南疆地区组装式深冬生产型日光温室的设计及建造_平媛媛.pdf

新疆农机化2023年第6期 doi 10 13620 ki issn1007 7782 2023 06 011 中图分类号 S625 1 文献标识码 A 0 引言 日光温室是我国首创的温室结构形式 作为我国设施 农业产业中的主体之一 为解决长期困null我国北方地区的 冬季蔬菜供应紧缺问题 增加农民收入 节约能源 促进农 业产业结构调整 避免温室效应造成的环境污染等均做出 了较大nullnull 1 2 日光温室由两侧山null 维护后null体 支撑null架 及覆盖材料组成 传统日光温室在建造和使用过程中存在 一些缺陷 例如null土null体结构或nullnull 石块等null体遮阳 土 地利用率低且存在建null污染 抗风 雪 雨及阻null能力均不 强 保温材料陈null 建造及使用成本高 不利于工业化生产 和产业化操作等 3 4 组装式日光温室已成为当前农业生产设施领域的研 究热点 目前国内外已有不少关于轻简装配式日光温室的 研究 其中国内研究主要集中在材料的选择和结构设计上 如采用轻钢结构和nullnull纤维增强塑料等轻质材料 设计出 简单 易于组装的结构以满足农业生产的需要 5 6 null者认 为需要注重温室的功能和效益 如采用节能技术及智能化 控制系统等提高温室的生产效率和质量 根据我公司的组 装式深冬生产型日光温室的组成及具体运用情况进行总 结介绍 通过集成示范设施null培关键技术来解决我国农业 发展中存在的问题 为南疆地区设施农业生产可持续发展 提供技术途径 1 南疆地区设施农业条件 南疆以塔克拉null干沙null为中心 三面环山 属于温带 大陆性干旱气候 年均降水量较少 夏季null热干燥 冬季 文章编号 1007 7782 2023 06 0037 04 南疆地区组装式深冬生产型日光温室的设计及建造 平媛媛 1 刘立平 2 张彩虹 3 穆肖芸 1 卜立君 2 卞志伟 2 卜崇兴 2 1 新疆科创天达农业工程有限公司 新疆昌吉831100 2 上海孙桥null佳农业技术股份有限公司 3 新疆农业科学院农业机械化研 究所 摘 要 为解决传统日光温室在建造和使用过程中存在的一系列问题 以南疆地区日光温室建设条件为基础 针对传统日光温室 的缺点 提出了南疆地区组装式深冬生产型日光温室的设计及施工技术方案 结果表明 该日光温室具有可移动 可拆卸 易组装 及良好的蓄热 保温功能 且节能环保 土地利用率高 是适合南疆设施应用发展的日光温室 研究成果具有一定的实践意义和推 广价值 关键词 日光温室 组装式 深冬生产 南疆地区 Designandconstructionofassembly typedeepwinter productionsolargreenhouseinsouthernXinjiang PingYuanyuan 1 LiuLiping 2 ZhangCaihong 3 MuXiaoyun 1 BuLijun 2 BianZhiwei 2 BuChongxing 2 1 Xinjiang Kechuang Tianda Agricultural engineering Co Ltd Changji 831100 Xinjiang China 2 Shanghai Sunqiao Yijia Agricultural TechnologyCo Ltd 3 InstituteofAgriculturalMechanization XinjiangAcademyofAgriculturalSciences Abstract Inordertosolveaseriesofproblemsintheconstructionanduseoftraditionalsolargreenhouse Basedonthecon structionconditionsofsolargreenhouseinsouthXinjianganditsshortcomings thedesignandconstructiontechnicalschemeof assembly typedeepwinterproductionsolargreenhouseinsouthXinjiangwereputforward Theresultsshowthattheassem bly typedeepwinterproductionsolargreenhouseofsouthXinjianghastheadvantagesofmoving detachable easyassembly goodheatstorageandheatpreservationfunction energysavingandenvironmentalprotection andhighlandutilizationrate Itisa