CN208639147U - 网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适合周年无休生产的网架式大跨度无支柱矩式穹顶节能温室，属温室大棚技术领域。该温室利用钢构网架技术建设顶处为穹顶，地缘为矩式的大跨度无支柱温室钢构，利用温室内部网架平台实施保温被覆盖达到寒季保温效果，结合温室内部水墙蓄热技术，达到保温、蓄热、散热的动态可控，实现寒区冬季蔬果的免加温无休生产；结合矩式两端头的湿帘与风机配置，实现高温夏日的通风降温栽培，确保温室作物不管在寒区还是温暖地区的周年无休生产，是温室领域结构技术与调控技术的集成创新。

Description

网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室

技术领域

本实用新型属于温室设施领域。具体涉及一种网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室。

背景技术

温室技术从发明至现在已有悠久的历史，最早罗马帝国于公元前3年至公元37年就开始用云母作为覆盖建造温室用于黄瓜生产；法国于17世纪利用玻璃覆盖温床进行蔬菜种植，随后建起了简易的玻璃温室；在玻璃没有发明前，我国唐代就有用油纸作覆盖物，用温泉水进行加温的朴素温室栽培；20世纪中叶随着塑料工业发展，尤其是农用薄膜的出现，才助推了温室大棚技术的普及与发展。现在我国用于温室大棚建造的技术及方法有以下几种通用模式：简易塑料拱棚、联栋温室、玻璃温室、土墙日光温室。其中日光温室又叫冬暖式大棚，拱棚温室与联栋温室又叫春秋棚；这些类型的温室大棚各有优缺点，如土墙日光温室重点用于寒区冬季生产，遇到夏日必须掀膜露天生产，因土墙的存在造成夏日棚温更高；春秋棚则起到早春提前与晚秋延后的生产效果，无法周年调控生产，联栋温室与玻璃温室配合加温与降温措施可以达到周年生产，但冬季加温耗能大，生产成本高；另外，这些温室结构通常采用镀锌管材或槽钢进行拱式或者人字形屋顶建造，其每拱或每跨间距一般为8-12米，必须采用立柱支撑才能实现连体化大面积温室建造，再者其力学结构受限了温室高度，一般都于2.6 至7米之间，过高则影响受力与降低抗风性，无法栽培高大的树木与果树，大多用于蔬果栽培。

随着无土栽培技术与工厂化设施技术的发展应用，对于温室技术提出了新的需求，首先得周年覆盖，以达到避雨防虫的隔离栽培效果，不像如春秋棚及日光温室一样，进行夏日掀膜栽培；另外，立体化的耕作要求，需要更为高旷的温室空间来满足生长需要；同时灾害性天气的应对，需要温室有强大的抗风性与雪载性；为追求更高的经济效益，还需考虑节能性，创造低能耗周年生产的温室成为当前温室领域技术革新的焦点，也是未来工厂化立体化设施农业需解决的供给侧创新。

实用新型内容

针对当前温室技术种类单一，个性化需求与周年低能耗生产无法满足，应对灾害天气抗性差，空间利用率低等问题，提供一种网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室，实现设施温室的低能耗周年无休生产。

本实用新型目的通过以下技术方案来实现。

网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室，所述温室建设在矩形地块上，包括：穹顶及肩处垂面网架结构、顶处三角通风窗、出入口大门、保温设施网架平台、湿帘、风机及水墙；

所述温室的肩高与顶高根据矩形地块的长与宽，及内部栽培需要确定；

所述水墙总容量根据当地冬季最低气温及温室栽培所需的下限或适宜温度为参照，结合耕作区体积及保温设施情况确定；

所述风机和湿帘数量根据温室空间总体积，计算出夏日高温季节所需配置，风机或湿帘安装温室两端；

所述温室骨架的安装采用拧螺杆的方式安装，利用电动扳手参照装配图，结合起吊葫芦悬空，从温室顶处逐层往下安装，直至安装至温室肩处最底层；

所述三角通风窗为顶杆式电动启闭通风窗，出入口大门建于温室长边或宽边的中线处；

所述保温设施采用轻型保温幕，于温室肩处用紧线钳按照温室的维度拉钢丝作为保温幕布的覆盖支撑；于建造温室时，保温设施与安装设计的网架平台一起进行钢构安装；

所述温室网架部件材料通过CAD设计图整理出所需长度及对不同规格材料进行编号，制作成加工清单与装配图；部件材料长度其精准度保留至小数点后四位数；

所述部件材料选择热镀锌钢管，管的规格为管径2.5cm，壁厚0.17mm，利用冲床按照加工清单进行冲压加工。

所述的网架结构，由外三角结构、内蜂窝结构、空间桁架结构、加固内蜂窝结构组成，建成后形成厚0.5-0.8米的空间桁架夹层，于内蜂窝结构上安装卡槽卡内膜形成双层保温膜。

