溫室園藝 2020 04 13 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 周博士考察拾零 一百零三 一種適合于高寒多雪氣候的 雙膜單被內(nèi)保溫裝配結構日光溫室 記哈爾濱鴻盛集團在日光溫室上的創(chuàng)新 周長吉 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設計研究院 北京 100125 DOI 10 16815 ki 11 5436 s 2020 10 002 中 國東北大部 新疆北部和內(nèi)蒙古的東北 部地區(qū)都屬于冬季高寒多雪氣候地區(qū) 冬季天寒地凍 白雪皚皚 不僅室外溫度低 而且降雪頻繁 降雪量大 在這些地區(qū)建設日 光溫室 除了要考慮傳統(tǒng)的保溫蓄熱外 溫室 屋面的除雪也是設計中需要重點考慮的一項 內(nèi)容 2019年5月中旬 哈爾濱鴻盛集團 以下 簡稱 鴻盛集團 總設計師林國海教授來筆 者辦公室詳細介紹了他們團隊開發(fā)的一種新型 結構日光溫室 筆者在提煉其創(chuàng)新要點后覺得 這種溫室是一種適合高寒多雪地區(qū)的日光溫室 結構形式 為全面了解這種溫室的配置及其性 能 2019年5月25 27日 筆者專程赴哈爾濱 進行了實地考察 2019年6月8 9日 利用赴 山東壽光出差的機會又再次考察了這種溫室在 壽光的建設和運行情況 現(xiàn)綜合兩地的考察情 況 就鴻盛集團針對高寒多雪地區(qū)氣候特點在 日光溫室保溫儲熱和屋面除雪方面的技術創(chuàng)新 做一介紹 供業(yè)界同仁們研究和借鑒 屋面除雪的解決方案 增大屋面坡度 按照中國國家標準GB T 51183 2016 農(nóng) 業(yè)溫室結構荷載規(guī)范 1 規(guī)定 當溫室屋面坡 度大于60 時 屋面的積雪分布系數(shù)最小為0 即 屋面沒有積雪荷載 而屋面坡度小于30 時 屋面的積雪分布系數(shù)最大為0 8 即屋面積雪荷 載為基本雪壓的80 屋面坡度在30 60 時 屋面積雪分布系數(shù)在0 0 8呈線性變化 由此可 見 以60 為上限 最大限度增大溫室屋面坡度 可顯著降低溫室屋面的積雪荷載 基于上述理論依據(jù) 鴻盛集團開發(fā)的日光 溫室采用了大坡度屋面 圖1a 圖1b 溫室 圖 1 溫室屋面坡度 a 抗雪溫室南立面 b 抗雪溫室北立面 c 典型壽光五代溫室屋面 溫室園藝 2020 04 14 本 期 策 劃 Special Planning 溫室結構 前屋面和后屋面的坡度分別達到31 和80 按 照這樣的屋面坡度 前屋面積雪分布系數(shù)剛剛 越過最大值 基本沒有削減溫室屋面雪荷載 但后屋面卻完全不存在屋面積雪的問題了 與 典型的山東壽光五代溫室 圖1c 相比 雖然 前屋面的積雪荷載從理論上講兩者應該是相同 的 但很顯然 加大屋面坡度將會使屋面積雪 的清除更加方便和快捷 從減小屋面積雪荷載的角度分析 在保持 相同屋脊高度的條件下 如果將溫室屋脊前移 使后屋面的坡度保持在60 左右 則可在保證 后屋面積雪荷載為0的前提下 使前屋面的坡 度進一步加大 從而可更大限度地減小前屋面 的積雪荷載 由于前屋面坡度的加大 溫室的 采光量也將隨之增大 對提高溫室內(nèi)的空氣溫 度和增大作物的光合作用強度均將起到非常積 極的作用 改變傳統(tǒng)日光溫室前屋面外保溫為內(nèi)保溫 傳統(tǒng)的日光溫室大都采用屋面外覆蓋保溫 被的方式來解決溫室前屋面的保溫問題 有的 溫室后屋面也采用活動保溫被保溫 但這種 保溫方式由于保溫被的表面粗糙度較塑料薄膜 大很多 降雪后保溫被表面積雪難以自動滑落 經(jīng)常需要人工清雪 不僅增加了溫室管護的勞 動強度和生產(chǎn)成本 而且由于清雪期間保溫被 遭受雪水浸濕后凍結等原因造成保溫被無法打 