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现代温室建筑规划建设基本知识

发布时间:2020-10-20

温室是指能控制或部分控制植物生长环境的建筑物,主要用于非季节性或非地域性的植物栽培、科学研究、加代育种和观赏植物栽培等。在不适宜植物生长的季节,能提供生育期和增加产量,多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。

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在现代设施农业中,温室扮演着非常重要的角色,可以说是现代农业设施的核心。随着现代农业科技的不断进步,温室大棚也不断改良进化,从最简单的日光温室,到现在融合物联网人工智能技术的智能温室。但温室大棚无论技术如何进步,温室的用途是不变的,温室建筑的规划思路和理念也是相通的。下面三润集团的小编就分享一下现代温室大棚的组成。

 

一、温室大棚的组成分析

 

据三润集团小编归纳,一个完整的温室系统通常包括下列各个部分或其中的部分内容:

 

1.建筑结构;

 

2.覆盖材料;

 

3.通风系统;

 

4.降温系统;

 

5.加热系统;

 

6.保温节能系统;

 

7.遮光系统;

 

8.室内空气循环系统;

 

9.C02施肥系统;

 

10.人工光照;

 

11.栽培床(架)与基质;

 

12.计算机控制的灌溉与施肥系统;

 

13.环境控制系统;

 

14.材料处理设备。

 

一个温室大棚中是否需要包括上述各项内容,通常要看所种植的作物的种类、当地的气候条件和经济制约的影响而取舍,所谓因地制宜就是这个道理。

 

二、温室大棚的建筑结构选型

 

现行温室大棚采用的建筑结构系统有很多种。人字型屋面是最常见的温室结构型式,另外还有圆拱型、尖拱型和锯齿型屋面的温室。半拱状锯齿型的温室是新近发展起来的一种温室结构形式,其主要特点是通风性能良好。在荷兰使用的最普通的温室形式是文洛型温室,即采用桁架结构,小跨屋面(3.2M跨)温室。

 

荷兰新建的温室中约有85%为此类型,10%为大跨度温室。

 

针对特定的材料或结构技术而言,某些结构型式可能要优于其它的结构型式,但不存在普遍适用的最好的结构型式。温室的建筑结构形式地域性很强,与当地的自然气候条件密切相关。因此,一般均需根据各地不同的要求和条件进行具体设计。

 

 

2.1温室的主要类型与屋顶形状

 

(一)圆拱型屋顶

 

这类温室的跨度可达12.8米,特别适合于柔性塑料薄膜作采光材料,同时也适合于硬质塑料板。

 

 

(二)尖拱型屋顶

 

与圆拱屋顶温室一样,既适用于柔性塑料薄膜又适用于硬质塑料板作屋面透光材料。但与圆拱屋顶相比,尖拱型屋顶还有两个主要优点:

 

1.在高纬度地区,由于屋脊更高,其透光性能也更好。

 

2.便于雨水或室内雾滴的自然流落到天沟中,不会在薄膜上形成兜水现象。

 

 

(三)双坡或单坡屋顶

 

这种屋顶是最普通的一种,适用于包括玻璃在内的各种硬质覆盖材料。

 

上述三种屋顶形状的温室结构,既可以设屋脊通风口(天窗)、天沟通风口(谷间窗),也可以完全密闭不设自然通风口。

 

1.屋顶上设有永久性通风窗的温室

 

2.在屋脊处设永久通风窗的温室

 

与锯齿型温室不同,屋脊通风口是处在自然通风的最佳点。这种温室型式最适于长期需要良好通风的温暖地区。但覆盖这种温室较为复杂。

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我国各地夏季气候炎热、北方地区冬季还寒冷,因此在考虑建大型连栋温室时,对温室的夏季通风降温和冬季保温节能问题是事关温室效益的两个关键。如何兼顾温室的冬季保温和夏季降温,和确保冬夏两个气候不利季节的室内环境,可以说是抓住大型温室经济效益的根本前提。

 

 

温室常用的建筑材料

 

钢材

 

