【文章內(nèi)容簡介】 室跨度L、后墻高h(yuǎn)、后坡仰角а、高度H、南屋面角度а0是決定日光溫室結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)。圖2 不同投射角直接光對塑膜的透過率圖3 日光溫室斷面尺寸圖，采光總量的多寡與采光屋面形狀無關(guān)，而是由透明屋面最高點到其前棚著地點處的直線與水平地面夾角а0來決定。由于不同地區(qū)接收的太陽輻射能不同，經(jīng)理論推導(dǎo)，在北緯33176。～43176。地區(qū)南屋面角度а0優(yōu)化值如下表所示。屋面角度а0優(yōu)化值φ 30176。 34176。 35176。 36176。 37176。 38176。 39176。 40176。 41176。 42176。 43176。а0 176。 176。 176。 176。 176。 176。 176。 176。 30176。 31176。 32176。:雖然棚面形狀與采光量多寡無關(guān)，但從棚面牢固性出發(fā)，棚面摔打現(xiàn)象與棚面弧度有關(guān)。棚面摔打現(xiàn)象是由棚內(nèi)外空氣氣壓不等造成的。當(dāng)棚外風(fēng)速大時，空氣壓強(qiáng)(靜壓)減小，棚內(nèi)產(chǎn)生舉力，棚膜向外鼓起；但在風(fēng)速變化的瞬間，由于壓膜線的拉力，棚膜又返回棚架，如此反復(fù)，棚膜就反復(fù)摔打。根據(jù)理論分析可知，棚面曲線的合理軸線設(shè)計公式為：Yi＝[H/(L１+)2](Xi+)［2(L1＋)－(Xi＋)］式中：Yi為棚面對應(yīng)于Xi的弧線點高；Xi為距溫室南端的水平距離；L1為日光溫室棚膜在水平方向上的投影寬度。，用下述公式計算：Yi＝[H/(L1＋)2](Xi＋)[2(L1＋)－(Xi＋)]如以北緯φ＝41176。為例，日光溫室跨度為L＝7米，后墻高度h＝2米，優(yōu)化а0＝30176。，如選取а=35176。，則經(jīng)弧線公式計算，其結(jié)果如下表所示。φ＝41176。7米跨度，后墻高2米的日光溫室弧線點高/米Xi (L1)Yi (H)這樣即可設(shè)計出光效高、棚面摔打輕而又方便操作的優(yōu)化日光溫室。:溫室的高度與跨度是密切相關(guān)的。目前“模式”中的溫室設(shè)計普遍是高度矮、跨度增大。它帶來的弊端有許多人已認(rèn)識到了，而在實際做的時候絕大多數(shù)人又把它忽視了。這是人們希望溫室內(nèi)可播種面積越大越好，而導(dǎo)致跨度增大。根據(jù)理論分析及實際經(jīng)驗，推薦溫室的跨度與高度如下表所示。溫室的高度與跨度的關(guān)系跨度/米溫室高度/米 、山墻的建造:～。后墻要距房屋3～4米外，沿著溫室延長方向劃線。后墻、山墻按建筑材料可分為泥垛、磚石兩種。無論是用泥還是用磚，這樣可有效地抗伏雨淋 沖水泡，延長溫室的使用壽命。墻體若用磚砌，內(nèi)層磚墻24厘米，中間保溫夾層12厘米，外 層磚墻厚12厘米。保溫夾層可填充珍珠巖、爐灰碴等如圖4所示，若用泥垛，要用揚腳泥垛，底寬1米、。后墻可培土，以便增強(qiáng)保溫效果。:后坡與水平面夾角稱后坡仰角，一般а=35176。～45176。，不宜小于30176。,。溫室骨架可采用鋼管骨架、氧化鎂骨架及竹木結(jié)構(gòu)骨架。對于竹木結(jié)構(gòu)骨架，拱架采用直徑3～4厘米的竹架或4～5厘米寬的厚竹片制成，竹竿長5米，竹片長6米。設(shè)兩排前柱，圖4 磚砌異質(zhì)復(fù)合墻體支在懸梁上。懸梁與每個拱架之間安裝約15厘米長的吊柱，把拱架支起固定，這種結(jié)構(gòu)稱為懸梁吊柱。懸梁選8厘米粗、。中柱支撐在后坡前部，應(yīng)選用粗10厘米以上、，與前柱在一個平面上。后坡第一層是硬雜木搭在中柱與后墻上，稱柁木，數(shù)量同中柱。用材選粗12厘米、長大于2米()的。柁木上邊有4道粗10厘米、檁子上勒箔，可用玉米秸、秫秸等，箔上邊抹兩遍揚腳泥。抹第二遍時鋪一層廢舊塑料。揚腳泥上放一層蕘，再抹泥或培土，還可鋪整捆玉米秸、稻草等。