solargreenhousesuitableforthedevelopmentoflocalfacilityagricultureinsouthXinjiang Theresearchresultshavecertain practicalsignificanceandpromotionvalue Key words Solargreenhouse Assembly type Deepwinterproduction SouthXinjiang 通讯作者 刘立平 基金项目 2022年新疆维吾尔自治区重大科技专项 2022A02 005 1 修回日期 2023 07 08 设施农业 37 新疆农机化 2023年第6期 寒冷 但水土 光照资源丰富 有利于农牧业发展 7 南疆 地区土地资源相对nullnull 多数区域土壤质量较差 nullnull化 问题普遍存在 水资源相对null乏 主要依null天然降水和地 下水 地下水位下降和水质null化是当前面临的问题 2 日光温室结构设计 组装式深冬生产型日光温室为单null 温室外长度50 150m 可根据地块现状进行规划设计 宽度9m 10m或 12m 最高点高度5 1m 后null高度4 2m 山null与后null材质 相同 后null及两侧山nullnull入地下0 75m 图1 温室结构示意 1 前沿通风口2 拱杆骨架3 固定棚膜4 前坡保温被5 顶通风口6 前坡卷 帘7 后墙体新材料保温被固定端8 前坡保温被固定端9 后墙体保温被高10 新材料保温墙体11 拱杆骨架12 后墙及两侧山墙埋地端 2 1 日光温室方位设计 日光温室方位设计为null北null南 东西延长 使采光面 null向正南以充分接受日光照射 8 本日光温室以叶null县为 项目示范区 示范区所在地冬季早晨比null晚气温更低 因 此保温被不能太早null开 为了充分利用下null的阳光 温室 方位可以稍微向南偏西 偏离角的确定要考虑当地的地理 null度和nullnull时间 并综合考虑当地冬季的主导风向 如果 采光面直接受到寒风吹null将会降低温室的保温性能 因此 设计采用偏离角取值南偏西5 10 2 2 温室间距 为了确保后座温室内作物在冬至日至少获得4h的光 照时间 两座温室之间的距离应为温室null高的2 2 5倍 null度高的地方取较高值 null度低的地方取较低值 图2为温 室间排布示意 展示了两座温室南北之间距离应不小于下 列公式计算的数值 图2 温室间排布示意 D h tan L R 1 式中h 日光温室的null高与保温被高度之和 m L 日光温 室后null面投影与后null厚度之和 m 当地的温室生产太阳 高度角 R 修正值 一般取值为1m 叶null县位于北null37 36 冬至日太阳高度角为 29 14 建造日光温室高度为5 1m 加上保温被高度计为 5 5 m 后null宽为0 1 m null高投影点距后null内侧位1 1m 按照式 1 计算可得前后两座温室的合理间距为D 9 67 m 取整设计前后两排日光温室的间距为10m 2 3 温室整体设计 温室设计应符合GB T51183 2016农业温室结构荷 载规范 GB T 51424 2022农业温室结构设计标准 GB 50009 2012建null结构荷载规范 NY T 3223 2018日光 温室设计规范 JB T 10296 2013温室电气布线设计规 范 JB T 10306 2013温室控制系统设计规范和JGJ T 260 2011采null通风与空气调节检测技术规程等要求 2 4 骨架设计 创建日光温室三维模型 图3 在模型中包括建null物 的外观 结构 覆盖 维护结构 通风及电气系统等各个方 面的元素 生成平面图 立面图和null面图等施工图纸以及 设计报告和材料清单 图3 日光温室三维模型 整个温室地梁及null架采用组装式轻钢结构 温室地梁 及null架材料中涉及到的钢材质量应符合GB T 13793 2008直缝电焊钢管的标准 null架总长15 3 18 0m 其中前null面弧长9 3 12 0m 后null面及后null钢梁长度6m null架可选用 60的热nullnull钢 管 加工成75 30mmnull圆管 钢null架间距0 9m或1m 分 别在底部 null部 null部设5 7道 25的横向稳定杆 横拉 杆 后null设4道 25的横向稳定杆 螺旋地null基础地null采用热nullnull钢质螺旋地null 76 mm L 1 55m或1 60m 具体使用依据施工地的土质和 水文状况确定 圈梁材料采用热nullnull钢null圆管 75 30 2 0mm 组装 而成 圈梁上有与温室null杆相匹配的连接nullnull件 2 5 维护材料 温室的围护结构包括后null 山null及后null 根据日光温室 