用于温室建筑结构构件的钢材种类一般是ST37,含硅低。为防止腐蚀,最终的产品总是要镀锌的,不同的部件采用不同的镀锌方法。

 

1)电镀锌方法

 

由于用这种方法镀锌的钢构件,具有非常光滑而良好的表面,因而常用于那些直接与柔性覆盖材料接触的构件,例如屋顶的圆拱与模条。使用这种材料的缺点是金部加工制造过程如弯曲、钻孔或焊接等都还要在镀锌材料上进行,易破坏镀锌层,影响使用寿命。

 

2)热浸镀锌

 

这种处理是在普通钢材上加上一厚层锌保护层。进行热浸镀锌时,构件是在弯曲、钻孔或焊接等都已完成以后进行的,以便加保护以后的构件可直接用螺栓安装。为确保较长的使用寿命,包括直接与聚乙烯膜接触的所有构件都应用热浸镀锌法。圆拱与柳条不用热浸镀锌件的理由是,与电镀法相比,热浸镀锌构件的表面质量很粗糙,这可能引起撕破覆盖的薄膜。

 

2.铝材

 

铝材的抗锈蚀能力好、重量轻,且易于加工成任何一种所期望的断面形状。但在另一方面,铝的强度不如钢,且比钢材贵得多。在温室建筑上使用的许多构件都是由铝制成的,如:

 

1)与通风系统有关的所有构件,包括屋脊槟条;

 

2)用于玻璃覆盖的所有椽子;

 

3)用于固定塑料薄膜的各种构件;

 

4)用于小跨度玻璃温室的天沟。

 

3.塑料

 

用于温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部件常用于代替铝构件或配件领域,如用于卷幕机构的连接部件、保温与遮光幕、格架系统等。

 

2.3温室的主要构件组成

 

1.柱

 

用于温室立柱的断面形状主要有圆管、矩形方管、C型钢或工字钢等开口断面。

 

1)圆管

 

在轻型温室中,圆管是使用非常普遍的一种断面形状。大多数法国和荷兰塑料温室的制造商常用圆管,且大部分用电镀处理。圆管的最大优点是各向同性,断面标准且取材容易。其缺点是:

 

难于加工制造;钻孔之处无镀锌保护;几乎不可能知道或看清管子的内部状况;由于可能产生滑动,管与管之间不能采用简单的夹板装置连接米确保固定不2)矩形方管

 

矩形方管的特点与圆管很相似,但比圆管容易加工与连接。

 

3)开口断面

 

特点:很容易加工,所有孔口都由冲孔完成;最终成品尺寸较精确;更易于装配;通常是加工好后再热浸镀锌;各断面状况都可以监视,且若观察到有问题,可以很容易地加以解决。

 

2.圆拱与拱架

 

圆拱也可用封闭的或开口的断面形状制成。几乎上述对柱的所有优缺点也同样适用于拱架。但要用封闭的断面焊接拱架并合理的热浸镀锌几乎是不可能的。

 

3.天沟

 

天沟是温室最重要的构件之一。它作为纵向结构构件起支撑作用,应能排泄走所有雨水,并且其强度应至少满足2名工人站在天沟中部进行覆盖材料的安装与检修等。

 

天沟的长度为3米到5米。塑料温室的天沟一般用热浸镀锌钢板制成,有的小跨屋面(如:Ven1o型)温室采用挤压成型的铝材天沟。非常简易的木结构温室则主要用塑料天沟。

 

4.基础

 

基础是连接结构与地基的构件,它必须将全部重力、吸力和倾覆荷载,如风、雪和作物荷载等安全地传到地基。

 

基础底部应低于冻土层,并应设置在原状土层平面上,而不能设在填充土上。基础底面的大小和深度应根据温室的尺寸和土壤条件而定,最小深度为低于自然地面600mm。

 

基础之间的安装尺寸及水平面上的准确性将影响温室上部结构总体装配过程的简易程度和装配速度。

 

预制基础底座是很好的方案,因为就砼和钢筋的质量而言,要准确地按照标准要求来制作基础是不可能的。另一方案就不太好,它是将镀锌钢材构件的底部插入基础墩里,再用砼现浇上部基础。

