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【编者按】近年来,塑料大棚向大跨度、保温方向发展,既可以提高土地利用率和大棚性价比,也可以进行越冬生产,同时适宜机械化作业,降低劳动强度。周长吉研究员通过在各地的考察,系统的总结和梳理了不同形式的大跨度保温塑料大棚的形式及其配套环境控制设备。2017年第12期本刊已经刊登了大跨度保温塑料大棚的建筑形式、结构形式和通风形式,本期将继续介绍大跨度保温塑料大棚的外保温形式、内保温形式及环境调控形式,以供广大的温室设施研究者和生产者借鉴,也期望文章所总结的内容能成为国内大跨度保温塑料大棚研究和实践的一个新起点。
外保温形式
保温被与卷帘机
卷被式外保温是大跨度保温塑料大棚的主要特征。由于大跨度保温塑料大棚是在传统日光温室的基础上发展而来,将塑料大棚屋面以屋脊为界分为2个弧面,每个弧面就相当于日光温室的采光前屋面,所以在日光温室采光前屋面上所用的外保温技术可以完全移植到大跨度保温塑料大棚上,所不同的只是传统的日光温室仅在采光前屋面安装1套卷帘机,而大跨度保温塑料大棚则要在大棚的两侧各安装1台卷帘机(新近开发的通风后屋面日光温室也采用2套卷帘机[1-2])。
大跨度保温塑料大棚所用的保温被几乎完全采用了日光温室用的各种保温被,包括针刺毡保温被、橡塑材料保温被等,而卷放保温被的卷帘机也几乎完全照搬了日光温室中所能用到的各种卷帘机形式,如侧摆臂式(图1a)、中置二连杆式(图1b)、中置行车式(图1c)、山墙滚轮式(图1d)等,其基本运行模式都是“上卷下铺”。这种运行模式技术成熟、可选用的卷帘机形式多样,但最大的问题是保温被长期滞留在大棚的屋脊,会在室内形成不可消除的移动阴影带,不仅影响大棚内作物的采光,也影响大棚内温度的提升。此外,保温被从大棚两侧卷起后会在大棚的屋脊处形成一个凹槽,遇到雨雪天气后,滞留在该凹槽内的雨水和积雪难以排除,不仅增加了大棚的屋面荷载,也对保温被的防水提出了更高的要求,对于防水性能较差的保温被,雨水可能很快渗入保温被,不仅增加了保温被自身的重量,也降低了保温被的保温性能。
保温被在屋脊处的固定与卷放
日光温室保温被的固定边可以固定在温室的屋脊处,也可以固定在温室的后屋面,但大跨度保温塑料大棚上的外保温被却只能固定在大棚的屋脊处。事实上,覆盖大棚的外保温被是一张整体保温被,安装时将保温被整体覆盖在大棚棚面后,在大棚屋脊位置固定保温被。对于走道一侧单柱结构大棚,在连接柱顶一条通长压板上伸出保温被固定螺栓,穿过保温被后再用一条压板固定保温被。一对固定压板即形成对两侧保温被固定边的固定(实际上是一条固定边,两侧卷被公用,图2b),同时该固定压板及其固定螺栓也可用于固定两侧保温被的压被绳。
对于走道两侧设置立柱的保温大棚,保温被在屋顶处的固定则采用两条固定压板,分别安装在两排立柱的柱顶位置(图2a)。这种保温被固定方法将使走道顶部的保温被处于永久铺放状态,在室内形成的阴影带面积更大。为了方便铺设保温被卷被绳和压被绳,这种保温被固定系统还在大棚的屋脊位置保温被的外侧沿大棚长度方向安装了一条压条或压管(图2c),两侧保温被的卷被绳和压被绳可同时固定在该压条或压管上,可有效提高压条的使用效率。
保温被在室内的阴影