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5 1 0 0 5100 0 000 h L D 设施农业 38 新疆农机化2023年第6期 的三维模型分解温室的围护结构设计工厂模块化组 件 为了方便制作 运输及安装 后null与后null形成连体结 构 山null同山null钢结构形状匹配 随后山null与后null体焊 接成一体 温室的围护结构选用新材料保温null体 厚度约 0 1m 围护结构null体技术参数 质量 3 5kg m 2 热导率 0 037w m k 保温率达到96 2 6 覆盖材料 1 采光透明覆盖材料 选择聚nullnullnull无滴膜 EVA 高保温无滴膜 聚nullnull无滴膜或PO高保温无滴膜 厚度 不低于0 10mm 2 保温覆盖材料 前null保温被选择高强PE复合布 与高效新保温材料null缝焊接制成 防水性能好 可有效阻 null 热导率 0 07w m k 2 7 配套装备及材料 2 7 1卷帘机系统 保温被两端分别固定在温室null部和下部null被杆处 用电力作动力 动力经减速机传到转动轴 使一端固定 在转动轴上的保温被拉null不断绕到null被杆上 将保温被 null慢地null至日光温室的null部 电机反转 保温被靠自重 null慢落下 2 7 2通风系统 温室自然通风系统的结构应根据流体力学原理和通 风量要求来选择合适的结构形式和通风口的面积 推荐 采用nullnull电动和null膜电动组合的通风结构 每条null膜null 的一端配有null膜电机和导向支撑杆 立面装有金属null膜 杆 此设计可以实现温室通风的自动化控制并能有效调节 温室内的温度和null度 1 null部通风系统 null部通风口设置为1 3 1 5m 温 室null部安装一条电动启闭null膜侧天null null膜高度为0 8 1 2m 通风口内装有40 60目防虫网 根据需要增加null部 网片 防止null部null水 2 null膜通风系统 温室前null面0 5 1 5m高处设前 null面通风口 与null风口配合使用 促进空气null环 立面装有 电动启闭null膜前null面 内侧装有40 60目防虫网 2 7 3电气控制系统 温室的电控系统设计应充分考虑智能化控制的要 求 电控系统由控制箱 电线及电null等组成 2 8 主动蓄热供热系统 根据具体农业生产需求和环境条件模拟极端低温 天气并持续3天以设计合理的空气源热泵主动蓄热供热 系统 包括农业专用空气源热泵 一般选择5 20 P null 环泵 环流风机及控制装置和供热管道等 确定热泵的 型号和供热管道的类型 一般选用PE RT管 PE X管 和PP R管材质 水温应在5 45 之间 耐压要求达到8 kg cm 2 设计管路布置及设备布局等 3 施工建造技术 通过日光温室的三维建模模拟施工过程 组装式深冬 生产型日光温室采用工厂化生产 现场组装 方便快捷 建 造时首先组装好山null和支撑null架 然后将覆盖材料安装在 null架上 最后将维护后null体安装在山null上 日光温室的施工 过程应符合NY T3024 2016日光温室建设标准 NY T 2134 2012日光温室主体结构施工与安装验收规程 NY T 1832 2009温室钢结构安装与验收规范和JB T10286 2013日光温室技术条件等要求 3 1 场地定位及放线 依据设计图确定场地道路和边界方向线的位置 在 确定温室的位置之前需要对温室建设用地进行平整并清 除各种杂物 依据主干道路方位进行温室定位 根据设计 尺寸划定每个温室的占地边界并确保每个温室在各自地 块的正确位置 在定位过程中需要使用基础螺旋null并对 放线点位做好标记以确保温室的定位准确无误 3 2 基础及圈梁 施工过程中根据定位放线点位使用专业机械将基础 螺旋null旋入土体中 基础螺旋null的上部需略高于地面或 与地面相平 然后使用拉线进行找平 之后使用固定件和 螺杆连接螺旋null基础与上部的圈梁 通过螺旋null钢管null 侧与土壤之间的侧摩阻力 尤其是旋转叶片与土体之间 的null合力来抵挡上拔力和承受null直载荷 9 同时利用null体 和螺旋叶片与土体之间的相null作用来抵抗水平荷载 该 设计利用null体 螺旋叶片与土体之间null土相null作用抵抗 水平荷载来确保温室的基础稳固 3 3 主体钢结构安装 温室主体钢结构在工厂加工完成 主体钢结构的安 装应严格按技术文件的规定步骤和要求进行 各null架平 面应相null平行并null直于地平面基准 将温室null杆组装之 后分别对应固定在圈梁前null连接件与后null连接件上 确 保所有null架的高度和角度保持一致 然后用连接件分别 固定每根null架的上端和下端及横向稳定杆的两端 山null