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设施农业 2025 01 设施农业 2025 01 38 39 农业工程技术 设施农业 光温室 墙体隔热层放置于两层墙体中间 图 1 这种建造方 法有利于墙体后期维护 但夹芯复合墙体减少了蓄热层厚度 在 生产中应用情况并不理想 温室保温性能不佳 若增加墙体蓄热 层厚度 必然将增加建造成本 基于保证墙体蓄热能力的考虑 将夹芯复合墙体改变为外保温复合墙体 图 2 通过墙体结构 优化 即增加了墙体蓄热层厚度 又保障了墙体整体保温性能 而增加的外保温材料表面防护处理费用和节省的墙体建造人工费 相抵 建造成本基本没有增加 在生产中取得一定的应用效果 摘要 日光温室的发展为丰富甘肃省城乡居民菜篮子 精准扶贫 和乡村振兴工作出了巨大贡献 该文针对目前甘肃省日光温室建 设中存在结构不规范 不适宜机械操作的问题 根据甘肃省不同 气候类型区的气候特点 进行了日光温室墙体结构参数和前屋面 最低作业高度的规范设计 提出了适宜的日光温室建造参数 并 在生产中进行应用 取得了良好的应用效果 对甘肃省日光温室 规范建造 具有一定的借鉴意义 关键词 甘肃省 日光温室 标准化 结构建造 探索与实践 甘肃省地处中国西部地区东部 是中国西菜东调和北菜南 运五大商品蔬菜基地之一 被农业农村部列为西北内陆出口蔬菜 重点生产区域 设施农业的发展 为甘肃省精准扶贫和乡村振兴 产业作出了重大贡献 在设施蔬菜主产区 蔬菜收入占农户总收 入的 60 以上 1 日光温室是我省反季节生产的重要设施类型 温室性能的优劣 直接影响到农民的生产效益 为提高日光温室 生产性能 甘肃省科研工作者研究设计了大跨度节能日光温室 在生产中应用取得了良好的效果 2 近年来 农村地区人口 空 心化 青壮年劳动力外流等问题限制了设施园艺的发展 因而 在提高设施性能的同时 进行设施结构宜机化设计 设施装备智 能化应用的现代设施园艺技术研究 是提高日光温室劳动生产率 解决农村劳动人口短缺的有效途径 国内学者针对日光温室宜机 化改进开展了大量研究 研究出适宜日光温室的耕作机械和配套 的栽培模式 在生产中取得良好的效果 3 6 甘肃省设施园艺要 向现代化方向发展 就必须解决设施结构标准化和宜机化的问题 本文从甘肃省日光温室墙体标准化建造参数和结构宜机化两个方 面进行分析和设计 通过优化设计的日光温室在生产实践中取得 良好的应用效果 对甘肃省日光温室标准化建造和宜机化使用 都有非常好的借鉴意义 1 日光温室墙体结构优化设计 1 1 墙体结构优化设计 日光温室的墙体 应该兼具保温和蓄热的双重功能 即墙体 由蓄热层和保温隔热层组成 甘肃省早期建造的复合保温墙体日 DOI 10 16815 ki 11 5436 s 2025 03 010 甘肃省日光温室标准化建造的探索与实践 null 宋明军 1 王佐伟 2 赵 鹏 1 张旭林 1 1 甘肃省农业科学院蔬菜研究所 甘肃 兰州730070 2 甘肃省农业科学院科技成果转化处 甘肃 兰州730070 图1 夹芯复合保温墙体 图2 外保温复合墙体 2019年笔者对金昌市修建的10 m跨度复合保温墙体日光 温室进行环境性能监测 墙体结构为37 cm黏土砖墙 20 cm 聚苯乙烯板 外界最低温度出现在 1 月 31 日 为 22 12 温 室内最低温度为 6 99 室内外温差 29 11 1 月和 2 月平均 设施农业 2025 01 设施农业 2025 01 40 41 设施装备工程Agricultural Equipment 最高温度分别为34 07 31 37 1月份温室管理温度高于2 月份 室内1月和2月份平均温度分别为15 75 16 50 图3 均达到春秋温度划分标准 选取 2019 年 1 月 11 日 09 00 12 日 09 00 晴天 不同深度墙体温度变化分析 温室墙体表面温度 随室内空气温度变化 随墙体深度增加 墙体温度变化幅度逐 渐减小 峰值随墙体深度增加而延迟 墙体0 10 20 30 37 cm 及外表面温度变化幅度 分别为 28 86 8 72 3 57 1 60 0 71 和 19 60 晴天 37 cm 深度砖墙体温度变化幅度 仅有 0 71 图4 说明砖墙体外贴20 cm厚聚苯乙烯泡沫 板具有很好的隔热保温性能 厚度应使墙体的总导热热阻不低于设计低限热阻 R min 即应满足 R R min 的要求 墙体的热阻由以下计算式计算确定 1 式中 为第 i 层材料的厚度 m 为第 i 层材料的导 热系数 W