現代溫室建筑規(guī)劃建設基本知識

1、現代 溫室建筑 規(guī)劃建設基 本知識一、溫室的組成：一個完整的溫室系統(tǒng)通常包括下列各個部分或其中的部分內容:1 .建筑結構；2 .覆蓋材料；3 .通風系統(tǒng)；4 .降溫系統(tǒng)；5 .加熱系統(tǒng)；6 .保溫節(jié)能系統(tǒng)；7 .遮光系統(tǒng)；8 .室內空氣循環(huán)系統(tǒng)；9 . co 2施肥系統(tǒng)；10 .人工光照；11 .栽培床（架）與基質；12 .計算機控制的灌溉與施肥系統(tǒng);13 .環(huán)境控制系統(tǒng);14 .材料處理設備。一個溫室中是否需要包括上述各項內容，通常要看所種植的作物的種類、當地的氣候條 件和經濟制約的影響而取舍。二、溫室的建筑結構選型現行溫室采用的建筑結構系統(tǒng)有很多種。人字型屋面是最常見的溫室結構型式，另外還

2、 有圓拱型、尖拱型和鋸齒型屋面的溫室。半拱狀鋸齒型的溫室是新近發(fā)展起來的一種溫室結 構形式，其主要特點是通風性能良好。在荷蘭使用的最普通的溫室形式是文駱型溫室，即采 用桁架結構，小跨屋面（3.2m 跨）溫室。荷蘭新建的溫室中約有 85%為此類型，10%為大 跨度溫室。針對特定的材料或結構技術而言，某些結構型式可能要優(yōu)于其它的結構型式，但不存在 普遍適用的最好的結構型式。溫室的建筑結構形式地域性很強，與當地的自然氣候條件密切 相關。因此，一般均需根據各地不同的要求和條件進行具體設計。2 . 1溫室的主要類型與屋頂形狀（一）圓拱型屋頂這類溫室的跨度可達12.8米，特別適合于柔性塑料薄膜作采光材料，

3、同時也適合于硬質 塑料板。（二）尖拱型屋頂與圓拱屋頂溫室一樣，既適用于柔性塑料薄膜又適用于硬質塑料板作屋面透光材料。但 與圓拱屋頂相比，尖拱型屋頂還有兩個主要優(yōu)點：1 .在高緯度地區(qū)，由于屋脊更高，其透光性能也更好。2 .便于雨水或室內霧滴的自然流落到天溝中，不會在薄膜上形成兜水現象。（三）雙坡或單坡屋頂這種屋頂是最普通的一種，適用于包括玻璃在內的各種硬質覆蓋材料。上述三種屋頂形狀的溫室結構，既可以設屋脊通風口 （天窗）、天溝通風口（谷間窗），也可以完全密閉不設自然通風口。1 .屋頂上設有永久性通風窗的溫室1. 鋸齒型是能給整棟溫室產生良好通風的最普通的屋頂形狀之一。2.帶圓拱或尖拱屋頂的鋸齒

4、型溫室是最新發(fā)展起來的，它具有良好的通風性能，其跨度可 達8米，且具有良好的落水和塑料薄膜覆蓋性能。圖1鋸齒型溫室的開窗2 .在屋脊處設永久通風窗的溫室與鋸齒型溫室不同，屋脊通風口是處在自然通風的最佳點。這種溫室型式最適于長期需 要良好通風的溫暖地區(qū)。但覆蓋這種溫室較為復雜。我國各地夏季氣候炎熱、北方地區(qū)冬季還寒冷，因此在考慮建大型連棟溫室時，對溫室 的夏季通風降溫和冬季保溫節(jié)能問題是事關溫室效益的兩個關鍵。如何兼顧溫室的冬季保溫 和夏季降溫，和確保冬夏兩個氣候不利季節(jié)的室內環(huán)境，可以說是抓住大型溫室經濟效益的 根本前提。據在煙臺農科院建成的7000m 2連棟實驗溫室的運行結果看（詳見都市農夫

