砖石钢架结构日光温室

（一）砖石钢架结构日光温室

这类温室的特点是：墙体用砖石砌成空心墙或夹心墙，拱架为双弦钢架结构或薄壁钢管结构，夜间覆盖棉被等防寒物保温。这类温室主要用于冬季、早春和秋冬季生产，能常年使用。

1.砖石钢架结构日光温室的类型

这类温室主要有以下三种类型。

（1）鞍II型节能日光温室

鞍II型节能日光温室是由鞍山市园艺研究所设计的一种无立柱圆拱结构的节能日光温室（图1-1）。该温室前屋面骨架为钢结构，无立柱，墙体为砖结构空心墙体，或是内衬珍珠岩（或干炉渣）组成的复合墙体，后屋面是钢架结构，上铺木板或草垫、苇席旧薄膜等，用稻草、芦苇及草泥等为防寒保温材料，再抹2厘米左右的泥，总厚度40～50厘米。该温室采光、增温和保温性能良好，空间较大，利于作物生长和人工作业。

图1-1　鞍II型节能日光温室结构示意图

（2）辽沈I型节能日光温室

这种温室在结构上有如下特点：跨度7.5米，脊高3.5米，后屋面仰角30.5°，后墙高度为2.5米，后屋面水平投影长度为1.5米，墙体为砖与聚苯板的复合墙体，后屋面也采用聚苯板等复合材料为保温层，拱架材料采用镀锌钢管，结构如图1-2所示。

图1-2　辽沈I型节能日光温室结构示意图　单位：米

（3）熊岳第二代节能日光温室

这种温室是熊岳农业高等专科学校（现为辽宁农业职业技术学院）设计的一种无立柱圆拱形的节能日光温室。这种温室的跨度为7.5米，脊高3.5米，后屋面的水平投影长度为1.5米；后墙和两侧山墙为空心砖墙，内加12厘米厚珍珠岩或聚苯板的复合墙体；后屋面为钢架支撑，铺一层油毡防潮，上面铺2厘米厚的木板，木板上铺10厘米的聚苯烯板再加干炉渣或珍珠岩为防寒层，最上面由3厘米厚的水泥砂浆及防水层构成。骨架为钢管或钢筋焊接成的桁架结构。该温室在室外最低温度为-22.5℃时，室内外温差可达32.5℃左右，在北纬41°以南地区可周年进行蔬菜、果树、花卉的生产和育苗，在北纬41°以北地区的严寒季节和不良天气时，应进行辅助加温。熊岳农专Ⅲ、Ⅳ型节能日光温室已在山东、宁夏、河北及辽宁等北方省市推广5万亩。

2.砖石钢架结构日光温室总体尺寸

（1）温室跨度

温室跨度是指由温室后墙基部内侧到前底角之间的水平距离。兼顾采光和保温，又考虑到温室实际使用面积不能太小，温室跨度一般可按下列数值作为设计参数：北纬37°～41°地区，温室跨度一般采取7～8米；北纬42°～46°地区，温室跨度一般采取6～6.5米；北纬46°以北地区，温室跨度一般采取5.5～6米。

（2）脊高和后墙高

温室的脊高和后墙高度应与温室跨度相对应，不同跨度的温室采取相应的脊高和后墙高。如：温室跨度7～8米，则温室脊高以3.5～4米为宜；温室跨度6～6.5米，脊高以3.1～3.3米为宜；温室跨度5.5～6米，脊高以2.9～3米为宜。而温室后墙高度还与温室后屋面水平投影长度、后屋面仰角有关，应在保证以上参数合理的情况下确定后墙高度。

（3）温室前屋面采光面形状及角度

①温室前屋面采光面形状：通过理论计算和实测表明，圆拱形采光屋面比直线或折线的采光面要好。如圆拱形日光温室的采光面优于一坡一立式。一坡一立式温室由于前屋面呈直线形，使薄膜不易固定绷紧，随风鼓动，影响透光和膜的使用寿命，骨架前半部也矮，不利于室内农事操作。另外，由于采光面骨架没有弧度，抗风压、雪压的能力也差，容易受压变形，甚至倒塌，而拱形骨架则无这些问题。在圆拱形面中，圆与抛物线组合式曲面比单圆、抛物线、椭圆曲面更好。

