温室

简介

部分或全部屋面和墙身采用透光覆盖材料,可供冬季栽培作物的建筑设施。温室能创造适合作物生长的环境条件,主要用于寒冷地区以及越冬生产栽培,科学试验研究,病虫害检疫,作物的加代育种以及观赏作物栽培等。

简史 公元前33年前中国已有“昼夜燃蕴火”种“葱韭菜茹”的屋庑,说明从汉代起就在冬天种葱韭等蔬菜,当时建造的温室已采用加温技术。发展到清代末期,已用玻璃温室种植蔬菜、花卉。20世纪60年代末期,在吉林省长春市郊区建成第一栋大型日光温室——塑料大棚。1977年北京市建成第一栋钢结构连跨玻璃温室,至80年代,自行设计的新型温室已逐渐普及。在欧洲,1385年法国波依斯戴都的人们,在朝南的玻璃亭中种植花卉。1599年,在荷兰建成一栋栽培热带植物的温室,这是世界上较早的温室之一。至今,荷兰型温室已闻名于世; 日本的玻璃温室在面积、生产水平和科学研究等方面也居世界先进行列。

类型 按用途可分为生产性温室、试验研究温室、观赏温室、庭院温室等。按热源可分为日光温室和加温温室。按覆盖材料可分为玻璃温室、塑料薄膜温室、硬质塑料板温室、丙烯树酯板(PMMA板)、有机玻璃温室、聚酯胶片温室、玻璃纤维增强聚酯板(FRP板、玻璃钢)温室、玻璃纤维增强丙烯树酯板(FRA板、有机玻璃钢)温室等。按结构形式可分为单栋温室,连栋温室,单坡温室等。单栋温室又称单跨温室(图1)。一般规模较小,常用作试验研究温室、观赏温室、庭院温室或小型生产性温室。操作管理、排除雨、雪方便,但不易保持稳定和均匀温度环境,单位面积的造价较高。连栋温室又称连跨温室(图2),规模较大,常用作生产性温室。室内易保持较稳定、均匀的温度,便于大规模机械化、自动化生产,土地利用率高,单位面积造价较低,因屋面有天沟,排除积雪较困难。单坡温室,是在阳畦的基础上发展改进的一种中国传统式温室(图3)。具有一面单坡朝南的透光屋面和一面不透光的北墙;常在北面的墙或小屋顶上卷放保温覆盖的草帘、蒲苫; 一般用地炉燃煤烟道采暖。覆盖材料为玻璃或塑料薄膜。单坡屋面形状有双折式、三折式和拱形等。这种温室由于单坡屋面朝南,北墙的反光和挡风,以及屋顶的保温覆盖,所以采光、保温、防风等性能好。但大量采用时,其北墙遮阳面积大,土地利用率较低,造价高于同类的双坡屋面温室。

图1 单栋温室

图2 双坡连栋温室剖面示意

图3 单坡温室示意

室内环境 主要环境条件是: ①光照。光照强度与温室的覆盖材料、温室结构遮光多少、覆盖材料积尘、结露等污染程度有关。光质主要与温室覆盖材料的品种有关。光照分布与温室的建筑方位、覆盖材料、温室构件的分布等有关。光周期和光照时间可用遮光设施或人工光源补光设备加以控制调节。②温度。不同作物和作物生育阶段对温度要求不同。可通过太阳能、煤、油、气、电、地热水等能源和水、汽、风等介质的采暖或降温设备,补充和调节作物生育所需的适宜环境因素,以满足科研和生产的要求。③湿度。通过对作物根部的供水和调节室内空气相对湿度进行湿度调节。可采用喷灌、滴灌、渗灌等供水方式,用通风换气的方法来降低室内的空气相对湿度。④二氧化碳。采用自然通风、机械通风及二氧化碳发生器,以补充、调节二氧化碳供应量。

