第 32 卷 第 23 期 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 報 Vol.32 No.23 2016 年 12 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Dec. 2016 199 南疆生產(chǎn)建設兵團日光溫室建造中的主要技術(shù)問題調(diào)查分析齊 飛1,2，魏曉明2,3，金新文1（1. 新疆農(nóng)墾科學院，石河子 832000；2. 農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設計研究院，北京 100125； 3. 農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)設施結(jié)構(gòu)工程重點實驗室，北京 100125） 摘 要： 南疆具有較好的光熱資源，是生產(chǎn)建設兵團（簡稱兵團）發(fā)展日光溫室的主要區(qū)域和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)調(diào)整、方式轉(zhuǎn)變實施的重點，但南疆日光溫室大多由我國其他地區(qū)引進，溫室的適宜性和針對性不強，存在的技術(shù)問題較多，尤其是建造技術(shù)方面，在當前快速發(fā)展的形勢下，亟待研究、總結(jié)，以避免建設中出現(xiàn)新問題。通過選擇南疆兵團 4 個師、40 余個團場中 50 棟以上連片規(guī)模的日光溫室項目進行調(diào)研，比較不同類型建造方式的環(huán)境調(diào)控效果和生產(chǎn)效果，對相關(guān)建造參數(shù)和技術(shù)措施進行針對性的研究測算。發(fā)現(xiàn)在總體造型設計、結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)件設計、圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)造等方面，都存在一些突出的共性問題，諸如前屋面角偏小、骨架變形大等，造成了日光溫室建設成本的浪費和功能缺陷。南疆兵團日光溫室需要在建造技術(shù)研發(fā)推廣、總體參數(shù)確定、后墻設計、骨架布置、后坡設置等方面加以改進，按照氣候特征和作物需求，針對性的確定溫室總體尺寸及結(jié)構(gòu)形式；在新型日光溫室引進方面要科學慎重；該文梳理出的問題在我國北方地區(qū)也很普遍，具有很好的典型性和代表性，完善南疆日光溫室性能指標體系、揭示技術(shù)研究方向和重點，對新疆乃至中國北方部分地區(qū)日光溫室的建造也有很強的指導意義。 關(guān)鍵詞：溫室；分類；建造；解決問題；新疆生產(chǎn)建設兵團；設施園藝；日光溫室；調(diào)查分析 doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.23.027 中圖分類號：S26+1;TU261 文獻標志碼：A 文章編號：1002-6819(2016) -23-0199-08 齊 飛，魏曉明，金新文. 南疆生產(chǎn)建設兵團日光溫室建造中的主要技術(shù)問題調(diào)查分析J. 農(nóng)業(yè)工程學報，2016，32(23)：199206. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.23.027 http:/www.tcsae.org Qi Fei, Wei Xiaoming, Jin Xinwen. Investigation and analysis of main technical problems during construction of solar greenhouse in South Xinjiang by Xinjiang Production and Construction CorpsJ. