新型装配式日光温室设计与应用优化

日光温室作为中国北方最常用的经济型节能栽培设施，有着悠久的发展历史。截至2015年，面积达到97.42万hm2，有效地解决了中国冬季蔬菜生产问题，实现了新鲜蔬菜周年供给。但是，现在被广泛推广的日光温室仍然存在一些问题亟待解决。首先，土地利用率低，日光温室后墙过厚，导致日光温室的土地利用率一般在40%左右，极大地浪费了土地资源；其次，建造标准不同，存在采光保温性能降低、耕作层破坏严重、室内地面过度下沉、抗灾性差等问题；最后，建造日光温室费时费工，高昂的人工成本导致温室造价高，限制了设施农业的快速发展与应用。

新型装配式日光温室是由宁夏农林科学院种质资源研究所根据轻简化、大空间、高性能目标提出的。本项目于2017年设计构建1种新型装配式日光温室，根据实际建成效果，在原有设计理念上进行墙体内部蓄热材料及蓄热方式等方面改良。2018年设计下部墙体填充新型蓄热块及上下部墙体填充新型蓄热块温室2种装配式日光温室，并进行温室越冬性能持续监测。

（一）基本参数

温室跨度以8～15 m为宜，脊高4.0～7.5 m，高跨比为1.0∶2.0。单栋温室长度以70～100 m为宜。前屋面角度一般为31.9°，前屋面的形状为拱圆形。后屋面角度为45°。后墙高3.6 m，山墙高度与脊高一致，厚50 cm，墙体用水泥发泡板和苯板填充，并设有主动蓄热系统（图4-1）。方位以坐北向南、正南偏西5°～7°为宜。

图4-1　新型装配式日光温室结构

（二）性能特点

1.结构性能改进

新型装配式日光温室主要创新点是引入新型墙体蓄热技术，在墙体空间填充新型蓄热块后，结合主动蓄热管道，使热空气在蓄热块中均匀流动，蓄热块能够均匀蓄热，从而提高温室蓄热能力，实现最冷冬季温室安全生产，使温室冬季生产抗灾减灾能力得到有效提升。

2.建造工艺改进

新型装配式日光温室全部采用工厂化、标准化、规模化生产的建造材料，进行全装配式建造，极大地缩短了建造时间，降低了建造成本。

（三）建造及施工

1.处理地基

平整地面、清理杂物；依据场地勘察结果，结合实际情况，确定温室放线地坪标高。

2.安装骨架

（1）安装温室骨架

先将螺旋地锚安装于地下，间距4.8 m，再在大棚四周平铺角钢（宽5 cm、高5 cm、厚4.5 mm）并焊接固定在螺地锚上。组装设施农业多功能组装式卡槽型钢骨架制成的构件，连接成多个单元再组合成1个整体，用吊车吊装在角钢上，校正水平后用螺栓与角钢固定。双榀骨架与单榀骨架间距为1.2 m，且二者交替安装，南北末端安装双榀骨架。

（2）安装横向拉杆

在温室后墙距离地面55 cm处安装第一道，再间距88 cm安装第二道，再间距116 cm分别安装第三道和第四道，后墙外侧共计4道横向拉杆；后屋面的中间位置安装1道，在距离脊高1.1 m处安装1道，再距离1.2 m安装1道；在前屋面距离地面30 cm处安装1道，再间距1.2 m安装1道；骨架内侧距离地面30 cm处安装第一道，每间距60 cm安装1道，后墙共计6道；距离脊高1.7 m处安装第一道，每间距1.7 m安装1道，总计6道。

（3）安装卡槽

从地面距离后墙最高点10 cm处和脊高处各安装1道卡槽，距离脊高1.2 m安装1道，前屋面处距离地面60 cm安装1道，再间隔1.2 m安装1道卡槽。

3.安装主动蓄热系统

在温室墙体苯板与发泡水泥板之间的骨架内安装3道平行Φ75pvc管道作为主动蓄热系统热通量管道，30 m为1个单元。轴流引风机安装固定在温室后墙最高处，一台轴流引风机带1个单元主动蓄热系统。

4.安装墙体(www.xing528.com)