覆盖材料 选择温室覆盖材料要求有较好的透光性、保温性和耐久性。常用覆盖材料有:①玻璃。常用玻璃有普通平板玻璃、钢化玻璃、双层中空玻璃和吸热玻璃等。普通平板玻璃,可见光透光率为90%左右,厚度为3、5、6毫米,透光率随玻璃厚度的增加而略有减少。太阳光照射到玻璃后,大部分透过玻璃进入室内,透射率的大小与光线的入射角度有关,入射角度为80°时,透光率为50% 左右;入射角为30°时,透光率达90% 左右。导热系数约为0.756瓦/米·开。耐老化、耐腐蚀、防积尘、排凝结水等性能优良。缺点是抗冲击性差、易破碎,比重较大。钢化玻璃,除透光、保温、耐久性同普通玻璃外,还具有抗弯、抗冲击、耐温度急变的能力。但它不易裁割,价格较贵。双层中空玻璃,在两层普通玻璃间,充干燥空气,加以密封,具有良好的保温、隔热、隔声性能,但价格昂贵,透光率约为两层玻璃透光率的乘积。吸热玻璃,透光率略低于普通玻璃,但根据厚度的不同,可以吸收透过玻璃的太阳光辐射能的20%~60%,具有良好的隔热性能。②塑料薄膜。厚度在0.1毫米以上,常用的有聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、醋酸乙烯薄膜、聚乙烯乙醇薄膜等(见温室透明覆盖材料)。③塑料薄膜片和硬质塑料板。厚度超过0.2毫米的塑料薄膜,称为塑料膜片,厚度更大的则称为硬质塑料板。其化学成分分别与各类塑料薄膜相同。保温性、耐久性优于塑料薄膜,比重轻于玻璃。用于温室时,需经防老化处理,抗老化性能优于相同厚度的普通塑料。④玻璃纤维增强聚酯板(FRP板),是玻璃钢的一种。用于温室的玻璃钢板,厚度为0.7~1.0毫米左右,常呈波状。新的和干净时的透光率为86%左右,比重轻、幅宽大,因此骨架遮光面积小,保温密闭性好,导热系数约为0.128瓦/米·开,抗弯、抗冲击强度高,经防老化处理后,寿命可达15年以上。⑤玻璃纤维增强丙烯树酯板(FRA板),又称有机玻璃钢。透光率达90%,紫外光透过率高,导热系数约为0.233瓦/米·开,防尘性较好,易附着冷凝水滴,可以用涂刷流滴剂加以防止,使用寿命一般为7~10年。⑥丙烯树酯板(PMMA板),又称有机玻璃板。透光率为92%,紫外线透过能力强,导热系数约为0.198瓦/米·开,使用寿命在15年以上。因热膨胀系数较高,受热易变形;硬度较小,表面易擦伤。温室的附加覆盖材料还有无纺布(又称不织布)、泡沫塑料、寒冷纱、遮阳网等。

组成与构造 温室由覆盖材料、骨架、门窗及采暖、供水、电气设备等组成。覆盖材料的保温和防老化性能要好,常用防老化橡胶条作玻璃的密封件;泡沫塑料密封件作玻璃钢的连接密封件;塑料薄膜常用热粘合或粘结剂粘合密封。为保温节能常在温室内设多层覆盖,或在屋面加辅助保温。骨架不仅承受温室所有的荷载,并应形成一定的栽培空间。骨架各构件有足够的强度和刚度,常采用钢材、铝合金制作,用焊接和螺栓连接。钢材常采用热浸镀锌处理,使用寿命可超过15年。门窗面积可达到外围护结构总面积的20%以上,用铝合金制作的门窗启闭省力,密封良好。常用机械或电动开窗机构启闭,塑料温室则常用卷膜开窗方式启闭,常用推拉门。采用地炉燃煤烟道、热水散热器或热风采暖设备采暖;可采用自然通风、风机强制通风、湿垫、风机系统、室内喷雾、屋面淋水以及空气调节等设备降温。

施工与管理 玻璃温室的地基基础施工必须保证上部结构的安装精度;塑料温室注意作好骨架与地面接触部分的防锈处理;骨架安装注意保证玻璃温室的柱、墙纵横轴线位置准确,保证屋架和柱在一个垂直平面内,各节点连接必须牢靠;镶嵌玻璃的框架制作和覆盖材料铺设尺寸要求准确;塑料薄膜铺设前注意检查与其接触部分的构件是否有尖角、毛刺等,清除后再铺膜。覆盖材料破损及时修复;大风来临前注意确保温室的密封;雪天及时清除屋面积雪,还可在温室上加防雹网罩;利用温室附近的高大建筑,设置避雷装置;温室群设消火栓、灭火器;夏季休耕时,不应长期关闭门窗和通风设备,以防过高的温、湿度对构件和设备的不利影响。

此外温室的节能问题甚为重要,可采用合适的建筑方位、屋面坡度,以减少结构构件的遮光面积;选用透光、防尘、防结露性能较好的覆盖材料;设计合理的室内空间,采用立体栽培、多品种栽培;改进门窗的密封性、采用多层覆盖;加强管理措施,堵塞能量浪费是温室节能的关键。

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