日光溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造(邵登魁)

日光溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建造

主講人：邵登魁青海省農(nóng)林科學(xué)院節(jié)能日光溫室概況中國農(nóng)業(yè)科技工作者和農(nóng)民群眾共同創(chuàng)造的具有中國特色的農(nóng)業(yè)設(shè)施90年代以來，在北方迅猛發(fā)展起來。目前，全國1000萬畝，青海省16萬畝，為豐富城鄉(xiāng)人民菜藍(lán)子做出了重大貢獻(xiàn)。實(shí)現(xiàn)了周年生產(chǎn)。節(jié)能日光溫室概況生產(chǎn)作物種類蔬菜：番茄、茄子、辣椒、黃瓜、番瓜、西瓜、甜瓜等。果樹：葡萄、油桃、櫻桃等?；ɑ埽悍侵蘧?、百合、香石竹、月季、滿天星等鮮切花節(jié)能日光溫室概況產(chǎn)值與效益：1.0-4.0萬元/畝，是大田作物的25-70倍，是露地蔬菜的10-20倍。蔬菜畝收入1.3－1.9萬元，純收入0.6-0.8萬元。成本：建造6.0-18.0萬元/畝，生產(chǎn)0.3-0.5萬元/畝性能指標(biāo)深冬季節(jié)晴天白天氣溫可升至30℃以上，室內(nèi)氣溫最低時(shí)，室內(nèi)外溫差達(dá)25-30℃以上；深冬季節(jié)可種植上市黃瓜、番瓜、番茄、茄子、辣椒等喜溫性蔬菜及甜瓜、西瓜等耐熱性蔬菜。

結(jié)構(gòu)組成前屋采光面：采光、升溫、保溫后屋面：蓄熱、保溫、反射熱后墻：蓄熱、保溫、隔熱山墻：蓄熱、保溫、隔熱保溫簾（被）：保溫蓄水池：蓄水、提高水溫緩沖間：緩沖溫度、貯存、住宿結(jié)構(gòu)組成五度：跨度高度角度長度厚度三材：建筑材料覆蓋材料保溫材料四比：保溫比高跨比遮陰比前后坡比高跨比：溫室的脊高于溫室的跨度之比。遮陰比：溫室的跨度與溫室的屋脊陰影長度之比。保溫比：溫室建筑面積與圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面積之比。前后坡比：溫室的前屋面與后屋面水平投影長度之比。結(jié)構(gòu)組成

結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成

日光溫室類型普通日光溫室節(jié)能日光溫室一代（節(jié)能）日光溫室二代（節(jié)能）日光溫室普通型（節(jié)能）日光溫室提高型（節(jié)能）日光溫室按外形分類

半圓型：高拱型：平面屋面形狀曲面（圓屋面型)單屋面：3／4型：復(fù)折屋頂型：雙屋面：(a)(c)日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

日光溫室類型

按照建筑材料份土木結(jié)構(gòu)溫室；磚木結(jié)構(gòu)溫室；混合結(jié)構(gòu)溫室；鋼結(jié)構(gòu)溫室（包括薄壁鍍鋅鋼管）；輕質(zhì)鋁合金結(jié)構(gòu)溫室。日光溫室設(shè)計(jì)理論

溫室效應(yīng):指由于玻璃，塑料薄膜等設(shè)施透明覆蓋物對長短波光的選擇性透過作用而使設(shè)施內(nèi)溫度升高的效應(yīng)。密封效應(yīng)：指由于設(shè)施透明覆蓋物、不透明覆蓋物及墻體等共同組成的一個(gè)相對密封的體系而使設(shè)施增溫、保溫的效應(yīng)。保溫比：指設(shè)施內(nèi)的土壤表面積與覆蓋及圍護(hù)表面積之比，保溫比越大則保溫能力越強(qiáng)。日光溫室設(shè)計(jì)理論

