日光温室具有保温好、投资低、节约能源的优点,在北方使用广泛,但是目前北方地区使用的日光温室普遍存在建设标准低、保温效果差等缺点。本文结合陕西杨凌高新农业产业示范区高标准日光温室建设工程,分析提高日光温室保温效果、实现温室管理科学化的措施与技术,为北方地区日光温室的建设提供借鉴。
中国园林资材网3月5日消息:日光温室具有保温好、投资低、节约能源的优点,在北方使用广泛,但是目前北方地区使用的日光温室普遍存在建设标准低、保温效果差等缺点。本文结合陕西杨凌高新农业产业示范区高标准日光温室建设工程,分析提高日光温室保温效果、实现温室管理科学化的措施与技术,为北方地区日光温室的建设提供借鉴。
工程概况
陕西杨凌的高新农业产业技术示范区,在我国农业发展中占有重要地位。杨凌地处寒冷地区,设施农业在区内发展迅速,温室类型主要是日光温室。
2009年6月在杨凌大寨村建设了一批高标准大型日光温室,工程后墙采用复合保温墙体,前屋面采用双拱式钢架支撑,有利于增强结构承载力,解决温室内空间不足的缺点。该工程占地面积2.7万平方米,建筑面积1.22万平方米。工程一期为23至38栋日光温室,平均一个温室投资12万元,单棚使用面积约445平方米,已于2009年9月份投入使用,后期工程正在建设中。
温室结构
该工程日光温室的保温由保温围护结构和活动保温被两部分组成。
温室主体主要由围护墙体、后屋面和前屋面3部分组成。其中,前屋面是温室的全部采光面,白天采光时段,前屋面只覆盖塑料膜采光,当室外光照减弱时,用活动保温被覆盖塑料膜,以保持室内温度。温室与温室间距7米,偏西5°,保证冬季有充足的采光蓄热。
温室后墙及两侧均采用复合墙体,前、后屋面为钢管组装型屋架。前屋面铺设保温膜,通光率在70%以上;后屋面铺设彩钢瓦,保温能力优于传统的胚土和草毡。
杨凌高标准日光温室结构简图
温室的保温施工工艺
墙体设计与构造:温室的保温蓄热墙体包括后墙和东西两面侧墙。其中,后墙是主要的保温墙体,它对温室的保温效果影响最大。后墙墙体高度对日光温室内气温会产生明显影响,温室的夜间温度随墙体增高而升高,降温速度随墙体增高而减慢。
后墙的建造综合考虑了保温效果、材料利用、工程造价和温室内容积等多方面的因素。本工程后墙墙体高度采用2.06米,墙体材料采用三明治式夹心保温技术,墙厚60厘米,其中,包括内外两层24厘米厚的黏土砖砌墙体,中部留12厘米空气层,其内填充10厘米厚EPS保温板,要求EPS板尺寸合格、接缝严密。东西两侧墙体同样采用这种夹心保温技术。
后墙顶部内侧浇筑C20混凝土梁,梁上设置预埋件连接拱形屋架,构成整个前屋面。两侧外墙均为与屋架形状相同的弧形,目的是保证保温膜铺设时接合严密、不露缝。
屋面保温措施:屋架采用装配式双拱架,钢制,拱架与拱架间距1.2米。屋架将温室分为北向保温斜屋面和南向拱型采光屋面两部分。
温室的前采光屋面是温室采光和摄取能源的主要途径,同时在夜间前屋面又是温室散热的主要通道,其散热量占到整个温室散热量的75%至80%。因此,加强前屋面的夜间保温,对提高日光温室室内夜间温度具有至关重要的作用。
本工程采用复合保温被作为前屋面夜间覆盖保温材料。整个前屋面除钢制拱架外,由保温膜、保温被和压膜槽3部分组成。其中,保温膜从屋脊顺钢拱架铺设到底部,共设两道宽1米的通风口,一道在屋脊南侧往下约1米处,另外一道在温室前屋面下部与地面交界处,通风口纵向贯通整个温室,作用在于通风、换气、降温。为保证温暖季节不进飞虫,整道通风口都设有纱网;压膜槽设在每个温室棚顶部,每棚设置5道,槽内用波浪型压膜簧将保温膜固定在钢拱架上。压膜槽的应用改进了传统土温室保温膜直接铺设、仅上下两端固定的落后技术,提高了温室屋面的抗风性与稳定性。
