CN102293131B - 二次下挖式高效节能日光温室 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二次下挖式高效节能日光温室，整体结构由排/渗水沟、采光屋面、后屋面、保温覆盖材料、东侧墙、西侧墙和后墙构成；本发明从采光和保温入手，优化设计了二次下挖式高效节能日光温室结构参数，其平均采光屋面角较第二代节能日光温室有较大提高，光照透过率增加而反射率降低，弱光区减少，提高光能利用率。由于采用二次下挖，侧墙和后墙均为较厚的土墙，白天的蓄热性能和夜间保温能均有较大提高。同时由于跨度和脊高都相应增加，温室储热空间增加，缓冲能力增强，可避免严冬季节室内温度的骤变，为室内作物的生长发育提供适宜的环境条件。

Description

二次下挖式高效节能日光温室

技术领域

本发明涉及一种二次下挖式高效节能日光温室，属于设施农业工程技术领域。

背景技术

日光温室是我国北方地区设施农业生产的主体设施，对我国冬春反季节园艺作物的生产和供应发挥着极为重要的作用。日光温室园艺作物的生产主要利用白天的太阳辐射和夜间的覆盖保温，以其独有的节能优势，使成本远低于高能耗的现代化温室，非常适合我国国情和现阶段经济发展的需要。在能源日趋短缺的未来，日光温室必将在设施农业发展中扮演更加重要的角色。但目前生产上大多数日光温室结构设计不合理，比如采光屋面角度和后屋面仰角偏小、后屋面长度偏短等，导致室内光能截获量不足，保温蓄热性较差，光能利用率较低，不能满足深冬季节喜温果菜类蔬菜作物的正常生产。生产上出现的部分下沉式日光温室下沉过深、后墙和侧墙过厚，造成室内南底脚处遮荫面过大，土地利用率较低，因而在一定程度上限制了节能日光温室的持续健康发展。

发明内容

针对现有日光温室结构设计不合理现状，本发明从采光和保温入手，优化设计了一种二次下挖式高效节能日光温室，其能够有效解决白天太阳光能的截获与夜间保温的矛盾，提高温室内温、光性能，满足深冬季节喜温果菜类蔬菜作物的正常生产。

一种二次下挖式高效节能日光温室，方位为坐北朝南，偏东5°，平均采光屋面角为27.0-29.0°，后屋面仰角为45-47°，脊高为5.0-6.0m，跨度为10-12m，温室整体结构由排/渗水沟、采光屋面、后屋面、保温覆盖材料、东侧墙、西侧墙和后墙构成；根据温室跨度，室内地面下挖1.3-1.6m形成栽培床面，同时为了减少下挖壁面在室内形成的阴影带，将采光屋面南侧2.5m范围内的土壤进行二次下挖0.5m，形成室内栽培床面与室外二次下挖面高差0.8-1.1m，即下挖壁面相当于下挖深度0.8-1.1m；在距温室采光屋面南侧1.0m处设置梯形排/渗水沟，排/渗水沟深1.0m,上口宽1.5m、下口宽1.0m；采光屋面上覆盖透明覆盖材料和保温覆盖材料，保温覆盖材料的放置位置由原来采光屋面的北部后延到后屋面的培土层上，保温覆盖材料放置的位置北延1.0-1.5m；采光屋面上安装有温室薄膜自动除尘装置，利用自然风力对薄膜上的灰尘和污垢进行清除以保持高透光率；在日光温室北部顶端通风口下方斜挂挡风防雨膜，以防止通风口处夏季淋雨、冬季进冷风；后墙和东西侧墙均为机打土墙，墙体形状均为梯形体，后墙高4.3-5.0m、上宽1.5-2.0m、下宽3.0-6.0m；该温室不设缓冲间，在采光屋面西侧底部或温室西侧墙或后墙直接设置入口。

为了增加日光温室的采光量，采光屋面形状采用圆弧型或者拱圆型，根据合理采光时段（10:00-14:00）理论，结合温室高跨比、建造成本等因素，本发明二次下挖式节能日光温室的平均采光屋面角为27.0-29.0°。

以冬季后屋面不在后墙形成遮光为依据，确定适宜的后屋面仰角为45-47°。

根据温室跨度和平均采光屋面角，确定二次下挖式高效节能日光温室的脊高为5.0-6.0m。

利用计算线阴影的原理，计算11月至翌年2月合理采光时段（10:00-14:00）内下挖壁面在室内形成的阴影区域，以下挖壁面在室内产生的阴影率不宜超过15%为约束条件，并结合当地地下水埋深度，确定跨度为10-12m的节能日光温室适宜的下挖深度为0.8-1.1m。

根据温室内外二次下挖的土方量以及排水沟土方量，并结合机械打墙的可操作性，确定二次下挖式高效节能日光温室的后墙高为4.3-5.0m，墙体形状为梯形体，墙体上宽1.5-2.0m，墙体下宽3.0-6.0m。

根据当地降雨量和降雨强度，在距温室南侧1.0m处设置梯形排/渗水沟，上口宽1.5m，底宽1.0m，深1.0m。冬季也可填入秸秆或稻草等作为防寒沟，或堆积雪天采光屋面清扫的雪。