開 直接影響溫室內(nèi)作物的采光 進而影響溫 室生產(chǎn)的產(chǎn)量和效益 尤其在高緯度 短日照 地區(qū)這種影響更顯著 為此 鴻盛集團將傳 統(tǒng)的前屋面外保溫被內(nèi)置 使覆蓋前屋面的透 光塑料薄膜全天候暴露在室外 下雪期間 天 然降雪將直接降落在塑料薄膜的 表面 由于塑料薄膜表面光滑 再加上前面敘及的溫室屋面坡度 較大等技術措施 所以 大部分 積雪將會自動從溫室屋面滑落 掃 二維碼1看溫室自然除雪視頻 不僅減少了 人工清雪的成本 而且也最大限度解決了降雪 對溫室采光的影響 同時大大降低了溫室屋面 的積雪荷載 從而減少了溫室結構用材 節(jié)約 了溫室建設成本 將傳統(tǒng)的外保溫被內(nèi)置 除了有利于排除 溫室屋面積雪外 對延長保溫被的使用壽命和 降低其制造成本等還具有更多延伸的利益 傳 統(tǒng)的外保溫方式 保溫被在其使用期間始終暴 露在室外環(huán)境中 受室外風霜雨雪以及太陽輻 射和極端低溫等惡劣氣象環(huán)境的影響 一是要 求保溫被應具有良好的保溫性能 保證溫室的 保溫 這是對保溫被的基本要求 二是要求 保溫材料自身或是保護保溫材料的面層應具有 良好的防水和密封性能 以保證保溫被不會因 為天氣降水或表面結露 霜 而造成保溫被吸 水使其保溫性能下降甚至失效 也不會增大保 溫被自身重量 進而加大溫室屋面結構的荷載 目前的草苫 針刺氈保溫被等材料這個問題 比較嚴重 三是要求保溫被材料 尤其是面 層材料 具有較強的抗老化能力 能夠在長期 循環(huán)的低溫 冰凍和紫外線條件下不致快速老 化 從而延長保溫材料的使用壽命 降低保溫 被的運行成本和頻繁更換保溫被的安裝成本 四是要求保溫被具有較強的抗風性能 或者在 安裝保溫被后應附加保溫被抗風措施 由于傳 圖 2 雙膜單被內(nèi)保溫溫室結構 a 施工中的雙層結構 b 前沿部位 c 運行中的雙層結構 1號溫室自然除雪 溫室園藝 2020 04 15 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 統(tǒng)的保溫被都比較輕質(zhì) 一般都要求保溫被展 開后附加壓被帶或壓被繩 保溫被內(nèi)置后 由于保溫被置身外膜內(nèi) 消除了酸雨 大風 極端溫度以及紫外線照射對保溫被的直接破壞 可顯著降低對保溫被耐老化 抗紫外等性能的 要求 進而降低原材料成本 同時延長保溫被 的使用壽命 由于室內(nèi)無風 覆蓋保溫被后也 不需要附加固被設施 不僅降低了設備的投資 而且也節(jié)約了固定保溫被的人工成本 由此傳 統(tǒng)外置保溫被的很多難題也就迎刃而解了 保溫被內(nèi)置后 溫室結構必須采用雙層骨 架 圖2 外層骨架支撐與室外空間接觸的塑 料薄膜 承擔室外風雪荷載 內(nèi)層骨架則主要 支撐保溫被 含卷簾機 也可以將作物吊掛 設備附著在內(nèi)層骨架上 承擔溫室作物荷載 雖然這種結構的改變增加了一層內(nèi)層骨架 相 應增大了溫室的建設投資 也加大了室內(nèi)陰影 面積 但由于外層骨架減少了保溫被荷載和作 物荷載 這些荷載都相應轉移到了內(nèi)層骨架上 相應地外層骨架截面可適當減小 內(nèi)層骨架由 于不承擔風雪荷載 骨架截面也不會太大 骨 架間距還可適當拉大 因此 溫室骨架的成本 不會成倍增加 結合保溫被內(nèi)置后的成本降低 和效能提升 總體來講 在多雪地區(qū)這種改變 應該說是一種因地制宜的現(xiàn)實需求 具有良好 的區(qū)域適應性 保溫被內(nèi)置后 同時也取消了傳統(tǒng)日光溫 室的保溫后屋面 壓縮了溫室夜間的保溫空間 限于保溫被所包圍的室內(nèi)空間 在內(nèi)層保 溫被和外層塑料薄膜之間還形成了一個附加隔 熱空間層 不僅節(jié)約了后屋面建造成本 而且 