②温室前屋面采光角：是指前屋面与地面的交点与屋脊的连线和水平面间的夹角。不同纬度地区，前屋面采光角是不同的，如北纬40°地区前屋面采光角以33.5°效果最佳，如果本地区冬季光照较好，也可降低2°～3°。其他纬度地区每增加或降低一定度数，采光角可随之增加或降低相同度数。

（4）温室后屋面水平投影长度

按下列数作为设计参数：北纬37°～41°地区，后屋面水平投影长度取1.2～1.4米；北纬42°～44°地区，后屋面水平投影长度取1.4～1.6米；北纬44°～46°地区，后屋面水平投影长度取1.6～1.8米。

（5）温室后屋面倾角

后屋面倾角影响到温室北半部的光照，同时也影响到温室的保温。为此，日光温室后屋面的仰角应为冬至日太阳高度角再增加5°～7°，如北纬40°地区冬至正午12：00太阳高度角为26.5°，因此后凸面的仰角应为31.5°～33.5°。其他纬度地区也可按此方法计算。

（6）温室墙体和后屋面的厚度

温室的墙体和后屋面既可起到承重作用，又可起到保温蓄热作用。因此，在设计建造日光温室墙体和后屋面时，除了要注意考虑承重强度外，还要考虑建筑材料的导热、蓄热系数和足够的厚度。墙体最好是内层采用蓄热系数大、外层采用导热率小的异质材料，如内侧石头或砖墙，外侧培土或堆作物秸秆、柴草等，有条件可采用空心墙壁或珍珠岩、炉渣、聚苯板等夹心墙，也称为异质复合墙体。

（7）温室面积

一般一栋日光温室建筑面积以半亩地左右为宜，既能满足生产，又便于管理。但许多地区温室的面积却达到一亩以上，多的达到三到四亩，虽然这样可降低单位面积建造成本，提高温室利用率，但温室过长也会导致生产资料和产品运输难度的增加。

（8）温室方位角

目前单面温室都坐北朝南，方位角不外乎正南、南偏西或南偏东，偏转的角度多为5°～10°。日光温室一般取南偏西或南偏东5°～10°。方位角究竟怎么样为好，是以进入温室的太阳辐射能作为比较和衡量的依据，在不同地区有所区别。有些地区，如华北，主张温室的方位南偏东5°～10°，以充分利用上午的阳光，避免西北寒风的侵袭，这叫做“抢阳”；也有些地区，如东北，则主张温室的方位南偏西5°～10°，以便更多地利用下午的阳光，就一天之中温室内光量的总和而言，方位偏东几度或偏西几度，差异不大。究竟是偏东好，还是偏西好，要看当地气候条件。如果当地早晨晴天多、少雾、气温不太低，拉开棉被或草苫后屋面不结冰，室温随即上升，以“抢阳”为好，而且上午光质好、光量充沛，植物同化能力强，有利于光合作用，如北京地区就是这样。但有的地区就不同，如东北地区，冬季早晨比晚间寒冷得多，且常常有雾，上午揭开棉被或草苫的时间很晚，温室方位即使偏东也达不到充分利用早晨阳光的目的。因此，这样的地区多采用南偏西5°～10°。

3.日光温室的规划

（1）场地选择

建造日光温室选择场地时需遵循如下原则：

①应选择地势平坦、开阔、地势高燥，阳光充足的地方。在温室的东西两侧、南侧至少在30米以内不能有高大的建筑物、树木、自然遮挡物，以免遮阴。

②不应建造在风口上，以减少热量的损失和风对温室的破坏。也不能建在窝风的地方，否则，由于通风不良，会导致作物病害严重，同时冬季易积雪过多，对温室也有破坏作用。

③建造日光温室的地方以沙质壤土最好，这样的土质地温高，有利于作物根系的生长。如果土质过黏，应通过加入适量的河沙、增施有机肥加以改良。

④避开尘土污染严重的地带。若在排尘严重的工厂附近或机动车辆频繁通过的公路两侧建造温室，会使薄膜经常受到污染，严重地影响温室的采光，而且也不利于发展无公害产品的生产。

