日光温室采光和保温设计要点

新 疆 农 机 化 !“# 年 第 $ 期中 图 分 类 号 ： %$< 板 ） 温 室等 ， 代 表 了 现 代 温 室 的 所 有 类 型 ； 引 进 温 室 的 配 套设 备 包 括 遮 阳 、 通 风 、 降 温 、 加 温 、 保 温 、 自 动 控 制 和计 算 机 管 理 ， 以 及 栽 培 床 、 活 动 苗 床 、 喷 滴 灌 、 自 走式 采 摘 车 、 自 动 化 穴 盘 育 苗 、 水 培 设 备 等 ， 也 基 本 包括 了 的 所 有 先 进 的 配 套 设 备 。“ 九 五 ” 期 间 ， 国 家 科 学 技 术 部 将 “ 工 厂 化 高 效农 业 示 范 工 程 ” 列 入 “ 九 五 ” 国 家 科 技 攻 关 重 大 产 业化 工 程 项 目 计 划 ， 在 北 京 、 上 海 、 沈 阳 、 杭 州 、 广 州 、天 津 等 地 ， 设 立 了 个 示 范 区 组 织 实 施 ， 同 时 各 地也 都 开 展 了 相 关 领 域 较 深 入 的 研 究 ， 研 究 内 容 涉 及高 效 节 能 日 光 温 室 ， 大 型 现 代 温 室 等 设 施 及 其 配 套设 备 ； 作 物 专 用 品 种 和 配 套 栽 培 技 术 ， 以 及 综 合 成套 技 术 。 总 体 上 取 得 了 突 破 性 进 展 ， 获 得 了 一 大 批相 关 技 术 成 果 。与 此 同 时 ， 包 括 外 资 企 业 和 中 外 合 资 企 业 在内 ， 相 继 成 立 了 一 大 批 温 室 企 业 ， 较 广 泛 深 入 地 对现 代 温 室 设 施 和 配 套 设 备 进 行 了 开 发 研 究 ， 侧 重 于消 化 吸 收 国 外 先 进 技 术 ， 并 逐 步 重 视 了 对 我 国 气 候的 适 应 性 和 国 产 化 问 题 。 经 过 多 年 的 研 究 设 计 、 试验 示 范 和 大 量 温 室 工 程 建 设 的 实 践 ， 已 能 设 计 建 造包 括 具 有 我 国 鲜 明 特 色 的 节 能 型 日 光 温 室 和 各 种类 型 的 现 代 温 室 ， 其 设 计 制 作 、 建 造 和 现 代 温 室 的整 体 性 能 ， 总 体 上 基 本 达 到 发 达 国 家 同 类 产 品 的 水平 ， 初 步 形 成 我 国 现 代 温 室 的 技 术 体 系 和 系 列 产品 ， 而 且 在 对 我 国 气 候 的 适 应 性 、 材 料 选 择 、 制 作 工艺 、 配 套 设 备 等 方 面 ， 以 及 在 加 温 、 保 温 、 通 风 等 方案 的 选 择 上 更 符 合 我 国 国 情 。到 !“ 年 包 括 引 进 国 外 的 温 室 在 内 ， 我 国 已拥 有 现 代 温 室 约 )“ 多 34!， 并 且 每 年 以 &“34!以上 的 速 度 快 速 发 展 。（ 转 摘 自 温 室 园 艺 !“# 年 第 $、 % 期 ）日 光 温 室 采 光 和 保 温 设 计 要 点陈 端 生（ 中 国 农 业 大 学 农 学 与 生 物 技 术 学 院 ， 北 京 &“1#）摘 要 ： 通 过 对 温 室 方 位 、 采 光 层 面 的 角 度 ， 采 光 面 形 状 、 后 屋 面 的 仰 角 和 宽 度 、 后 屋 面 水 平 投 影 、 结 构 比 、 相 邻 温 室 的间 距 、 温 室 长 度 的 分 析 提 出 日 光 温 室 采 光 设 计 要 点 ； 通 过 对 温 室 跨 度 、 墙 体 厚 度 、 墙 体 组 成 、 后 屋 面 厚 度 、 前 屋 面 覆 盖 、防 寒 沟 、 地 面 覆 盖 、 通 风 、 进 出 口 的 分 析 提 出 保 温 设 计 特 点 。关 键 词 ： 日 光 温 室 ； 采 光 ； 保 温 设 计 ； 设 施 农 业! 