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(23): 199 206. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.23.027 http:/www.tcsae.org 0 引 言南疆系指天山主分水嶺以南的新疆所轄地域，是新疆相對獨立的一個自然經(jīng)濟單元，行政區(qū)劃包括 5 地州，地理坐標為東經(jīng) 7340'9344'，北緯 3540'4331'，面積占新疆的 64%，少數(shù)民族人口比例達 90.5%。南疆以塔里木盆地為中心，三面環(huán)山，地勢西高東低，形成地形高差大、氣候干早、降水稀少的暖溫帶氣候特征1。區(qū)域年日照時數(shù) 2 500 3 000 h（東部達 2 900 3 450 h2），年平均氣溫 9.9 12 、晝夜溫差大，干旱少雨，年均降雨量 40 50 mm，年均蒸發(fā)量 2 400 mm 以上，病蟲害不易發(fā)生，戈壁、沙漠占 90.8%，空間巨大，從設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展區(qū)劃上來說，是典型的適宜地區(qū)3-5。受國家發(fā)展戰(zhàn)略和農(nóng)產(chǎn)品市場變化等多重影響，設施園藝已成為南疆生產(chǎn)建設兵團（簡稱兵團）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要選擇。2014 年 9 月召開的農(nóng)業(yè)援疆工作會議，也將設施園藝作為南疆轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式、提高農(nóng)業(yè)市場效益和競爭力的主要舉措。但南疆設施園藝規(guī)模化發(fā)展從 2001 年6才收稿日期：2015-11-08 修訂日期：2016-11-02 基金項目：公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201203002） 作者簡介：齊 飛，研究員、總工程師，主要從事溫室結(jié)構(gòu)、設備、材料和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的研究。北京 農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設計研究院，100125。 Email：qf2008188.com 起步，基礎(chǔ)相對薄弱，在技術(shù)研究方面雖然開展了不少區(qū)域性的研究，但大多 針對溫室栽培7-9，針對南疆溫室建造相關(guān)的研究很少10-11，全域綜合性的研究尚屬空白。而建造技術(shù)作為日光溫室生產(chǎn)的基礎(chǔ)，直接影響生產(chǎn)經(jīng)營成本和綜合技術(shù)性能發(fā)揮；作為一種生產(chǎn)型土木工程，其一旦建成就很難調(diào)整，甚至影響日光溫室的整個生命周期，因此，建造技術(shù)對日光溫室來講具有特殊重要的意義。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，因建造技術(shù)不合理所造成的問題占到 60%以上，且解決這類問題所需重建或修繕投資極大，幾乎形成不可逆的缺陷，嚴重影響設施園藝技術(shù)、經(jīng)濟、社會效應的發(fā)揮。本文通過對生產(chǎn)建設兵團在南疆的 4個師、 40 余個團場進行調(diào)研，梳理出南疆地區(qū)在日光溫室建造技術(shù)上存在的問題，針對問題研究提出改善的路徑和建議，從而指導兵團、新疆其他地區(qū)乃至中國北方部分地區(qū)的日光溫室建設。 1 調(diào)研方法 調(diào)研工作的時間范圍是從 2014 年 12 月至 2015 年 10月，調(diào)研對象涵蓋生產(chǎn)建設兵團在南疆的 4 個師、 40 余個團場的 50 棟以上連片規(guī)模的日光溫室園區(qū)管理人員、一線生產(chǎn)人員和蔬菜流通銷售人員，調(diào)研內(nèi)容主要包括溫室建筑結(jié)構(gòu)情況、蔬菜產(chǎn)量、溫光性能、存在的主要問題等，共發(fā)放問卷 67 份，回收 52 份。