導(dǎo)熱率：指某種材料兩端溫差為1℃時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)單位距離上通過的熱量。載熱理論：指利用設(shè)施屋面、墻體等白天蓄積能量，夜間緩慢釋放能量補(bǔ)充設(shè)施內(nèi)能量的理論。透光率:指設(shè)施內(nèi)的太陽輻射能或光照強(qiáng)度與室外的太陽輻射能或自然光強(qiáng)之比，光照入射角不同透光率不同。一、日光溫室前屋面角度設(shè)計(jì)方法一SSun緯度φ赤緯δαNO地心ABCD由圖可知：∠ABC=∠OBD那么可得：α=φ+lδl地球赤道地軸日光溫室1、理想前屋面角的計(jì)算：①理想狀態(tài)是指太陽光線垂直照射到前屋面，透光率最大。②以正午太陽高度角進(jìn)行計(jì)算由黃色三角形可知：ΔABC是直角三角形∠ABC+α=90o由藍(lán)色三角形可知：ΔOBD是直角三角形∠OBD+φ+lδl=90o赤緯就是天體的位置與天赤道位置的差，在天赤道以北多少度就為正多少度，反之，在天赤道以南多少度為負(fù)多少度。太陽赤緯的絕對值總是等于太陽直射點(diǎn)的緯度。理想前屋面角情況下節(jié)能日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖以樂都縣為例，緯度(φ)是36.8o，冬至日(δ)=-23.5o，那么樂都地區(qū)理想的屋面角度是:α=φ+lδl=36.8o+l-23.5ol=60.3oα=60.3o日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖后墻后屋坡前屋面h=8.9m7.5mH=9.9m合理屋面角度由左圖可以看出：當(dāng)入射角在0～40°范圍時(shí)，隨著入射角的加大，透光率逐漸下降，但變化不明顯；當(dāng)入射角在40～60°范圍時(shí)，透光率隨著入射角的加大明顯下降；當(dāng)入射角處在60～90°范圍時(shí)，透光率隨著入射角加大而急劇下降。因此，我們可以將入射角增大到40°這樣對透光率沒有明顯影響，但是卻可以大大節(jié)約建造成本。合理的前屋面角為：α=φ+lδl-40°合理前屋面角下節(jié)能日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖α=20.3o以樂都縣為例，φ=36.8o，冬至日δ=-23.5o，那么樂都地區(qū)合理前屋面角度是：α=φ+lδl-40o=36.8o+l-23.5ol-40o=20.3o合理前屋面角為：20.3o日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖后屋坡前屋面7.5m2.2m1.8m最佳前屋面角理想屋面角和合理屋面角都是以正午12點(diǎn)的太陽高度角進(jìn)行的計(jì)算。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，溫室并不是只用在這一時(shí)刻，還要考慮有效利用時(shí)段，一般從上午9時(shí)到下午15時(shí)。因此，必須對前屋面角進(jìn)行修正，加一個(gè)修正值，這樣我們就得到了最佳前屋面角。最佳前屋面角度：

α=φ+lδl-40o+c其中：c表示各地區(qū)冬至日9時(shí)和15時(shí)的太陽高度角比正午低的值。最佳前屋面角下節(jié)能日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖α=33.5o以樂都縣為例，φ=36.8o，冬至日δ=-23.5o，樂都地區(qū)c=13.2o那么樂都地區(qū)最佳前屋面角度是：α=φ+lδl-40o+c=36.8o+l-23.5ol-40o+13.2o=20.3o+13.2o=33.5o最佳前屋面角為：33.5o日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖后墻后屋坡前屋面7.5m3.7m2.5m日光溫室前屋面角設(shè)計(jì)α=60.3oα=20.3oα=33.5o理想前屋面角α=φ+lδl樂都地區(qū)：60.3o合理前屋面角α=φ+lδl-40°樂都地區(qū)：20.3o最佳前屋面角α=φ+lδl-40o+c樂都地區(qū)：33.5o不同緯度地區(qū)日光溫室最佳前屋面角度緯度323334353637383940414243理想角55.356.357.358.359.360.361.362.363.364.365.366.3合理角15.316.317.318.319.320.321.322.323.324.325.326.3最佳角30.030.731.532.232.933.734.435.235.936.637.438.1日光溫室建造實(shí)例二、日光溫室前屋面設(shè)計(jì)方法二合理屋面角理論：設(shè)計(jì)設(shè)施采光面時(shí)要求使盡量大的面積的采光角度處于合理屋面角的理論。合理屋面角：使太陽入射角偏離法線不超過45°時(shí)，設(shè)施采光面和水平線的夾角。理想屋面角:使太陽入射角為零，即太陽光線垂直照射溫室采光面時(shí)溫室屋面與水平線的夾角。日光溫室前屋面采光角