温室建造时先根据温室跨度，将室内地面下挖1.3-1.6m形成栽培床面，为了减少下挖壁面在室内形成的阴影带，将采光屋面南侧2.5m左右范围内的土壤进行二次下挖0.5m，形成室内栽培床面与室外二次下挖面高差0.8-1.1m，即下挖壁面相当于下挖深度0.8-1.1m。在实际建造中，先下挖地平面形成栽培床面，然后建造后屋面，再建采光屋面。

后屋面主要由后立柱、后横梁、后屋面檩条及上面铺制的保温材料四部分构成，培土后与采光屋面平滑衔接，保温覆盖材料的放置位置由原来采光屋面的北部后延到后屋面的培土层上，保温覆盖材料放置的位置北延1.0-1.5m，相当于增加了南北向的阳光入射，提高了日光温室的采光性能。

采光屋面拱架为钢竹木混合结构，主拱架由镀锌管组成，副拱梁由竹竿组成。采光屋面上覆盖透明覆盖材料和保温覆盖材料，透明覆盖材料为长寿涂覆型消雾无滴膜，同时安装温室薄膜自动除尘装置，利用自然风的力量对膜上的灰尘和污垢进行清除，保持薄膜高透光率。保温覆盖材料为稻草苫，宽度为3.0m，重量为4kg-5kg/m²，长度主要根据日光温室跨度而定，安装时按“品”字型搭接。

本发明的核心技术为：采用二次下挖机打土墙技术，东、西、北三面墙体均为较厚的土墙，白天的蓄热性能和夜间保温性能均有较大提高；平均采光屋面角较第二代节能日光温室有较大提高，光照透过率增加而反射率降低，弱光区减少，光能利用率提高；跨度和脊高都相应增加，温室储热空间增加，缓冲能力增强，可避免严冬季节室内温度的骤变，为室内作物的生长发育提供适宜的环境条件。

附图说明

附图为本发明的二次下挖式高效节能日光温室剖面图（以温室跨度10m为例）。

图中：1、室外地平面，2、排/渗水沟，3、室外二次下挖面，4、采光屋面，5、前立柱，6、栽培床面，7、后屋面檩条，8、后屋面，9、后墙，10、草苫/保温被卷轴，11、平均采光屋面角，12、后屋面仰角，13、室内走道/灌溉沟，14、前屋面拱架预埋件，15、后屋面檩条预埋件，16、立柱预埋件，17、室内走道/灌溉沟界面，18、保温覆盖材料，19、中立柱，20、后立柱，21、下挖壁面。

具体实施方式

实施例1  如附图所示，以温室跨度10m为例，该日光温室基本结构由排/渗水沟2、采光屋面4、后屋面8、保温覆盖材料18、东侧墙、西侧墙和后墙9构成。

先将室内地面下挖1.3m形成栽培床面；后墙9和东西侧墙均为机打土墙，使用挖掘机和压路机筑墙，墙体形状为梯形体，根据下挖深度和排/渗水沟2的土方量，墙体上宽1.5-2.0m，底宽3.0-6.0m。用于夯土墙的土应为粘土或粉质粘土，且不能含有植物根茎等有机物及垃圾。筑墙前先将墙体所在位置及两侧各30cm的土夯实，然后再做墙体。筑墙土壤湿度应适宜，即用手攥成团，高于地面30cm松手后土团落地应成散沙状。筑墙前先用推土机将温室内30cm左右深的表土推向棚址的南侧，以便表土回填。然后推平墙基，墙基宽6m左右，碾压5-6次后，用挖掘机挖土筑墙，下挖深度为1.3m。墙体每次筑高40-50cm，要用推土机错开车辙碾压6-8次，大约筑4-5层，墙高达到4.3m（相对原地面），然后用挖掘机切削出后墙9，后墙面切削时应注意有一定斜度，以防止墙体滑坡、垮塌。东、西侧墙与后墙9同时建起，建造过程同后墙9，建成后同后墙9一样切削成梯形体，并将东、西侧墙上部切削成采光屋面4形状。墙体建成之后，及时回填表土，整平并浇水沉实室内栽培床面6，基准栽培床面与屋脊线平行度≤30mm。

二次下挖式高效节能日光温室的显著特点就是建造时将地平面1进行二次下挖。为了降低温室南地脚处下挖壁面21在室内的遮荫，将室内栽培床面6整平后，将日光温室采光屋面4南侧2.5m左右的土壤再次下挖0.5m，形成栽培床面6与室外二次下挖面3高差0.8m，与室外地平面1高差在1.3m，这样下挖壁面21相当于下挖0.8m。然后在距温室采光屋面4底部南侧1.0m处设置梯形排/渗水沟2，排/渗水沟深1.0m，上口宽1.5m，下口宽1.0m。