也大大提高了溫室的整體保溫性能 此外 由 于溫室結構的改變 傳統(tǒng)的屋脊通風口也從溫 室前屋面轉移到了溫室的后屋面 這種通風口 設置方式在保證通風口位置處于溫室最高位 保 證熱壓通風的通風量最大 的同時 也避免了 傳統(tǒng)前屋面屋脊通風口兜水的問題 因為后屋 面坡度更大 基本不會出現(xiàn)雨水滯留的問題 將溫室屋面通風口放置在溫室后屋面 到了春 夏季節(jié) 當室外溫度較高時 打開后屋面通風 口還可以很方便地在溫室內(nèi)形成 穿堂風 更有利于溫室在高溫期間的降溫 保溫被內(nèi)置后 內(nèi)層骨架可以覆蓋塑料薄 膜 也可以不覆蓋塑料薄膜 內(nèi)層骨架不覆蓋 塑料薄膜的溫室稱之為 單膜單被內(nèi)保溫溫室 外膜內(nèi)被 內(nèi)層骨架覆蓋塑料薄膜的溫室 稱之為 雙膜單被內(nèi)保溫溫室 內(nèi)外雙層薄 膜 內(nèi)保溫被 不論是單膜單被內(nèi)保溫還是 雙膜單被內(nèi)保溫 在高寒地區(qū) 由于室外夜間 溫度很低 溫室室內(nèi)空氣濕度又基本飽和 沒 有了外保溫被保護的外層塑料薄膜因自身熱阻 很小 夜間溫度基本都處在0 以下 因此 在 外層塑料薄膜的內(nèi)表面會出現(xiàn)結露 結霜或結 冰 2 直接影響第二天溫室內(nèi)作物的采光 融 化冰霜期間薄膜的透光率較低 而且冰霜融 化期間還會有大量水滴直接從塑料薄膜表面滴 落形成散點水滴或從塑料薄膜表面滑流到骨架 縱向系桿 并在縱向系桿下形成線狀水滴 最 終滴落到溫室地面或作物表面上 由于結露在 屋面塑料薄膜上的水滴中可能含有各種病原菌 這些含有病菌的水滴如果直接滴落到作物葉面 上 尤其滴落到花蕊或果實上 將會直接引起 作物病害的傳播 這是保溫被內(nèi)置后最直接的 問題 為了解決外層薄膜內(nèi)表面夜間凝結冰霜后 造成白天融化時室內(nèi)滴水的問題 鴻盛集團的 應對措施 一是要求溫室覆蓋流滴薄膜 盡量 圖 3 凝結水收集系統(tǒng) 溫室園藝 2020 04 16 本 期 策 劃 Special Planning 溫室結構 消除無規(guī)則的散點水滴 二是在外層骨架縱向 系桿下安裝凝結水收集槽和導水膜 圖3 將 外膜內(nèi)側集結在縱向系桿上的水滴統(tǒng)一導流收 集后排到溫室兩側的集水桶或集水池中 從而 基本消除了外膜滴水給作物造成病害的問題 集中收集處理屋面 滴水也減少了溫室 內(nèi)空氣的含水量 更有利于降低溫室 內(nèi)的空氣濕度 掃 二維碼2看流滴薄膜視頻 掃二維碼3看截水 槽視頻 為了加快外層塑料薄膜上凝結冰霜融化的 速度 使室內(nèi)作物能及早采光 鴻盛集團也提 出了一些有效措施 一是將保溫被的外表面 展 開后朝向室外面 做成反光面 使早晨射入溫 室的陽光更多地反射到外層塑料薄膜 提高其 表面溫度 進而加速其表面冰霜融化 二是在 管理上間歇開閉室內(nèi)保溫被 打開保溫被后室 內(nèi)熱空氣上升 向外層塑料薄膜供熱 加速其 表面冰霜融化 但由于外層塑料薄膜凝結冰霜 后表面溫度較低 長時間打開保溫被將會使室 內(nèi)溫度快速下降 影響作物的健康生長 為此 在具體管理中 提出了快速開合保溫被 而且 避免大開大合的管理措施 在短時間打開保溫 被使室內(nèi)熱空氣上升后快速閉合保溫被 這樣 既不會引起室內(nèi)溫度的劇烈波動 在保溫被閉 合后保溫被與外層塑料薄膜之間還能形成一個 較小的加熱空間 接受室外光照后能快速提升 小空間的溫度 從而加快外層薄膜表面的冰霜 融化 掃二維碼4看除霜視頻 為了避免室內(nèi)溫度的劇烈波 動 鴻盛集團采用了雙膜單被結構 溫室 并在內(nèi)膜設置上也進行了改 進和創(chuàng)新 將傳統(tǒng)的整幅單膜改變 成了雙幅內(nèi)膜 圖4 兩幅薄膜在 溫室跨中搭接 分別稱為前部內(nèi)膜和后部內(nèi)膜 