CN114830946A - 一种采用地下保温方式的高效日光温室 - Google Patents
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Abstract
涉及一种采用地下保温方式的高效日光温室，包括温室地面、后墙、拱坡和密封膜，拱坡南北方向设置，上端设置在温室北墙即后墙上，底端设置在地面，密封膜设置在拱坡上，还包括保温槽和底角隔热体，保温槽深度1~1.5米，设置在温室地面的下方，温室地面四周的边缘均落在保温槽内；沿着拱坡底边设置底角隔热体，隔热体的长度不小于拱坡底边的长度，隔热体紧贴拱坡下部的密封膜。本发明成功的将温室地面下方的土壤变成了温室蓄热体，持续向空间释放热量，很好的将地下及周围冻土冷气隔离，在最大程度上减少了热量的流失，保留住白天接收日光照射后提升的地温，满足大部分作物的种植需求。
Description
技术领域
本发明涉及农产品培育种植的日光温室领域，特别涉及一种采用地下保温方式的高效日光温室。
背景技术
我国从上世纪80年代末90年代初大规模推广日光温室，相比国外的联动玻璃温室，日光温室建造成本低，保温性能高，使用成本低，可操作性强，农户易于接受。我国很多地区特别是山东河北等地区自八九年推广日光温室以来，种植效率明显提高。
早期推行三体土墙日光温室由于比整体下沉，底部比地面底，夏天雨季的排水问题直接影响了其使用效果，逐步被钢骨架的组合式温室取代。虽然目前现有技术的钢骨架的组合式温室的保温效果可以满足在河北、山东以南地区的种植需求，但是其建造成本及使用成本都还不能完全达到种植户的要求，特别是对于低温零下40℃以下的地区，其保温效果还不能完全满足种植需要。
随着温室的发展，现有技术的日光温室地面以上的保温措施即拱梁、薄膜、保温被等技术都非常完善，但是温室热量流失的方向除了大气空间环境外，另一个最重要的方向就是地下冻土层，也就是说，既增温又丢温：土壤每天经过照射升温后，夜晚向室内释放一部分热量，而另一部分通过地下土壤向下和四周扩散流失热能。在最低温度零下16℃左右的地区，冻土层一般达到25cm左右，而在最低温度零下50℃左右东北地区，冻土层更深，特别是根河某些地区，在地下30厘米至2.6米左右存在常年不能融化的冻土层。为了减少热量流失增强日光温室的保温效果，通常在室内室外同时设置防寒沟，防寒沟内的填充物是各种干草或牛粪马粪之类，上面覆盖薄膜保温，但是这些填充物的发酵时间很有限，一旦完成发酵冷却后基本没有多大的保温和隔热作用，不能阻止地下热量向四周流失，而温室正下方的大面积范围几乎没有保温措施。因此，最低温度零下16℃左右的地区，现有技术的日光温室可以满足需求，而对于寒冷的东北地区，周围冻土及地下冻土层严重影响了温室的保温效果，对温室的保温起到了釜底抽薪的作用，即使采用地面以上最先进日光温室，不解决地下的保温问题，温室的保温效果也会大打折扣，也很难满足大部分果蔬的种植需求。
本人2021年申请的发明专利《一种高效采光的组装式日光温室》，改变了组合式温室保温被的放置方式，使日光温室可以最大限度的采光，提高了温室的升温速度，增强了保温性能，温室在10:30~10：40可以升温至32℃，保温温度最低可达16℃以上，比现有的性能最好温室提高1℃以上，适合国内零下35到40度的地区使用；本人2021年申请的发明专利《一种内含独立封闭区域的组合日光温室》，在独立的封闭区域利用相变材料或者太阳能，高温时储存热能，低温时释放热能，以此实现温室的保温，其保温效果，太阳能增温方式比现有技术太阳能温室增温效果提高一倍以上，相变材料增温技术的温室的最低温度可以提高7℃左右，并且升温时间可以维持3~4天，是温室技术的重大突破，但是建造中的技术含量比较高，对建造者的要求比较高。有行内专家设计的几字形温室内墙上挂太阳能热板，通过日光晒热增温板与地下管道连接来增加地温，其建造过于麻烦，成本偏高，并且太阳能热板影响了后墙下方原有的种植功能和种植效益。
