現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究 農(nóng) 業(yè) 經(jīng) 濟 1 1 前言 前言 友誼農(nóng)場位于北緯462815至4658 39。地處嚴寒地區(qū)，冬季溫度低，適宜于發(fā)展日光 溫室大棚。但是，友誼農(nóng)場目前的日光溫室存在冬 季采光不足、保暖性差、采暖能耗大等現(xiàn)象，冬季不 加溫時，室內(nèi)平均溫度35，僅能生產(chǎn)葉菜類植 物。為了提高日光溫室的產(chǎn)量，改善保溫性能，則需 要對日光溫室進行改造， 以提高生產(chǎn)效益。 2 2 結構設計 結構設計 22.11建筑方位 溫室采用坐北朝南，東西延長的建筑方位，在農(nóng) 作物生長期間可以接收更多的太陽輻射。而友誼農(nóng) 場地處北緯40以北20低溫地區(qū)，為了延長溫 室下午的光照時間，提高夜間的溫室內(nèi)溫度，故選南 偏西5。 22.22結構型式 采用248弓圓型無立柱日光溫室 1 結構設計，前 屋面呈半徑2m圓形，空間大，有利于人工操作或者 高桿作物的種植，并且無立柱的結構也增大了栽培 所需面積。溫室屋面有效的利用了弓形結構，大大 增強了溫室抗壓抗風能力，可以使溫室有效的抵御 雪災等極端天氣。 22.33結構尺寸 （1）跨度 日光溫室結構組成的主要參數(shù)為方 位角、跨度、脊高、屋面角、后坡仰角等，這些是決定 日光溫室保溫性能好壞的重要參數(shù) 2 。日光溫室的 跨度是自溫室南部底腳起至北墻內(nèi)側的寬度。溫室 的跨度一般選擇68m,有利于保證南屋面（前坡)有 黑龍江省友誼農(nóng)場日光溫室節(jié)能設計 黑龍江省友誼農(nóng)場日光溫室節(jié)能設計 張?zhí)焱?廖俊發(fā) 孟慶軍 尹嘉成 孫若男 （ 黑龍江八一農(nóng)墾大學 163319 ） 【摘 要】 針 對 目 前 友 誼 農(nóng) 場 日 光 溫 室 冬 季 采 光 不 足 、 保 暖 性 差 、 采 暖 能 耗 大 等 問 題 ， 提 出 了 新 型 設 計 方 案 ， 內(nèi) 容 包 括 跨 度 、 脊 高 、 屋 面 角 、 后 坡 仰 角 、 防 寒 溝 等 結 構 尺 寸 的 設 計 及 棚 膜 、 保 溫 被、 后墻材料的選擇 ； 并對圍護結構及棚膜的熱損失進行了計算 。 【關鍵詞】 友誼農(nóng)場 ； 日光溫室 ； 節(jié)能設計 EnergySavingDesignofSolarGreenhouseinFriendshipFarmin EnergySavingDesignofSolarGreenhouseinFriendshipFarmin HeilongjiangProvince HeilongjiangProvince ZhangTianwei LiaoJunfa MengQingjun YinJiacheng SunRuonan (HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity,Daqing 163319) AbstractTherearelightingproblemandpoorwarmthandheatingenergyconsumptioninFriendship farmsolargreenhouse,Sothenewdesignisproposed.Structuresizedesignmainlyincludespanand ridgeheightandroofangleandslopeelevationandcoldtrench.Envelopematerialsarechoosed.The heatlossoftheenvelopeiscalculated. Key words friendshipfarm;solargreenhouse;energysavingdesign * 基金項目 ： 黑龍江八一農(nóng)墾大學 2017 年大學生創(chuàng)新實訓項目 （ 項目編號 ： XC 2017011 ） 。 