内墙材料用发泡水泥板（高1.2 m、宽1 m、厚10 cm）填充，外墙材料用容重12 kg/m3苯板（高1.2 m、宽1.17 m、厚10 cm）填充，外侧附1层12丝的PE膜，均用锚固钉固定在骨架上；墙体上部盖板用容重12 kg/m3苯板，用锚固钉将网格布固定在墙体骨架上，然后喷凃设施农业墙面专用喷浆剂（内墙专用喷浆剂为灰色，外墙专用喷浆剂为红色）。

5.安装覆盖材料

（1）安装棚膜

棚膜选用耐老化、透光性好的无滴膜，应符合GB 4455-2006的规定，分为上风口膜、顶部膜和底膜，通过卡槽卡簧绷紧、固定。上下风口均1.2 m，在设施农业多功能组装式卡槽型钢骨架的上下端分别安装八字勾，将压膜线固定在八字勾上，从第一个安装卡槽骨架上端的八字勾连接到第二个安装骨架下端的八字勾，依次安装压膜线，使之形成波浪形。

（2）安装防虫网

内外两侧的上下风口均用40目、宽1.3 m的防虫网，通过卡槽、卡簧将其绷紧固定。

（3）安装棉被

保温被安装在内骨架上，每床棉被宽3 m、长23 m，棉被之间重叠搭接长度不少于10 cm。棉被后端用卡槽固定在温室脊高和后墙3.5 m处，再将棉被的密封膜（宽3 m）用卡簧固定到卡槽上。保温被1.25 kg/m2，并符合DB64/T 708-2011的规定。

（4）安装卷膜器

卷膜杆（直径25 mm、厚1.3 mm）横铺在膜下端，用膜卡将膜下端卷2圈固定，膜卡间隔为0.8～1.0 m，在内外上风口的一端分别安装1个电动卷膜器，在内外下风口的一端分别安装1个手动卷膜器，共计4个。

（5）安装卷帘机系统

卷帘机采用侧卷机，卷杆选用保温被专用卷杆，Φ73防锈国标管，壁厚扭矩大，两端焊接法兰盘，用专用螺丝固定，卷杆上焊接6 cm长圆钢，每0.6 m安装1个，用于勾住保温被，防止出现脱轴空转现象。

6.修建防寒沟

在温室四周距离温室50～60 cm处挖1条深1 m、宽40 cm的沟，内用容重12 kg/m3苯板（高1 m、厚0.1 m）填充，埋土夯实，再用宽0.5 m、容重12 kg/m3苯板覆盖，用土覆盖并压实。

7.安装温室门

在日光温室的一侧山墙上安装机械门和工作门，其中机械门供机械设备进入，尺寸为高2.2 m、宽2.4 m；工作门供农户平常工作进出，尺寸为高2.2 m、宽0.95 m。

（四）相关知识产权

实用新型专利2项：《装配式日光温室》《日光温室拉索式自动放风装置》。

（五）小气候观测试验

项目在2017年设计建造的无蓄热保温板装配式温室基础上进行蓄热性能改良，2018年设计建造下部墙体填充新型蓄热块及上下部墙体填充新型蓄热块温室2种。新型蓄热块为圆形吸热炉渣预制块，填充1.2 m以下的墙体或1.2 m以上、1.2 m以下的墙体，结合主动蓄热风机将温室白天的热空气抽入墙体，热空气在蓄热块缝隙间流动使蓄热块均匀吸热，夜间蓄热块放热提高温室夜温。试验于2019年12月1—5日进行，试验温室位于宁夏银川市，温室内外如图4-2所示。连续观测温室内温度变化，取样间隔为150 s。

图4-2　新型装配式日光温室及2种改良型装配式日光温室

3种新型温室环境监测数据表明，在12月1—5日测试期间，3种温室白天温度变化趋势相似，但夜间保温放热效果存在显著差异。在无蓄热块填充的装配式日光温室中，夜间最低温度在5℃左右，与无蓄热保温板装配式温室相比，填充新型蓄热块的下部蓄热块保温板温室，夜间温度提升2℃左右，夜间最低温度为7℃左右；上下部填充蓄热块温室较下部填充温室夜间温度提升1.8℃，夜间最低温度在8℃以上，且其在放苫后温度高于其他两种温室，说明后墙上下部填充的蓄热块在温室温度开始降低时会放热，吸放热效果都较好。本试验说明采用上下蓄热块保温板装配式日光温室，冬季夜间温度能保持在8℃以上，可以满足喜温蔬菜冬季越冬生产的需要（图4-3）。