工的生產(chǎn)鏈。 2結(jié)構(gòu)初步擬定

2.1前屋面角設(shè)計(jì)

前屋面角可利用下列公式式計(jì)算：ho（冬）=90°-α+δ。式中，hα（冬）為冬至日太陽(yáng)高度角;α為黑龍江省地理緯度，緯度是43°26～53°33;δ為冬至日太陽(yáng)直射緯度取-23.5°。

θ=90°-ho（冬）-40°。式中，θ為前屋面角最小值;hα（冬）為冬至日太陽(yáng)高度角。

上述公式可換算成下式：θ=α+23.5°-40°計(jì)算得出θ=26.5°～36.5°。

根據(jù)公式計(jì)算，黑龍江省的日光溫室前屋面角需大于36.5°，在黑龍江地區(qū)工廠化立體節(jié)能日光溫室的前屋面角采用37°。

2.2結(jié)構(gòu)斷面擬定

目前一般認(rèn)為日光溫室跨度以6～12m為宜，在溫室跨度適宜范圍內(nèi)，日光溫室原則上脊高宜為3～7m，在工廠化日光溫室中采用了雙拱雙膜的骨架形式并設(shè)計(jì)了二層種植空間，故設(shè)計(jì)較高跨度和脊高。結(jié)合合理前屋面角為37°將跨度初步擬定為8～10m，脊高初步擬定為6～7m。

3小結(jié)

本文闡述了黑龍江地區(qū)工廠化日光溫室的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)理念：將整棟溫室進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并擬定了其結(jié)構(gòu)尺寸。將無(wú)土栽培，水肥一體化有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)日光溫室工廠化的生產(chǎn)和管理。為黑龍江地區(qū)日光溫室的創(chuàng)新發(fā)展提供了理論依據(jù)。