并分別用兩套卷膜器控制啟閉 圖6a 早晨外 膜冰霜融化期間 前部內(nèi)膜保持覆蓋 可避免 室外冷輻射直射室內(nèi)前部作物 控制后部內(nèi)膜 的開啟位置掌控內(nèi)膜的通風口大小 配合內(nèi)保 溫被的開啟 從而可控制內(nèi)外膜之間熱量的交 換 事實上前述保溫被的快速開合主要也就是 控制兩幅內(nèi)膜之間的開口 在保溫被開合期間 前部塑料薄膜一直處于覆蓋狀態(tài) 既保證了溫 室作物的采光 又避免了室內(nèi)溫度的劇烈波動 待到外層薄膜表面冰霜完全融化后 可根據(jù)室 內(nèi)作物區(qū)溫度的高低打開或閉合內(nèi)層保溫膜 當室內(nèi)作物區(qū)溫度超過作物的適宜生長溫度后 可完全打開內(nèi)層塑料薄膜 與外層塑料薄膜的 通風口 圖5 結合進行溫室通風和降溫 進入 傳統(tǒng)日光溫室的正常管理模式 由于溫室外保溫只有一層塑料薄膜 如果 內(nèi)保溫被密封不嚴 將有可能引起溫室保溫系統(tǒng) 的整體失效 其后果將不堪設想 因此嚴密密封 是對內(nèi)保溫被安裝和運行的基本要求 為了保 證內(nèi)保溫被卷運行平直 鋪設嚴密 鴻盛集團 開發(fā)了一套雙電機兩端同步運行的擺臂式卷簾 機及其控制系統(tǒng) 又稱為 雙側同步擺臂卷簾機 圖6 保溫被的固定邊固定在后墻上 與后 墻形成嚴密密封 東西兩側活動邊在專門設置 的內(nèi)山墻上運行 內(nèi)山墻端部鋪設1 m寬固定 圖 4 雙幅內(nèi)膜 a 前屋面通風口 b 后屋面通風口 圖 5 溫室通風口設置 流滴薄膜 截水槽 除霜 溫室園藝 2020 04 17 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 塑料薄膜 可實現(xiàn)與保溫被雙側 活動邊的嚴密密封 保溫被兩 端分別安裝電機減速機 同步擺 臂運行保溫被 保溫被卷被軸側 活動邊 在保溫被展開時正好放 置在溫室前沿內(nèi)外層骨架之間的 基礎頂面 由于基礎頂面鋪設有 柔性的保溫被墊毯 當保溫被被 卷展開后保溫被卷軸正好卷放到基礎頂面的墊 毯上 能夠與下部墊毯形成良好的密封 圖7 按照這樣的設計 因為室內(nèi)無風 理論上講 保溫被展開后四周的密封應該是嚴密和可靠的 事實上 卷被軸任何部位的彎曲或變形 都將直接影響保溫被展開后卷簾機卷被軸與溫 室前沿基礎表面墊毯之間的密封性 單側擺臂式 卷簾機 由于卷軸剛度不足 不僅不能使用在長 度較長的溫室上 一般不超過60 m 而且經(jīng) 常發(fā)生卷軸彎曲變形的問題 難以保證卷軸與墊 毯的密封性 傳統(tǒng)的中卷式二連桿卷簾機在內(nèi)保 溫溫室中又沒有安裝和運行的空間 鴻盛集團創(chuàng) 新開發(fā)的雙側同步擺臂卷簾機 能夠從保溫被的 兩端同步帶動保溫被平穩(wěn)卷放 從而滿足了保溫 被展開后四周嚴密密封的要求 當然 這一創(chuàng)新 技術在建設成本允許的條件下也同樣適用于保 溫被外置日光溫室中保溫被的卷放 增加振動除雪裝置 減少溫室屋面積雪的第三項措施是在溫室 骨架上安裝振動器 圖8 在溫室前屋面骨 架的上部縱向系桿旁間距20 30 cm并行布置1 道縱向系桿 為節(jié)約成本 附加系桿不一定要 求與骨架縱向系桿同長 只在安裝振動器的相 鄰兩榀骨架之間安裝即可 但這樣可能會影響 整個棚面的振動效果 沿溫室長度方向間隔 20 30 m以兩個系桿為依托安裝一臺電動振動 器 下雪期間開啟振動器 殘存在溫室屋面的 積雪通過振動器的振動 使積雪脫離屋面塑料 薄膜 在上部積雪的推壓和積雪自身的重力作 用下 在具有一定坡度的屋面上積雪將會自動 滑落 采用這種方法 設備簡單 運行能耗小 除雪效果好 可大大減少除雪的勞動強度 增 加溫室作物的采光時間 不僅可 以應用在該類雙膜單被或單膜單 被內(nèi)保溫溫室上 