5、網 溫室田地欄目的圖片介紹），鋸齒型溫室在加外保溫覆蓋的前提下，冬季室內外自然溫差可保持在15-20溫；而夏季及其前后季節(jié)均可采用自然通風解決降溫問題。這種溫室的建設投資和 運行費用均可降低20-30% 。是我國今后發(fā)展的一個主要方向。3 . 2溫室常用的建筑材料1 . 鋼材用于溫室建筑結構構件的鋼材種類一般是st37 ,含硅低。為防止腐蝕，最終的產品總是要鍍鋅的，不同的部件采用不同的鍍鋅方法。1）電鍍鋅方法由于用這種方法鍍鋅的鋼構件，具有非常光滑而良好的表面，因而常用于那些直接與柔 性覆蓋材料接觸的構件，例如屋頂的圓拱與楝條。使用這種材料的缺點是全部加工制造過程 如彎曲、鉆孔或焊接等都還要在

6、鍍鋅材料上進行，易破壞鍍鋅層，影響使用壽命。2）熱浸鍍鋅這種處理是在普通鋼材上加上一厚層鋅保護層。進行熱浸鍍鋅時，構件是在彎曲、鉆孔 或焊接等都已完成以后進行的，以便加保護以后的構件可直接用螺栓安裝。為確保較長的使 用壽命，包括直接與聚乙烯膜接觸的所有構件都應用熱浸鍍鋅法。圓拱與楝條不用熱浸鍍鋅 件的理由是，與電鍍法相比，熱浸鍍鋅構件的表面質量很粗糙，這可能引起撕破覆蓋的薄膜。2 .鋁材鋁材的抗銹蝕能力好、重量輕，且易于加工成任何一種所期望的斷面形狀。但在另一方 面，鋁的強度不如鋼，且比鋼材貴得多。在溫室建筑上使用的許多構件都是由鋁制成的，如：1）與通風系統(tǒng)有關的所有構件，包括屋脊楝條；2）用

7、于玻璃覆蓋的所有椽子；3）用于固定塑料薄膜的各種構件；4）用于小跨度玻璃溫室的天溝。3 .塑料用于溫室的塑料材料有聚氯乙烯 （pvc）,高密度聚乙烯（hdpe），聚丙烯和聚碳酸酯（pc）。 其它一些pvc部件常用于代替鋁構件或配件領域， 如用于卷幕機構的連接部件、保溫與遮光 幕、格架系統(tǒng)等。4 . 3溫室的主要構件組成1 .柱用于溫室立柱的斷面形狀主要有圓管、矩形方管、c型鋼或工字鋼等開口斷面。1）圓管在輕型溫室中，圓管是使用非常普遍的一種斷面形狀。大多數法國和荷蘭塑料溫室的制 造商常用圓管，且大部分用電鍍處理。圓管的最大優(yōu)點是各向同性，斷面標準且取材容易。 其缺點是：難于加工制造；鉆孔之處無

8、鍍鋅保護；幾乎不可能知道或看清管子的內部狀況；由于可 能產生滑動，管與管之間不能采用簡單的夾板裝置連接來確保固定不動。2）矩形方管矩形方管的特點與圓管很相似，但比圓管容易加工與連接。3）開口斷面特點：很容易加工，所有孔口都由沖孔完成；最終成品尺寸較精確；更易于裝配；通常 是加工好后再熱浸鍍鋅；各斷面狀況都可以監(jiān)視，且若觀察到有問題，可以很容易地加以解 決。2 .圓拱與拱架圓拱也可用封閉的或開口的斷面形狀制成。幾乎上述對柱的所有優(yōu)缺點也同樣適用于拱 架。但要用封閉的斷面焊接拱架并合理的熱浸鍍鋅幾乎是不可能的。3 .天溝天溝是溫室最重要的構件之一。它作為縱向結構構件起支撐作用，應能排泄走所有雨水，