通訊作者 ： 張大英 （ 1980 - ） ， 女 ， 碩士 ， 主要從事 “ 建筑環(huán)境與能源應用工程 ” 方面的教學與科研工作 。 12 12 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究 農(nóng) 業(yè) 經(jīng) 濟 極大的采光角度，保證作物生長有較大的空間，又便 于覆蓋保溫，還便于選擇建筑材料。 （2）脊高 溫室的脊高越低，散熱量越小，但室 內(nèi)空間越小，溫室所獲得的熱量越少；溫室的脊高越 大，則獲得熱量大，但前屋面的傾斜度容易過大，導 致前屋面的散熱量增加，增加能耗。因此溫室的高 度不能過高，也不能過低，一般脊高根據(jù)跨高比1： 2.2進行選擇， 計算結果為3.54.5m。 （3）屋面角 溫室的屋面角是指塑料薄膜屋面 與地平面的夾角 3 。溫室入射的太陽光強度隨著溫 室的屋面角增大而增大；同時，屋面角越大，溫室的 高度越高，能耗也隨之加大，故屋面角應設置在合理 的范圍內(nèi)。友誼農(nóng)場地處北緯46.19，北半球冬至 日太陽直射點為北緯2326， 屋面角的計算如下： （4）后坡 溫室后坡的作用是白天吸收太陽輻 射能，晚上把熱量釋放到溫室空間。溫室的后坡仰 角指后坡內(nèi)側與后墻頂水平線的夾角。后坡仰角越 小，水平投影越大，則溫室后部采光越少；后坡仰角 越大，則溫室的水平投影越短，溫室后部采光越多。 為了讓溫室的后坡內(nèi)得到充足的日照，避免出現(xiàn)過 度遮陰現(xiàn)象，其后坡仰角一般要求在3545范圍 內(nèi)最佳 4 。而影響后坡仰角的主要因素是冬至日的 太陽入射角及春分日的太陽入射角， 具體計算如下： 后坡水平投影的長短也是影響溫室的采光性和 保溫性的因素之一，后坡投影長，則遮光面積；后坡 的水平投影短，則采光好，但不利于保溫。一般北緯 41以北地區(qū)后坡水平投影為L=1.31.5m，本設計 選取1.5m。 后坡采用異質結構，由秸稈，草泥，稻殼，高粱殼 等組成。外側為100mm厚聚苯板，覆蓋層為960型 巖棉夾心板。 圖 圖 1 1 日光溫室結構設計圖 日光溫室結構設計圖 （5）防寒溝 防寒溝的主要作用是減少土壤熱 量的橫向熱傳導，提高土壤溫度。防寒溝設置在溫 室的前沿，繞日光溫室一周布置，其寬度為40cm，深 度要大于當?shù)貎鐾翆拥暮穸?，友誼農(nóng)場凍土層厚度 為2m，故防寒溝深度取2.2m。防寒溝內(nèi)填充珍珠巖 作為保溫材料，外沿貼100mm厚聚苯板。 3 3 日光溫室材料選擇 日光溫室材料選擇 溫室材料的選擇應符合國家相關標準，兼顧滿 足溫室對其功能性及經(jīng)濟性的要求。 33.11后墻 后墻采用外保溫復合墻體 56 ，其結構從內(nèi)至外 為：400mm相變蓄熱材料 7 （石蠟、高密度聚乙烯、和 水泥砂漿混合制成）+480mm輕質加氣混凝土砌塊 （尺寸為240mm240mm200mm）+120mm聚氨酯 保溫材料。 33.22保溫被 保溫杯面料選取淋膜無紡布 8 ，主要芯材為噴膠 棉和雜絨的保溫被。其結構組成為淋膜軍用基布+ 化纖棉400g/m 2 +噴膠棉1000g/m 2 +珍珠棉（EPE）+軍 用基布和淋膜無紡布+雜羊絨890mmg/m 2 +珍珠棉 （EPE）10mm+無紡布。 33.33棚膜 日光溫室栽培技術的普遍應用使農(nóng)膜發(fā)展迅 速，PO膜是目前農(nóng)膜種類中表現(xiàn)最佳的一款產(chǎn)品。 