通過對回收問農(nóng)業(yè)工程學報（http:/www.tcsae.org ） 2016 年 200卷的整理分析，獲得南疆日光溫室建造過程中存在的重要問題。 2 總體發(fā)展概況 2.1 發(fā)展規(guī)模 通過 2015 年初對南疆 1、 2、 3、 14 師及其所屬團場的問卷調(diào)查，截止到 2014 年底，南疆兵團第 1、 2、 3、14 師共建造各類溫室大棚等農(nóng)業(yè)設施 711.6hm2（10,668畝） 。從規(guī)模上看，相對整個南疆設施園藝 2.05 萬 hm2（30.7 萬畝）的規(guī)模（截至 2013 年底，較 2007 年底 1.39萬 hm2（20.8 萬畝）12的規(guī)模增加了約 48%）兵團所占的份額很小，這與兵團的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、組織方式直接相關(guān)，但隨著糧、棉、林、果等大田農(nóng)產(chǎn)品比較效益下降，人均土地面積減少，設施園藝正成為兵團南疆現(xiàn)代農(nóng)業(yè)“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)、增效益”的重要選擇，南疆設施園藝“十三五”發(fā)展規(guī)劃也正在制訂當中。 2.2 發(fā)展成效 南疆各師團近年設施園藝發(fā)展雖然走過一些彎路，但也取得了較好的經(jīng)濟、社會效益。經(jīng)濟上看，各師團設施園藝的單位面積平均效益遠高于大田，為團場職工開辟了一條增收致富的新路13；帶動了相關(guān)服務配套產(chǎn)業(yè)，為二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展增加了機會。從民生上看，設施園藝產(chǎn)品供給量增加，顯著改善了團場“菜籃子”的自我保障水平，提高了職工生活水平，支撐了城鎮(zhèn)化建設。設施園藝還豐富了南疆兵團現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的內(nèi)容、激發(fā)了廣大團場職工探索現(xiàn)代農(nóng)業(yè)模式的熱情，設施園藝裝備和技術(shù)水平顯著提高、單產(chǎn)穩(wěn)步增加、種植者素質(zhì)逐步提高、產(chǎn)業(yè)化服務水平不斷提升、組織化程度日漸增強、市場手段趨于多樣?？傊O施園藝發(fā)展提高了南疆兵團現(xiàn)代農(nóng)業(yè)各項要素的質(zhì)量、優(yōu)化了生產(chǎn)經(jīng)營結(jié)構(gòu)、改善了發(fā)展環(huán)境。 3 主要建造形式 3.1 日光溫室建造形式分類 在研究建造形式之前，首先要界定建造技術(shù)的內(nèi)容和范疇。日光溫室技術(shù)內(nèi)容十分豐富，建造技術(shù)屬于設施生產(chǎn)技術(shù)的一部分14，本文所指的建造技術(shù)涵蓋了設計技術(shù)和建造技術(shù)的一部分，不含設計理論與施工機具。日光溫室新的結(jié)構(gòu)形式近年來發(fā)展很快，但主流建造形式還是保持了“南采光、后坡保溫、北墻蓄熱”的基本建筑特點，國內(nèi)學者對新疆及國內(nèi)其他地區(qū)的日光溫室類型進行了一些研究15-17，但這些研究結(jié)果還難以系統(tǒng)地涵蓋南疆兵團的日光溫室類型。通過對調(diào)研結(jié)果的歸納和提煉，本文主要從與建筑和結(jié)構(gòu)相關(guān)性最大的“后墻形式、骨架形式、后坡形式” 3 個維度上，總結(jié)得出本文所涉及的主要建造形式，三維分類模型見圖 1。 在日光溫室的“后墻形式”中，主要包含：磚混、夯土、草磚、其他墻體 4 大類型。