9、 并且其強度應至少滿足2名工人站在天溝中部進行覆蓋材料的安裝與檢修等。天溝的長度為3米到5米。塑料溫室的天溝一般用熱浸鍍鋅鋼板制成，有的小跨屋面（如:venlo型）溫室采用擠壓成型的鋁材天溝。非常簡易的木結構溫室則主要用塑料天溝。4 .基礎基礎是連接結構與地基的構件，它必須將全部重力、吸力和傾覆荷載，如風、雪和作物 荷載等安全地傳到地基。基礎底部應低于凍土層，并應設置在原狀土層平面上，而不能設在填充土上。基礎底面 的大小和深度應根據溫室的尺寸和土壤條件而定，最小深度為低于自然地面600mm 。基礎之間的安裝尺寸及水平面上的準確性將影響溫室上部結構總體裝配過程的簡易程度 和裝配速度。預制基礎底座

10、是很好的方案，因為就碎和鋼筋的質量而言，要準確地按照標準要求來制 作基礎是不可能的。另一方案就不太好，它是將鍍鋅鋼材構件的底部插入基礎墩里，再用碎 現澆上部基礎。在安置基礎時，非常重要的一點是沿天溝方向要有1-2%的坡度；而在垂直天溝方向， 其 坡度應盡可能為0% ,最大坡度不應超過2%。對天溝較長的溫室，在地平上設置基礎的坡度為從中間向兩端方向逐漸降低。溫室基礎 的設置見圖2所示。5 .結構節(jié)點一個結構框架的強度只等同于其最弱的節(jié)點的強度，所以就連接方法和自身的連接強度 而言對所有構件的連接都必須有合適的連接件。真正使溫室堅固和安全的是不同結構節(jié)點的 設計與施工質量。有些節(jié)點是由焊接而成，但

11、主要節(jié)點應用螺栓和螺絲將各連接構件相互連接在一起的。圖2連棟溫室的獨立基礎2 . 4溫室的設計荷載溫室的結構設計在考慮最大透光量的同時，還必須確保安全。因此，不透明的溫室骨架 在滿足一定的強度要求以抵御在溫室設計壽命期間的荷載作用的同時，應取其最小截面尺寸。設計荷載包括結構的自重（恒載）、由于建筑物使用帶來的荷載 （活載），以及雪、冰雹和風 等荷載。見圖3所示。1）恒載支撐結構，墻和屋面的重量，不包括永久性設備的重量。2）雪載和冰雹一一雪荷載是根據地面預計的積雪量、屋面坡度、溫室是否有天溝連接、以及是否加熱等確定的。（在有雪地區(qū)，相鄰溫室的最小距離應保持3m ,用于堆積雪。）3）風載一一溫室所

12、設計的抗風載能力應符合當地建筑規(guī)范的要求。實際的風荷載大小取決于風向角度（風向是指產生最大風荷載的風向）、溫室形狀和尺寸以及當地有無障礙物等。4）作物荷載（對西紅柿和黃瓜來說，通常假定作物縱向荷載為150n/m 2。5）安裝設備荷載：（包括在屋頂上施工檢修的人等）包括：加熱設備；降溫通風設備和遮陰設備；輸送管道，電纜線和照明設備；運輸軌道， 玻璃清掃裝置；灌溉系統(tǒng)。注意：在溫室設計中應采用上述各項荷載中最不利的荷載組合。乂妁*篇jn *知言示福 的e3劃十祚囪* £1*圖3溫室常見的荷載三、溫室常用的覆蓋材料溫室結構的主要目的是固定覆蓋材料。因此，覆蓋材料及其特性是整棟溫室中最重要的