PO膜是由聚烯烴為主要材料，加入60的茂金屬， 其具有較強的保溫、透光、使用壽命及防靜電處理能 力。所以棚膜材料選取PO膜 9 。 4 4 熱損失計算 熱損失計算 44.11外墻、防寒溝及后坡熱損失計算 根據(jù)外墻、防寒溝及后坡各層導熱系數(shù)(見表 1)，采用穩(wěn)態(tài)多層平壁導熱算法 10 對日光溫室的外 墻、防寒溝及后坡的導熱量進行計算，假設溫室內(nèi)部 溫度15，查得雙鴨山地區(qū)室外計算溫度為23.2 11 。 13 13 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究 溫室的主要設計參數(shù)如下：跨度8m；脊高4.5m；長度 100m。在無內(nèi)熱源情況下對外墻和后坡進行導熱 量計算。 計算可得外墻熱損失為1611.86W；后坡熱損失 為1149W；防寒溝熱阻為4.82w/m。 44.22棚膜熱損失計算 將棚膜視為灰體進行輻射熱損失計算。查資料 得PO膜的發(fā)射率 0.20.3取0.25。棚膜為圓拱 形，其面積近似選取為棚膜最高點與棚膜和大地接 觸點連線所在平面為棚膜表面積， 計算公式如下： 將數(shù)據(jù)代入，計算可得棚膜輻射熱損失為 7164W。 5 5 總結 總結 影響日光溫室生產(chǎn)效益的主要因素有兩個：其 一是日光溫室圍護結構熱損失，設計中采用外保溫 復合墻體，其中蓄熱層選用相變蓄熱材料，以增加墻 體的蓄熱能力，墻體聚氨酯外掛，有效降低熱量從圍 護結構的散失；其二是對太陽光輻射更好的利用，合 理的屋面角、后坡、材料等可提高前屋面的透光率， 增強對太陽光輻射的利用率， 提高溫室的生產(chǎn)效益。 參考文獻 參考文獻： ： 1魏寶發(fā)，魏寶福.248弓圓型無立柱日光溫室結構設計B. 農(nóng)業(yè)裝備， 2016. 2陳超.現(xiàn)代日光溫室建筑熱工設計理論與方法M.北京：科 學出版社， 2017. 3白義奎，周東升， 曹剛等.北方寒區(qū)節(jié)能日光溫室建筑設計 理論與方法研究J.新疆農(nóng)業(yè)科學，2014， 51（6）： 990998. 4中國標準出版社.日光溫室技術條件JB/T102862013S. 北京：中國標準出版社，2013. 5石玉， 潘媛媛，張毅等.不同復合墻體結構對日光溫室土壤 熱特性的影響J.山西農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2017， 37， （9）： 679684. 6李小芳，陳青云.墻體材料及其組合對日光溫室墻體保溫 性能的影響J.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2016， 14（4）： 185189. 7管勇， 陳超，李琢.相變蓄熱墻體對日光溫室熱環(huán)境的改善 J.農(nóng)業(yè)工程報， 2012， 28（10）： 194200. 8肖棠， 張海云，吳海峰等.日光溫室新型保溫被結構設計與 保溫性能研究A.2016，44（25）：233237. 9楊文雄，馬成偉.不同覆蓋材料對日光溫室室內(nèi)光環(huán)境的 影響J.農(nóng)機化研究，2016（2）： 145148. 10楊世銘， 陶文銓.傳熱學（第四版）M.北京：高等教育出版 社， 2006. 11陸耀慶.實用供熱空調設計手冊(第2版）M.北京：中國建 筑工業(yè)出版社，2008. 農(nóng) 業(yè) 經(jīng) 濟 材料 導熱系數(shù) （w/m） 聚氨酯 0.018 苯板 0.04 相變蓄熱墻體 0.4 加氣混凝土砌塊 0.22 土壤 0.83 爐渣 0.29 珍珠巖 0.021 960型巖棉 夾芯板 0.03 表 表 1 1 保溫材料熱工性能參數(shù) 保溫材料熱工性能參數(shù) 14 14