磚混結(jié)構(gòu)含實心磚和空心磚，夯土包括機械碾壓和人工夯土 2 種；草磚主要用打捆的草垛像磚一樣堆積起來作為墻體；其他后墻主要包括近年來新開發(fā)的諸如空心 PEP（聚乙二醇和環(huán)氧丙烷的共聚物）泡沫型18、聚苯泡沫加強板19、紡織復合裝配式、各類相變蓄放熱墻體20、主動蓄放熱墻體21以及類似的墻體，這些墻體豐富了日光溫室的建筑內(nèi)容、拓寬了技術(shù)方向，但此類墻體在實際應用中所占的比例仍很小。在日光溫室“骨架形式”中，主要包含：輕鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、復合材料結(jié)構(gòu) 4 大類。輕鋼結(jié)構(gòu)含現(xiàn)場裝配與現(xiàn)場焊接式 2 種；混合結(jié)構(gòu)主要指部分鋼結(jié)構(gòu)、部分其他材料（竹木、塑料管等）交錯布置的形式，實踐中也比較普遍；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是用冷拔絲作為加強筋，用水泥、沙石等作為原料，澆筑而成的溫室骨架、支柱等預制件結(jié)構(gòu)，此類結(jié)構(gòu)由于施工繁瑣、易傷覆蓋材料等缺點近年來已基本淘汰；復合材料包括由各類有機、無機材料乃至生物質(zhì)材料單獨或組合制成的骨架，在南疆兵團應用較少，在此不作為重點。在日光溫室“后坡形式”中，主要包含：長后坡、短后坡、無后坡 3 大類。無后坡是指日光溫室取消了后坡結(jié)構(gòu)，前屋面骨架直接搭放在后墻上。 “長后坡”或“短后坡”在學術(shù)上并沒有清晰的界定22-25，根據(jù)實踐情況，這里暫定為后坡垂直投影在距后墻 60 cm（后走道最小寬度）范圍內(nèi)的后坡定義為“短后坡”。 圖 1 日光溫室形式定義三維模型 Fig.1 Three-dimensional model for defining Chinese solar greenhouse types 3.2 南疆兵團日光溫室主要建造形式 根據(jù)前文確定的分類原則，剔除形式數(shù)量小于 10%的和不符合發(fā)展方向正逐步淘汰的形式（如竹木型等），獲得當前南疆兵團日光溫室主要建造類型 6類， 參見表 1。 表 1 南疆生產(chǎn)建設兵團日光溫室主要建造形式 Table 1 Main construction types of Chinese solar greenhouse in South Xinjiang by Xinjiang Production and Construction Corps (XPCC) 骨架 skeleton 后坡 North roof 輕鋼結(jié)構(gòu) Light steel structure 混合結(jié)構(gòu) Composite structure后墻 North wall 長后坡 I / 磚混墻體 短后坡 II III 磚混墻體 長后坡 / IV 夯土 短后坡 V VI 夯土 4 存在主要問題 除整體建筑造型外，與日光溫室建造技術(shù)相關(guān)性最大的部件包括后墻、骨架、后坡 3 部分，因此重點從這 4方面進行分析。此外，溫室的前墻做法和室內(nèi)地面標高這 2 個問題也與上述 4 方面內(nèi)容相關(guān)，但在許多文獻中第 23 期 齊 飛等：南疆生產(chǎn)建設兵團日光溫室建造中的主要技術(shù)問題調(diào)查分析 201 都有提及并已形成常規(guī)技術(shù)措施，如前墻保溫問題26-27、地面下挖深度問題28-31等，故此不贅述。 4.1 總體造型 主要包括平面、立面、剖面設計，日光溫室作為生產(chǎn)性建筑，重點是平、剖面設計，立面隨剖面形式而定。 1）平面設計。日光溫室主體建筑（不包括耳房）是一個獨立空間，平面設計可簡化為跨度（南北進深） 、長度（東西開間）以及栽培區(qū)、內(nèi)部道路等的確定，在跨度選擇上南疆兵團日光溫室存在問題較少，基本介于 712 m32的合理范圍；長度受地形影響差別較大，但不影響室內(nèi)環(huán)境，國內(nèi)最長日光溫室已超過 180 m，但只要不對生產(chǎn)管理和墻體基礎(chǔ)的不均勻沉降造成不便，則合理。