⑤要选择有水源和电源、交通方便的地方，便于生产管理和产品的运输，日光温室群应尽量靠近交通干道和村庄。

（2）日光温室群的规划

①确定大小适度的建设规模。日光温室生产，产品多以外销为主，因此，必须发挥批量商品竞争优势，吸引外地客商，开辟外地市场，才能提高效益。这就要求在建造温室群时，要根据当地的生产、经济等各方面的条件来确定大小适度的规模。

②确定温室建造场所的方位坐标。在平整后的地块上，首先确定南北方向，即找到南北经线，具体方法有三种：

第一种，在地面上垂直固定一个标杆，在接近中午时连续观察标杆的投影，随着太阳高度角的变化，标杆投影长度逐渐缩短，达到最短后又逐渐加长。将标杆顶端在水平面上的太阳投影连续标记出来，连接标杆与其投影轨迹最近的一点，这条线所在的直线就是一条南北经线，即为南北向。

第二种，根据建温室所在地的地理经度，计算出当地的正午时刻的准确北京时间，然后垂直于地面固定一个标杆，在这一时刻所立标杆的投影所在的直线即为南北方向。

第三种，在地面上垂直固定一个标杆，再垂直于地面设一个移动标杆，夜间观测北极星，当两个标杆与北极星之间三点连成一直线时，两个标杆在地面的边线所在的直线即为南北经线。

确定好南北经线后，即可确定温室的东西基线。作法是：在南北经线上量取一段长6米的线段，分别从其两个端点向东或向西同一方向拉一条8米和一条10米长的绳，使其端点重合，就围成了一个直角三角形。将8米线延长，即为东西基线，也就完成了方位坐标。

在确定温室方位时，很少用指南针，因为它所指的方向受到磁偏角、天气、周围磁场的影响，而且还受不同纬度的影响。

③确定前后排温室的距离。建造温室群时，要确定好每栋温室之间的距离。确定前后排温室间距的原则，是在后排温室采光不受影响的前提下，尽量地缩小间距。若两排温室间距过大，浪费了土地，间距过小，前排温室会对后排温室造成遮阴。

计算前后排温室间距的方法是：根据温室的高度加上卷起草苫的高度（一般按0.5米计算），并考虑当地地理纬度和冬至日正午的太阳高度角。

例如：温室高为3.5米，卷起草苫后为4.0米，在北纬40°，冬至日正午太阳高度角26.5°，其正切值为0.5，后屋面的水平投影为1.5米，后墙底宽1.0米，代入公式：

S=4.0÷0.5-1.5-1.0+1.5+（K=1.3）=8.3（米）

S=8.3米，即后排温室的前底角至前排温室的后墙根应为8.3米。

④绘制田间规划图。土地调整集中连片以后，根据温室群的规模，把南北干道和东西干道标记出来。南北干道的走向与温室的方位一致，东西干道与南北干道垂直。

4.砖石钢架结构日光温室的建造

（1）基础建造

砖石结构墙一般需要埋0.5～0.8米深的基础，下铺设30厘米厚的干砂垫层，这样可以防止由于冻、融交替而导致墙身开裂。

（2）墙体建造

温室后墙及两侧山墙保温的好坏，即热阻的大小，直接影响温室的总耗热量和能源消耗。传统温室墙体采用土筑或实心砖墙，要想增加保温性能，单纯采用增加厚度的方式不经济，因此墙体最好采用异质复合结构，主要材料为烧结普通砖、水泥、砂、聚苯板等，墙体以及后屋面选材宜用导热率小的材料。现介绍几种保温墙体，各地可参考本地情况选用。

①带有空气间层的空心墙体。许多优化结构的复合墙体是墙内侧采用24厘米砖墙砂泥砌筑（内皮抹20毫米厚砂泥），墙外侧采用12厘米砖墙砂泥砌筑（外皮抹20毫米厚麦秸泥），中间设一定厚度的空气间层，其构造如图1-3所示。这样把热容量大的结构材料放在高温一侧（室内），因其蓄热系数大，其表面温度波动小，白天吸收太阳能，晚上释放给室内，可使温室内温度不致很快下降，对温室内的热稳定性有利。

