
一個(gè)完整的溫室系統(tǒng)通常包括下列各個(gè)部分或其中的部分內(nèi)容:
1.建筑結(jié)構(gòu); 2.覆蓋材料; 3.通風(fēng)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(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng); 9.CO2施肥系統(tǒng); 10.人工光照; 11.栽培床與基質(zhì); 12.計(jì)算機(jī)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(shè)備。陽光板推薦吉事達(dá)四層陽光板。
一個(gè)溫室中是否需要包括上述各項(xiàng)內(nèi)容,通常要看所種植的作物的種類、當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和經(jīng)濟(jì)制約的影響而取舍。
現(xiàn)行溫室采用的建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有很多種。人字型屋面是最常見的溫室結(jié)構(gòu)型式,另外還有圓拱型、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(jié)構(gòu)形式,其主要特點(diǎn)是通風(fēng)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(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)技術(shù)而言,某些結(jié)構(gòu)型式可能要優(yōu)于其它的結(jié)構(gòu)型式,但不存在普遍適用的最好的結(jié)構(gòu)型式。溫室的建筑結(jié)構(gòu)形式地域性很強(qiáng),與當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂驐l件密切相關(guān)。因此,一般均需根據(jù)各地不同的要求和條件進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
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(dá)12.8米,特別適合于柔性塑料薄膜作采光材料,同時(shí)也適合于硬質(zhì)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(zhì)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(gè)主要優(yōu)點(diǎn):
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(nèi)霧滴的自然流落到天溝中,不會(huì)在薄膜上形成兜水現(xiàn)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(nèi)的各種硬質(zhì)覆蓋材料。
上述三種屋頂形狀的溫室結(jié)構(gòu),既可以設(shè)屋脊通風(fēng)口、天溝通風(fēng)口,也可以完全密閉不設(shè)自然通風(fēng)口。
屋頂上設(shè)有永久性通風(fēng)窗的溫室
鋸齒型是能給整棟溫室產(chǎn)生良好通風(fēng)的最普通的屋頂形狀之一。
帶圓拱或尖拱屋頂?shù)匿忼X型溫室是最新發(fā)展起來的,它具有良好的通風(fēng)性能,其跨度可達(dá)8米,且具有良好的落水和塑料薄膜覆蓋性能。
在屋脊處設(shè)永久通風(fēng)窗的溫室
與鋸齒型溫室不同,屋脊通風(fēng)口是處在自然通風(fēng)的最佳點(diǎn)。這種溫室型式最適于長期需要良好通風(fēng)的溫暖地區(qū)。但覆蓋這種溫室較為復(fù)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(shí),對溫室的夏季通風(fēng)降溫和冬季保溫節(jié)能問題是事關(guān)溫室效益的兩個(gè)關(guān)鍵。如何兼顧溫室的冬季保溫和夏季降溫,和確保冬夏兩個(gè)氣候不利季節(jié)的室內(nèi)環(huán)境,可以說是抓住大型溫室經(jīng)濟(jì)效益的根本前提。據(jù)在煙臺(tái)農(nóng)科院建成的7000M2連棟實(shí)驗(yàn)溫室的運(yùn)行結(jié)果看(詳見都市農(nóng)夫網(wǎng)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(nèi)外自然溫差可保持在15-20℃;而夏季及其前后季節(jié)均可采用自然通風(fēng)解決降溫問題。這種溫室的建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用均可降低20-30%。是我國今后發(fā)展的一個(gè)主要方向。
2.2 溫室常用的建筑材料
1. 鋼材