前屋面采光角正午理想屋面角=Φ-δ（Φ：當(dāng)?shù)氐乩砭暥?；δ：赤緯）合理屋面?理想屋面角-45°考慮到合理采光時(shí)段（合理采光4小時(shí)）的要求，合理采光時(shí)段屋面角=理想屋面角-45°+5°=理想屋面角-40°（舉例：樂都縣緯度為36.8°，冬至赤緯為-23.5°，則正午理想屋面角=36.8°-（-23.5°）=60.3°；合理采光時(shí)段屋面角=60.3°-40°=20.3°）三、后屋面仰角要保證立冬到立春期間正午不遮陰，

后屋面仰角=太陽高度角=90°-Φ+δ=90°-Φ-16.3°=73.7°-Φ，（立冬和立春的δ為-16.3°）。（舉例：樂都取37.2°即可保證立冬到立春后屋面不遮陰）考慮到我省各地光照資源豐富，后屋面仰角可適當(dāng)增大，一般38°~42°較適宜，這樣可以節(jié)省建設(shè)成本。日光溫室其它主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

3、跨度與脊高跨度在7-11m，高度3.5-5.5m，高跨比1:2，取上限時(shí)，要考慮采取半地下式或其它提高保溫能力的措施。4、墻體厚度土墻厚2.2-2.5m，深冬溫室3.5-3.8m；磚墻或石墻等要保證24cm的蓄熱層，墻外后強(qiáng)中間加10cm厚聚苯板等隔熱材料。5、后屋面投影長度1.2-1.6m均可，一般以1.4m較好。6、溫室長度

50-100m均可，考慮到勞動(dòng)力的充分發(fā)揮和卷簾等機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，以80m左右較好。日光溫室其它主要結(jié)構(gòu)參數(shù)

7、防寒溝設(shè)置溫室前腳外10cm處埋設(shè)50cm深10cm厚聚苯板較為理想。8、前后排溫室間距一般以溫室脊高的2倍作為前后排溫室的間距，如脊高為3.8m，則間距以7.6m即可。9、溫室方位基本方位為坐北朝南，東西偏移不能超過10°，考慮到我省大部分地區(qū)冬季寒冷，而光照資源豐富，以南偏西5°-7°最好。日光溫室型號(hào)-GN-IIA型

日光溫室型號(hào)-GN-IIA型參數(shù)

跨度：7.00m脊高：3.5m后屋面仰角:38°后屋面投影:1.4m后屋面坡度:13.3°基礎(chǔ):0.50m土墻基厚:1.30m土墻頂厚:1.00m后墻外高:3.00m內(nèi)墻高:2.33m檁條長：2.70m拱桿長:6.92m位置(m)00.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.60高度(m)00.931.501.962.322.602.823.003.163.283.393.50日光溫室型號(hào)-GN-IIB型

日光溫室型號(hào)-西北XB-GⅠ型

日光溫室型號(hào)-西北XB-GⅠ型

跨度：7.5米脊高：3.8米墻高：2.3米墻體厚度：1.0-1.5米后屋面長度：2.2米后屋面仰角：40°投影比：3.8：1采光屋面角：30°主要特點(diǎn)：土墻鋼竹木結(jié)構(gòu)，建造費(fèi)用低，蓄熱能力強(qiáng)，保溫能力可達(dá)30℃。適合建設(shè)地區(qū)：青海東部地區(qū)。日光溫室型號(hào)-西北XB-GⅡ型