 

在安置基础时,非常重要的一点是沿天沟方向要有1-2%的坡度;而在垂直天沟方向,其坡度应尽可能为0%,最大坡度不应超过2%。

 

对天沟较长的温室,在地平上设置基础的坡度为从中间向两端方向逐渐降低。

 

5.结构节点

 

一个结构框架的强度只等同于其最弱的节点的强度,所以就连接方法和自身的连接强度而言对所有构件的连接都必须有合适的连接件。真正使温室坚固和安全的是不同结构节点的设计与施工质量。

 

有些节点是由焊接而成,但主要节点应用螺栓和螺丝将各连接构件相互连接在一起的。

 

 

温室的设计荷载

 

温室的结构设计在考虑最大透光量的同时,还必须确保安全。因此,不透明的温室骨架在满足一定的强度要求以抵御在温室设计寿命期间的荷载作用的同时,应取其最小截面尺寸。

 

设计荷载包括结构的自重(恒载)、由于建筑物使用带米的荷载(活载),以及雪、冰和风等荷载。

 

1)恒载一支撑结构,墙和屋面的重量,不包括永久性设备的重量。

 

2)雪载和冰雹一雪荷载是根据地面预计的积雪量、屋面坡度、温室是否有天沟连接、以及是否加热等确定的。(在有雪地区,相邻温室的最小距离应保持3m,用于堆积雪。)

 

3)风载一温室所设计的抗风载能力应符合当地建筑规范的要求。实际的风荷载大小取决于风向角度(风向是指产生最大风荷载的风向)、温室形状和尺寸以及当地有无障碍物等。

 

4)作物荷载(对西红柿和黄瓜来说,通常假定作物纵向荷载为150N/m2。

 

5)安装设备荷载:(包括在屋顶上施工检修的人等)包括:加热设备;降温通风设备和遮阴设备;输送管道,电缆线和照明设备;运输轨道,玻璃清扫装置;灌溉系统。

 

注意:在温室设计中应采用上述各项荷载中最不利的荷载组合。

 

 

三、温室常用的覆盖材料

 

温室结构的主要目的是固定覆盖材料。因此,覆盖材料及其特性是整栋温室中最重要的部件之一。理想的覆盖材料应是透光量大,能阻止向外的热损失、坚固耐用、尽可能便于安装且价格便宣。由于不同的作物对环境的要求不同,因而不同的覆盖材料将对不同的作物起作用。

 

玻璃

 

在大多数气候寒冷的国家,玻璃仍然是常用的覆盖材料。大块玻璃的生产供给使得结构的遮阴率降低,同时也减少了安装费用。荷兰温室有的使用了从屋檐到屋脊的整块大玻璃。

 

玻璃具有如下优点:

 

1)极好的透光率一约90%;2)较优的热阻和隔紫外线能力、耐磨、寿命可达25年;3)热胀冷缩系数低;4)取材方便。

 

其缺点为:

 

1)抗碰撞性能低(钢化玻璃例外);2)价格高(材料+密封);3)重量大;4)易被打破,且破裂以后不容易清理。

 

聚乙烯(P.E.)薄漠

 

在气候适中的国家,聚乙烯是最常见的温室覆盖材料。其普遍应用的原因,首先是价格低;其次,它可用于大量的简易结构温室。

 

在PE膜开始发展的阶段,P.E.膜的寿命很短,根据其开始盖棚时间的不同,大约能维持7~9个月。现在的P.E.膜已完全改变,其性能已大大改进。

 

聚乙烯膜的生产厂家提出了不同的P.E.膜生产方案:

 

1)P.E.+U.V.A.

 

2)P.E.+IR+AF+U.V.A.