m 日光温室墙体应有足够的蓄热层 墙体蓄热层为墙体保温 层以内的墙体 墙体蓄热层的总厚度应满足对墙体蓄热容量参数 F h F hmin 的要求 F h 计算式如下 2 式中 为墙体中各蓄热层材料厚度 m 为墙体中各 蓄热层材料的比热容 J kg 为蓄热层各材料的密度 kg m 3 F h 为蓄热容量参数 kJ m 2 参照日光温室常用墙体材料热工参数 表1 依据甘肃省 不同地区日光温室墙体热阻和热容量参数计算方法和取值 表2 通过计算满足甘肃省不同地区复合墙体蓄热容量参数的黏土砖墙 厚度在 0 31 0 42 m 在此黏土砖墙厚度条件下 满足复合保 温墙体低限热阻的聚苯板厚度在0 10 0 25 m 根据计算结果 组合出甘肃省主要地区复合保温墙体结构组合 而甘肃省不同地 区土墙日光温室墙体的厚度 需满足单一材质低限热阻 通过计 算得出甘肃省不同地区土墙日光温室墙体厚度 表3 在此厚 度条件下 对其进行热容量参数计算 均满足墙体蓄热要求 图3 室内最低 最高 平均温度及外界最低温度变化曲线 图4 墙体不同深度温度变化曲线 2019 01 11 2019 01 12 表1 日光温室常用墙体材料热工参数 表2 甘肃省不同地区日光温室保温设计参数 30 20 10 0 10 20 30 40 50 1 11 1 15 1 19 1 23 1 27 1 31 2 4 2 8 2 12 2 16 2 20 2 24 2 28 温度 日期 最低温度 最高温度 平均温度 室外最低温度 20 10 0 10 20 30 40 09 00 10 00 11 00 12 00 13 00 14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 00 20 00 21 00 22 00 23 00 00 00 01 00 02 00 03 00 04 00 05 00 06 00 07 00 08 00 09 00 温度 时刻 0cm 10 cm 20 cm 30 cm 37cm 57cm 室内温度 1 2 温室墙体蓄热保温设计 为了进一步优化外保温复合墙体日光温室建造参数 以生产 中应用最多的黏土砖墙和聚苯板组合墙体为研究目标 进行温室 复合墙体保温蓄热结构参数设计 主要参数包括墙体总热阻 低 限热阻和蓄热容量参数等指标 通过这些参数的计算 提出甘肃 省不同气候类型区日光温室复合墙体的合理组合 为甘肃省日光 温室优化建造提供依据 参考 节能日光温室设计建造规程 7 温室墙体结构阻止热量传递的能力可用热阻 R 来评价 热阻越 大 保温能力越强 满足温室保温要求所必需的最小热阻 叫作 温室围护结构的低限热阻 温室墙体应具有足够的保温性 其总 墙体材料 密度 kg m 3 导热系数 W cm 比热容 J kg 实心黏土砖墙 1700 1800 0 76 0 81 880 1050 聚苯板 15 40 0 027 0 047 1380 2470 土墙 900 1800 0 6 1 4 1200 1800 主要 地区 室外设计 温度 复合墙体 低限热阻 m 2 W 单一材质土墙 低限热阻 m 2 W 最小蓄热容量 参数 F hmin kJ m 2 兰州 12 9 4 4 2 0 500 天水 10 1 4 0 1 9 450 平凉 14 9 4 5 2 2 550 酒泉 25 8 5 7 2 7 710 张掖 23 7 5 4 2 6 700 民勤 21 8 5 3 2 5 680 西峰 15 5 4 6 2 2 590 注 低限热限和室外设计温度参考 日光温室设计规范 8 温度 温度 墙体由内向外深度 设施农业 2025 01 设施农业 2025 01 40 41 农业工程技术 设施农业 表3 甘肃省不同地区日光温室墙体适宜厚度 主要地区 复合保温墙体结构组合 土墙厚度 m 兰州 0 50 m 黏土砖墙 0 10 m 聚苯板 1 86 天水 0 37 0 50 m 黏土砖墙 0 10 m 聚苯板 1 77 平凉 0 50 m 黏土砖墙 0 10 0 15 m 聚苯板 2 05 酒泉 0 50 m 黏土砖墙 0 20 0 25 m 聚苯板 2 51 张掖 0 50 m 黏土砖墙 0 20 m 聚苯板 2 42 民勤 0 50 m 黏土砖墙 0 20 m 聚苯板 2 33 西峰 0 50 m 黏土砖墙 0 10 0 15 m 聚苯板 2 05 注 土墙体导热系数取 0 93 W m 1 3 日光温室宜机化优化设计 针对现有日光温室结构不利于机械化作业的问题 以目前在 