傳統上,溫室主要用于瓜果、蔬菜、花卉、中草藥以及食用菌等園藝作物的生產,并且在今后很長一段時間里,園藝作物生產依然是溫室的最主要用途。但是隨著農業現代化的飛速發展和社會的不斷進步,溫室的用途也在不斷拓展,溫室已經開始用作生態餐廳、花卉展銷、水產養殖、畜禽養殖甚至昆蟲養殖等,并取得了良好的經濟效益和生態效益。隨著人們消費觀念的改變以及社會發展的需要,溫室的用途還將進一步擴大,延伸到日常生產、生活的各個方面。
一、溫室的類型及其特點
按不同的分類方法,溫室可分為各種不同類型,以下分別加以詳細地介紹。
(一)按溫室立面造型分類
1.單坡面溫室
僅屋脊一側為采光面的溫室稱為單坡面溫室。單坡面溫室又可根據前坡與后坡的投影長度比例劃分為1/2式、2/3式、3/4式、全坡式等幾種。單坡面溫室屋脊東西向,坡面朝南,北面用磚墻承重、保溫,在屋面設有葦箔、草簾保溫。屋面用玻璃覆蓋材料,采光、保溫、抗風性能較好,一般跨度為6米左右。夏季采用竹簾遮陽,冬季采用管道煤火加溫,主要用于北方冬季蔬菜或花卉越冬生產或春季提前育苗。采光面投影寬度占溫室跨度的比例越大,溫室內的光照越均勻,一年四季溫室內的固定陰影區越小,但溫室的保溫性能也越差。由于建造費用高,保溫尚不足,在北方冬季不加溫時,單坡面溫室不能滿足一般無土栽培作物生產要求。
2.雙坡面溫室
屋脊兩側均為采光面的溫室稱為雙坡面溫室,雙坡面及側墻均為玻璃等硬質透光覆蓋材料。雙坡面溫室的屋面型式可以是對稱人字型、不對稱人字型或折線型,其平面布局可以是單棟溫室,也可以是連棟溫室。根據跨度的不同,溫室結構有門式鋼架結構和桁架結構等。相比單坡面溫室,雙坡面溫室室內操作空間大,便于機械化作業,所以發達國家絕大部分溫室為雙坡面連棟溫室,人均管理水平可達3000~5000㎡。此外,雙坡面溫室采光面積大室內光照均勻,通風降溫效果好,抗雪載能力強,占地面積小,地面利用率高,凈空較高,栽培管理方便,可以實現大跨度,保證溫室內的種植有效面積得到充分的利用。但雙坡面溫室的保溫比小,散熱面積大,冬季運行采暖負荷大,在冬季嚴寒地區運行成本高。其主要特點是溫室主體結構采用熱浸鍍鋅表面防腐,單位面積用鋼量小,投資低,使用壽命長,溫室內配置適宜的環境調控設施,主要用于南方科研蔬菜育苗或花卉越冬栽培。
3.Venlo型溫室
Venlo型溫室是一種小屋面雙坡面玻璃溫室,采用玻璃作覆蓋材料,其材料性能、價格比比較理想,透光率可達90%以上,而且透光率不隨時間衰減,只要不出現破碎,玻璃的使用壽命可達到20年以上。Venlo型溫室屋面全部采用小截面鋁合金型材,3. 2m小屋面跨度,用桁架支撐小屋面,形成室內大空間,以便于機械化作業。Venlo型溫室除溫室透光率高外,鋼材用量小也是其一大特點。主體結構只有跨度方向桁架、天溝和支柱采用鋼結構,而且由于屋面較小,集水面積不大,天溝也比較小巧,有的廠家甚至將天溝也做成鋁合金材料,這使溫室的用鋼量進一步減小。Venlo型溫室屋面開窗采用屋脊兩側間隔設置,但對于我國大部分地區,由于夏季氣候炎熱,自然通風很難滿足降溫需要,所以,Venlo型溫室在我國應用還必須配置降溫設施。
(二)按平面布局和組合形式分類
1.單棟溫室