设 施 农 业 $& DOI:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2004.03.035新 疆 农 机 化!“# 年 第 $ 期持 在 %“&(“&， 中 部 应 保 持 在 $“&左 右 ， 上 部 靠 近 屋脊 处 )“&!“&。 有 的 地 区 将 半 拱 圆 式 日 光 温 室 的 采 光面 分 成 若 干 个 切 线 角 ， 自 前 屋 面 底 脚 开 始 每 )* 一个 切 线 角 。 前 底 角 （ 采 光 屋 面 前 底 脚 与 地 面 的 夹 角 ）+“&%“&， )* 切 线 角 处 $+&#“&， !* 处 !+&$“&， $*处 !“&!+&， #* 处 )+&!“&， 最 上 部 )+&左 右 。（ $） 采 光 面 的 形 状 笔 者 曾 研 究 过 几 种 典 型 的采 光 面 形 状 与 温 室 透 光 率 的 关 系 。 发 现 在 相 同 的 高度 、 跨 度 下 ， 圆 抛 物 面 组 合 式 屋 面 透 光 率 最 高 ， 一坡 一 立 式 和 椭 圆 型 最 差 ， 圆 面 和 抛 物 面 的 居 中 。 实践 表 明 ： 圆 抛 物 面 组 合 式 屋 面 顶 部 附 近 角 度 较 大雨 水 容 易 流 走 ， 不 易 “ 兜 水 ” ； 腰 部 拱 圆 弧 度 较 大 ， 易被 压 膜 线 压 紧 ， 不 易 “ 兜 风 ” ； 而 且 前 底 角 附 近 空 间较 大 ， 便 于 操 作 。 兰 州 大 学 的 观 测 也 表 明 ： 圆 抛 物面 组 合 式 屋 面 透 光 率 比 抛 物 面 和 单 斜 面 温 室 分 别高 出 #,+!和 !。（ #） 后 屋 面 的 仰 角 和 宽 度 后 屋 面 应 保 持 一 定仰 角 （ 后 屋 面 与 地 面 夹 角 ） ， 仰 角 太 小 势 必 遮 光 太 多 ，后 屋 面 的 仰 角 应 视 使 用 季 节 而 定 ， 但 至 少 应 略 大 于当 地 冬 至 正 午 时 的 太 阳 高 度 角 ， 以 保 证 冬 季 阳 光 能照 满 后 墙 ， 增 加 后 墙 的 热 量 ， 一 般 应 保 持 在 !“#$%“#。（ “） 后 屋 面 水 平 投 影 后 屋 面 应 保 持 适 当 的 宽度 ， 后 屋 面 太 宽 ， 春 秋 季 节 室 内 遮 光 面 积 很 大 ， 影 响后 排 作 物 的 生 育 和 产 量 ； 后 屋 面 太 窄 ， 对 保 温 不 利 。因 此 要 兼 顾 采 光 和 保 温 两 个 方 面 。 南 方 地 区 后 屋 面投 影 （ 即 中 脊 至 地 面 垂 线 点 到 墙 根 的 距 离 ） 可 短 些 ，北 方 地 区 应 长 些 。 后 屋 面 窄 一 些 有 利 于 采 光 增 温 ，但 不 利 于 保 温 ； 宽 一 些 有 利 于 保 温 ， 但 不 利 于 采 光增 温 。 当 后 屋 面 投 影 为 温 室 跨 度 的 &(&$&(“ 时 ， 温室 的 热 效 应 最 大 。（ )） 脊 高 和 跨 度 日 光 温 室 的 跨 度 应 根 据 当 地最 低 温 度 而 定 ， 跨 度 确 定 以 后 脊 高 可 按 表 * 选 择 。表 * 日 光 温 室 脊 高 和 跨 度 的 选 择(% () (+ !& !( !% !)“ , , ,)& , , ,)“ , , ,-& , , ,-“ , , ,+& , ,（ -） 结 构 比 温 室 骨 架 材 料 面 积 与 采 光 面 面 积之 比 。 要 提 高 温 室 的 透 光 率 就 必 须 降 低 结 构 比 ， 在有 条 件 的 地 方 可 选 择 刚 度 大 、 尺 寸 小 的 建 材 ， 减 少或 取 消 立 柱 。