也可使用在塑 料大棚和連棟塑料薄膜溫室上 對前屋面坡度較大的日光溫室上 覆蓋表面比較光滑的保溫被時也將具有同樣的 除雪效果 掃二維碼5看振動器視頻 溫室保溫儲熱的解決方案 溫室圍護墻體保溫的解決方案 該溫室由于前屋面和后屋面均采用透光塑 料薄膜外覆蓋 室內(nèi)采用保溫被保溫 溫室的 整個屋面系統(tǒng)是一套統(tǒng)一的雙膜單被保溫結構 提高其保溫性能主要通過增加保溫被的熱阻和 圖 7 溫室前沿基礎頂面保溫墊毯 圖 8 溫室屋面除雪振動器 振動器 圖 6 雙側電機驅動保溫被卷放 a 西側卷被電機 b 中部平直保溫被卷 c 東側卷被電機 溫室園藝 2020 04 18 本 期 策 劃 Special Planning 溫室結構 增強保溫被的密封性來實現(xiàn) 前已敘及 由此 溫室圍護結構的保溫將重點聚焦在溫室墻體的 保溫上 傳統(tǒng)的土墻結構日光溫室 墻體占地面積 大 溫室建設對土地的破壞嚴重 未來土地恢復 的成本高 周期長 雖然其保溫蓄熱性能好 建 筑材料來源豐富 溫室建設投資低 非常適合投 資能力較低的廣大農(nóng)戶建設生產(chǎn) 但隨著人們對 保護生態(tài)環(huán)境意識的不斷提高以及國家和地方 政府部門對保護耕地政策的不斷強化 淘汰和替 代傳統(tǒng)土墻結構 尤其是機打土墻結構 溫室的 呼聲在行業(yè)內(nèi)越來越高 墻體輕型化已經(jīng)成為了 當前和未來日光溫室技術發(fā)展的潮流和方向 目前日光溫室墻體輕型化材料的選擇主要 從兩個方向入手 一是用高保溫性能的柔性材 料 包括草苫 各類保溫被等 3 5 二是用高保 溫性能的剛性材料 如彩鋼板 發(fā)泡水泥 空 心磚 聚苯板 EPS 等 6 9 其中以聚苯板為 墻體保溫材料的做法有兩種 一種是實心聚苯 板 包括彩鋼板或擠塑板 另一種是空心的模 塊磚 圖9 前者一般外貼在承重墻面 立柱 上 而后者則可以通過在內(nèi)部空腔中設置鋼管或 鋼筋混凝土立柱后形成獨立的保溫墻體 不僅占 地面積小 而且完全消除了承重 結構的 冷橋 使溫室的整體 保溫性能大大提高 由此 EPS 模塊磚似乎也成為了當前日光溫 室墻體輕型化中的新寵兒 鴻盛集團下屬的鴻盛建材公 司就是一家專門生產(chǎn)空腔聚苯模 塊的企業(yè) 進入溫室領域后 針 對溫室特點 專門開發(fā)設計了一套適用于溫室墻 體的聚苯模塊 包括通用平面模塊磚和轉角模塊 磚等 圖9 每個模塊四面端口都設計有對接 陰陽契口 溫室墻體施工時 各模塊通過陰陽契 口組裝連接 不需要任何膠黏劑即可形成牢固 密封的墻體平面 在墻體平面組裝完成后 向模 塊空心中安插鋼筋 最后再向模塊空心中澆灌水 泥砂漿 圖10 即可構成鋼筋混凝土承重立 柱和墻體 而且由于空腔模塊的保護 鋼筋混 凝土澆筑還省去了施工模板 不僅施工速度快 而且節(jié)約成本 也不需要拆卸模板 此外 由 于聚苯模塊的保溫性能好 施工中又沒有任何 的冷橋 因此溫室的整體保溫性能良好 尤其 適合于高寒地區(qū)使用 通過加厚墻體或調(diào)整模 塊磚材料的密度還可為不同氣候區(qū)建設的溫室 提供不同保溫要求的設計和材料供應方案 溫室儲放熱的解決方案 采用輕型化墻體后 傳統(tǒng)日光溫室被動儲 放熱的功能也將隨之消失 沒有夜間的補充熱 源 僅靠嚴密的保溫在高寒地區(qū)實現(xiàn)喜溫果菜 的越冬生產(chǎn)似乎是難以實現(xiàn)的目標 為此 鴻 盛集團相應配套了墻面儲熱和地面儲熱兩套主 被動儲放熱系統(tǒng) a 通用平面模塊 b 轉角模塊 c 各種模塊組合 圖 9 EPS 空心模塊磚 a 后墻施工 b 山墻施工 圖 10 墻體施工過程 溫室園藝 2020 04 19 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 