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连栋温室大棚的概述和结构

浏览次数:   发布时间: 2015-8-14 20:45:47
河南绿联温室总经理赵辽源先生认为,中国是农业大国,政府大力推进农村改革发展现代化农业,设施农业是现代化农业的显著标志,是现代化农业的重要组成部分,是农业高新技术的象征,而温室工程又是设施农业的重要组成部分,是现代化农业的最主要载体。温室是综合应用工程装备技术、生物技术和环境技术,按照动植物生长发育所要求的最佳环境,进行动植物生产的现代化生产方式,下面由河南绿联温室总经理为各位读者具体阐述一下温室大棚的概述和结构。
 
连栋温室大棚
 
  温室是采用透光覆盖材料为全部或部分围护结构,具有一定环境调控设备,用于抵御不良天气条件保证作物能正常生长发育的设施。温室根据平面布局和结构组合形式分为单栋温室和连栋温室。单栋温室又成单跨温室,指仅有一跨的温室,塑料大棚、日光温室等都属于单栋温室,通常采用单层薄膜覆盖。两跨及两跨以上,通过天沟连接中间无隔墙的温室,称为连栋温室。
 
  目前我国温室的主要类型有塑料大棚、日光温室和玻璃温室。 其中日光温室使用的较多,日光温室为节能型单栋温室,是由我国独创、具有鲜明中国特色的种植设施,是我国北方地区越冬生产的主要设施,也是目前农村庭院建造的主要温室类型之一。日光温室最突出的优点是保温性能好,节能效果显著,建造投资较低,有些材料可就地取材,总体经济效益较好,但是土地利用率较低,管理不太方便。
  而连栋温室土地利用率高、室内作机械化程度高、单位面积能源消耗少、室内温光环境均匀等优点更适合现代化设施农业的发展要求标准,满足未来设施农业融入高科技发展的需求,也是现代机械化农业必然发展趋势。
  连栋温室也称连跨温室,是有两跨及两跨以上通过天沟连接中间无隔墙的温室。现代温室主体结构是钢和铝合金,覆盖材料可采用单层或双层充气膜、塑料膜等软质材料,或是PC板、波浪板、玻璃、钢化玻璃等硬质材料。
  连栋温室从屋面采光面上为双屋面温室,又成全光温室,属于屋脊两侧均为采光面的温室。根据屋面形式可分为:“人”字屋面、拱圆顶形、锯齿形、平屋顶性、造型屋面性。
  连栋温室具有建筑特性与机械产品特性二者并存,因此连栋温室最大利用了土地面积的同时,又相应合理配置了一定的机械化调控环境设备。
  根据连栋温室的建筑特性,我们一般采用单元尺寸和总体尺寸两个方面来描述连栋温室的建筑尺寸特点,我国目前的温室建筑模数通常采用100mm进制。
  一、温室的单元尺寸:参数主要包括跨度、开间、檐高、脊高等。
  1.跨度:垂直天沟方向温室内两相邻主轴线之间的水平距离。通常,温室跨度规格尺寸为6.00m,6.40m,8.00m,9.00m,9.60m,10.80m,12.80m。
  2.开间:沿天沟方向、温室内两相邻主轴线之间的水平距离。通常,温室开间规格尺寸为:3.00m,4.00m,4.50m,5.00m。
  3.檐高:从室内地坪标高到天沟下檐的垂直距离。通常,温室檐高规格尺寸为3.00m,3.50m,4.00m,4.50m。
  4.脊高:指温室内地坪高到温室屋架最高点之间的距离。通常为檐高和屋盖高度的总和。
  二、温室的总体尺寸和温室的规模:温室的总体尺寸主要包括温室的长度、宽度、总高等。
  1.长度:指温室在整体尺寸较大方向的总长。