在內(nèi)部道路設置上，某些溫室小于 0.5 m，但是從方便生產(chǎn)操作的角度出發(fā)，建議增加到 0.6 m 以上；調(diào)研中溫室走道都靠后墻，建議當距離前坡底 0.5 m 處凈高大于 1.8 m時，可將走道前置，這樣可避免南側(cè)地溫和空氣溫度過低的問題，也增加有效種植空間，這在近期的一些研究中均得到印證33。 2）剖面設計。剖面設計涉及日光溫室所有重要參數(shù)，是建造技術(shù)的重點，對日光溫室室內(nèi)環(huán)境有直接影響34。在特定跨度 L 下，重點包括后坡投影長度 P、 溫室脊高 H、前屋面角度 、后墻高度 H2、后坡角度 等參數(shù)。雖然這些參數(shù)的確定還在探索和研究中，尚缺少權(quán)威的理論和標準，但從當前的研究和實踐看，南疆兵團日光溫室在剖面設計上存的問題較多，直接影響了溫室整體性能的發(fā)揮，甚至給不少團場職工留下了“日光溫室沒法用”的客觀印象。如：師團日光溫室基本來自于援建或引進，沒有針對性的研究和設計，在剖面各項參數(shù)上均存在問題，多數(shù)溫室矮小、屋面角度不足，使光熱資源利用不充分。近年來，從國內(nèi)外溫室體型的變化上看，溫室內(nèi)空間容積相對較大，抗環(huán)境變化的緩沖能力越強，對日光溫室環(huán)境改善和作物生產(chǎn)都有更好的效果35。 注： L 為跨度； L1為前屋面水平投影； P 為后屋面水平投影； 為前屋面角；為后屋面角；H 為脊高，H1為夏季室內(nèi)作物高度，H2為后墻高度 Note: L is span; L1 is south roof horizontal projection; P is north roof horizontal projection; is south roof angle; is north roof angle; H is height; H1is plant height in summer; H2is north wall height 圖 2 剖面設計主要參數(shù)示意圖 Fig.2 Sketch of major parameters for greenhouse section design 利用魏曉明36等人提出的日光溫室總體尺寸確定方法，以保證冬季生產(chǎn)時正午前后（ 10:0014:00 ） 4 h 時段內(nèi)，太陽直射光線對溫室前屋面的入射角不應大于43°；以及同時滿足夏秋季生產(chǎn)時溫室種植區(qū)最后一排作物的冠層全天能夠接受太陽光照射為約束條件，得到的日光溫室主體結(jié)構(gòu)參數(shù)計算公式： 日光溫室的脊高 H 按照公式（1 ）計算： 1122211sin111sin11sinL HPhHh夏夏（1 ） 式中：H1為夏季溫室內(nèi)作物的植株高度，吊蔓作物一般取 2.0 m。P1為日光溫室走道寬度，一般取 0.6 m。h 夏 為夏季正午太陽高度角，根據(jù)當?shù)氐乩砭暥却_定，周年生產(chǎn)溫室一般取夏至日，即日序數(shù)為 172 的值。 為溫室前屋面角度，根據(jù)公式（2 ）計算。 sin(47 )arcsincosh 冬（2 ） 其中： h 冬 為冬季上午 10 時的太陽高度角，根據(jù)當?shù)氐乩砭暥却_定，周年生產(chǎn)溫室一般取冬至日，即日序數(shù)為 354的值。 為冬季上午 10 時的太陽方位角，根據(jù)當?shù)氐乩砭暥却_定。后屋面水平投影長度 P 按照公式（ 3）計算： 1121() 1sinPHH Ph 夏（3 ） 日光溫室后墻高度 H2按照公式（4 ）計算： 2tanHH P （4 ） 式中： 為后屋面傾角；應滿足當?shù)厝展鉁厥掖杭咀魑锒ㄖ矔r，后屋面白天都有太陽直射光照射為設計目標，一般取 4045 ，在緯度高的地區(qū)取小值、在緯度低的地區(qū)取大值。 根據(jù)上述計算方法對南疆主要地區(qū)日光溫室主體尺寸參數(shù)進行計算，結(jié)果如表 2 所示。 