單棟溫室就是以一個標準單元作為一個獨立的子項進行建設,不需要排水天溝,雪荷載一般能自動滑落,不會對屋面形成太大的壓力,在設有側窗通風時,夏季通風降溫效果好。但是,由于單棟溫室群占地面積大,溫室表面大,所以冬季生產散熱量大,室內溫度、濕度均勻性差。
2.連棟溫室
為了降低造價,增大溫室規模,提高土地利用率,將兩棟或兩棟以上的單棟溫室在屋檐處連在一起,去掉中間隔墻,加上天溝等就構成了連棟溫室。連棟溫室造價低、占地少、保溫性好、便于操作管理,但通風換氣效果較差,特別是室內種植高大植株之后更差,需要通過天窗與側窗間的自然換氣或增設機械強制換氣,必要時夏季增設濕簾風機降溫。連棟溫室可分為以下幾種。
(1)雙層充氣膜普通型連棟溫室 為鋼管及冷彎型鋼組合式拱型框架結構。跨度8~10m,頂高4.5~6m,肩高3.0~4.5m,間距4~5m;覆蓋材料全部為雙層充氣薄膜,內外膜均為長壽無滴膜。我國大部分地區大陸性氣候強,冬季寒冷、夏季炎熱,靠自然通風降溫的連棟溫室,以3~5連棟為宜。
(2)大型玻璃連棟溫室為Venlo式框架結構。溫室結構形式為天溝連接多跨連棟,溫室屋面設計傾斜角度為20°,跨度9. 6m,間距4~5m,肩高3. 5~4. Sm,頂高4.5~6m;溫室框架結構主要由基礎、立柱、天溝、鋁合金檁條、門、電動式天窗等部件組成;覆蓋材料為國產優質4mm浮法玻璃,正常使用壽命25年,抗結露;最大排雨量140mm/h,抗震7級。設有強制通風或濕簾風機降溫的溫室,連櫟數不限,但棟長以40-50m為宜,此時通風降溫設備利用率高, 較為經濟實用。
(3)智能型連棟溫室 隨著無土栽培
生產的現代化、產業化,我國現代化的大型連棟溫室,特別是大型連棟塑料溫室得到了迅速發展。連棟溫室跨度8~10m,頂高4.5~6m,肩高3~4. 5m,間距4~5m,多采用異型薄壁型鋼、熱浸鍍鋅,卷簾或轉軸齒條開閉天窗、側窗,覆蓋材料頂部為雙層空氣薄膜,陽面墻和側墻為中空雙層PC板(陽光板),抗風墻為壓制復合板;配天窗系統、水簾風機降溫通風系統、遮陽保溫幕簾系統、采暖系統、滴灌及控制系統等環境調控裝置;通風、降溫、加溫、遮陽、保溫、灌溉施肥等實現了自動化。高檔溫室還實現了微電腦溫度、濕度、光照、C02濃度、營養液溫度、離子濃度等數據的采集、顯示、存儲,超限報警,以及以光照量為基準的智能化變溫管理等溫室綜合環境智能化控制,可實現高產、優質、高效栽培。智能型連棟溫室一次投資與運行管理費用較高,特別是華中以北地區,冬季采暖費用高,一般用于專業化、集約化、創匯農業或特殊品種無土栽培的溫室或試驗示范溫室。
(三)按溫室側墻(山墻)的形式分類
1.直壁溫室
直壁溫室的側墻或山墻都是直立的。
2.斜壁溫室
斜壁溫室一般在側墻或山墻向地面傾斜,由于側壁的傾斜,特別有利于抵抗風荷載,可形成溫室圍護墻體的空氣隔熱層,對提高溫室的總體保溫性能和室內環境的均勻性非常有利。為獲得斜壁溫室的抗風效果,在直壁溫室上輔加斜拉索,在生產中使用也有很好的效果,但在斜拉索處必須有明顯的標識,以免給生產帶來安全隱患。
(四)按溫室屋面形式分類
1.拱圓頂溫室
拱圓頂溫室一般采用半圓或合理拱軸線屋面形式。這種溫室受力合理,用材少,因而得到普遍采用。因為屋面坡度較緩,在溫室屋面任何地方開窗對溫室的通風影響都不太大,而且開窗機構的齒條也不會過長,有利于開窗機構的平衡傳動。
2.尖屋頂溫室