甘肃省中部地区建造的10 m跨度日光温室为例 首先设计日光 温室采光屋面角 a 保障越冬生产时冬至日正午前后4 h 10 00 14 00 太阳直射光的入射角 Q 在43 以内 在此基础上适当加 大前屋面低角 使温室前屋面最低作业高度不小于1 6 m 图5 实践证明在此高度上 能满足小型机械在温室内作业 为方便小型机械进出日光温室 在温室前屋面拱架上预留活 接 图 6 温室内需要耕作时拆掉下部拱架 揭开棚膜后 就 会形成 2 0 m 2 2 m 的通道 图 7 可以方便机械进出 也 可将温室门做成能进行机械进出的通道 但需要注意冬季温室的 严密和保暖 图5复合墙体日光温室剖面结构图 单位 mm 图6 日光温室前屋面拱架预留活接 图7 日光温室前屋面预留机械进出通道 设施农业 2025 01 设施农业 2025 01 42 43 设施装备工程Agricultural Equipment 图8 外保温复合墙体温室最低温度变化 图9 外保温复合墙体温室最高和平均温度变化 依据以上日光温室优化建造参数 笔者所在团队于 2023 年 在甘肃省兰州市建造了2座复合保温墙体日光温室 分别 是2号温室和3号温室 温室跨度10 m 脊高4 8 m 墙体结构为 0 5 m 黏土砖墙 0 1 m 聚苯乙烯板 后屋面覆 盖 0 15 m 厚聚苯乙烯彩钢板 经对新建的两座复合保温墙体 日光温室于2023年冬季至2024年春季进行环境性能监测 冬季温室内最低温度基本保持在10 以上 温室保温性能稳 定 温室内无大幅降温情况 2 号温室和 3 号温室 1 月份平均 最低温度分别为 14 23 12 57 平均温度分别为 20 74 17 67 室内温度条件均优于改进前的温室 表现出良好的 保温性能 null null null null null null null null null nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull 最低温度 null 日期 null号温室 null号温室 外界 null null nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull nullnull 温度 null 日期 月 null日 null号最高温度 null号最高温度 null号平均温度 null号平均温度 3 结语 甘肃省地域狭长 气候类型多样 日光温室类型众多 各地 建造水平参差不齐 造成温室环境性能差异较大 面对当前发展 现代农业 设施生产要向机械化 轻简化 智能化发展的大方向 为了规范甘肃省日光温室建造技术 本文从日光温室墙体标准化 和结构宜机化两个方面入手 对日光温室结构优化进行了分析和 研究 通过实践证明优化后的日光温室表现出良好的环境性能 经过甘肃省日光温室建造标准化的探索和实践 对规范我省日光 温室建造起到一定的促进作用 参考文献 1 张译林 陈祖贵 任旭东 依托蔬菜产业谱写甘肃现代高效农业发 展新篇章 J 发展 2017 10 42 44 2 宋明军 赵鹏 西北XB G 大跨度日光温室设计建造及实践 J 农业工程技术 2006 7 28 29 3 陈永生 刘先才 2019 中国蔬菜机械化发展报告 J 中国农机化 学报 2020 41 3 46 53 4 张彩虹 姜鲁艳 张小慧 等 设施农业机械装备现状分析 J 农 业工程技术 2023 43 27 5 8 21 5 宋卫堂 设施蔬菜产业发展对机械化的需求 J 中国农机化学报 2017 38 11 112 115 6 孙周平 富宏丹 余朝阁 等 日光温室番茄优质轻简高效生产技 术规程 J 中国蔬菜 2022 5 111 119 7 李天来 邹志荣 马承伟 等 节能日光温室设计建造规程 M 西安 中国农业出版社 2017 45 48 8 农业部规划设计研究院 NYT 3223 2018 日光温室设计规范 S 北京 中国农业出版社 2018 项目支持 甘肃省农业科学院重点研发项目 2021GAAS26 甘 肃 省 自 然 科 学 基 金 项 目 23JRRA1794 作者简介 宋明军 1969 男 甘肃平凉人 研究员 研究方向 农业设施环境与工程技术 日光温室设计与建造 温室环境调控 设施农业新材料及新设备研发等 引用信息 宋明军 王佐伟 赵 鹏 等 甘肃省日光温室标准化建造的探索与实践 J 农业工程技术 2025 45 3 39 42
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