后墻立體栽培槽被動儲放熱系統(tǒng) 后墻是日光溫室被動和主動儲放熱的主要 部位 也是各類儲放熱技術研究的聚焦位置 圍繞后墻的被動儲熱包括采用土墻 石墻 水 墻等厚重墻體 圍繞后墻的主動儲熱包括表面 水循環(huán) 墻內(nèi)空氣循環(huán)等 為了節(jié)約用地 減 小運行成本 提高經(jīng)濟效益 鴻盛集團采用了 緊貼后墻內(nèi)表面安裝立體種植槽的被動儲放熱 方法 圖11a 該方法是將單體的種植槽沿溫 室后墻長度方向通長布置 沿溫室后墻高度方 向設置6層 槽內(nèi)填裝栽培基質(zhì)并種植葉菜 利用栽培基質(zhì)的熱惰性 基質(zhì)澆水濕潤后的熱 惰性更大 白天儲熱夜間放熱 在完成儲放熱 功能的同時還擴大了溫室種植面積 可謂是一 種一舉多能 高效開發(fā)利用溫室后墻的綜合技 術措施 到了夏天 當溫室不需要儲放熱量時 可拆除栽培槽消除墻體儲熱體 圖11b 也 減輕了溫室的降溫負荷 土壤空氣介質(zhì)主動儲放熱 除了溫室后墻外 溫室地面實際上更是一 個大的儲熱體 開發(fā)利用地面土壤儲熱不僅不 占用溫室種植面積 而且還能提高溫室地溫 對改善作物根區(qū)生長環(huán)境起到非常積極的作用 地面土壤空氣循環(huán)儲熱的 方法已經(jīng)在生產(chǎn)中得到廣泛應 用 但不同的企業(yè)也有不同的做 法 鴻盛集團的做法是在溫室后 墻的上部進風 圖12a 按照熱 空氣上升的原理這里的氣溫應該 最高 通過附著在后墻的主風 道將熱風導流到沿溫室長度方向 均勻布置 沿溫室跨度方向通長布置的傳熱導管 中 經(jīng)過與地面土壤熱量交換后的空氣從溫室 前端的出風口排出再重新進入溫室并與溫室熱 空氣混合 一方面將室內(nèi)熱量交換儲存在地面 土壤中 另一方面降溫后的冷空氣重新返回溫 室可起到溫室空氣降溫的作用 此外 在熱空 氣與地面土壤進行熱交換的過程中 由于空氣 溫度的降低將伴隨空氣中水分的析出 同時也 起到了降低溫室中空氣濕度的作 用 掃二維碼6看地道風視頻 傳熱導管的直徑 埋深以 及埋設間距目前還沒有規(guī)范的 設計方法 一般而言 傳熱導 管的直徑多在100 mm以內(nèi) 埋深應在作物 耕作層以下 多為300 500 mm 最深不應 超過1 m 布置間距與作物的種植壟距相對 應最好 圖12b 但由于埋設傳熱導管需要土 建開溝和回填 管材用量也較大 為了節(jié)約成本 有的設計者經(jīng)常采用寬間距布置 2 3 m 有 的甚至采用東西向布置 沿跨度方向布置2 3 根 顯然導熱管的多少將直接影響溫室地面土 壤的儲熱量和風機配套動力大小及其運行成本 的高低 a 冬季安裝立體種植槽增加儲熱 b 夏季拆除種植系統(tǒng)減少儲熱 圖 11 后墻立體種植儲熱系統(tǒng) a 立墻主風道及進風口 b 地面出風口 c 出風口安裝調(diào)節(jié)閥 圖 12 空氣介質(zhì)土壤儲熱系統(tǒng) 地道風 溫室園藝 2020 04 20 本 期 策 劃 Special Planning 溫室結構 為了能夠調(diào)節(jié)傳熱導管內(nèi)空氣的流量 鴻盛 集團還在導管的出口安裝了調(diào)節(jié)閥 圖12c 可根據(jù)室內(nèi)空氣溫度的高低人工控制調(diào)節(jié)通風 量的大小 但由于調(diào)節(jié)通風的工作量較大 而 且人工調(diào)節(jié)也不精準 不及時 給實際生產(chǎn)管理 帶來一定困難 如果能夠開發(fā)出一套自動控制系 統(tǒng) 以室內(nèi)空氣溫度和土壤溫度為輸入?yún)?shù) 以 儲放熱量為控制目標進行自動精準調(diào)控將是這 一技術未來推廣一種更現(xiàn)實的需要 對儲熱系統(tǒng)進風口位置的設置 一般要求 設置在溫室內(nèi)最高處 這里白天溫度最高 