表 2 南疆主要地區(qū)日光溫室主體尺寸取值 Table 2 Values of greenhouse outline for South Xinjiang 地區(qū) Region 跨度 Span /m前屋面角 South roof angle/() 脊高 Height/m 后屋面水平投影 North roof horizontal projection/m后墻高度North wall height/m8 3.9 1.1 3.0 9 4.4 1.3 3.3 阿克陶 （北緯 39.17）10 29.8 4.9 1.4 3.7 8 3.7 1.0 2.9 9 4.2 1.1 3.3 墨玉 （北緯 37.1）10 27.8 4.6 1.2 3.7 8 3.8 1.1 2.9 9 4.3 1.2 3.3 莎車 （北緯 38.42）10 29.1 4.8 1.4 3.6 8 4.2 1.3 3.1 9 4.6 1.5 3.3 烏什 （北緯 41.2）10 31.8 5.2 1.6 3.9 農(nóng)業(yè)工程學報（http:/www.tcsae.org ） 2016 年 202從調(diào)研看，少數(shù)與表 3 計算結(jié)果相近的日光溫室都具有較好的環(huán)境調(diào)節(jié)效果，反映在產(chǎn)量上較平均水平提高了 15%20%。這在印證上述設計可靠性的同時，也說明了有針對性設計的必要性與可行性。 4.2 后墻 現(xiàn)階段中國日光溫室作為一種被動蓄放熱建筑，后墻對調(diào)節(jié)溫室室內(nèi)溫度的作用十分重要。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，除整體造型因素外，許多溫室冬季溫度無法保障的一個重要因素是后墻構(gòu)造不合理，如：在兩層蓄熱材料（磚或砌塊墻）之間設保溫層、墻體內(nèi)側(cè)采用多空保溫磚、單薄墻體（厚度小于 0.3 m）不設保溫層等等。從日光溫室的工作原理上講，墻體內(nèi)側(cè)需要一定厚度的有效蓄熱層直接或間接向室內(nèi)釋放熱量，北側(cè)部分宜為保溫層，起保溫、隔熱的作用37，雖然具體的材料和厚度目前還在研究，但“蓄熱材料集中在高溫的南側(cè)、保溫材料避免出現(xiàn)在南側(cè)而應盡量靠近北側(cè)”是日光溫室后墻構(gòu)造的基本原則。 調(diào)研發(fā)現(xiàn)，夯土質(zhì)量較好的土墻溫室（頂部厚度大于 1.8 m）在南疆的生產(chǎn)效果都較好，這與國內(nèi)許多地方的實踐效果相似，如保溫蓄熱性能表現(xiàn)優(yōu)良38-40、在低溫連陰天等災害性天氣條件下保溫性能很好41等。對夯土后墻，厚度是設計的關(guān)鍵，雖然不少學者都對相應區(qū)域的土墻厚度42-43、蓄熱層厚度44進行了研究并初步得到了量化數(shù)據(jù)，但受機械施工條件的影響，現(xiàn)實中土墻厚度都大于理論值，因此對土壤、空間的浪費都較大，這也是土墻日光溫室引起越來越多爭議的主要原因。建造前要認真考慮南疆各地的土質(zhì)，注意夯土前必要的成型或固化試驗，此方面國內(nèi)已開始了一些研究，但針對夯土后墻的權(quán)威成果還不多。此外，由于南疆季節(jié)性日光、風、雨和鹽堿侵害比較嚴重，還要注意土墻的表面防護45，以避免土體局部或整體性失穩(wěn)。 從長遠看，在中國設施農(nóng)產(chǎn)品完全市場化、價格達到一定水平后，低成本加溫日光溫室將會逐漸增加，有專家預測，這將是未來日光溫室墻體演化的重要趨勢之一46，這種類型的溫室在調(diào)研中也遇到一些，但由于缺乏采暖裝備，使用效果普遍不佳。如 2015 年和田地區(qū)某團場的日光溫室由于缺乏額外部分，室內(nèi)最低溫度在 5左右，果菜減產(chǎn)明顯。 4.3 骨架 南疆兵團日光溫室骨架種類繁多，從最簡單的竹木結(jié)構(gòu)到整體裝配的熱鍍鋅輕鋼結(jié)構(gòu)都有。按骨架的基本功能要求，其須滿足承載能力（強度、穩(wěn)定性）和正常使用（整體或局部變形） 2 種極限狀態(tài)的要求，由于日光溫室采用薄膜等柔性材料作為覆蓋，其正常使用極限狀態(tài)較其他工業(yè)與民用建筑的要求要寬泛。