當尖屋頂溫室屋面坡度在15℃以上時,冬天有利于大部分積雪直接滑落,夏季有利于溫室通風和室內環境的均勻分布,但由于溫室體形加大,冬季散熱量加大,溫室骨架用材也相應增大。如果在室內天溝以下設置水平保溫幕,在冬季溫室的散熱面積將與拱圓屋面溫室基本相當,再通過結構優化,其總體用材量也能夠達到其他溫室的水平。
3.鋸齒形溫室
鋸齒形溫室為垂直立窗,通風窗在天溝處,開窗面積較大,在一定程度上減輕了暴雨對溫室排水的壓為,但屋檐天溝處的防水必須特別注意,需防止天溝溢流將雨水排進溫室。
4.屋脊窗溫室
屋脊窗溫室為垂直立窗,通風窗在屋脊處,開窗面積較小。垂直立窗夏季通風時,一般窗口設有防蟲網。從通風效果看,由于溫室熱空氣總是向上運動,而且屋脊處外界風力對屋面的負壓力也較大,因此,在同樣開窗面積的條件下,屋脊窗的通風能力要比其他通風窗強。
【五)按主體結構材料分類
現代溫室主體結構材料基本是鋼和鋁合金。
1.全鋼結構溫室
全鋼結構溫室前屋面和后屋面承重骨架為整體式鋼筋(管)桁架結構,或用熱浸鍍鋅鋼管通過連接縱梁和卡具形成受力整體,后屋面承重部分或成直線,或成曲線,室內無柱。
2.鋁合金結構溫室
鋁合金結構溫室框架全部采用熱鍍鋅矩形管、C形管,屋頂椽子、天窗均用鋁合金,四周配有鋁合金推拉窗和固定窗,玻璃為5mm浮法玻璃,透光性極好,也可安裝通風機和外遮陽幕。跨距6~10m,間距3m,檐高2.25m,脊高3. 6~4m,可任意連棟。
(六)按覆蓋材料分類
1.軟質覆蓋材料溫室
以塑料薄膜為覆蓋材料的各種單層、雙層塑料溫室,有單棟或連棟塑料溫室、日光溫室等。使用壽命在3年以上,一般不少于2年。
2.硬質覆蓋材料溫室
硬質覆蓋材料溫室包括玻璃板溫室、PVC板溫室、PE板溫室、PC板(單層陽光板、雙層陽光板、波浪板等)溫室、玻璃鋼板溫室等。
(1)玻璃溫室 以玻璃為透明覆蓋材料的溫室統稱為玻璃溫室。玻璃溫室的最大優點是透光率好,可達95%,而且穩定性好,不受時間影響;缺點是較重、易碎、保溫性能差、運行成本較高。適用于年溫差較小、陰雨多、日照短的地區。
(2)片材塑料溫室 其覆蓋材料為硬質波紋板或硬質多孔結構板,波紋板厚度1mm左右,多孔結構板有雙層和三層結構,厚度為8~20mm,使用壽命一般在10年以上。由于硬質板一次性投資較大,為降低造價,大部分溫室生產者將硬質塑料板與柔韌卷材塑料膜結合使用。~般溫室側墻用硬質板材,屋面用塑料薄膜。由于硬質板材抗沖擊能力強,作為溫室的側墻,對生產中的意外撞擊和碰撞有很強的承載能力,輕微的日常撞擊不會對溫室造成局部損傷或破壞。
(3) PC板溫室 PC板即聚碳酸酯板,PC板溫室的外觀基于荷蘭Venlo型玻璃溫室,跨度8~9m,開間3~4m,肩高3.8m。PC板有單層、雙層中空及三層中空3種結構形式,PC板溫室綜合了雙層充氣膜溫室和玻璃溫室的優點于一身。用PC板做覆蓋材料的優點是強度好,抗沖擊能力強,能抵御結露(防結露涂層工藝)和人為破壞;壽命長達15年以上;透光率好,達92%;內部空間寬敞,結構輕便;暖氣管加熱,布置于地溝下,保溫性能好;“幾”字型材料做檁條,可有效處理冷凝水排放,節能。由于PC板有上述諸多優點,因此應用范圍較廣,多用于高檔溫室。
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