進行 儲熱交換的效率也最高 基于這樣的設計原理 有些設計者將系統(tǒng)的進風口伸出內(nèi)層骨架 設置 在了臨近外層骨架屋脊的部位 圖13 這種 設計對白天地面土壤的儲熱應該是合理和高效 的 但到了夜間系統(tǒng)運行土壤放熱時 由于進風 口處于內(nèi)保溫被的外部 雖然外層塑料薄膜也具 有一定的保溫性能 但與位于內(nèi)層保溫被下的室 內(nèi)空氣溫度相比有很大的溫差 這種冷涼的空氣 進入地面土壤 將很快把地面土壤中的熱量置換 出來 使地面土壤溫度快速下降 直接影響溫室 地溫的穩(wěn)定性 另外 從節(jié)能的角度講 盡量采 用在保溫被下室內(nèi)的高溫空氣與地面土壤進行 熱量交換 整個系統(tǒng)損失的熱量將最小 為此 在系統(tǒng)進風口設置時將其設置在內(nèi)保溫被之下 圖12a 應該是比較合理的 或者在內(nèi)保溫空 間進風主管上設置閥門 切斷與外保溫空間的氣 流交換 形成內(nèi)保溫空間內(nèi)的氣流循環(huán) 持續(xù)的改進方案 在經(jīng)過2018 2019年度整個冬季運行后 這種溫室在黑龍江省哈爾濱市和山東省壽光市 均取得了良好的效果 種植喜溫果菜成功越冬 應該說初戰(zhàn)告捷 出師成功的戰(zhàn)果也鼓舞著鴻 盛集團研究團隊繼續(xù)進行技術改進和性能提升 的信心 在分析溫室性能的基礎上 鴻盛集團 在提升溫室保溫性能方面又進一步提出了新的 措施 一是加強溫室后屋面的保溫 二是加強 溫室前沿基礎表面的密封和保溫 加強后屋面保溫 針對溫室后屋面只有單層塑料薄膜保溫性 能不足的問題 鴻盛集團又回歸到傳統(tǒng)日光溫 室固定保溫后屋面的做法 并設計建造了第三 代試驗樣棚 圖14 期望在2019 2020年的 試驗中取得更好的結果 從改進的溫室結構看 溫室屋脊前移并使 后屋面的坡度適當減小 這主要是考慮 原 設計的溫室后屋面坡度達到80 遠遠超過屋面 積雪分布系數(shù)為0的60 屋面坡度要求 適當 減小后屋面坡度實際上也不會出現(xiàn)屋面積雪的 問題 但減小后屋面坡度可在保持屋脊高度不 變的條件下增大前屋面的整體坡度 或者在保 圖 13 不合理的屋脊進風口設置 a 南立面 b 北立面 c 內(nèi)部結構 圖 14 改進的溫室結構 溫室園藝 2020 04 21 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 持前屋面坡度不變的條件下降低 溫室屋脊高度 從增強前屋面除 雪能力和降低溫室建設成本兩方 面都有收益 安裝屋面振動器 后可以通過主動振動強制清除較 緩坡度屋面上的積雪 而且減緩 屋面坡度也能進一步降低溫室高 度 節(jié)約溫室建造成本 此外 降低了溫室脊高 相應還可縮短 前后兩棟溫室之間的間距 起到 了節(jié)約土地資源的作用 加強溫室前部基礎頂面密封和 保溫 溫室前沿基礎表面是保溫被 展開后放置的地方 前已敘及 保溫被密封的嚴密程度將直接影 響溫室整體保溫性能的好壞 鴻盛集團專門開發(fā)的雙側同步擺 臂卷簾機能夠保證保溫被卷軸平 直 但如果放置保溫被卷軸的溫 室前沿基礎表面不平整 溫室的 整體密封性將仍然存在缺陷 為 此 鴻盛集團在技術改進中將表 面平整的高密度聚苯模塊通過插 接組裝水平鋪設在基礎表面 圖15 既保證了溫室前沿基礎 表面的平整度 又增強了前沿基礎的保溫性 同時由于外層骨 架架空前探 事實上也減小了溫室前沿基礎的寬度 節(jié)約了基 礎建設的投資 也避免了溫室屋面水流對基礎表面的破壞 在 寒冷地區(qū)基礎表面沾水可能會引起基礎面層凍裂 實際上還 增加了溫室地面的種植面積 鴻盛集團創(chuàng)新團隊的技術創(chuàng)新還在繼續(xù) 讓我們共同期待他們更多 更具推廣價值的實 用創(chuàng)新技術展現(xiàn)到我們面前 