北向保温斜屋面(后屋面)采用拱形屋架上锚固彩钢瓦的施工技术。彩钢瓦为两片金属板中加10厘米厚的EPS保温板制成,要求每两片之间对接密实,以防漏气而降低保温效果。其铺设方法是下端顶在混凝土梁上,上部延伸到屋脊与保温膜接合。
整个围护结构保温效果分析:温室围护结构的保温性能可用材料的热阻R来评价,多层材料共同组成的围护结构总热阻应该按照各层材料的厚度加权计算得到。
本工程外墙和屋面均采用了复合多层保温材料,忽略砌筑砂浆与空气层的影响,计算本工程温室墙体、后屋面的热阻值,计算所得热阻值均在低限热阻值以上,满足保温要求。
高标准日光温室与传统干打垒土温室的比较分析
结构构造比较:新建高标准日光温室墙体主要是粘土砖,内嵌厚度为10厘米的EPS保温层。EPS保温板的应用大大增加了墙体的热阻值。在达到同样保温效果前提下,高标准日光温室墙体厚度与传统土温室相比较可以大大减少,从而增加种植面积。
从保温被方面来说,干打垒土温室利用草毡作为夜间保温被,而日光温室采用的是复合保温被。相对于草毡来说,复合保温被不仅保温效果好,而且还具有使用寿命长的优点。除此之外,复合保温被采用机械卷铺,避免了草毡人工铺设的麻烦,降低了人工劳动强度。
保温效果比较:干打垒土温室在保温方面上往往不如阳光温室效果好。在较寒冷的季节,土温室往往需要借助室内热源来提高温度,而日光温室仅仅依靠白天太阳光的蓄热,就足以达到夜间植物生长的温度要求。通过测试土墙及复合墙体内的温度,发现土墙全天从室内吸热,而复合墙白天蓄热,夜间向室内放热,说明日光温室在太阳能的利用与节能方面远远优于传统的土温室。
造价比较:高标准日光温室平均造价是传统土温室费用的2至3倍。但一般的干打垒土温室根据保养情况的不同可以使用4年至7年,而日光温室的设计使用年限一般在15年以上。
根据种植作物的不同,温室成本回收期也不同。假设土温室寿命是5年,回收期是2年,高标准日光温室的回收期就是4年至6年。
除去回收期外,土温室还有3年效益期,而高标准日光温室效益期可达9年至11年。因此,从长远经济效益看,高标准日光温室更具有使用价值和发展前景。
结论
杨凌日光温室工程外墙采用内嵌EPS保温板构造形式,在增加热阻的同时有效地提高了资源利用率,而且此种保温围护结构可以大大减少温室占地面积。与传统的土墙相比,复合墙体具有良好的保温性、耐久性和结构稳定性。复合保温被的利用,弥补了草毡使用寿命短、保温效果不理想的缺点。
复合结构温室工程造价比传统的干打垒土温室高,一次性投资较多,成本回收期较长。但其具有较长的使用寿命和效益期,因此比土温室具有更高的经济价值。
该工程的缺点是温室背面墙体未设通风口,不能形成风道,在温室温度过高时不利于排气降温;前屋面纱网密度太大,不利于通风,导致温室内温度过高时,降温缓慢。
日光温室分类 小贴士
按墙体材料,日光温室可以分为干打垒土温室、砖石结构温室、复合结构温室等。
按后屋面长度分,有长后坡温室和短后坡温室。
按前屋面形式分,有二折式、三折式、拱圆式、微拱式等。
按结构分,有竹木结构、钢木结构、钢筋混凝土结构、全钢结构、全钢筋混凝土结构、悬索结构和热镀锌钢管装配结构等。
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(来源:中国花卉报)