  2.宽度:指温室在整体尺寸较小方向的总长。
  3.总高:指温室内地坪高到温室屋架最高点之间的距离。最高点可以是温室屋面的最高点或温室屋面外其他构件(如外这样系统等)的最高点。
  温室的总体尺寸决定了温室的平面与空间规模,一般来讲,温室规模越大,其实内气候稳定性越好,单位造价也相应降低,但总投资增大,管理难度增加。因此,对于温室的适宜规模难以做出定论,只能根据中只要求、场地条件、投资等因素综合确定,但从满足温室通风的角度考虑,自然通风文史通风方向尺寸不宜大于40m,单体建筑面积宜在1000-3000m2;机械通风温室进排气口的距离宜小于60m,单体建筑面积宜在3000-5000m2。
  连栋温室的机械特性指的是温室的一些可调控环境设备,温室的作用就是为作物提供一个人造可调控的生长环境,这个环境能够为作物的生长提供温度、光、肥、气等重要条件。其中包括加温系统,开窗系统,通风、降温系统,拉幕系统,灌溉系统,电气系统等一系列的现代化机械设备。
  一、温室加温系统:又称采暖系统,即供暖系统,就是选择是当地的供热设备以满足温室采暖的负荷要求。对供暖系统的设计应该满足相应的要求:首先供暖系统要有足够的供热能力,能够在室外设计温度下保持室内所需要的温度,保证温室内植物的正常生长;其次是采暖系统的一次性投资和日常运行费用要经济合理,保证正常生产能够赢利;三是要求温室内温度均匀,散热设备遮阳少,占用空间小,设备运行安全可靠。
  采暖系统一般有热源、室内散热设备和热媒输送系统组成,目前用于温室德采暖系统方式主要有热水采暖、蒸汽采暖、热风采暖、电热采暖、辐射采暖和地面采暖等。实际应用中应根据温室建设当地的气候特点、温室的采暖负荷、当地燃料的供应情况和投资与管理水平等因素综合考虑选定。
  1.热水采暖系统:以热水为热媒的采暖系统,一般由提供热源的锅炉、热水输送管道、循环水泵、散热器以及各种控制和调节阀门等组成。该系统由于供热热媒的热情性较大,温度调节可达到较高的稳定性和均匀性,预热风和蒸汽采暖相比,虽一次性投资较多,循环动力较大,但热损失较小,运行较经济。一般冬季室外采暖设计温度在-10摄氏度以下且加温时间超过三个月者,常用热水采暖系统。
  2.蒸汽采暖系统:以蒸汽为热媒的采暖系统,其组成与热水采暖系统相近,但由于热媒为蒸汽,温度一般在100-110摄氏度,要求输送热媒的管道和散热器必须耐高压、高温、耐腐蚀,密封性好。由于温度高、压力大,相比热水采暖系统,散热器面积就小,亦即采暖系统的一次性投资相对较低,但管理的要求比热水采暖更严格。一般在有蒸汽资源的条件下或有大面积连片温室群供暖时,为了节约投资,才选用蒸汽采暖系统。
  3.热风采暖系统:是通过热交换器首先将空气加热,然后再用风机将加热空气直接送入温室提高室温的加热方式。这种加热方式由于是强制加热空气,一般加温的热效率较高。热风采暖加热空气的方法可以是热水或蒸汽通过换热器换热后由风机将热风吹入室内,称为热风机;也可以是加热炉直接燃烧加热空气,称为热风炉。热风机有电热热风机、热水热风机、蒸汽热风机,根据加热热媒的不同而有区别;热风炉也有燃煤热风炉、燃油热风炉和燃气热风炉,根据燃烧的材料不同而分类。输送热空气的方法又采用管道输送和不采用管道输送两种方式,前者输送管道上开设均匀送风孔,室内气温比较均匀,输送管道的材料可以是塑料薄膜筒或帆布缝制的筒;输送管道的布置可以在空中,也可以在栽培床下,视种植需要确定。