13、 部件之一。理想的覆蓋材料應是透光量大，能阻止向外的熱損失、堅固耐用、盡可能便于安 裝且價格便宜。由于不同的作物對環(huán)境的要求不同，因而不同的覆蓋材料將對不同的作物起 作用。3 . 1玻璃在大多數氣候寒冷的國家，玻璃仍然是常用的覆蓋材料。大塊玻璃的生產供給使得結構 的遮陰率降低，同時也減少了安裝費用。荷蘭溫室有的使用了從屋檐到屋脊的整塊大玻璃。玻璃具有如下優(yōu)點：1）極好的透光率-490% ; 2）較優(yōu)的熱阻和隔紫外線能力、耐磨、壽命可達25年；3）熱脹冷縮系數低；4）取材方便。其缺點為：1）抗碰撞性能低（鋼化玻璃例外）；2）價格高（材料+密封）；3）重量大；4）易被打破， 且破裂以后不容易清理。

14、3 . 2聚乙烯（p.e.）薄漠在氣候適中的國家，聚乙烯是最常見的溫室覆蓋材料。其普遍應用的原因，首先是價格低；其次，它可用于大量的簡易結構溫室。在pe膜開始發(fā)展的階段，p.e.膜的壽命很短，根據其開始蓋棚時間的不同，大約能維持79個月?，F在的p.e.膜已完全改變，其性能已大大改進。聚乙烯膜的生產廠家提出了不同的p.e.膜生產方案：1）p.e.+u.v .a.2）p.e.+ir+af+u.v .a.3）p.e.+ir+af+s.l.+u.v .a最先進的re.膜采用三層處理方式，即其最上層含u.v.a（防紫外）添加劑，中間一層為.r.（透光）吸收劑，最下一層有 a.f.（流滴、隔長波輻射，即保

15、溫）添加劑。目前生產的re.膜厚度在100至ij250微米之間，用在屋頂上預計壽命可達4年。re.膜的幅寬可達16米，長度任意。pe.膜的最大缺點是，有風時，pe膜不容易固定，鋪在屋頂上缺乏可靠的安全性。3 . 3多層編織的聚乙烯膜這種覆蓋材料是由聚乙烯經拉絲、并象地毯一樣編織而成的新產品，其表面有一很薄的保護層。該材料很結實，強度幾乎要比普通膜高出20倍。該p.e.膜具有ir和af兩者相加的全部效果。其透光率為 80%左右，價格大約是普通膜的 34倍。p.e.較難制成這種材料， 且不象普通pe.膜那樣好拉伸。不過在另一方面，它結實得足可 抵御強風，甚至輕微拍打。該材料生產的幅寬為2米，因此，

16、為了滿足屋頂所需要的適宜寬度， 它必須焊接。一般這種材料的保用期為3年。3 . 4增強型聚氯乙烯薄膜作為一種基本材料的聚氯乙烯 （p.v.c）,它具有與玻璃及其它良好材料類似的優(yōu)良特性。普通清潔的rv.c膜約有85%的透光率，但就膨脹和施工安裝性能而言，性能較差。正 是由于這個原因，在溫暖氣候里薄膜變松馳，如遇到風就可能被吹壞。新的增強型p.v.c膜實際上是由一聚酯材料織成的網的兩側再覆蓋上普通的p.v.c而成。該網堅實，防止了薄膜的膨脹，并確保了材料的總體強度。一個中等身材的工人可以在這種 覆蓋材料上行走。同樣，增強型p.v.c膜具有u.v.a和af兩者疊加的性能，這大大改進了p.v.c的性

17、能。目前市場上出售的這種覆蓋材料，有紅色膜和透明膜兩種。其透光率紅色膜為80% ,透明膜為85% 。該膜的厚度為0.325 mm,因此非常重。在尺寸較大時就又t于處理。現生產的幅寬也是 2 米，可通過焊接得到所需的寬度。其價格大約是 pe.膜的78倍。但在以色列，有許多地方 已經在面積使用5年了。3 . 5硬質塑料覆蓋玻璃纖維增強塑料（frp）板已經使用多年了。 尤其在美國，市場上有各種不同的產品和不 同的使用年限保證。有特殊保護層的板，使用壽命甚至可達 20年，但價格也非常高。frp板 在新的時候的透光率和玻璃很接近。但用幾年以后，纖維開始脫離聚酯，透光率下降，板也 開始黃。玻璃纖維板在常有