在日光溫室設計國家標準尚未正式頒布前，承載力需要參照工民建的國家標準進行設計，而正常使用極限狀態(tài)則須更多地依靠合理的構(gòu)造措施來保證。 南疆北、西、南三面高山阻隔，受全球氣候的影響，南疆的大風日數(shù)呈減少趨勢47。通過最新的塑料大棚設計規(guī)范48也可以看出，南疆大部分地區(qū)溫室風荷載設計中 10 a 一遇風壓值在 0.200.41 kN/m2（除庫車、若羌外）之間，與內(nèi)陸省份相近，此外南疆雪載較小，日光溫室骨架基本沒有出現(xiàn)由風雪造成的強度或失穩(wěn)破壞的情況，這表明骨架的材料總體超過合理用量、存在一定浪費，因此針對南疆不同地區(qū)氣候條件進行骨架專門的標準化設計具有較大的經(jīng)濟意義。但所調(diào)研溫室由于在總體造型設計上的缺陷，骨架在屋脊處大多過于平緩，使屋脊前部區(qū)段薄膜變形過大，特別是在“主拱+ 副拱”這種“混合結(jié)構(gòu)”中，副拱架變形都較大，超過正常使用極限狀態(tài)，加劇了薄膜（甚至保溫被）下垂、兜水等問題的產(chǎn)生。在改造過程中宜在坡度小于 10的范圍內(nèi)，每隔 0.5 m 增加一道縱向檁條，以增加副拱桿的支撐、形成連續(xù)梁， 減少變形，或在該范圍內(nèi)增加具有一定彈性的網(wǎng)狀支撐物。 4.4 后坡 日光溫室后坡主要為增加保溫比。以前，因后屋面上人、填充找平層等承重需要，也有用混凝土板做承重的溫室，在角度適當?shù)那闆r下，也具有一定的蓄放熱特性，但隨著機械卷被等裝備的普及，后屋面上人的要求逐漸降低，因此坡度不再作為必要限制，造價也隨之減少。調(diào)研中日光溫室后坡長度和構(gòu)造千差萬別，與國內(nèi)其他地區(qū)后坡建造情況十分相似。 1）后屋面構(gòu)造。從技術(shù)上看，后坡處在冬季迎風面，增加其保溫性能、減少熱損失是首要目標；從經(jīng)濟上講，人工成本持續(xù)快速上升、在建造中所占的比重越來越大，特別是在人力相對缺乏的南疆，采用價格略高而安裝時間較短、維護費用較低的后屋面成型構(gòu)件最為適宜，如工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場安裝成型的后屋面板材（聚苯、聚氨酯彩鋼板等）是在技術(shù)和經(jīng)濟上均合理的一種選擇。 2）后屋面尺寸。在中國，以遼寧為代表的長后坡（后坡地面投影超過 2.0 m）和以壽光為代表的短屋面（后坡地面投影幾乎為 0）形成了鮮明的對照。從日光溫室本身的環(huán)境影響要素來看，采光（前坡）、 蓄熱 （后墻及后坡）、保溫（后坡）具有結(jié)構(gòu)上的聯(lián)動關(guān)系，我們通常采用“高跨比、保溫比”來判斷日光溫室的整體性能，但卻忽視了日光溫室最基本的“蓄熱”特征，即缺少“蓄熱比”的概念。而后坡尺寸的變化，對日光溫室上述 3 個特性產(chǎn)生直接影響。在脊高不變的情況下，縮短后坡面可以顯著增加采光量49、提高后墻蓄熱體積、夜間溫度、放熱時長（抵抗連陰天）和溫室熱容量（溫度穩(wěn)定性） ；但這也減少了溫室的保溫比，但從技術(shù)上說，增加前屋面北側(cè)保溫被的厚度可以彌補夜間保溫的不足，因此，某些學者對長后坡的設計應用提出了質(zhì)疑，認為無后屋面溫室是結(jié)構(gòu)簡單、溫光性能優(yōu)良的溫室，并從實際應用實例印證了這些結(jié)論50-51。誠然，在不同氣候區(qū)域，日光溫室保溫和蓄熱的平衡點不同，需要長期試驗研究才能發(fā)現(xiàn)規(guī)律。但南疆大部分地區(qū)極端低溫少，保溫比要求低，無后坡日光溫室均表現(xiàn)出了較好的環(huán)境特性，如和田十四師、喀什三師等部分團場短后坡、高后墻的日第 23 期 齊 飛等：南疆生產(chǎn)建設兵團日光溫室建造中的主要技術(shù)問題調(diào)查分析 203 光溫室，都平穩(wěn)度過冬季的極端低溫期，室內(nèi)作物沒有像其他類型的溫室那樣遭受到凍害。