（ +） 相 邻 温 室 的 间 距 指 南 北 两 栋 温 室 的 间距 ， 自 南 栋 温 室 后 墙 根 至 北 栋 温 室 采 光 面 底 脚 应 不小 于 当 地 冬 至 前 后 正 午 时 阴 影 距 离 。 例 如 在 北 京 地区 ， 南 北 两 排 温 室 间 距 ， 应 不 小 于 温 室 屋 脊 高 加 卷起 草 苫 高 的 两 倍 。（ .） 温 室 长 度 温 室 适 当 长 一 些 ， 可 减 少 两 山墙 遮 光 面 积 的 比 例 。 但 温 室 过 长 ， 影 响 通 风 ， 一 般 温室 长 以 “&$)&/ 为 宜 。! 保 温 设 计 要 点（ *） 温 室 跨 度 温 室 跨 度 小 土 地 利 用 率 低 ， 温室 跨 度 大 不 容 易 保 温 ， 应 根 据 当 地 室 外 设 定 的 最 低温 度 确 定 。当 室 外 设 定 温 度 -)!.时 ， 选 择 跨 度 (,“/,“*；当 室 外 设 定 温 度 为 -)+-)/.时 ， 选 择 跨 度 %,+(,+*； 当 室 外 设 定 温 度 为 -)/.时 ， 选 择 跨 度 +,+%,+*。 目 前 一 般 认 为 日 光 温 室 的 跨 度 以 %/* 为 宜 ，若 生 产 喜 温 的 园 艺 作 物 ， 北 纬 #“&#)&以 北 地 区 (/*； #“&以 南 地 区 /*。（ !） 墙 体 厚 度 一 般 来 说 在 江 淮 平 原 、 华 北 南 部土 墙 以 ),“,/* 为 宜 ； 华 北 平 原 北 部 、 辽 宁 南 部 ),“),+* 为 宜 ， 砖 墙 以 +“%“0* 为 宜 ， 有 中 间 隔 层 的 更 好 。关 于 墙 体 的 保 温 性 能 ， 主 要 应 考 虑 墙 体 材 料 的导 热 性 、 吸 热 性 和 蓄 热 性 。 保 温 性 能 好 的 墙 体 ， 应 是吸 热 、 蓄 热 性 好 ， 但 导 热 能 力 差 的 材 料 。 例 如 普 通 石料 对 太 阳 辐 射 的 热 吸 收 系 数 为 “,%/， 红 砖 为 “,(“,(。 砖 吸 热 系 数 比 石 高 ， 导 热 系 数 小 ； 蓄 热 系 数 略逊 于 土 。 土 蓄 热 系 数 较 高 ， 导 热 系 数 也 小 ； 石 墙 虽 蓄热 系 数 较 高 ， 但 吸 热 系 数 小 ， 导 热 系 数 却 很 大 。 故 砖墙 、 土 墙 较 好 。（ $） 墙 体 的 组 成 日 光 温 室 的 墙 体 有 单 质 墙 体和 异 质 复 合 墙 体 两 种 。 单 质 墙 体 是 由 单 一 的 土 、 砖和 石 块 砌 成 。 异 质 复 合 墙 体 一 般 内 层 是 砖 ， 中 间 有干 土 、 炉 渣 等 夹 层 ， 外 层 为 砖 、 石 或 加 气 砖 。 近 年 来 ，各 地 纷 纷 建 立 了 一 些 高 档 次 的 日 光 温 室 ， 普 遍 采 用一 定 厚 度 的 聚 苯 板 做 中 间 夹 层 ， 聚 苯 板 导 热 系 数小 ， 隔 热 效 果 比 干 土 、 炉 渣 好 。异 质 复 合 墙 体 中 间 夹 层 内 填 充 材 料 一 般 有 干土 、 煤 渣 、 珍 珠 岩 ； 干 稻 草 、 锯 末 等 。 根 据 笔 者 的 观测 ， 凡 夹 层 填 充 隔 热 材 料 的 ， 均 比 未 填 任 何 材 料 的空 心 夹 层 ， 室 内 最 低 气 温 高 。 一 般 珍 珠 岩 效 果 最 好 ，煤 渣 次 之 。 由 于 聚 苯 板 导 热 系 数 比 煤 渣 、 珍 珠 岩 小脊 高 （ /0跨 度 （ /） 设 施 农 业 “( 新 疆 农 机 化 !“# 年 第 $ 期的 多 ， 其 隔 热 效 果 应 当 更 好 。