因此，为了促进蔬菜花卉产业的发展，实现蔬菜花卉产业再次飞腾，大幅提升温室的保温性能，确保使用者利益最大化，特别为北方辽宁、吉林、黑龙江、内蒙、新疆提供一款建造成本低、维护成本低、保温可靠的日光温室，从地下保温着手是可行的途径。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种采用地下保温方式的高效日光温室。在日光温室的下方挖出一个用硬质聚氨酯泡沫板搭建成的保温槽，成功的将温室地面下方的土壤变成了温室蓄热体，持续向空间释放热量，很好的将地下及周围冻土冷气隔离，在最大程度上减少了热量的流失，保留住白天接收日光照射后提升的地温，满足大部分作物的种植需求。
本发明的技术方案是：一种采用地下保温方式的高效日光温室，包括温室地面、后墙、拱坡和密封膜，所述拱坡南北方向设置，上端设置在温室北墙即后墙上，底端设置在地面，密封膜设置在拱坡上，还包括保温槽和底角隔热体，所述保温槽深度1~1.5米，设置在所述温室地面的下方，温室地面四周的边缘均落在保温槽内；沿着拱坡底边设置底角隔热体，所述隔热体的长度不小于拱坡底边的长度，隔热体紧贴拱坡下部的密封膜。
在上述技术方案中，保温槽的底部是用若干块V字形硬质聚氨酯泡沫板拼接而成，相邻的V字形硬质聚氨酯泡沫板之间留有缝隙；保温槽的围墙主体选用硬质聚氨酯泡沫板，埋在地下，上端与地面平齐；在温室地面之外、保温槽边界之内区域的地面铺设EVA泡沫绵作为保温槽防护层；所述底角隔热体选用EVA泡沫绵圆柱体。
在上述技术方案中，所述保温槽的深度为1.5米。
在上述技术方案中，还包括保温被，设置在温室后墙和侧面的保温被为后墙保温被，设置在拱坡即前坡上的保温被为前坡保温被，在每根拱梁的延长杆的下方设置与后墙立柱对应的卷帘机支撑立柱，数根卷帘机支撑立柱组成卷帘机支撑墙，在温室侧面铺设六层后墙保温被，在后墙外侧和卷帘机支撑墙外侧分别铺设三层后墙保温被，在拱坡上铺设五层前坡保温被，后墙保温被和前坡保温被内层保温被选用橡塑海绵作芯材，上下复合土工膜，最外层保温被选用EVA泡沫棉作芯材，上下复合土工膜。
在上述技术方案中，五个卷帘机设置在温室后墙上方拱梁的延长杆上，在最北端卷帘机外侧的每根拱梁延长杆上分别设置保温被暗挡架，所述保温被暗挡架设置在后墙保温被的下方，在最外层后墙保温被的外面对应于保温被暗挡架上端的位置安装卡槽。
在上述技术方案中，在温室东西向两端的拱梁的上方分别设置风挡。
在上述技术方案中，还包括保温被覆盖膜，夏天环境温度偏高，第一层前坡保温被Ⅰ单层即被就可以满足需求，其他保温被闲置卷回原处，当前坡保温被Ⅱ卷回原处时，所述保温被覆盖膜的一端设置设置在前坡保温被Ⅱ的下方，保温被覆盖薄膜横跨前坡保温被Ⅱ、前坡保温被Ⅲ、前坡保温被Ⅵ和前坡保温被Ⅴ四个前坡保温被，另一端设置在最外层后墙保温被Ⅰ外表面。