1. 20 毫米厚麦秸泥抹面；2. 12 厘米砖墙砂泥砌筑；3. 70 毫米厚空气间层；4.砖墙砂泥砌筑；5. 20毫米厚砂泥抹面

图1-3　温室墙体结构示意图

在华北地区可采用两侧砖内夹70毫米厚空气间层这种组合墙体。这种墙体既能保证结构上的需要，又保温，省材料。

②空心砖墙体（24厘米、37厘米、50厘米墙）。空心砖墙比实心砖墙省料，保温好。它的抗震能力较弱，局部承压能力也较弱。所以，如果采用24厘米空心砖墙做温室外墙时，它的承重部位和墙角、门窗洞口等也要求卧实砌。24厘米空心砖墙，其导热系数约为K=1.37千卡/米2·℃。

③带有保温层的组合墙体。两侧采用一砖或半砖实心墙体，中间用聚苯乙烯板（也叫PS板）作为保温材料，聚苯板的厚度可根据当地情况确定，一般为50～200毫米厚。

④37厘米墙外侧培土。在高纬度地区，有的温室采用半地下式，这时可将挖出的土方堆在后墙外侧来增加厚度，这样既保温，又不增加造价。

（3）后屋面建造

温室后屋面保温的好坏也将影响温室的耗热量，通常也采用聚苯板做保温层，聚苯板厚度可由各地根据当地的地理位置而确定。

一般在钢拱架上铺一张25毫米的硬木板，然后铺一层油毯防潮，油毯上铺200毫米的PS板防寒层，上面再铺一层油毯防水，最后用40毫米厚的水泥砂浆抹平。

（4）防寒沟

在北纬45°以北地区，由于室外气温低，冻土层深，为防止温室内热量通过地面传至室外而影响温室地温，可以在温室外面的四周设置防寒沟，以加强温室的保温。防寒沟在夏季还能起到隔热的作用。从理论上讲防寒沟的深度和宽度应不小于当地冻土层的深度，但由于在防寒沟内填充隔热或发热物质，故其宽度和深度可以减小。从实际使用效果以及经济水平和施工方便来考虑，防寒沟深0.5～0.8米，宽0.3～0.5米，内填隔热物，如锯末、马粪、禽粪、稻壳、麦糠等均可，效果都非常好。这些有机隔热物1～2年就需更换一次，否则会降低防寒效果。如果使用有机肥为隔热材料，起出时已经完全腐熟，是非常好的有机肥料。防寒沟上面用100毫米厚的自然轻土夯实。采取上述措施后，温室内土壤向外的热传导显著降低。防寒沟内也可以在经防潮处理后，填入聚苯板、珍珠岩等，上面用砖石和水泥等封好，可不进行更换永久使用，但这样成本较高。

（5）钢拱架

钢拱架多采用钢筋拱架，上弦多采用4分管或准14～16钢筋，下弦用准12～14钢筋，拉花用准8～10钢筋，拱架间距0.8米，拱架间采用三道水平拉杆，材料采用准10的钢筋即可。具体参照下述钢架大棚部分。

（6）前屋面覆盖

现在常用的塑料膜有聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜等。聚乙烯薄膜的抗拉伸、耐用性和价格低廉等指标优于聚氯乙烯，聚氯乙烯则具有透光率高、保温性好、无滴性好等优点。

温室白天覆盖单层膜，夜晚为了加强保温，以免白天贮存的热能过快散失，外面覆盖单层棉被或防寒毡，也可用双层草苫、单层草苫加纸被，内挂二层膜等措施。

（7）临时加温措施

在北纬45°以北地区，由于冬季天气寒冷，仅靠太阳能获得热量是不能维持园艺作物生长发育的，必须设有辅助热源，具备临时加温条件，才能使设施园艺生产的正常进行有保障。现在栽培生产上多采用砖砌炉加设烟道加温方式。炉子由砖砌筑而成，烟道由砖或薄瓦砌成，烟气经烟道由烟囱排走。