 

3)P.E.+IR+AF+S.L.+U.V.A最先进的P.E.膜采用三层处理方式,即其最上层含U.V.A(防紫外)添加剂,中间一层为I.R.(透光)吸收剂,最下一层有A.F.(流滴、隔长波辐射,即保温)添加剂。

 

目前生产的P.E.膜厚度在100到250微米之间,用在屋顶上预计寿命可达4年。P.E.膜的幅宽可达16米,长度任意。

 

P.E.膜的最大缺点是,有风时,PE膜不容易固定,铺在屋顶上缺乏可靠的安全性。

 

多层编织的聚乙烯膜

 

这种覆盖材料是由聚乙烯经拉丝、并象地毯一样编织而成的新产品,其表而有一很薄的保护层。该材料很结实,强度几乎要比普通膜高出20倍。该P.E.

 

膜具有IR和AF两者相加的全部效果。其透光率为80%左右,价格大约是普通膜的3~4倍。

 

P.E.较难制成这种材料,且不象普通P.E.膜那样好拉伸。不过在另一方面,它结实得足可抵御强风,甚至轻微拍打。该材料生产的幅宽为2米,因此,为了满足屋顶所需要的适宜宽度,它必须焊接。一般这种材料的保用期为3年。

 

增强型聚氯乙烯薄膜

 

作为一种基本材料的聚氯乙烯(P.V.C),它具有与玻璃及其它良好材料类似的优良特性。

 

普通清洁的P.V.C膜约有85%的透光率,但就膨胀和施工安装性能而言,性能较差。正是由于这个原因,在温暖气候里薄膜变松驰,如遇到风就可能被吹坏。

 

新的增强型P.V.C膜实际上是由一聚酯材料织成的网的两侧再覆盖上普通的P.V.C而成。该网坚实,防止了薄膜的膨胀,并确保了材料的总体强度。一个中等身材的工人可以在这种覆盖材料上行走。

 

同样,增强型P.V.C膜具有U.V.A和AF两者叠加的性能,这大大改进了P.V.C的性能。

 

目前市场上出售的这种覆盖材料,有红色膜和透明膜两种。其透光率红色膜为80%,透明膜为85%。

 

该膜的厚度为0.325mm,因此非常重。在尺寸较大时就难于处理。现生产的幅宽也是2米,可通过焊接得到所需的宽度。其价格大约是P.E.膜的7~8倍。

 

但在以色列,有许多地方已经在面积使用5年了。

 

硬质塑料覆盖

 

玻璃纤维增强塑料(FRP)板已经使用多年了。尤其在美国,市场上有各种不同的产品和不同的使用年限保证。有特殊保护层的板,使用寿命甚至可达20年,但价格也非常高。FRP板在新的时候的透光率和玻璃很接近。但用几年以后,纤维开始脱离聚酯,透光率下降,板也开始变黄。玻璃纤维板在常有冰雹危害的地区使用较多,因为它不象下班那样易受害。现在因有新的更好的塑料已出现,下班钢的应用已非常有限。

 

P.V.C透明板

 

波形P.V.C.板也是过去用于覆盖温室的硬质塑料中的一种。其最大问题是,耐高温性能较差。

 

聚碳酸酯板

 

聚碳酸酯是目前塑料应用中最先进的聚合物之一。聚碳酸酯具有各种性能相结合的特点:强度、透光率、弹性、自重轻、透明、温度适应范围宽等。板的制造是采用改进的共挤成型技术,这可以将紫外线保护层结合进产品中。该保护层不起皮,不变皱,不产生裂缝或磨损。该板在高温下也能保持其透光度。硬质、透明的波纹状聚碳酸酯板,其可见光透光率达89%;可完全阻挡有害的紫外线辐射;对远红外有高吸收率;重量轻;因此易于安装。对透光率有10年的保证期;对冰雹危害也有单独的保证。

 

覆盖材料的性能:

 

带圆拱或尖拱屋顶的锯齿型温室是最新发展起来的,它具有良好的通风性能,其跨度可达8米,且具有良好的落水和塑料薄膜覆盖性能。

 

温室,又称暖房,指有防寒、加温和透光等设施,供冬季培育喜温植物的房间。以上是北京三润泰克国际农业科技有限公司小编编撰的,部分资料来自互联网,更多新型专业的温室建造知识还请致电三润集团咨询专门的温室工程师。

 

 


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