本发明的有益效果是：在温室地面下挖出大于温室的保温槽，保温槽的四周及底部均选用用硬质聚氨酯泡沫板，其保温效果及使用寿命时间远不是用干草、牛粪等填充物制作的防寒沟可以比肩，成功的将温室地面下方的土壤变成了温室蓄热体，持续向空间释放热量，很好的将地下及周围冻土冷气隔离，在最大程度上减少了热量的流失；拱坡底角EVA材质隔热体的设置，前坡保温被可以紧贴在EVA保温材料上，使地上棚体和地下保温组成相对的密闭空间，更有利于保留住白天接收日光照射后提升的地温。特别是对于我国最寒冷地区（例如根河、漠河），最低温度达零下58℃，将日光温室建造在深度1.5米的保温槽上，有效阻止了温室土壤的热量向冻土层的流失，冬季不需要电能或其他能源加温温室内温度就能保持在16℃以上，达到大部分果菜类的种植要求，并且为畜牧和水产养殖提供了一款不用能源加温的养殖环境；对于最低温不低于零下20℃的地区（例如津京、山东等地区），可以将保温槽深度控制在一米以内同时适当减少保温被层数，更方便扩大棚体跨度增加温室面积，更宜于大规模生产操作，优势更为明显；对于最低温度低于零下60℃的更寒冷地区，有了地下温室蓄热体作保障，可以通过选择性能更优秀的保温槽材料或者增强棚体的保温措施即可满足需求，因此，本发明的日光温室具备了向北更寒冷地区推广的条件。
最外层保温被为不吸水的EVA泡沫棉作芯材并和上下复合土工膜材料，宜于从顶部往下清雪或融雪。暗挡架上扣紧的薄膜扣紧在保温被上，解决了保温被夏季多雨时节的防雨，有效的保护了棚体延时了棚体使用寿命。由于保温被是一个整体密封连接，在东西两侧设置的风挡，能够挡住大风吹起保温被，提高了保温被抗风性能，减少了农户抗风时的人力付出。
本发明温室在使用过程中，只需要白天收集日光即可满足热能需求，不需要其他加温手段，只有卷帘机和自动开风系统用电，电能消耗小，约为同等规格面积连栋温室能源消耗的1%，易于农户创造效益，更适合我国大面积推广。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的侧面结构示意图；
图3是本发明保温槽底面示意图；
图4是本发明保温被覆盖膜连接示意图；
图5是本发明是隔热体与前坡保温被的位置状态图。
具体实施方式
以东北根河地区为例，夜间最低温度达零下58℃，通常冻土层在2~2.6米以下，个别地区地下30cm即时永久冻土层。
如图1、图2、图3所示，一种采用地下保温方式的高效日光温室，在需要建造日光温室的地方，先使用开沟机沿温室地面四周外延伸1米左右开出1.5米深的沟，将硬质聚氨酯泡沫板埋在沟中，形成保温槽2的围墙主体2-1；采取边挖边填的方法，使用挖掘机陆续挖出1.5米深的保温槽2，在挖槽的同时，将若干块V字形硬质聚氨酯泡沫板2-1-1拼接铺设在地面，形成保温槽2的底部2-1，相邻的V字形硬质聚氨酯泡沫板之间留有缝隙2-1-2，以此可以保证在满足保温的同时又可以使灌溉水从缝隙流出；在保温槽2挖好后，所挖出的土壤全部还原到保温槽2内；
如图2所示，沿保温槽2的四周的围墙主体2-1向内收缩一米，确定日光温室的边界，边界内区域即温室地面1，在温室地面1上建造高效保温日光温室，首先建造后墙3、拱梁4-1、立柱4-2、横梁4-3形成温室框架，拱梁4-1、立柱4-2和横梁4-3组成拱坡4；然后在拱坡4上设置第一开风系统11-1和第二开风系统11-2，在拱坡及温室侧面铺设保温膜5，在温室侧面留出温室门12；
在后墙上方的拱梁4-1的延长杆上安装五个卷帘机13，最南边的卷帘机13的位置位于后墙北面，不超过后墙3，在拱梁4-1的延长杆的下方焊接与后墙立柱3-1对应的卷帘机支撑立柱15-1，数根卷帘机支撑立柱15-1组成卷帘机支撑墙15，在最北面的卷帘机外侧的每根拱梁4-1的延长杆上分别焊接保温被暗挡架8；在温室侧面铺设六层后墙保温被7-1，在温室后墙3外侧铺设三层后墙保温被7-1，在卷帘机支撑墙15外侧铺设三层后墙保温被7-1；卷帘机支撑墙15外侧的后墙保温被7-1绕过保温被暗挡架8，停留在保温被暗挡架8侧面的下部；五层前坡保温被7-2的前端与后墙保温被7-1交叉相连后用扁钢固定在保温被暗挡架8的侧面，其余部分分别架在五个卷帘机13上；在最外层后墙保温被7-1的外面对应于保温被暗挡架8上端的位置安装卡槽14，用于固定保温被覆盖膜9；