由于無后坡溫室后墻高度和屋脊高度增加，會加大土地占用（溫室間距少量增加），當在南疆荒漠、戈壁等空間資源豐富的非耕地上建造日光溫室時，可以充分考慮無后坡日光溫室的使用。 5 結(jié)論與建議 通過對南疆兵團日光溫室的全面調(diào)查、科學分類，結(jié)合分析與驗算，總結(jié)在建造環(huán)節(jié)中存在如下問題： 1）缺乏針對性設計，影響光熱性能發(fā)揮。日光溫室的跨度、脊高、前屋面角、后墻高度等主體結(jié)構(gòu)參數(shù)是影響溫室性能發(fā)揮的重要因素。目前，南疆兵團的日光溫室存在著前屋面采光角度不足、溫室后坡過長、后墻高度不夠、墻體設計不合理等問題，造成在越冬生產(chǎn)時，室內(nèi)環(huán)境條件不能夠滿足作物生產(chǎn)需求，制約了溫室高效生產(chǎn)能力的發(fā)揮。 2）建設用材種類繁多，難以做到規(guī)范化建造。溫室后墻、骨架、后坡等部件所采用的建設用材種類過多，導致在建設、驗收、評估等環(huán)節(jié)難以做到規(guī)范化建造，給標準化推廣帶來了較大的難度。 針對南疆兵團日光溫室建造中存在的主要問題，綜合考慮中國日光溫室建造技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢，形成如下建議，為南疆兵團日光溫室未來的發(fā)展提供參考： 1）開展南疆日光溫室標準化建造技術(shù)研究開發(fā)。建造技術(shù)對日光溫室環(huán)境調(diào)控和生產(chǎn)經(jīng)營產(chǎn)生巨大影響，在當前南疆存在的問題也最多，需要加快改進。如設立專門針對南疆的日光溫室研究專項，將建造技術(shù)作為重要內(nèi)容，在科學的基礎(chǔ)上形成不同地區(qū)的標準建造模式。 2）杜絕主要日光溫室建造問題的大范圍出現(xiàn)。在總體造型上要以確定剖面參數(shù)為重點進行前期設計與模擬修正，主要是依據(jù)地理緯度、最低溫度等氣象條件，確定日光溫室的跨度、脊高、后墻高度等參數(shù)；在后墻建造上要體現(xiàn)出“南蓄熱-北保溫”的構(gòu)造要求，構(gòu)造層厚度宜根據(jù)維持溫室的熱環(huán)境進行分別計算，注意夯土后墻的維護；骨架建造上要進行優(yōu)化，在減少用材量的同時提高近屋脊部位的支撐剛度；后坡建造上宜盡量采用安裝快、質(zhì)量控制方便的商品化保溫板材；增加短后坡或無后坡溫室比重。 3）慎重引進未經(jīng)科學檢驗的日光溫室新結(jié)構(gòu)。在當前中國日光溫室升級換代需求迫切的時期，企業(yè)和研究機構(gòu)不斷研發(fā)出一些以整體或局部“快裝”為特點的新型溫室，這些試驗和探索是具有積極意義。但由于南疆普遍采用不加溫的被動蓄熱模式，因此許多溫室因違背了文中所揭示的原理，因此使用效果都不盡人意，部分溫室至今閑置。在今后的引進中要加強科學檢驗和論證。 4）加快中國日光溫室建造理論方法研究。南疆兵團日光溫室建造方面的問題在中國具有很強的代表性和典型性，在被動蓄放熱日光溫室在北方依然快速發(fā)展并將在較長時期內(nèi)占據(jù)主流的形勢下，需要引起全行業(yè)科研人員的重視，從統(tǒng)籌“保溫-蓄熱-采光” 、兼顧“技術(shù)-經(jīng)濟-生態(tài)”的角度，協(xié)同開展建造技術(shù)研究，除“保溫比、高跨比”等傳統(tǒng)指標外，科學引入日光溫室的“蓄熱比、產(chǎn)出比”等技術(shù)經(jīng)濟指標，為進一步完善技術(shù)理論，發(fā)揮出日光溫室這最具中國特色園藝設施的技術(shù)、經(jīng)濟、生態(tài)潛力指明技術(shù)方向，也為早日形成數(shù)量合理的日光溫室標準化產(chǎn)品體系提供基礎(chǔ)支撐。 參 考 文 獻 1 鄭紅蓮，嚴軍，元慧慧. 南疆地區(qū)近 58 年氣溫、降水變化特征分析J. 干旱區(qū)資源與環(huán)境， 2010， 24(7)： 103109. 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