:東北地區(qū)應(yīng)用的棚膜主要有聚氯乙烯膜(占4/5)、聚乙烯膜(占1/5)。聚氯乙烯膜幾乎全是無滴膜。5)日光溫室的熱工設(shè)計日光溫室的保溫與采光占有同樣的地位，是日光溫室成敗的關(guān)鍵因素之一。目前對日光溫室的傳熱機(jī)理研究尚不成熟，各地建造日光溫室的用材也很不規(guī)范，為此，參照有關(guān)資料，給出了我國日光溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的低限熱阻，如下表。表 日光溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)低限熱阻室外設(shè)計溫度/℃低限熱阻R/(米2℃/瓦)后墻、山墻后屋面412212632圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻按R＝δ/λ計算。其中R為熱阻(米2℃/瓦)；δ為材料層厚度(米)；λ—材料導(dǎo)熱系數(shù)(瓦/米℃)。對于多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其總熱阻為各 層熱阻之和。下表給出了日光溫室常用材料的導(dǎo)熱系數(shù)，可供設(shè)計參考。 常用材料導(dǎo)熱系數(shù)λ/瓦/米℃表名稱磚草苫夯實土珍珠巖聚苯乙稀稻殼爐渣混凝土水泥砂漿加草粘土容量/(千克/米3)1800100200050~16020~50150800250018001600λ~下表為我國北方主要城市日光溫室冬季設(shè)計室外參考溫度。日光溫室室外設(shè)計溫度表城市吉林哈爾濱沈陽錦州烏魯木齊蘭州銀川西安呼和浩特尼爾基溫度/℃2929211726131882132城市北京石家莊天津濟(jì)南連云港青島徐州鄭州洛陽溫度/℃12121110798786）日光溫室地下熱交換土壤蓄熱系統(tǒng)的設(shè)計溫室的設(shè)計要求充分利用太陽能。在溫室中，在冬季，特別在晚秋或早春季節(jié)有時白天室內(nèi) 氣溫超過栽培合適溫度時，為了不使室內(nèi)氣溫過高，一般采用白天向室外放氣的方法來排除室內(nèi)的多余熱量以降低室溫，地下熱交換土壤蓄熱系統(tǒng)就是要把白天多余的熱量通過埋設(shè)在溫室地下的管道循環(huán)貯存在土壤中，在夜間再作為熱源向室內(nèi)放熱，把土壤作為蓄、放熱源的一種方法。日光溫室地下熱交換土壤蓄熱系統(tǒng)工作原理就是利用風(fēng)機(jī)把太陽輻射產(chǎn)生的棚內(nèi)熱空氣，通過地下管道送入地下，在熱空氣通過地下時，由于土壤溫度低，就在地下產(chǎn)生熱量的交換，土壤吸收一部分熱空氣中的熱量，土壤溫度提高，將多余熱量貯存起來。氣溫與地下土壤溫 度差越大則吸收的熱量就越多，當(dāng)氣溫與土壤溫度相等時，就不會產(chǎn)生熱交換，就不能起到貯存熱量的作用。下圖是地下熱交換土壤蓄熱系統(tǒng)工作原理示意圖。圖5 地下熱交換土壤蓄熱系統(tǒng)工作原理示意圖如上圖所示，在風(fēng)機(jī)作用下，白天棚內(nèi)熱空氣從風(fēng)機(jī)口進(jìn)入地下，空氣在地下降溫后從另一端出口流出冷空氣，稱之為貯熱過程。晚間則相反，土壤中的熱空氣右側(cè)出口流入溫室內(nèi)，而溫室內(nèi)冷空氣通過風(fēng)機(jī)進(jìn)入地下。實際工作中，可以根據(jù)溫室內(nèi)氣溫范圍，決定是否開啟風(fēng)機(jī)。一般地講，當(dāng)溫室內(nèi)氣溫在10℃～22℃正常溫度范圍內(nèi)時，風(fēng)機(jī)應(yīng)處于停止?fàn)顟B(tài)。圖6為地下熱交換土壤蓄熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。它由六部分組成：風(fēng)機(jī)；地下熱交換 管道；出口；貯氣槽；地下隔熱層；自動控制裝置。地下熱交換管道沿溫室橫向(即東西方向)鋪設(shè)，貯氣槽兩側(cè)接近底部均勻開孔與地下熱交換管道相通，貯氣槽上部開口蓋以木板，中間開孔放置風(fēng)機(jī)。