由于橡塑海绵在零下40℃会出现发硬现象，为达到既保温有节约成本的目的，内层保温被选用橡塑海绵作芯材，上下复合土工膜，最外层保温被选用EVA泡沫棉作芯材，上下复合土工膜；
图1、图2和图5所示，在温室拱坡4两端的拱梁4-1的下端分别安装支撑架16，直径约25cm的EVA泡沫绵圆柱体架在支撑架16上，形成底角隔热体6，底角隔热体6贴紧拱坡下部的密封膜5，当保温被7落下时，保温被7与底角隔热体6紧贴，减少了由于保温被底角缝隙而造成的热量流失。
如图1所示，在温室地面1之外、保温槽2边界之内区域的地面铺设EVA泡沫绵作为保温槽防护层2-2。
如图2所示，为防止大风将保温被吹起，在温室东西向两端的拱梁4-1的上方分别粘接高约30厘米、宽度约25厘米的EVA泡沫绵作为风挡10。
如图4所示，夏天环境温度偏高，第一层前坡保温被Ⅰ7-2-1单层即被就可以避免大风、冰雹等恶劣天气的侵袭，其他保温被闲置，当前坡保温被Ⅱ7-2-2卷起后，在前坡保温被Ⅱ7-2-2的下方粘保温被覆盖膜9，保温被覆盖膜9横跨前坡保温被Ⅱ7-2-2、前坡保温被Ⅲ7-2-3、前坡保温被Ⅵ7-2-4和前坡保温被Ⅴ7-2-5四个前坡保温被，另一端卡在对应于保温被暗挡架8的后墙保温被7-1外层的卡槽14内。
使用时：
冬天早上约8.30分左右太阳升起时摇动卷帘机13摇把，将五层前坡保温被7-2分别卷到最上端，最上方设置限位器，以方便卷到最佳效果时自动停下；
在10:30左右温室内温度升高，根据温室内的不同植物所需的温度控制温室温度，打开第一开风系统11-1和第二开风系统11-2给温室充分通风换气，大约下午3:00左右关上放风系统，并放下五层前坡保温被7-2保温，由于温室地下有保温槽2这个蓄热体做后盾，热量流失很慢，温室降温的速度也就非常慢，达到了优异的保温效果。
在使用中可根据当地的地域环境，合理选择地下保温槽长度深度，同时通过控制保温槽材料或者棚体的保温措施即可满足需求，因此，本发明的日光温室可以满足大部分地域环境的使用要求，特别对于极寒冷地区更是显示了独特的优势。
Claims (7)
1.一种采用地下保温方式的高效日光温室，包括温室地面（1）、后墙（3）拱坡（4）和密封膜（5），所述拱坡（4）南北方向设置，上端设置在温室北墙即后墙（3）上，底端设置在地面，密封膜（5）设置在拱坡（4）上，其特征在于：还包括保温槽（2）和底角隔热体（6），所述保温槽（2）深度1~1.5米，设置在所述温室地面（1）的下方，温室地面（1）四周的边缘均落在保温槽（2）内；沿着拱坡（4）底边设置底角隔热体（6），所述隔热体（6）的长度不小于拱坡（4）底边的长度，隔热体（6）紧贴拱坡下部的密封膜（5）。
2.如权利要求1所述的一种采用地下保温方式的高效日光温室，其特征在于：保温槽（2）的底部（2-3）是用若干块V字形硬质聚氨酯泡沫板（2-3-1）拼接而成，相邻的V字形硬质聚氨酯泡沫板之间留有缝隙（2-3-2）；保温槽（2）的围墙主体（2-1）选用硬质聚氨酯泡沫板，埋在地下，上端与地面平齐；在温室地面（1）之外、保温槽（2）边界之内区域的地面铺设EVA泡沫绵作为保温槽防护层（2-2）；所述底角隔热体（6）选用EVA泡沫绵圆柱体。