日光溫室型號(hào)-西北XB-GⅡ型

跨度：8.0米脊高：4.1米墻高：2.4米墻體厚度：0.5-1.5米后屋面長度：2.4米后屋面仰角：38°投影比：3.8：1采光屋面角：31°主要特點(diǎn)：磚墻鋼架結(jié)構(gòu)，使用年限長，保溫能力好，保溫能力可達(dá)30℃。適合建設(shè)地區(qū)：甘肅、青海東部大部分地區(qū)。雙連棟溫室外部雙連棟溫室內(nèi)部日光溫室型號(hào)-西北XB-GⅣ型溫室的跨度達(dá)到16米，高度5米，長度60米。無輔助加溫情況下，夜間室內(nèi)外最大溫差可達(dá)16.8℃，透光率最高84%；正常年份冬季輔助加溫時(shí)間30-50天，加溫費(fèi)用每平方米加熱費(fèi)用7元（按2009年的價(jià)格計(jì)算），土地使用率較高。戈壁無立柱提高型日光溫室鋼混結(jié)構(gòu)圖(圖一)圖紙說明：1、主鋼架：每2.8m架設(shè)1個(gè)主鋼架，后屋面主鋼架上弦采用直徑6cm的國標(biāo)厚壁鋼管，壁厚不小于3mm，前屋面主鋼架上弦采用直徑不小于5cm的國標(biāo)厚壁鋼管，用10號(hào)鋼筋焊接下弦，8號(hào)鋼筋焊接拉筋，拉筋之間的距離為20cm。2、輔助鋼架：每兩個(gè)主鋼架中間增設(shè)2根輔助鋼架，采用直徑6cm的國標(biāo)厚壁鋼管，間距90-100cm，不焊接下弦，長度2m。3、橫梁：采用規(guī)格為50×50×5cm角鐵，沿東西方向焊接。4、預(yù)埋件：每隔2.8m在后墻上建造一個(gè)50cm見方的磚柱，并在距地面2m高處預(yù)埋窩硂，以固定鋼架，在對應(yīng)的前基礎(chǔ)預(yù)埋筋。5、前后屋面：后屋面每隔20cm沿東西方向拉一道8號(hào)鉛絲，前屋面每隔30cm拉一道鉛絲。每2個(gè)主鋼架之間綁5道大頭直徑不小于2.5cm的竹竿，竹竿間距50-60cm。制圖：肅州區(qū)蔬菜技術(shù)服務(wù)中心，適宜青海海西柴達(dá)木盆地地區(qū)5cm2.2M3.9M3.7M3.5M3.2M2.8M2.2M1.4M1.2M0.5M走道0.8M1.2M1.0M1.0M1.0M1.0M1.0M1.0M0.8M2.0M0.6M二級(jí)堆砌層一級(jí)堆砌層地平線8.0M3.8M30x30CM前基礎(chǔ)2.5M24CM寬磚混墻體60X80cm抗壓預(yù)埋12CM寬磚混墻體1.15m0.65M24x20cm橫圈梁35x20cm橫圈梁5CM木板或草席0.1MM棚膜成捆作物秸稈20CM3:1泥灰

40-42°

戈壁石砌墻無立柱日光溫室結(jié)構(gòu)圖（圖三）圖紙說明：1、主鋼架：每2.8m架設(shè)1個(gè)主鋼架，后屋面主鋼架上弦采用直徑6cm的國標(biāo)厚壁鋼管，壁厚不小于3mm，前屋面主鋼架上弦采用直徑不小于5cm的國標(biāo)厚壁鋼管，用10號(hào)鋼筋焊接下弦，8號(hào)鋼筋焊接拉筋，拉筋之間的距離為20cm。2、輔助鋼架：每兩個(gè)主鋼架中間增設(shè)2根輔助鋼架，采用直徑6cm的國標(biāo)厚壁鋼管，間距90-100cm，不焊接下弦，長度2m。3、橫梁：采用規(guī)格為50×50×5cm角鐵，沿東西方向焊接。4、預(yù)埋件：每隔2.8m在后墻上建造一個(gè)50cm見方的磚柱，并在距地面2m高處預(yù)埋窩硂，以固定鋼架，在對應(yīng)的前基礎(chǔ)預(yù)埋筋。5、前后屋面：后屋面每隔20cm沿東西方向拉一道8號(hào)鉛絲，前屋面每隔30cm拉一道鉛絲。每2個(gè)主鋼架之間綁5道大頭直徑不小于4cm的竹竿，竹竿間距50-60cm。制圖：肅州區(qū)蔬菜技術(shù)服務(wù)中心