在 选 择 夹 层 隔 热 材 料 时 ， 要 考 虑 其 隔 热 性 ， 考虑 材 料 费 用 ， 不 要 用 有 机 物 质 做 隔 热 材 料 ， 有 机 物质 在 高 温 、 高 湿 下 易 腐 烂 ， 不 仅 起 不 到 隔 热 作 用 ， 反而 有 损 于 墙 体 的 坚 固 性 。一 些 研 究 指 出 ， 墙 体 外 层 用 加 气 砖 的 比 用 普 通砖 的 保 温 效 果 高 ， 室 内 气 温 可 相 应 提 高 “%&“%()。（ #） 后 屋 面 厚 度 后 屋 面 的 有 无 及 其 厚 度 影 响温 室 的 保 温 能 力 。 根 据 宁 夏 农 业 科 学 院 的 研 究 ， 无后 屋 面 的 简 易 日 光 温 室 ， 在 室 内 生 一 煤 炉 的 加 温 条件 下 ， 室 内 气 温 维 持 在 (%*+%,)， 最 低 气 温 在 “)左右 ， -“!“./ 地 温 为 ,%(%*)； 而 有 后 屋 面 的 温 室 ，无 煤 炉 加 温 ， 平 均 气 温 可 达 -!%$-#%#)， 最 低 气 温$%“$%&)， -“!“./ 地 温 为 -!%$-#%#)。 两 种 温 室的 差 异 主 要 受 后 屋 面 的 影 响 。要 发 挥 后 屋 面 的 效 果 ， 一 是 要 保 证 后 屋 面 的 长度 ； 二 是 要 选 用 保 温 材 料 如 秫 秸 、 稻 草 、 土 、 煤 渣 、 聚 苯板 等 并 保 持 隔 热 物 疏 松 、 干 燥 ； 三 是 要 保 证 后 屋 面 有一 定 的 热 阻 值 。 例 如 用 稻 草 、 玉 米 秸 、 麦 秸 一 类 材 料的 ， 在 河 南 、 河 北 南 部 、 山 东 等 地 区 ， 厚 度 可 在 $“#“./， 东 北 、 华 北 北 部 、 内 蒙 寒 冷 地 区 ， 厚 度 达 *“,“./。（ &） 前 屋 面 覆 盖 前 屋 面 是 温 室 的 主 要 散 热面 ， 前 屋 面 覆 盖 可 以 阻 止 散 热 ， 达 到 保 温 目 的 。 目 前我 国 日 光 温 室 主 要 采 取 在 前 屋 面 外 侧 覆 盖 保 温 材料 的 方 式 ， 使 用 的 材 料 有 草 苫 、 纸 被 等 。 草 苫 是 最 传统 的 覆 盖 物 ， 它 由 苇 箔 、 稻 草 编 织 而 成 ， 其 导 热 系 数很 小 ， 可 使 夜 间 温 室 热 消 耗 减 少 *“!， 提 高 室 温 达-$)。 在 寒 冷 冬 季 或 地 区 ， 常 常 在 草 苫 下 铺 垫 一 层牛 皮 纸 ， 称 纸 被 。 纸 被 是 由 #* 张 牛 皮 纸 叠 合 而 成 。草 苫 下 加 一 层 纸 被 ， 不 仅 增 加 了 空 气 间 隔 层 ， 而 且弥 补 了 草 苫 稀 松 的 缺 点 ， 因 而 提 高 了 保 温 性 。 纸 被保 温 效 果 虽 好 ， 但 投 资 高 ， 易 被 雪 水 、 雨 水 淋 湿 ， 寿命 短 ， 故 不 少 地 方 用 旧 薄 膜 代 替 纸 被 。 有 的 地 区 用双 重 草 苫 ， 重 叠 覆 盖 保 温 效 果 好 。 有 的 寒 冷 地 区 ， 如东 北 、 内 蒙 ， 用 棉 被 当 覆 盖 物 ， 可 使 室 温 提 高 ,%“(%“)， 高 的 达 -“%“)。 山 东 等 地 使 用 编 织 袋 内 装 碎石 棉 、 纤 维 棉 做 覆 盖 材 料 ， 保 温 效 果 良 好 。 近 -“ 年来 研 制 出 了 一 类 新 型 的 称 为 保 温 被 的 保 温 材 料 ， 这种 材 料 轻 便 、 洁 净 、 防 水 而 且 保 温 性 能 不 逊 于 草 苫 。保 温 被 一 般 由 三 层 组 成 ， 内 、 外 层 由 塑 料 膜 、 无 纺 布（ 事 先 进 行 防 水 处 理 ） 和 镀 铝 膜 等 一 些 保 温 、 防 水 和防 老 化 材 料 组 成 ， 中 间 由 针 刺 棉 、 泡 沫 塑 料 、 纤 维棉 、 废 羊 绒 等 保 温 材 料 组 成 。 