淮北地區新型材料日光溫室設計與使用技術

李明

摘要 20世紀80年代我國日光溫室誕生于遼寧省，進入90年代后，開始大規模推廣。近幾年，隨著產業結構調整、農業企業資金不斷注入以及政府扶持力度不斷加大，各地開始建造大量塑鋼日光溫室。而傳統日光溫室因建造成本低、保溫效果好，仍然很受廣大菜農的喜愛。本文介紹了淮北地區日光溫室結構設計和使用技術，探討了新型材料在日光溫室中的應用，以期為日光溫室建造和應用提供參考。

關鍵詞 日光溫室；設計要點；新型材料應用；安徽淮北

中圖分類號 S625.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）13-0162-01

1 日光溫室結構設計

為提高日光溫室的采光、保溫性能，必須要對其結構進行合理設計，如日光溫室的方位、跨度和脊高、采光面、后屋面、緩沖間等。合理的結構設計可以保證其在嚴冬季節能夠最大限度地采光、保溫，滿足農作物對光照和溫度的需求。

1.1 方位設計

日光溫室的方位主要是溫室屋脊的走向。通常在設計溫室時，為了利于其充分采光，要坐北朝南、東西延長。在具體的日光溫室方位設計中，必須要結合當地實際情況進行針對性設計。在淮北地區建造日光溫室時，由于該地區光照早，最佳方位為正南偏東5°左右。在設計過程中，要注意溫室間距，以確保前棟溫室不影響后棟溫室的采光。

1.2 跨度和脊高

1.2.1 跨度。跨度指日光溫室采光面底腳到后墻內側的距離，直接影響日光溫室的采光和保溫效果。如果跨度過大，會導致前屋面角度變小，既不利于白天采光，也增加了散熱面積，不利于夜間保溫；如果跨度過小，雖然保證了采光和保溫效果，但降低了土地利用率[1]。據相關研究發現，淮北地區日光溫室跨度要根據當地最低氣溫確定。淮北地區最低溫度為-9 ℃，溫室最佳跨度為7～8 m。

1.2.2 脊高。脊高俗稱高度，是指日光溫室從屋脊到地面的垂直距離。在日光溫室跨度一定的情況下，脊高如果過低，就會相應減小溫室前屋面的角度、吸熱面積和溫室空間，不利于日光溫室的采光和保溫，無法滿足農作物生長、發育的需要；如果脊高過高，則會導致散熱面積增大，影響保溫效果，同時還會增加溫室的建造成本。因此，在設計日光溫室脊高時，要根據溫室的跨度進行確定。當跨度為6.5 m時，最佳脊高為2.8 m；當跨度為7.0 m時，最佳脊高為3.0 m；當跨度為8.0 m時，最佳脊高為3.4 m，……以此類推，確定日光溫室的脊高。

1.3 采光面

在設計日光溫室的過程中，最大限度地提高其采光率是日光溫室設計的關鍵。在對日光溫室進行采光面設計的研究中發現，日光溫室前屋面以平面最佳，不僅采光量大，且采光均勻。但在實際應用中，這種類型的日光溫室前端操作空間有限，且結構受力較差[2]。因此，必須要對日光溫室采光面進行進一步優化設計，以當地在整個冬季室內所獲得的最大太陽輻射量作為研究依據，依次確定采光屋面的性狀、傾斜角度。總體來說，在淮北地區，日光溫室采光面最佳的設計結構應為：采光面角保持22～23°，前屋面的坡度和弧度為上沿12～14°、中部22～23°、前坡26～30°、下沿70～80°。

1.4 后屋面

日光溫室后屋面可放一部分草氈，以起到儲熱、保溫的效果。同時，日光溫室后屋面也是保溫、采光設計的主要參數，尤其是后屋面的仰角設計。為了最大限度地保證日光溫室的采光量，必須要合理設計其仰角，仰角過小會影響采光。通常，在對日光溫室后屋面的設計過程中，必須要保證其仰角大于當地12月22日正午太陽高度角5～8°，以保證在冬季時陽光能充分照滿日光溫室的整個后墻，增加溫室采光量。

1.5 緩沖間

在設計日光溫室時，要加強對緩沖間的設計。通常要在日光溫室的一端內設計4 m×6 m的緩沖間，以避免工作人員在出入溫室的過程中，外界冷空氣對溫室內蔬菜等農作物造成不良影響。同時，緩沖間還能方便工作人員休息，也可用于放置所需要的農具。

2 日光溫室中新型材料的應用

2.1 采光面外覆蓋物

我國傳統的日光溫室采光面覆蓋物為草苫，其具有一定的保溫效果，但并不理想，大致范圍為4～6 ℃，最高保溫為10 ℃，雖然具有一定的經濟性，但在使用過程中草苫極容易吸水、重量大、不耐久、污染棚膜。近年來，隨著新型材料的出現，如利用紙被+草苫、雙層充氣膜+保溫被，可進一步提高日光溫室的保溫效果[3]。并且這種新型保溫材料在應用過程中除了具有良好的保溫效果外，還具有質輕、成本低、經久耐用、工廠化生產等特點。

2.2 日光溫室墻體

日光溫室墻體主要包括山墻和后墻，是溫室的結構承力部件和夜間保溫的關鍵。通常，日常溫室墻體結構主要包括干打壘、堆土、磚、替代磚、符合異質墻體等。結合淮北地區的氣候特點，日光溫室墻體的電熱阻>1.5 m2·k/W，荷載滿足于650 Pa風壓、294 Pa雪壓、140 mm/h排雨量和0.15 kN/m2。在研究中發現，如果采用磚砌墻，要保證厚度為70～80 cm，并用土將中間填實；若采用土墻，其厚度就要保持在80～100 cm之間；而采用鋼結構架新型保溫材料制成的墻體則具有最大的優勢，不僅滿足所有的荷載要求，還具有極好

的保溫效果[4]。

2.3 室內覆蓋物

在日光溫室內，地膜、無紡布、小拱棚、中棚、反光膜等都具有一定的保溫效果。研究發現，使用3層覆蓋膜較2層覆蓋膜增溫3 ℃左右，2層覆蓋膜較單層覆蓋膜增溫2.5 ℃左右。并且日光溫室在保溫的過程中，單用保溫幕、浮動覆蓋，具有較好的整體保溫效果；單用地膜、小拱棚、中棚時，局部保溫效果較好。

2.4 防寒溝

在日光溫室的東、西、南側應增置防寒溝，并在溫室外側加貼1排泡沫塑料板，使其厚度保持在10 cm之內，以有效阻斷溫室與外界進行地中傳熱，達到保溫效果。

3 結語

綜上所述，為最大限度地提高日光溫室的采光效果和保溫效果，滿足蔬菜生產和發育需求，必須要結合當地的氣候和光照條件不斷優化日光溫室結構設計。并在此基礎上，加強新型材料的應用，提高日光溫室的保溫效果。

4 參考文獻

[1] 樊平聲，馮偉民，苗彩霞，等.淮北地區新型材料日光溫室設計及使用技術[J].江蘇農業科學，2012，40（11）：382-384.

[2] 李南南.大跨度日光溫室新型材料的應用及研究[J].黑龍江科技信息，2011（20）：261.

[3] 張立蕓，徐剛毅，馬承偉，等.日光溫室新型墻體結構性能分析[J].沈陽農業大學學報，2006（3）：459-462.

[4] 尚和玉.日光溫室的新型材料骨架[J].農村實用工程技術，1994（6）：8.