二次下挖式高效节能日光温室，适宜的后屋面仰角12为45-47°。后屋面8主要由后立柱20、后横梁、后屋面檩条7及上面铺制的保温材料四部分构成。在实际建造中，先建造后屋面8，然后再建采光屋面4。后立柱20竖起前，可先挖一个长为40cm、宽为40cm、深为40-50cm的小土坑，为了保证后立柱20的坚固性，在小坑底部埋放预埋件16，然后将后立柱竖立在预埋件16上，最后将小坑空隙部分用土填埋，并压实。

二次下挖式高效节能日光温室的后横梁置于后立柱20的顶端，呈东西延伸。后屋面檩条7的作用主要是将后立柱20和后横梁紧紧固定在一起，后屋面檩条7采用水泥预制件做成，其一端压在后横梁上，另一端压在后屋面檩条预埋件15上。后屋面檩条7固定好后，在其上面沿东西方向每隔10cm拉一道10-12﹟的冷拔丝，其两端分别固定在温室东西侧墙外侧的预埋基础上。然后在冷拔丝上面依次铺设木椽子、塑料膜、30cm厚秸秆，再将建造墙体剩余土方培在上面形成后屋面8，后屋面8厚度约为1.5m左右，基本杜绝了夜间日光温室内能量从后屋面8的散失。后屋面8培土后与采光屋面4平滑衔接，将保温覆盖材料18的放置位置由采光屋面4的北部后延到后屋面8的培土层上，保温覆盖材料18存放的位置可北延1.0-1.5m，相应增加了光能截获面积。

二次下挖式高效节能日光温室，适宜的平均采光屋面角11为27°-29°，脊高为5.0m。采光屋面4拱架为钢竹木混合结构，主拱架由镀锌管组成，副拱梁由竹竿组成。主拱架由直径规格为直径40mm、壁厚3mm镀锌钢管制成，副拱架由直径为5mm左右圆竹制成。后横梁由50mm×50mm×5mm角铁或直径60mm镀锌钢管制成。后屋面檩条7由钢筋混凝土柱制成。采光屋面每隔3m设钢拱架，拱架间距偏差±10mm，拱架拱圆平面与温室纵轴线垂直度≤10mm。拱架下由南往北依次设前立柱5、中立柱19和后立柱20，均由钢筋混凝土柱制成。要求立柱东西南北均在一条直线上，立柱下端埋立柱预埋件16作底基，防止立柱受压力后下沉。东西向每隔40cm拉一道8﹟铅丝，两端分别固定于东西侧墙外的预埋基础上。

二次下挖式高效节能日光温室采光屋面透明覆盖材料主要采用厚度为0.08-0.1mm、透光率90%以上的长寿涂覆型消雾无滴膜。覆盖时采用一大膜、两小膜的三块薄膜覆盖法，同时安装温室薄膜自动除尘装置，利用自然风力对膜上的灰尘和污垢进行清除，以保持薄膜高透光率。在日光温室北部顶端通风口下方斜挂挡风防雨膜，以防止通风口处夏季淋雨、冬季进冷风。采光屋面保温覆盖材料18为稻草苫，其宽度为3.0m，重量为4kg-5kg/m²，长度主要根据日光温室跨度而定，安装时按“品”字型搭接。

二次下挖式高效节能日光温室，采用自然通风，在温室的顶部开放风口，放风口采用人工滑轮开缝或卷膜开缝；在日光温室北部顶端通风口下方斜挂挡风防雨膜，以防止通风口处夏季淋雨、冬季进冷风；为了节约建造成本，二次下挖式高效节能日光温室不设缓冲间，而在采光屋面西侧底部或温室西侧墙或后墙直接设置入口。

实施例2   如果温室跨度为12m，则将室内地面下挖1.6m形成栽培床面，脊高为6m,同时为了减少下挖壁面在室内形成的阴影带，将采光屋面南侧2.5m范围内的土壤进行二次下挖0.5m，形成室内栽培床面与室外二次下挖面高差1.1m，即下挖壁面相当于下挖深度1.1m；其余建造方法同实施例1。

Claims (1)

1.一种二次下挖式高效节能日光温室，结构由专门研制计算而设计的排/渗水沟、采光屋面、后屋面、保温覆盖材料、东侧墙、西侧墙和后墙构成；其特征在于该温室方位为坐北朝南，偏东5°，平均采光屋面角为27.0-29.0°，后屋面仰角为45-47°，脊高为5.0-6.0m，跨度为10-12m；根据温室跨度，室内地面下挖1.3-1.6m形成栽培床面，再将采光屋面南侧2.5m范围内的土壤进行二次下挖0.5m，形成室内栽培床面与室外二次下挖面高差0.8-1.1m；在所述采光屋面南侧1.0m处设置梯形排/渗水沟，排/渗水沟深1.0m，上口宽1.5m，下口宽1.0m；所述的采光屋面上覆盖保温覆盖材料，所述的保温覆盖材料的放置位置由采光屋面的北部北延到后屋面上1.0-1.5m；所述的后墙和东西侧墙均为机打土墙，墙体形状均为梯形体；所述的后墙高4.3-5.0m、上宽1.5-2.0m、下宽3.0-6.0m；该温室北部顶端通风口下方斜挂挡风防雨膜；该温室不设缓冲间，在所述采光屋面西侧底部或温室西侧墙或后墙直接设置入口。

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