18、冰雹危害的地區(qū)使用較多，因為它不象下班那樣易受害?，F在因 有新的更好的塑料已出現，下班鋼的應用已非常有限。3 . 6 p.v.c 透明板波形p.v.c.板也是過去用于覆蓋溫室的硬質塑料中的一種。其最大問題是，耐高溫性能 較差。3 . 7聚碳酸酯板聚碳酸酯是目前塑料應用中最先進的聚合物之一。聚碳酸酯具有各種性能相結合的特點： 強度、透光率、彈性、自重輕、透明、溫度適應范圍寬等。板的制造是采用改進的共擠成型 技術，這可以將紫外線保護層結合進產品中。該保護層不起皮，不變皺，不產生裂縫或磨損。 該板在高溫下也能保持其透光度。硬質、透明的波紋狀聚碳酸酯板，其可見光透光率達 89% ;可完全阻擋有害的紫外

19、線輻 射；對遠紅外有高吸收率；重量輕；因此易于安裝。對透光率有10年的保證期；對冰雹危害也有單獨的保證。覆蓋材料的性能：材料特點商標名稱透光率透熱輻射壽命(par)/(%)/(%)（年）玻璃非常透雙層88325 +明、重、易隔熱71<325 +碎低鐵90-92<325 +聚丙烯重量輕彈性玻璃93<520 +高成本雙層83<320 +聚碳酸高效單層87-92<37-1酯（pc板）高成本0雙層80<37-10玻璃鋼低成本filon88<310-15聚乙烯壽命短sun85-90<202-3selector聚酯膜幅寬小mylar85-88307-10pv

20、f高成本tedlar9221>10pvc膜很堅實erez80104編織很堅實palrig78204pf膜四、溫室的規(guī)劃設計作為永久性保護地設施的溫室建筑工程，其一次性投資、運轉費用和能源消耗，都遠遠 超過了陸地的生產栽培，因此，在決定建造溫室之前，必須對建造的各個階段進行周密的規(guī) 劃，這需要考慮以下基本要素。4 . 1場地的選擇選擇溫室的建設地點，主要考慮氣候、地形、地質、土壤，以及水、暖、電、交通運輸 等條件。（一）氣候條件氣候條件是影響溫室的安全與經濟性的重要因素之一，它包括氣溫、光照、風、雪、冰 雹與空質量等。1氣溫：在掌握各個可能建造溫室地域的氣溫變化過程的基礎上，著重對冬季可能

21、所需 的加溫以及夏季降溫的能源消耗進行估算。無氣溫變化過程資料時，可著重對其緯度、海拔 高度以周圍的海洋、山川、森林等對氣溫的主要影響因素進行綜合分析評價。2光照：光照強度和光照時數對溫室內植物的光合作用及室內溫度狀況有著很重要的影 響。它主要受地理位置和空氣質量等影響。3風：風速、風向以及風帶的分布在選址時也必須加以考慮。對于主要用于冬季生產的 溫室或寒冷地區(qū)的溫室應選擇背風向陽的地帶建造；全年生產的溫室還應注意利用夏季的主 導風向進行自然通風換氣；避免在強風口或強風地帶建造溫室，以利于溫室結構的安全；避 免在冬季寒風地帶建造溫室，以利于冬季的保溫節(jié)能。對于溫室，過大的風振會影響其使用 壽命