適宜青海海西柴達(dá)木盆地地區(qū)

5cm2.2M3.9M3.7M3.5M3.2M2.8M2.2M1.4M1.2M0.5M走道0.8M1.2M1.0M1.0M1.0M1.0M1.0M1.0M0.8M2.0M0.6M二級(jí)堆砌層一級(jí)堆砌層地平線8.0M4.0M30x30CM前基礎(chǔ)2.5M1.0M0.5M35x20cm橫圈梁40-42°5CM木板或草席0.1MM棚膜成捆作物秸稈20CM3:1泥灰日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室實(shí)踐日光溫室結(jié)構(gòu)問題結(jié)構(gòu)簡易，用材不足，設(shè)計(jì)變形，影響采光；投入不足，多年失修，特別是后屋面漏水，影響保溫及墻體安全；墻體厚度不夠，保溫能力弱；后屋面厚度不足或長度不夠，蓄熱保溫能力差；后屋面仰角過大或過小，保溫弱或采光差；跨度過大，前屋面采光角度小，采光能力差。日光溫室主要結(jié)構(gòu)參數(shù)跨度：7.5—11m長度：70—100m矢高：3.5—5.4m后墻外高：2.4—3.8m墻體厚度(土墻)：1.8—3.5m后屋面投影長度：1.2—1.6m后屋面仰角：36°—42°溫室間距：7—8m日光溫室規(guī)劃與建造工藝場地選擇地勢平坦(坡度不大于10度)；東、南、西三面無遮蔭物，光照充足；土層深厚，土壤肥沃，含鹽量較低，酸堿度適宜；有灌溉水源、照明及動(dòng)力用電，道路暢通；地下水位不宜過高(要求在1m以下)；避開工礦城市。日光溫室建造工藝規(guī)劃連片規(guī)劃，合理布局，形成規(guī)模；座北朝南(偏東或偏西不超過10度；分區(qū)間溫室前后錯(cuò)開排列，避免溫室前的空地成為風(fēng)口；生產(chǎn)區(qū)間鋪設(shè)一條約6米寬的道路，便于農(nóng)資及產(chǎn)品運(yùn)輸；可在地勢較高處建成300-500m3

的高位蓄水池。日光溫室建造工藝備料依照日光溫室的建筑面積及要求準(zhǔn)備材料包括：脊柱、柁木、檁木、前柱、腰柱、拉桿、拱架、紙被、草苫、壓膜線、棚膜、草苫拉繩等施工日期一般在雨季以后，土壤凍結(jié)之前，在8月中旬-10月中旬為宜。日光溫室建造技術(shù)施工工藝放線：依照規(guī)劃按預(yù)定的方位沿后墻和山墻的厚度兩邊劃基線，撒上白灰，并在基線的盡頭釘上木樁，作為標(biāo)記。確定后墻和山墻垂直時(shí)可用勾股定律，即先沿后墻基線確定4m，再沿山墻方向確定３m，兩點(diǎn)斜邊等于５m。具體操作時(shí)由三人按長度要求在米尺或繩子上抓?。硞€(gè)點(diǎn)即可確定。日光溫室建造工藝打墻溫室墻體可用土墻、磚墻、石墻、空心墻等。地基用原土或三合土夯實(shí)50cm以上；打墻時(shí)先打后墻，完成后再打山墻，要山墻包后墻；打墻土濕度要適宜、均勻，各垛間要嵌套起來；打墻前要將表土堆起，再取土，待墻打好后再整平鋪開；可用草泥跺墻50cm，待墻體干化后堆1.5-2.5m的防寒層；夾心墻：內(nèi)側(cè)12cm磚墻，中間10cm聚苯板或其它保溫材料