日光温室的结构设计与建造技术

（三）日光温室的结构设计与建造技术

1.日光温室的几何尺寸

日光温室的几何尺寸如图24所示。

（a）平面图

（b）剖面图

图24日光温室的几何尺寸定义图

跨度（L）：后墙内侧至前坡屋面骨架基础内侧的距离；

后墙高度（h）：基准地面至后坡与后墙内侧交点；

温室高度（H）：基准地面至屋脊骨架上侧的距离；

后坡仰角（α）：后坡内侧斜面与水平面夹角；

温室长度（M）：两山墙内侧距离；

温室面积：温室跨度L与长度M的乘积。

2.日光温室建筑设计原则

（1）温室方位

日光温室要尽量减少后墙遮阴。一般应坐北朝南，但对高纬度（ 40°以北）和晨雾大、气温低的地区，冬季日光温室不能日出即揭帘受光，这样，方位可适当偏西。偏离角应根据当地纬度和揭帘时间确定，一般不宜大于10°。温室方位的确定应考虑当地冬季主导风向，避免强风吹袭前坡屋面。

（2）温室间距

间距的确定应以前栋不影响后栋采光为前提。丘陵地区可采用阶梯式建造；平原地区也应使冬至日上午10时阳光能照射到温室的前沿，即使土地资源非常宝贵的地区，也应保证冬至日中午阳光能照射到温室前防寒沟。

（3）温室总体尺寸

主要指剖面尺寸。一般根据温室的跨度和高度，组成标准温室，而后墙高度和后坡仰角应根据操作空间要求和当地气候条件确定。有关温室总体尺寸的确定将在后面加以介绍。

为了便于操作，温室长度不宜大于100米，温室面积以小于1亩为宜。

3.温室结构

（1）温室周围或一侧应设置防寒沟，深度一般应为0．5米，宽度为0.3～0．5米，沟内填充保温材料。保温材料的热阻应接近或达到后墙热阻。防寒沟应进行防水防潮处理，要保持干燥，它可设在温室内外，但室内效果更佳。

（2）冬季以北风或偏北风为主导风向的地区，温室北侧应设风障。

（3 ）为了田间作业方便，温室前坡屋面骨架的高度，在距离温室前沿0.5米水平距离处，不应低于0.7米，宜在0.7～0.8米。

（4）为适应目前草苫的规格和便于压膜线固膜，温室骨架间距推荐尺寸为0.75～1.0米。

（5）山墙上应设置上人台阶，高于2米的山墙和后墙应设安全防护栏，栏高不低于0.9米。

4.塑料覆盖日光温室结构设计与建造

（1）塑膜对直射光光线透过率特性

不同投射角的直射光对塑膜的透过率如图25所示。由图25可知，塑膜光线透过率与直射光的投射角不呈单调的线性关系。当投射角在0°～40°时，直射光的透过率变化不大，能保证透过率大于80％，只有投射角大于45°时，透过率才明显减小，大于60°时，则急剧减小，所以直射光对棚面的投射角在40°以内时，即能获得较好的透光效果。

图25　不同投射角直射光对塑膜的透过率

（2）日光温室断面形状

日光温室断面尺寸如图26所示。日光温室跨度L、后墙高h、后坡仰角α、高度H、南坡屋面角度α₀是决定日光温室结构的主要参数。

图26　日光温室断面尺寸图

（3）南坡屋面角α₀

研究表明，采光总量的多少与采光屋面形状无关，而是由α₀来决定。由于不同地区接收的太阳辐射能不同，经理论推导，在北纬30°～43°地区，南坡屋面角度α₀优化值如表13所示。

表13　屋面角度α₀优化值

（4）棚面形状

虽然棚面形状与采光量多少无关，但从棚面牢固性出发，棚面摔打现象与棚面弧度有关。棚面摔打现象是由棚内外空气气压不等造成的。当棚外风速大时，空气压强（静压）减小，棚内产生举力，棚膜向外鼓起。但在风速变化的瞬间，由于压膜线的拉力，棚膜又返回棚架，如此反复，棚膜就被反复摔打。

根据理论分析可知，对于跨度为5.5米和6.0米的温室，棚面曲线的合理轴线设计公式为：

式中：Y_i为棚面对应于X_i的弧线点高；X_i为距温室南端的水平距离；L₁为日光温室棚膜在水平方向上的投影宽度。对跨度为6.5米和7.0米的温室，用下述公式计算：

如以北纬准＝41°为例，日光温室跨度为L＝7米，后墙高度h＝2米，优化α₀＝30°，如选取α₀＝35°，则经弧线公式计算，其结果如表14所示。

表14　准=41°、7米跨度、后墙高2米的日光温室弧线点高

单位：米

这样即可设计出光效高、棚面摔打轻而又方便操作的优化日光温室。

（5）温室的高度与跨度

温室的高度与跨度是密切相关的。目前“模式”中的温室设计普遍是高度矮、跨度增大。它带来的弊端有许多人已认识到了，而在实际做的时候绝大多数人又把它忽视了。这是人们希望温室内可播种面积越大越好，而导致跨度增大，根据理论分析及实践经验，推荐温室的跨度与高度如表15所示。

表15　温室的高度与跨度的关系

（6）温室的后墙、山墙的建造

日光温室后墙高度一般为1.8～2.2米，不宜低于1.6米。后墙要距房屋3～4米外，沿着温室延长方向画线。后墙、山墙按建筑材料可分为泥垛、砖石两种。无论是用泥还是用砖，基础最好是用砖或石头砌筑成0.5米高，这样可有效地抗雨淋、水泡，延长温室的使用寿命。墙体若用砖砌，内层砖墙24厘米，中间保温夹层12厘米，外层砖墙厚12厘米。保温夹层可填充珍珠岩、炉灰渣等，如图27所示。若用泥垛，要用扬脚泥垛，底宽1米、顶宽0.8米。后墙可培土，以便提高保温效果。

（7）后坡及拱架

后坡与水平面夹角称后坡仰角，一般α=35°～45°，不宜小于30°，坡长1.7米左右为好。温室骨架可采用钢管骨架、氧化镁骨架及竹木结构骨架。对于竹木结构骨架，拱架采用直径3～4厘米粗的竹竿或4～5厘米宽的厚竹片制成，竹竿长5米，竹片长6米，间隔0.8米左右。设两排前柱，每3.3米远一根，支在悬梁上。悬梁与每个拱架之间安装约15厘米长的吊柱，把拱架支起固定，这种结构称为悬梁吊柱。悬梁选8厘米粗、3.5米长的硬杂木。中柱支撑在后坡前部，应选用粗10厘米以上、长2.5米以上的硬杂木，每隔3.3米一根，与前柱在一个平面上。后坡第一层是用硬杂木搭在中柱与后墙上，称柁木，数量同中柱，选粗12厘米、长大于2米（比后坡长度长0.4米左右）的圆材。柁木上边有4道粗10厘米、长度不小于3.5米的檩木，檩子上勒箔，可用玉米秸、秫秸等，箔上边抹两遍扬脚泥。抹第二遍时铺一层废旧塑料。扬脚泥上放一层荛，再抹泥或培土，还可铺整捆玉米秸、稻草等，总厚度达0.6米以上。

图27　砖砌异质复合墙体

（8）棚膜的选用

各地区应用的棚膜主要有聚氯乙烯膜（占4/5 ）、聚乙烯膜（占1/5 ）。聚氯乙烯膜几乎全是无滴膜。