22、。由于我國北方冬季多西北風，一般庭院溫室應建造在房屋的南面；大規(guī)模的溫室群要 選在北面有天然人工屏障的地方，而其他三面屏障應與溫室保持一定的距離，以免影響光照。4雪：從結構上講，雪壓是溫室這種輕型結構的主要荷載，特別是對排雪困難的大中型 連棟溫室，要避免在豪雪地區(qū)和地帶建造。5雹：對普通玻璃溫室的安全是至關重要的，要根據氣象資料和局部地區(qū)調查研究確定 冰雹的可能危害性，從而使普通玻璃溫室避免建造在可能造成雹情危害的地區(qū)。6空氣質量：空氣質量的好壞主要取決于大氣的污染程度。大氣的污染物主要是臭氧過氯乙酰硝酸酯類（pan）以及二氧化硫、二氧化氮、氟化氫、乙烯、氨、汞蒸汽等。這 些由城市、工礦帶來的

23、污染分別對植物的不同生長期有嚴重的危害。燃燒煤的煙塵、工礦的 粉塵以及土路的塵土飄落在溫室上，會嚴重減少透入溫室的光照量；寒冷天火力發(fā)電廠上空 的水汽云霧會造成局部的遮光。因此，在選址時，應盡量避開城市污染地區(qū)，選在造成上述 污染的城鎮(zhèn)、工礦的上風向，以及空氣流通良好的地帶。調查了解時要注意觀察該地附近建 筑物是否受公路、工礦灰塵影響及其嚴重程度。（二）地形與地質條件平坦的地形便于節(jié)省造價和便于管理，同時，同一棟溫室內坡度過大會影響室內溫度的均勻性，過小的地面坡度又會使溫室的排水不暢，一般認為地面應有不大于1%的坡度為宜。要盡量避免在向北面傾斜的斜坡上建造溫室群，以避免造成遮檔朝夕的陽光和加大

24、占地面積。對于建造玻璃溫室的地址，有必要進行地質調查和勘探，避免因局部軟弱帶、不同承載 能力地基等原因導致不均勻沉降，確保溫室安全。（三）土壤條件對于進行有土栽培的溫室，由于室內要長期高密度種植，因此對地面土壤要進行選擇， 選擇的基本原則是：就土壤的化學性質而言，砂土儲藏陽離子的能力較差，養(yǎng)分含量低，但是養(yǎng)分輸送快。粘土則相反，它需要的人工總施肥量低。對于現代高密度種植作物而言需要精 確而又迅速地達到施肥效果，因而選用砂土比較合適；土壤的物理性質包括土壤的團粒結構 好壞、滲透排水能力快慢、土壤吸水力的大小以及土壤的透氣性等都與溫室建造后的經濟效 益有密切的關系，選擇時要選擇土壤改良費用較低而產

25、量較高的土壤。值得注意的是，排水 性能不好的土壤比肥力不足的土壤更難于改良。（四）水、電及交通1水：水量和水質也是溫室選址時必須考慮的因素。雖然室內的地面蒸發(fā)和作物的葉面 蒸騰比露地要小得多，然而用于灌溉、水培、供熱、降溫等用水的水量、水質都必須得到保 證，特別是對大型溫室群，這一點更為重要。要避免將溫室置于污染水源的下游，同時，要 有排、灌方便的水利設施。2電：對于大型溫室而言，電力是必備條件之一，特別是有采暖、降溫、人工光照、營 養(yǎng)液循環(huán)系統(tǒng)的溫室，應有可靠、穩(wěn)定的電源，以保證不間斷供電。3交通：溫室產品如能及時運送到消費地，便可保證產品的新鮮，減少保鮮管理的費用， 因此，溫室應選擇在交通便利的地方，但應避開主干道，以防車來人往，塵土污染覆蓋材料。4 . 2場地的規(guī)劃建設單棟溫室，只要方位正確，不必考慮場地規(guī)劃，如建設溫室群，就必須合理地進行 溫室及其輔助設施的布置，以減少占地、提高土地利用率、降低生產成本。1建筑組成及布局一定規(guī)模的溫室群，除了溫室種植區(qū)外，還必須有相應的輔助設施，才能保證溫室的正 常、安全生產。這些輔助設施主要有水暖電