null杆用连接件分别固定立柱及断面稳定杆 之后安装斜 支撑进行稳定 立柱与null杆采用螺栓连接形式 横向稳定 杆和null杆采用螺栓连接形式 受力部件均采用对null螺栓 进行连接 设施农业 39 新疆农机化 2023年第6期 3 4 维护结构处理 首先将保温后null体铺成一字型null端并将两侧null入null null圆钢 然后null机将保温null体null起 用压null带固定于null部横 向稳定杆 然后将保温null体上下左右拉平展 null直方向也用 压null带固定于null架上 保温山null沿着山null钢null架以类似的 形式安装并拉展 保温后null体与保温山null外部安装好之后用保温null接 缝条将两纵向接缝焊接成一体 温室内部相应位置沿着 横向稳定杆及端面稳定杆安装紧固null以保证null体与null架 之间紧密相连 温室后null体与上幅膜紧密null合 防止漏风 影响温室保温性能 温室后null体与保温山null底端均需null 入土壤以nullnull土壤传热 温室四周增设防寒沟null设防寒 棉以减少热量散失 3 5 覆盖材料固定 1 透明覆盖材料的安装固定 温室null膜由上幅膜 下 幅膜和null膜3幅膜组成 设置通风口 选用厚10丝的PO 膜 长度比null长3 4m 在null天中nullnullnull 将null膜拉开并null 热 两端分别null入压膜条中 待整个null膜拉紧铺展后将另 一端固定 2 保温覆盖材料的安装固定 null天时将保温被null上 后null面按 川 字形排列 保温被之间错茬覆盖 东西两边 要盖到山null外沿20cm以保证保温被覆盖温室前null 提 高整体保温性能 3 6 主动蓄热供热系统安装 主动蓄热供热系统包括空气源热泵机组 null环泵 环流风机 控制装置和供热管道等 需确定热泵的型号和 供热管道的类型 设计管路布置及设备布局等 3 6 1安装热泵和蓄热装置 按照设计方案安装热泵机组 null环泵 环流风机 控 制装置及主动蓄热地null管开沟供热管道等 3 6 2连接管路 根据设计方案连接好热泵和蓄热装置之间的管路 确保管路的严密性和安全性 采用节能null施 如在温室 四周增加null热层减少能量损失以提高系统能效和节能 效果 3 6 3安装控制系统 安装热泵控制系统 包括温度传感器等 确保系统的 正常运行和安全控制 3 6 4 电气接线 进行热泵和控制系统的电气接线 确保电气系统的安 全可靠 3 6 5系统调试 进行系统调试 包括热泵的启动和运行检查 热泵及 null通管道的放热检查和控制系统的调试等 确保系统的 正常运行和性能稳定 4 结论 本项目通过日光温室的三维模型大大提高了设计和 研究的效率和质量 便于向施工人员展示设计方案以及 施工人员理解 同时也方便施工人员进行施工过程的协 调和管理 在nullnull地区叶null县建设完成后的多null组装式深冬生 产型日光温室在环境温度 25 情况下可正常越冬生产 nullnull和nullnull等 最低室温可达8 以上 地温维持在18 22 在短期 28 情况下未发生null害 2023年1月17 日叶null最低温度 27 5 温室内温度超过8 nullnull和 nullnull生产正常 该结果表明该组装式深冬生产型日光温 室结构和建造技术符合当地生产需求 是一种理想的日 光温室 新材料保温null体密封性好 可有效防止温室内热 量的散失 整个温室地梁及null架采用组装式轻钢结构 具 有可移动 可nullnull 易组装 能够充分利用光热资源 节能 环保和土地利用率高等优点 参考文献 1 周长吉 中国日光温室结构的改良与创新 一 基于被动储 放热理论的null体改良与创新 J 中国蔬菜 2018 2 1 5 2 null娜 日光温室蔬菜生产效益影响因素分析 D 南京 南京农 业大学 2014 3 李雪null null中日光温室null体保温蓄热性能研究 D 保定 河北 农业大学 2016 4 null锦标 姜null胜 满null红 等 内保温组装式温室的实证性研究 J 农业工程技术 温室null艺 2009 7 20 21 5 张义 方慧 周波 等 轻简装配式主动蓄能型日光温室 J 农业 工程技术 温室null艺 2015 9 40 42 6 王超 方慧 张义 等 轻简柔性null体装配式日光温室能耗分析 J 农业工程学报 2023 39 3 190 197 7 null艳 周跃志 师庆东 基于气温 降水变化的南疆气候变化分 析 J 干旱区资源与环境 2007 8 54 57 8 马彩null 王晓冬 null平 等 新疆新型高效节能日光温室标准化 设计探讨 J 中国农机化 2010 2 47 51 9 桑涛 光伏电站螺旋钢管null的应用和计算 J 工程技术研究 2016 5 53 54 设施农业 40