2降低溫室大棚建設(shè)成本的最有效的途徑2

1、科學(xué)設(shè)計降低溫室大棚建設(shè)成本的有效的途徑（第一講）傳統(tǒng)大棚的鋼筋混凝土基礎(chǔ)有明顯的力學(xué)失誤（第二講）傳統(tǒng)溫室墻體有明顯的建筑熱學(xué)失誤（第三講）大棚骨架設(shè)計中的降本潛力（第四講）大棚骨膜、保溫被、大棚門窗及采暖設(shè)備的選擇也會 影響到建設(shè)成本及運行成本（第五講）雙層大棚是否能降低建設(shè)成本前一講我講了 傳統(tǒng)大棚的鋼筋混凝土基礎(chǔ)有明顯的力學(xué)失 誤，下面由第二講傳統(tǒng)溫室墻體有明顯的建筑熱學(xué)失誤隨著科技發(fā)展和市場經(jīng)濟(jì)的需要，農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)正在向產(chǎn) 業(yè)化、高科技、高效益的方向轉(zhuǎn)變。被譽(yù)為“白色革命”的溫室 大棚以其巨大的生命力出現(xiàn)在人們面前！隨著這場革命的不斷深入，相關(guān)科學(xué)技術(shù)和發(fā)明創(chuàng)造的日新月異，溫室大棚

2、的規(guī)模、水 平、效益和應(yīng)用范圍得到了前所未有的大發(fā)展。到目前為止，溫室、大棚是現(xiàn)代農(nóng)林牧漁業(yè)最常用的生產(chǎn)工 具，已無需論證。但實踐效果有時卻不隨人愿，也給我們留下許 多遺憾與無奈。其中有三點主要表現(xiàn)形式：1、 建設(shè)成本高，投資回收期長，是最無情的現(xiàn)實和無奈。 直接影響到溫室、大棚的建設(shè)和推廣。2、結(jié)構(gòu)抗自然災(zāi)害能力差，特別是面對大風(fēng)、冰雹，暴雨 的襲來，往往只能是聽天有名和 災(zāi)后重建。即產(chǎn)生二次建設(shè)成本, 又給生產(chǎn)帶來突如其來的損失。3、生產(chǎn)環(huán)境差，溫度、濕度、空氣成分不適合操作人員的身體健康，有時還會影響產(chǎn)品的質(zhì)量以上問題在全國普遍存在，且長期困擾著廣大的投資者和各 級政府（要支付大量的救災(zāi)

3、款和補(bǔ)貼）。在許多人看來，似乎這 是一件無法解決的難題。怎么能建設(shè)造價低，抗災(zāi)能力強(qiáng)，工作環(huán)境較好的溫室大棚（以下簡稱大棚）呢？這首先要從大棚的科學(xué)屬性來談這個問 題。大棚本身是農(nóng)業(yè)，林業(yè)技術(shù)嗎，不是。大棚是畜牧，水產(chǎn)業(yè) 技術(shù)嗎，也不是。難怪，多年來由農(nóng)業(yè)專家牽頭的大棚改良一直 在不斷地照貓畫虎，難以切中要害，也就不可能將成本大幅度地 降下來，將抗災(zāi)能力提上去了。大棚與我們的住房一樣，屬于建筑技術(shù)。只有用研究建筑技 術(shù)的方法去分析目前大棚的現(xiàn)狀和存在的問題， 才能提出降低溫 室大棚的造價、提高抗災(zāi)能力，和改善環(huán)境的正確思路。原來，目前許多大棚，存在的建設(shè)造價高，抗災(zāi)能力低及工 作環(huán)境差，都是出

4、在沒有精準(zhǔn)的建筑設(shè)計或是結(jié)構(gòu)本身不合理的 問題上。遺憾的是目前主持研究大棚的專業(yè)技術(shù)人員絕大多數(shù)是學(xué)農(nóng)林牧漁的專家、鄉(xiāng)村的能人或是包工隊長，（他們只能憑經(jīng)驗, 而許多經(jīng)驗本身就是錯誤的）。很少有建筑設(shè)計師介入這一領(lǐng)域。 但這也同時給建筑設(shè)計留出改進(jìn)、降本的空間。我是一位專業(yè)從事建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的高級工程師，叫高和林，退休前曾任內(nèi)蒙古包頭鋼鐵公司設(shè)計院院長，土建專業(yè)高級職稱評審委員會組長。1997年由我親手設(shè)計的中國第一座塑料大棚雙標(biāo)準(zhǔn)池游泳 館建成并投入使用，比北京“水立方”提早了十年，我也從此走 上了 “塑料大棚設(shè)計”之路。大棚設(shè)計中我本著以下標(biāo)準(zhǔn)要求自己：同等強(qiáng)度，追求造價 最低；同等造價，追