用于溫室建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的鋼材種類一般是ST37,含硅低。為防止腐蝕,最終的產(chǎn)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(gòu)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(gòu)件,例如屋頂?shù)膱A拱與檁條。使用這種材料的缺點(diǎn)是全部加工制造過程如彎曲、鉆孔或焊接等都還要在鍍鋅材料上進(jìn)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(hù)層。進(jìn)行熱浸鍍鋅時(shí),構(gòu)件是在彎曲、鉆孔或焊接等都已完成以后進(jìn)行的,以便加保護(hù)以后的構(gòu)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(gòu)件都應(yīng)用熱浸鍍鋅法。圓拱與檁條不用熱浸鍍鋅件的理由是,與電鍍法相比,熱浸鍍鋅構(gòu)件的表面質(zhì)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(qiáng)度不如鋼,且比鋼材貴得多。在溫室建筑上使用的許多構(gòu)件都是由鋁制成的,如:
1) 與通風(fēng)系統(tǒng)有關(guān)的所有構(gòu)件,包括屋脊檁條;
2) 用于玻璃覆蓋的所有椽子;
3) 用于固定塑料薄膜的各種構(gòu)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(gòu)件或配件領(lǐng)域,如用于卷幕機(jī)構(gòu)的連接部件、保溫與遮光幕、格架系統(tǒng)等。
2.3 溫室的主要構(gòu)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(shù)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(diǎn)是各向同性,斷面標(biāo)準(zhǔn)且取材容易。其缺點(diǎn)是:
難于加工制造;鉆孔之處無鍍鋅保護(hù);幾乎不可能知道或看清管子的內(nèi)部狀況;由于可能產(chǎn)生滑動(dòng),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(dòng)。
2) 矩形方管
矩形方管的特點(diǎn)與圓管很相似,但比圓管容易加工與連接。
3) 開口斷面
特點(diǎn):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(diǎn)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
天是溫室最重要的構(gòu)件之一。它作為縱向結(jié)構(gòu)構(gòu)件起支撐作用,應(yīng)能排泄走所有雨水,并且其強(qiáng)度應(yīng)至少滿足2名工人站在天溝中部進(jìn)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(jié)構(gòu)溫室則主要用塑料天溝。
4. 基礎(chǔ)
基礎(chǔ)是連接結(jié)構(gòu)與地基的構(gòu)件,它必須將全部重力、吸力和傾覆荷載,如風(fēng)、雪和作物荷載等安全地傳到地基。
基礎(chǔ)底部應(yīng)低于凍土層,并應(yīng)設(shè)置在原狀土層平面上,而不能設(shè)在填充土上。基礎(chǔ)底面的大小和深度應(yīng)根據(jù)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(chǔ)之間的安裝尺寸及水平面上的準(zhǔn)確性將影響溫室上部結(jié)構(gòu)總體裝配過程的簡易程度和裝配速度。
預(yù)制基礎(chǔ)底座是很好的方案,因?yàn)榫晚藕弯摻畹馁|(zhì)量而言,要準(zhǔn)確地按照標(biāo)準(zhǔn)要求來制作基礎(chǔ)是不可能的。另一方案就不太好,它是將鍍鋅鋼材構(gòu)件的底部插入基礎(chǔ)墩里,再用砼現(xiàn)澆上部基礎(chǔ)。
在安置基礎(chǔ)時(shí),非常重要的一點(diǎn)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(yīng)盡可能為0%,最大坡度不應(yīng)超過2%。
對天溝較長的溫室,在地平上設(shè)置基礎(chǔ)的坡度為從中間向兩端方向逐漸降低。
5. 結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)
一個(gè)結(jié)構(gòu)框架的強(qiáng)度只等同于其最弱的節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度,所以就連接方法和自身的連接強(qiáng)度而言對所有構(gòu)件的連接都必須有合適的連接件。真正使溫室堅(jiān)固和安全的是不同結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量。
有些節(jié)點(diǎn)是由焊接而成,但主要節(jié)點(diǎn)應(yīng)用螺栓和螺絲將各連接構(gòu)件相互連接在一起的。
2.4 溫室的設(shè)計(jì)荷載
溫室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在考慮最大透光量的同時(shí),還必須確保安全。因此,不透明的溫室骨架在滿足一定的強(qiáng)度要求以抵御在溫室設(shè)計(jì)壽命期間的荷載作用的同時(shí),應(yīng)取其最小截面尺寸。
設(shè)計(jì)荷載包括結(jié)構(gòu)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(fēng)等荷載
1) 恒載——支撐結(jié)構(gòu),墻和屋面的重量,不包括永久性設(shè)備的重量。?
2) 雪載和冰雹——雪荷載是根據(jù)地面預(yù)計(jì)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(yīng)保持3m,用于堆積雪。
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