應用在生產(chǎn)實踐 為我國設施農(nóng)業(yè)的大花園增添更多 更艷麗的 色澤 掃二維碼7看裝配式低能耗非補溫日光 溫室建造技術視頻 參考文獻 1 住房城鄉(xiāng)建設部 GB T 51183 2016 農(nóng)業(yè)溫室結構荷載規(guī)范 S 北京 中國計 劃出版社 2016 2 周長吉 周博士考察拾零 九十 雙膜雙被水墻裝配結構日光溫室 記內(nèi)蒙古農(nóng) 業(yè)大學崔世茂教授對高寒地區(qū)日光溫室結構性能的探索與實踐 J 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 2019 39 7 46 55 3 周長吉 周博士考察拾零 五 草墻結構日光溫室 J 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園 藝 2011 31 7 32 34 4 周長吉 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 J 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 2017 37 13 51 54 5 周長吉 周博士考察拾零 八十三 一種以噴膠棉輕質(zhì)保溫材料為墻體和后屋面的 組裝式日光溫室 J 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 2018 38 22 44 52 6 周長吉 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 溫室園 藝 2016 36 19 12 17 7 周長吉 周博士考察拾零 九十八 以 EPS 空腔模塊為圍護墻體的鋼骨架裝配式日 光溫室 J 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 2019 39 31 26 34 8 周長吉 周博士考察拾零 四十四 開拓創(chuàng)新的新疆兵團農(nóng)二師37團 參觀新疆兵 團農(nóng)二師37團設施農(nóng)業(yè)園側記 J 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 2015 35 13 24 26 28 9 周長吉 周博士考察拾零 四十一 一種用聚苯乙烯泡沫空心磚做圍護墻體的日光 溫室結構 J 農(nóng)業(yè)工程技術 溫室園藝 2015 35 1 22 25 致謝 非常感謝哈爾濱鴻盛集團總設計師林國海教授的耐心講解和熱情接待 通過與林教授 面對面的交流和現(xiàn)場的實地考察 更加深了筆者對鴻盛集團創(chuàng)新技術的理解 也被林教授 及其團隊的創(chuàng)新精神所折服 在文稿成文過程中林國海教授及其團隊也提出了很多修改意 見和建議 補充提供了不少重要照片和視頻錄像 在山東省壽光市考察期間得到了濰坊科 技學院劉炳國教授和王建老師的熱情接待 劉炳國教授還提供了溫室運行期間非常詳實的 室內(nèi)外實況環(huán)境參數(shù) 王建老師也提供了大量溫室建造過程中的照片資料 對文稿也提出 了不少中肯的修改意見 北京臥龍農(nóng)林科技有限公司李曉明先生也分享了他在山東省壽光 市考察期間拍攝的溫室運行中的部分現(xiàn)場照片 在此一并表示真誠的感謝 引用信息 周長吉 周博士考察拾零 一百零三 一種適合于高寒多雪氣候的雙膜單被內(nèi)保溫裝配結構日光 溫室 記哈爾濱鴻盛集團在日光溫室上的創(chuàng)新 J 農(nóng)業(yè)工程技術 2020 40 10 13 21 裝配式低能耗非補溫 日光溫室建造技術 圖 15 外骨架前探的保溫方法 a 外骨架前探 b 鋪設模塊 EPS 保溫