圖6 地下熱交換土壤蓄熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖  主要參數(shù)包括管道材料與形狀，地下管道長度l，管道埋設(shè)深度(即管道中心至地表面距離)h，相鄰兩管道水平間距b，管道內(nèi)表面積Ap，貯氣槽的尺寸，隔熱層埋設(shè)深度H和風(fēng)機(jī)選擇等。在實際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體溫室條件，適當(dāng)?shù)剡x擇地下熱交換土壤蓄熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。（6）大棚1)結(jié)構(gòu)說明按棚頂形狀可以分為拱圓形和屋脊形，但我國絕大多數(shù)為拱圓形。按骨架材料則可分為竹木結(jié)構(gòu)、鋼架混凝土柱結(jié)構(gòu)、鋼架結(jié)構(gòu)、鋼竹混合結(jié)構(gòu)等。按連接方式又可分為單棟大棚、雙連棟大棚及多連棟大棚。塑料薄膜大棚的骨架是由立柱、拱桿（拱架）、拉桿（縱梁、橫拉）、壓桿（壓膜線）等部件組成，俗稱“三桿一柱”。這是塑料薄膜大棚最基本的骨架構(gòu)成，其他形式都是在此基礎(chǔ)上演化而來。①立柱:立柱起支撐拱桿和棚面的作用，縱橫成直線排列。②拱桿:拱桿是塑料薄膜大棚的骨架，決定大棚的形狀和空間構(gòu)成，還起支撐棚膜的作用。③拉桿:起縱向連接拱桿和立柱，固定壓桿，使大棚骨架成為一個整體的作用。④壓桿:壓桿位于棚膜之上兩根拱架中間，起壓平、壓實繃緊棚膜的作用。⑤棚膜:～（PVC）或聚乙烯（PE）～（EVA）薄膜，這些專用于覆蓋塑料薄膜大棚的棚膜，其耐候性及其他性能均與非棚膜有一定差別。⑥鐵絲:鐵絲粗度為16號、18號或20號，用于捆綁連接固定壓桿、拱桿和拉桿。⑦門、窗:大棚兩端各設(shè)供出入用的大門，門的大小要考慮作業(yè)方便，太小不利于進(jìn)出；太大不利保溫。2)荷載及分類作用在溫室、塑料棚結(jié)構(gòu)上的外力統(tǒng)稱荷載。荷載有自然荷載（風(fēng)載、雪載、地震力等）和人為荷載（堆物、吊重、檢修荷載等）。溫室荷載有3種分類方法3)荷載的組合在結(jié)構(gòu)上往往同時作用著幾種不同性質(zhì)的荷載，應(yīng)考慮它們總的作用和對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利的情況，這就是荷載的組合問題。溫室、塑料棚設(shè)計荷載的組合有以下幾種情況，應(yīng)取其最不利的情況進(jìn)行設(shè)計：a、恒載+雪載；b、恒載+風(fēng)載；c、恒載+活載（建筑物施工或維修時的吊重荷載）；d、恒載+作物吊重。4)恒載①固定荷重（G）指溫室和大棚的構(gòu)架重量以及覆蓋物的重量，又稱自重。②作物荷載（V）大致每m2按150N計算，即床面積1m2，其作物荷載為150N，架上先拉水平線再吊時，在水平線的固定處產(chǎn)生張力T。所以，設(shè)計時還要考慮固定處的水平力（H）。③雪荷載（S）雪荷載是作用在屋面上的垂直荷載。積雪的程度不但與降雪量有關(guān)，而且與屋面的形狀和坡度有關(guān)系。屋面坡度、拱度愈大，積雪愈淺，雪壓愈小。但是連跨的屋面天溝處容易造成雪堆，使局部雪壓增大。④風(fēng)荷載風(fēng)對建筑物產(chǎn)生的壓力大小決定于風(fēng)速。風(fēng)速是經(jīng)常變化的，它可以用兩種方法來表示：即在一定時間內(nèi)的平均風(fēng)速和瞬時風(fēng)速。在設(shè)計計算中常采用前者。風(fēng)速還與距離地面的高度有關(guān)，離地面越高，風(fēng)速愈大。5)主要構(gòu)件的設(shè)計溫室的承重結(jié)構(gòu)是由檁條、屋架、柱、基礎(chǔ)等部分組成。屋架承受風(fēng)荷載、雪荷載以及屋面材料的重量。屋架受力后，連同它本身的自重把力傳給柱子。最后由柱子再傳給基