3.如权利要求1所述的一种采用地下保温方式的高效日光温室，其特征在于：所述保温槽（2）的深度为1.5米。
4.如权利要求1所述的一种采用地下保温方式的高效日光温室，还包括保温被（7），设置在温室后墙和侧面的保温被为后墙保温被（7-1），设置在拱坡即前坡上的保温被为前坡保温被（7-2）；其特征在于：在每根拱梁（4-1）的延长杆的下方分别设置与后墙立柱（3-1）对应的卷帘机支撑立柱（15-1），数根卷帘机支撑立柱（15-1）组成卷帘机支撑墙（15），在温室侧面铺设六层后墙保温被（7-1），在后墙（3）外侧和卷帘机支撑墙（15）外侧分别铺设三层后墙保温被（7-1），在拱坡（4）上铺设五层前坡保温被（7-2），后墙保温被（7-1）和前坡保温被（7-2）的内层均选用橡塑海绵作芯材，上下复合土工膜，最外层选用EVA泡沫棉作芯材，上下复合土工膜。
5.如权利要求4所述的一种采用地下保温方式的高效日光温室，其特征在于：五个卷帘机（13）设置在温室后墙上方拱梁（4-1）的延长杆上，在最北端卷帘机（13）外侧的每根拱梁（4-1）延长杆上分别设置保温被暗挡架（8），所述保温被暗挡架（8）设置在后墙保温被（7-1）的下方；在最外层后墙保温被（7-1）的外面对应于保温被暗挡架（8）上端的位置设置卡槽（14）。
6.如权利要求1所述的一种采用地下保温方式的高效日光温室，其特征在于：在温室东西向两端的拱梁（4-1）的上方分别设置风挡（10）。
7.如权利要求4所述的一种采用地下保温方式的高效日光温室，其特征在于：还包括保温被覆盖膜（9），夏天环境温度偏高，第一层前坡保温被Ⅰ（7-2-1）单层即被就可以满足需求，其他保温被闲置卷回原处，当前坡保温被Ⅱ（7-2-2）卷回原处时，所述保温被覆盖膜（9）的一端设置在前坡保温被Ⅱ（7-2-2）的下方，保温被覆盖薄膜（9）横跨前坡保温被Ⅱ（7-2-2）、前坡保温被Ⅲ（7-2-3）、前坡保温被Ⅵ（7-2-4）和前坡保温被Ⅴ（7-2-5）四个前坡保温被，设置在最外层后墙保温被（7-1）外表面的卡槽（14）内。
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| CN202340527U (zh) * | 2011-09-07 | 2012-07-25 | 兰州交通大学 | 一种高寒地区温室大棚 |
| CN104542123A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-29 | 纪维祥 | 温室大棚降温储热和保温系统 |
| CN206101074U (zh) * | 2016-08-29 | 2017-04-19 | 张传坤 | 日光温室地面围护隔热层 |
| CN207443667U (zh) * | 2017-11-21 | 2018-06-05 | 青海民族大学 | 一种高寒高海拔地区的温室大棚 |
| CN113079895A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-07-09 | 张永敬 | 一种高效采光的组装式日光温室 |
-
2022
- 2022-04-14 CN CN202210387245.9A patent/CN114830946B/zh active Active
Patent Citations (5)
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