5、求材質(zhì)最優(yōu)；同等材質(zhì)，追求跨度最大；同 等跨度，追求強(qiáng)度最堅。如今我是位退休十多年的老人，大家都稱我高老師。我設(shè)計 的各類塑料大棚，經(jīng)過在全國各地十多年的實踐，獲得成功。已 在內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、江西、河北、江蘇、廣西、山 西、陜西、甘肅、山東、湖北、新稿、河南、云南等二十幾個省 推廣、建成了數(shù)千余棟，效果良好，并經(jīng)歷了特大風(fēng)暴和大雪、 冰雹的考驗，十年前在包頭建的大棚、膜未換，還在使用。書師兩億為什么說，只有科學(xué)設(shè)計才可能真正有效地降低建設(shè)成本 呢。因為，只有經(jīng)過建筑理論科學(xué)分析計算，才能選擇最合理的 墻體，基礎(chǔ)形式；風(fēng)阻最小的外形尺寸；合理的太陽入射角度； 抵御雨雪冰雹的合理曲線；

6、最小的鋼材斷面；最大的拱架間距， 最大的單拱跨度,。從而使材料的性能既得到充分發(fā)揮其極限 效能，又能滿足最大的抗力需求。從而最大限度地減少材料用量， 材料少了，成本自然會降下來。曾經(jīng)有這樣一組調(diào)查數(shù)據(jù)，一套 科學(xué)的設(shè)計圖紙將會給建設(shè)者節(jié)約最少20%至80%的資金。另外，只有科學(xué)設(shè)計才能保證大棚結(jié)構(gòu)的安全，以滿足抵抗可預(yù)見最大外來荷載（如狂風(fēng)、大雪、冰雹、暴雨）的能力。為了使我對科學(xué)設(shè)計是溫室大棚降低建設(shè)成本的最有效的 途徑這一論點加以闡述，必須針對目前傳統(tǒng)大棚進(jìn)行深入分析比 較，肯定其合理的部分并提出存在的問題。以下，我將分幾講闡 明我的觀點，并提出較合理的解決方法。（第一講）傳統(tǒng)溫室墻體有明

7、顯的熱學(xué)失誤大家都知道，一般房屋墻體的作用主要是支撐上部屋面樓面 荷載，抵抗水平地震力、風(fēng)荷載，另一個作用是為了遮風(fēng)避雨， 第三個作用就是保溫、防曬、隔音等。為了滿足這些功能要求， 一般建筑物四周墻體都要有一定的強(qiáng)度和厚度，加上墻體基礎(chǔ)， 對于普通的房屋建筑，花費在這方面的費用是十分巨大的， 也是 十分值得的。然而，這種傳統(tǒng)的思維方法如果放在溫室大棚上，就欠合理了，其結(jié)果是白白多花了許多沒用的錢 （占溫室總投資70%左右， 考慮目前人工費逐年上升和土建備料、施工工序繁雜的因素就更不合算了。），同時還延長了工期，增加了工種，又污染了環(huán)境。如果再算上溫室后坡面的費用，有時還在棚外蓋生活小屋的費用，

8、光這些土建活就花掉了總投資的 80%以上。目前，支撐這種巨大浪費的理論（熱學(xué)）是：社會上流傳了 一種學(xué)說，說是后墻砌得越厚，白天可以增加棚內(nèi)的蓄熱量，夜 間放熱可提高棚內(nèi)溫度。 在這種理論支配下，有的地區(qū)后墻已建 到6米厚。每畝的投入甚至達(dá)到 10萬元以上。我學(xué)過建筑熱學(xué)，曾力圖想用熱學(xué)原理來解釋這種說法，也請教了一些專家。遺憾是，至今也沒有人能說清楚。以訛傳訛， 卻根深蒂固。其實，我舉兩個生活中的小例子便說明問題了：一、假如你家住平房，家里冬天的氣溫過低，有人出主意叫 你加厚后墻，說白天可以增加蓄熱量，晚間放熱，你能信嗎？告 訴你吧，你是感受不到溫度提高。二、帶后墻的溫室，如果只有前面的大棚

9、膜，而沒有棉被覆 蓋，棚內(nèi)的溫度與不帶后墻的拱棚也只有不到一度的差異。根據(jù)能量守恒定律和輻射原理， 厚墻對白天太陽能的攝入沒 有提高作用，夜間厚墻即使保溫效果再好，熱量也會從建筑物保 溫最薄弱的地方散失。再者，厚墻釋放熱量的熱流方向是斜上方， 對下部的農(nóng)作物作用不大。真正起保溫作用的是棚膜上部的棉被 和土地、植被中儲蓄的熱量?？梢?，墻體本身增加儲熱量和提高 夜間溫度的說法是缺乏科學(xué)性的。換句話說：不帶后墻的拱棚如果也能蓋上棉被，棚內(nèi)同樣能達(dá)到帶后墻溫室的溫度。下面展示一組實驗數(shù)據(jù)：摘抄：西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院；寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院發(fā)表的日光溫室后墻與地面對室內(nèi)的放熱情況課題中的結(jié)論性觀點?！盀檠芯?/p>