所述的水墙，采用化工桶装水后垒砌成墙的方式构建，冬日垒砌于光照充足的温室纵横中线过道两侧，并进行桶表面的涂黑处理；夏日搬移化工桶或者排放桶内的水及桶表面涂白色反光。

所述水墙总容量，是以外界冬季最低气温、内部栽培所需的最低与最适温度为参照，结合保温设施的热导系数，计算保持目标温度所需的每小时能耗；以水的比热容为参照；按照每桶的蓄水量计算出所需化工桶的数量。

所述保温设施为保温被、保温幕、阳光板或玻璃；保温设施的层数为单层或者双层。

所述的风机数量，按照温室空间总体积，结合所需风机的台数，以每分钟换气一次的通风方式，计算出每台风机的所需的流量。

所述部件材料的冲压加工，冲压时长度的测量以孔中距为准，孔径为8mm。

所述的拧螺杆方式安装，就是按照装配图每节点的编码，按垫片-管材 -垫片-螺帽的次序将部件材料套入螺杆，并用电动扳手拧紧。

所述的网架平台，采用管材按照三角网架结构安装，跨度过大的于平台下方增加支撑柱或以水墙为支撑。

本实用新型的有益效果是：

(1)穹顶形状的空间桁架式网架结构，与普通拱形温室相比，是整体网架式张拉力学的应用，大大增强了抗压性，提高了雪载与抗风性能。

(2)采用双膜覆盖，形成厚0.5-0.8m的静止空气层，达到类似充气膜的保温效果，大大提高了温室的保温性，优于单膜及阳光板与玻璃覆盖。

(3)穹顶结构空间硕大，适合立体耕作与高大经济植物的温室栽培，同时无支柱设计，提高了地面的利用率与布局的灵活性。

(4)水墙技术的融入，比土墙温室更具蓄热性，水的比热是土墙的3 倍，而且更具灵活性，夏日可撤除或者排空蓄水处理，解决了土墙温室夏日棚温过高的问题。

(5)于矩式网架温室两端头安装湿帘与风机，及顶处的三角开窗，形成良好的通风效果与降温效果，实现夏日高温季节的覆膜栽培。

综合上述技术措施，实现了寒区温室的节能化免加温周年无休耕作，也解决了夏日的高温气候所致的作物生长障碍，这是传统温室类型所无法比拟的效果与创新。

附图说明

图1本实用新型实施例的地块示意图；

图2本实用新型实施例的温室的平面图；

图3本实用新型实施例的温室的示意图；

图4本实用新型实施例的温室的垂面网架结构示意图；

图5本实用新型实施例的温室的部份部件材料装配图；

图6本实用新型实施例的温室的水墙示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

下面以一块25m*40m的长方形地块为例，建造网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室。其建造步骤如下：

1)用于建设温室的地块宽为25米长为40米(图1)，占地为1000平方米，拟建设成肩部垂高3.6米，穹顶顶高为10.6米的矩式网架温室(图 2)。

2)采用CAD制图软件绘制温室钢骨线图(图3)及三维模型，包括穹顶及肩处垂面网架结构(图4)(由外三角结构1、内蜂窝结构2、空间桁架结构3、加固内蜂窝结构4组成)、顶处三角通风窗、出入口大门、覆盖保温幕网架平台、湿帘及风机等。

3)利用CAD软件对温室穹顶及肩处的钢构部份进行编码标注并清理记录每根材料的长度，分别制作成装配图(图5为部份装配图)与材料加工清单。

4)应用CAD软件计算温室总用钢量为9000m管材，增加10％损耗，拟采购10000m25#热镀锌管，管壁厚为1.7mm；利用冲床按照加工清单的长度与编号进行冲压加工，加工后于每根材料上用记号写上相应的编码，方便安装时查找。

5)温室骨架的安装，先准备好安装工具，如撑杆、起吊葫芦与电动扳手；从场地中心点及温室装配图的顶处为安装起点，依次逐层往下安装，每层安装时用撑杆葫芦起吊，让安装部位腾离地面，方便拧螺杆安装。

6)网架每节点的安装，按照装配图依次往螺杆上穿入相应的部件材料，并用电动扳手拧紧螺帽，注意于材料两头必须垫上垫片，材料夹于垫片中间，这样才能达到良好的紧固效果。

7)在安装温室骨架时，同时进行卡槽安装，把需要安装卡槽线的部位 (外温室卡槽与内蜂窝卡槽)，用自攻螺丝或者卡件装配上卡槽，这样安装效率更高，无需攀高操作，温室总长为10.6m，当安装至一半高度时，即可进行膜覆盖，先把安装好的穹顶部份进行卡膜操作(包括外膜与内膜)，避免整体建好后需攀高覆膜操作，影响安全。