  热风采暖系统由于热风干燥,温室内相对湿度较低,此外由于空气的热惰性较小,加温时温室内温度上升速度快,但在停止加温后,室内温度下降也较快,易形成作物叶面结露积水,加温效果不及热水或蒸汽采暖系统稳定。由于加温筒内的空气温度较高,在风筒出风口附近容易出现高温,影响作物生长,设计中应控制风筒出风口温度,减小对作物的伤害。
  4.辐射采暖系统:利用辐射加热器释放的红外线直接对温室内空气、土壤和植物加热的方法。其加温原理就像白天太阳照射进温室一样,辐射红外线在照射到所遇到的物体后光能转换为热能使其表面温度升高,进而通过对流和传导将物体及周围空气温度提高。辐射加温管可以是电加热,也可以燃烧天然气加热。辐射源的温度可高达420-870摄氏度。其优点是升温快(直接加热到作物和地面的表面)、效率高(不加热整个温室空间),设备运行费用低,温室内种植作物叶面不易结露,有利于病虫害防治,对直接调节植物体温、光合作用及呼吸、蒸腾作用有明显效果,但设备要求较高,设计中必须详细计算辐射的均匀性,对反射罩及其材料特性要慎重选择。
  5.地面采暖系统:是利用加热设备转换热能进行土壤加温的加温方式。其中包括电热线采暖和热水地面采暖两种加温方式。
  二、温室开窗、通风、降温系统:温室通风是温室内部空气与室外空气进行交换的过程,以调控温室内温度、湿度、二氧化碳浓度和排除有害气体为目的,达到满足室内栽培植物正常生长要求的需要。温室通风在温室设计中占据重要位置,是温室生产环境调控必须采取的措施。现代连栋温室通风方式有两种:自然通风和风机通风。
  连栋温室的自然通风主要依靠开窗系统。开窗系统是指在温室中使用电力或人力,通过开窗传动机构将温室顶窗或侧窗开启和关闭的设备系统。现代连栋温室中常用的开窗系统,是依靠电力驱动的齿轮齿条开窗系统和卷膜器开窗系统。
  1.齿轮齿条开窗系统:是目前最常用的一种开窗机,其核心部件为齿轮齿条和减速电机,附属配件随着机构整体的不同而有差异。齿轮齿条开窗系统性能稳定、运行可靠安全、承载能力强、传动效率高、运转精确、便于实现自动控制,因此是大型连栋温室开窗机构的首选型式。
  根据传动原理和齿轮齿条布置的差异,可将齿轮齿条开窗机分为排齿开窗机和推杆开窗机。排齿开窗机是由齿条直接推动窗户启闭,而推杆开窗机则是有齿轮齿条将动力传递至推杆,再由推杆传递至开窗支杆,由开窗支杆推动窗户启闭。
  排齿开窗机按其安装部位、驱动方式的不同又可分为立面侧开窗、湿帘外开窗、屋顶连续开窗、屋顶扭矩分配式开窗;推杆开窗主要用在温室屋顶开窗,按驱动方式的不同可以分为轨道式交错开窗、摆臂式交错开窗和轨道式双向蝶形开窗。
  2.卷膜器开窗系统:是目前塑料连栋温室最普及的一种开窗机构,其核心部分为卷膜电机和卷膜轴,附属配件随着机构整体的不同而有差异。卷膜机构性能稳定、运行可靠安全、成本低廉、可以实现大面积的通风换气。
  根据提供动力的方式和安装位置的差异,可将卷膜开窗机构分为手动卷膜机构和电动卷膜机构,也可以分为屋顶卷膜和侧墙卷膜机构。
  风机通风就是利用通风机械实现换气的通风方式。风机通风是当自然通风不能满足通风需求时需要采用的通风机械系统,这类情况通常为满足温室降温的需要,基本采用排风方式,也称负压通风,并且经常与湿帘降温结合应用。 以温室屋脊走向为纵向,连栋温室风机通风系统的布局方式有纵向布局和横向布局两种。
  