10、日光溫室土質(zhì)后墻與地面對室內(nèi)的放熱情況，測定了晴、陰天氣條件下土質(zhì)后墻和地面的表面溫度及熱通量。 結(jié)果表 明，單位面積墻體與地面各自的放熱量與室內(nèi)太陽輻射密切相關(guān) , 晴天夜間單位面積墻體放熱量為1.90MJ/m2,地面放熱 量為1.36MJ/m2,而陰天夜間單位面積墻體放熱量為 0.76MJ/m2,地面 放熱量為1.34MJ/m2。對于單位面積墻體和地面而言晴天墻體放熱量大于地面，陰天地面放熱量大于墻體，無論晴天與陰天地面全天放熱總量總是大于墻體釋放總量，且地面對周期熱量變化的緩 沖大于墻體?！备鶕?jù)以上實驗數(shù)據(jù)，我認(rèn)為，對于不帶后墻的“冷棚”白天 由于沒有墻體在與地面爭奪室內(nèi)太陽輻射帶來的熱

11、能，可使得地面能夠蓄積更多的熱量。到了夜間地面放熱量必將有所增加。其熱流方向及周期熱量變化的緩沖都將優(yōu)于墻體。問題的關(guān)鍵是“冷棚”必須要與“日光溫室”覆蓋同樣厚度的“保溫被”，這一點隨著底推式卷被機(jī)的廣泛使用已得以實現(xiàn)。另外，大棚兩端部的保溫也必須跟上。我之所以要談這個問題， 是因為后墻實在 是造價太高，土地浪費也太嚴(yán)重（遮擋了墻后的土地），再就是夏秋兩季通風(fēng)性太差，即使“日光溫室”墻體有一定作用（最多 能提局1度），用如此局昂的代價去換來，也是不合算的。最近又見到一篇有價值的論文， 是在呼和浩特賽罕區(qū)，為一 種“大棚型溫室”與傳統(tǒng)溫室的長達(dá)一年期的測光、測溫、測濕 的數(shù)據(jù)對照的研究。這種“大

12、棚型溫室”的后坡及后墻和兩山墻 均用保溫被覆蓋，以取代磚墻，從而大大地降低了建設(shè)成本。經(jīng)測試得出了以下結(jié)論：一、春、夏、秋三季，“大棚型溫室”的光照度較傳統(tǒng)溫室有顯 著提高，濕度明顯高于傳統(tǒng)溫室。 特別適于這三個主要生產(chǎn)季節(jié) 瓜類和茄果類等蔬菜的栽培生產(chǎn)。二、“大棚型溫室”冬季最低氣溫較傳統(tǒng)室溫低1.8度左右，平均地溫較傳統(tǒng)溫室高 1.2度左右，日平均氣溫較傳統(tǒng)溫室高0.9度左右，濕度略低于傳統(tǒng)溫室。我想如果能將迎風(fēng)面保溫被加厚 情況一定會更好。還要一組數(shù)據(jù)發(fā)人深省，有一組溫室的熱量散失組成比例為：拱面65%;后坡面25%;后墻7%;兩山墻3%?？梢姳乇缓秃笃旅娌攀菬崃可⑹У闹饕ǖ?，后墻越

13、厚，保溫被和后坡熱量散失的比例就越大。為了使我的理論逐步被實踐所考驗， 我特地推出了一款過渡 性溫、冷兩用大棚設(shè)計：就是在普通拱棚跨度大約三分之二左右處設(shè)置縱向活動分 割段（冬季可掛銀色反光膜隔斷），挑戰(zhàn)目前最原始的后磚墻帶卷 簾被的日光溫室大棚，以多重中空大棚膜代替磚墻。 可以大幅度另外，我還要對目前廣泛存在的溫室外的生活小房提出改進(jìn) 的建議?？蓜e小看了這個小房的投資，由于它是住人的，各方面的要求不可過低。解決的辦法其實很簡單：將小房移到棚內(nèi)靠端 部的位置，就可以留出面對棚外的門窗和煙囪。最簡單時，可用 不透明的銀藍(lán)膜周邊一圍， 再加個銀藍(lán)膜頂，一兩千塊錢就能蓋 得很好，且冬暖夏涼。這一方法也可以用于棚內(nèi)雙層養(yǎng)殖棚。9/紋1-人I須菲麻枷麗WJ-lirtfT從上圖可以看出棚內(nèi)生活間的基本結(jié)構(gòu)形式，他的設(shè)計原理是：塑料大棚創(chuàng)造的是一片無風(fēng)雪雨雹的小環(huán)境，對于北方地區(qū)來說，每年10至次年5月，棚內(nèi)溫度、濕度均優(yōu)于外部，即使 在6-9月，只要加強(qiáng)通風(fēng)，棚內(nèi)環(huán)境也很好。在這個環(huán)境中，如 果我們再大膽設(shè)想一下：在大棚內(nèi)加蓋簡易板房， 一個廉價且環(huán) 境