8)同样，三角窗的安装也与钢构安装一起完成，减少高空作业机率，让安装人员减少离地作业环节；随着安装层数增加，不断增加撑杆与起吊芦葫数量，起吊时，安装部位离地，其它部位可以着地，以增加温室稳定性与节省葫芦数量。

9)按照该温室的空间体积，计算最佳通风量来配备安装相应的风机流量，以两端边长25m的垂肩处间距4m安装风机，共需安装6台风机；该温室空间体积为6681m³，以最佳通风量每分钟温室空间全部换气一次计算，每台风机的每分钟流量必须为6681m³/6＝1113.5m³，即需配套每小时通风流量为66810m³的风机。温室两端一端安装风机，另一端安装湿帘，形成负压式对流通风与降温。

10)蓄热系统与保温系统设计，以外界最低气温-10℃，栽培作物夜晚温室最低保持10℃为管理目标，在不覆盖内保温被或保温幕而只覆双膜的前提下，需每小时消耗183413大卡的热量；以白天下午6点到次日上午9 点，历时15小时无太阳光照能量射入计算，温室内蓄热水墙水温以白天 25℃，降低至10℃的15度温差计，即每小时降低1℃，也就是在夜晚15 小时内，水墙每小时降低1℃同时，必须释放183413大卡热量才能确保该温室在外界气温-10℃条件下，保持室温10℃以上；以水比热容1大卡 (kg·℃)计，温室水墙要求总容量为183413Kg，以200L化工桶计，需920 桶垒砌成水墙才能满足蓄热的要求，如图6所示，该温室纵向主过道长为 50米，去除过横截主过道及两端头过道，以45m作为水墙垒砌区计算，横向主过道24m作20m计，总计70m过道两侧可用于化工桶垒砌，以桶的直径为0.6m，高0.9m计，作纵横主过道两侧每侧两排两层布局，共布设化工桶933桶，基本实现不加温效果。以外界气温-20℃为前提，确保室温 10℃，而且采用双膜覆盖及内部于高3米处覆盖内保温被或保温幕隔断空间(2808m³)计，综合热导系数为0.273，需每小时消耗87647大卡(kcal)，同样以15小时无太阳光能量射入计，而且同样以水墙水温25℃降低至10℃的15度温差计，需87.6立方米水体作为水墙，以化工桶为例，每化工桶 21容水200L计算，需配套化工桶438只垒砌成水墙；按照长45m过道两侧作两排2.5层垒砌，共布设化工桶450桶，基本实现不加温效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室，所述温室建设在矩形地块上，其特征在于，包括：穹顶及肩处垂面网架结构、顶处三角通风窗、出入口大门、保温设施网架平台、湿帘、风机及水墙；

所述风机或湿帘安装温室两端；

温室骨架的安装采用拧螺杆的方式安装，从温室顶处逐层往下安装，安装至温室肩处最底层；

所述三角通风窗为顶杆式电动启闭通风窗，出入口大门建于温室长边或宽边的中线处；

所述保温设施采用轻型保温幕；

温室网架部件材料选择热镀锌钢管，管的规格为管径2.5cm，壁厚0.17mm。

2.根据权利要求1所述的网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室，其特征在于：所述的网架结构，由外三角结构(1)、内蜂窝结构(2)、空间桁架结构(3)、加固内蜂窝结构(4)组成，建成后形成厚0.5-0.8米的空间桁架夹层，于内蜂窝结构上安装卡槽卡内膜形成双层保温膜。

3.根据权利要求1所述的网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室，其特征在于：所述的水墙，采用化工桶装水后垒砌成墙的方式构建，冬日垒砌于光照充足的温室纵横中线过道两侧，并进行桶表面的涂黑处理；夏日搬移化工桶或者排放桶内的水及桶表面涂白色反光。

4.根据权利要求1所述的网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室，其特征在于：所述保温设施为保温被、保温幕、阳光板或玻璃；保温设施的层数为单层或者双层。

5.根据权利要求1所述的网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室，其特征在于：所述部件材料的冲压加工，冲压时长度的测量以孔中距为准，孔径为8mm。

6.根据权利要求1所述的网架式大跨度无支柱的矩式穹顶节能温室，其特征在于：所述的网架平台，采用管材按照三角网架结构安装，跨度过大的于平台下方增加支撑柱或以水墙为支撑。