目 前 市 场 上 出 售 的 保温 被 的 保 温 性 能 一 般 能 达 到 或 超 过 传 统 材 料 的 保温 水 平 。另 一 种 是 室 内 张 挂 保 温 幕 ， 如 旧 薄 膜 、 寒 冷 沙等 ， 白 天 卷 起 让 阳 光 射 入 室 内 ， 夜 间 拉 上 ， 阻 止 散热 ， 一 般 可 使 室 内 温 度 提 高 !%“)， 在 栽 培 床 面 上 架设 小 拱 棚 ， 也 是 一 种 室 内 覆 盖 的 方 式 ， 可 使 拱 棚 内气 温 提 高 -%“$%“)。（ *） 防 寒 沟 设 置 防 寒 沟 是 防 止 土 壤 热 量 横 向流 失 ， 提 高 地 温 的 有 效 措 施 ， 防 寒 沟 一 般 设 在 室 外 ，沟 的 宽 度 #“&“./， 深 度 #“*“./， 沟 内 填 干 草 、 干土 或 其 它 隔 热 物 ， 可 使 室 内 &./ 地 温 提 高 #%“)。 防寒 沟 要 封 顶 ， 防 止 雨 水 雪 水 流 入 沟 内 。（ ,） 地 面 覆 盖 地 面 覆 盖 是 提 高 地 温 的 重 要 措施 ， 地 面 覆 盖 的 方 法 ， 主 要 是 铺 设 地 膜 ， 喷 洒 增 温 剂于 土 壤 表 面 ， 在 土 壤 中 一 定 的 深 度 铺 一 层 稻 草 ， 麦秸 加 马 粪 、 鸡 粪 等 酿 热 物 。 根 据 一 些 研 究 ， 铺 一 层 地膜 可 使 地 面 最 低 温 度 提 高 “%&)。 喷 洒 增 温 剂 的 提 高!%“!%#)， 增 温 剂 的 增 温 效 在 $!“ 天 内 增 温 明 显 ，所 以 最 好 每 隔 $“ 天 喷 一 次 。 在 土 中 #“./ 处 铺 一 层-“-&./ 稻 草 可 使 根 层 土 温 提 高 -%“$%“)， 铺 一 层-“-&./ 厚 马 粪 ， 增 温 !%“#%“)。 铺 马 粪 和 稻 草 都有 一 定 时 效 ， 铺 后 -“ 天 内 生 效 ， !“ 天 达 到 高 峰 ， 以后 增 温 效 应 减 弱 。（ !） 通 风 日 光 温 室 通 风 的 目 的 是 除 湿 、 降温 ， 调 节 室 内 二 氧 化 碳 浓 度 ， 排 除 室 内 有 害 气 体 。 常采 取 的 通 风 方 式 是 “ 扒 缝 ” 通 风 。 上 排 通 风 缝 设 在 屋脊 附 近 ， 放 风 时 可 将 其 扒 开 。 不 放 风 时 ， 风 道 关 闭 ，这 种 通 风 方 法 可 以 根 据 室 内 外 温 湿 度 ， 调 节 风 道 口的 大 小 和 放 风 时 间 ， 在 严 寒 时 既 保 温 ， 又 达 到 通 风的 目 的 ， 同 时 不 损 坏 薄 膜 ， 是 一 种 较 好 的 通 风 方 法 ，但 覆 膜 时 工 艺 要 求 高 。 另 外 还 有 开 通 风 孔 、 通 风 口等 方 法 。（ +） 进 出 口 温 室 山 墙 一 端 应 设 进 出 口 （ 门 ） ，进 出 口 设 在 东 山 墙 为 宜 “以 防 西 北 冷 风 侵 袭 。 要 设 木门 ， 再 挂 上 门 帘 （ 草 帘 、 棉 帘 ） 以 保 温 ， 为 了 防 止 人 出入 温 室 时 冷 风 灌 入 室 内 ， 应 在 东 山 墙 （ 即 开 门 的 山墙 ） 东 侧 设 一 操 作 间 ， 操 作 间 的 门 向 南 ， 严 寒 时 节 最好 也 挂 门 帘 。建 造 温 室 的 时 间 宜 在 当 地 雨 季 结 束 ， 到 土 壤 冻结 前 半 个 月 这 段 时 间 内 ， 温 室 修 建 过 晚 ， 墙 体 不 易干 透 ， 影 响 温 室 效 应 ， 土 墙 还 会 因 冻 融 交 替 而 破损 。（ 转 摘 自 温 室 园 艺 !“$ 年 第 , 期 ） 设 施 农 业 #$% %