  为避免室外冷空气进入温室内直接吹袭作物,冬季通风一般采用进风通风,又称正压通风。这种通风系统对温室的密闭性要求不高,需要时可以在进气口安装加温装置对空气进行加温处理。为是进入温室气流在室内分布均匀,在风机出风口连接塑料薄膜风管,通过风管上分布的小孔,将气流均匀输送到室内。
  在炎热的夏季,为满足温室内的温度要求,需要降温措施。蒸发降温是目前温室中最为广泛采用的降温技术之一。通常使用一些能够对空气进行热湿处理的设备对空气进行降温,温室中应用效果良好的空气热湿处理设备为空气和水直接接触式设备。
  1.湿帘风机降温系统:温室常用的蒸发降温方法。
  (1)湿帘降温装置和风机组成的湿帘—风机降温系统:湿帘降温装置包括湿帘材料、支撑湿帘材料的湿帘箱体或支撑构件、加湿湿帘的配水和供回水管路、水泵、集水池(水箱)、过滤装置、水位调控装置及电动控制装置等。湿帘降温装置和风机共同组成温室的湿帘—风机降温系统。
  2)湿帘冷风机:是将湿帘降温装置与风机组合在一起的缩小了的湿帘—风机降温系统,湿帘、风机组合在一个机体中,使用安装比较灵活。湿帘冷风机将室外干热空气加湿降温后送入温室中。湿帘冷风机用于小区域或局部区域的降温,可获得良好的效果。
  2.喷雾降温系统:通过技术手段将水以细微颗粒状喷入空气中,使水与空气充分接触,利用水蒸发吸热降低空气温度的方法称为喷雾降温。根据水是否直接喷入温室内以降低温室内空气温度,可分为直接式喷雾降温和间接式降温。
  三、温室拉幕系统:主要用于连栋温室的外遮阳和内保温系统中,利用具有一定遮光率的材料将多余的光照进行遮挡,或者利用保温材料是温室内部形成局部的封闭空间,起到调节光照、降温或保温的作用。拉幕系统按照驱动机构的类型可分为齿轮齿条拉幕机构、钢索拉幕机构和链式拉幕机构等,其中前两种机构最为常见。
  1.齿轮齿条拉幕机构:主要传动部件为齿轮齿条机构,利用齿轮齿条机构将驱动电机的旋转运动转化为齿条的直线运动,实现遮阳网或保温幕的展开和收拢。其特点是传动平稳可靠、传动精密高。但由于受齿条的长度和安装方式的限制,对于行程大于5m或安装条件受限的场合不适合。
  2.钢索拉幕机构:主要传动部件为换向轮和缠绕在驱动轴上的闭合驱动钢缆,利用钢缆和换向轮将驱动电机的旋转运动转化为钢缆的直线运动,实现遮阳网或保温幕的展开和收拢。其特点为传动形式简单,造价低廉。它不受安装方式的限制,适用场合灵活,尤其适用于行程较大、安装条件受限的场合。
  钢索拉幕机按照幕边驱动边的形式分为驱动杆式和驱动线式。驱动杆式钢索拉幕机通过钢索牵引驱动杆带动幕边展开和收拢。驱动线式钢索拉幕机通过钢索牵引驱动线边线,带动幕边展开和收拢。
  四、温室灌溉系统:功能主要是将灌溉用水从水源提取,经适当加压、净化、过滤等处理后,由输水管道送入田间灌溉设备,最后由温室田间灌溉设备中的灌水器对作物实施灌溉。一套完整的温室灌溉系统通常包括水源工程、首部枢纽、供水管网、田间灌溉设备、自动控制设备等五部分。实际生产中由于供水条件和灌溉要求不同,温室灌溉系统可能仅由部分设备组成。
  五、温室电气系统:即温室的所有用电设备的供电系统,供电系统就是由电源系统和输配电系统组成的产生电能并供应和输送给用电设备的系统。
     
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