前已叙及,大跨度保温塑料大棚安装外卷被保温系统采用“上卷下铺”的操作方式后,保温被将永久滞留在大棚屋脊,会在室内形成移动的阴影带,而且该阴影带的宽度还与保温被的固定方式和保温被卷起的位置有直接的关系。走道两侧双立柱结构大棚内保温被形成的阴影带宽度较走道单侧立柱结构大棚内的阴影带更宽(图3a)。对于中置卷帘机的卷被系统,除了沿大棚长度方向的阴影带外,在大棚的中部还有一条沿大棚跨度方向的阴影带(图3b)。这些阴影带随着太阳的运动在大棚内移动,不会形成固定阴影带,但这种阴影带对作物生长的影响还是非常显著,尤其是大棚中部阴影带滞留的时间相对较长,影响更大。
为了解决大棚内由于保温被覆盖形成的阴影带,有研究者开发了一种“下卷上铺”的卷被系统(图3c)。这种卷被方式当保温被卷起时收拢到地面,大棚屋面上没有任何覆盖物,完全消除了由于保温被覆盖造成的室内阴影带,而且大棚屋面开窗也可以设置在大棚的脊部,使自然通风的效果达到最大,屋面上由于保温被积水的附加荷载也将完全消除。基于这一原理开发的卷帘机,可能不止一种形式,希望业界同仁们开拓思路,相信在未来的研究和开发中针对大跨度外保温的问题会有更多的解决方案呈现给人们。
内保温形式
保温大棚除了上述外保温外,为了进一步增强大棚的保温性能,很多大棚还在室内安装了二道,甚至三道、四道保溫幕。这些保温幕的材料有的是透光塑料薄膜,有的是连栋温室室内保温幕用的缀铝箔保温幕,还有的使用了轻质材料的保温被,如腈纶棉等。驱动内保温幕的机构有水平拉幕和弧面卷膜两种形式。
水平拉幕式内保温系统
水平拉幕式内保温系统是通过手动或电动方式将保温幕在水平面内收拢或展开的一种拉幕方式。根据保温幕活动边的运行方向,可将水平拉幕系统分为沿大棚跨度方向的拉幕系统和沿大棚长度方向的拉幕系统。对室内多柱的保温大棚,由于立柱的阻挡,不论是沿大棚跨度方向的拉幕还是沿大棚长度方向的拉幕,均需要将幕布分为多幅,拉幕系统的行程即是立柱之间的间距(图4a),但对于走道两侧双排柱、走道单侧柱和室内无立柱的保温大棚,如果采用大棚跨度方向拉幕系统,由于跨度方向距离较小,则室内保温幕只用2幅即可(走道两侧双排柱的大棚,走道顶部的保温幕应单独设置和控制),这种系统保温幕的密封性更好(图4b、图4c)。沿跨度方向的拉幕系统,其固定边一般固定在大棚的侧墙肩部的位置,而沿大棚长度方向的拉幕系统,保温幕的固定边则需要安装在立柱所在的位置,而且为了增强保温幕的密闭性在相邻两幅保温幕的交界处应设置密封兜。由于密封兜是固定不动的,在大棚内会形成固定的阴影带,在一定程度上会影响种植作物的采光。 双层结构卷膜式内保温幕系统
与水平拉幕保温系统相区别的应该是坡面或弧面卷膜保温系统。由于大跨度保温塑料大棚的屋面基本为弧面,所以配套大跨度保温大棚的非水平拉幕保温系统主要是弧面卷膜系统(图5)。
水平拉幕保温系统支撑保温幕的结构为托幕线和压幕线,无论托幕线还是压幕线都可以直接固定连接在大棚的立柱或屋面骨架上,大棚不需要再另设任何专门的结构构件,而弧面卷膜系统则必须有独立的支撑结构,这种独立支撑结构与原有大棚从结构上形成了一种双层夹套结构,也就是在原有大棚内再套一个塑料大棚结构。其中内层结构的主要功能就是支撑保温膜和卷膜机构。
从山墙看大棚内有两堵山墙,与大棚的外山墙平行,但高度稍矮,一方面是为了形成与原大棚山墙之间的空气间层,依靠空气间层保温隔热;另一方面更是为了安装和操作内层保温膜的需要。山墙一般用透光材料覆盖,可以是PC中空板(图5a),也可以是常规的塑料薄膜(图5d、图5e)。
内层结构的骨架由于大棚跨度较大,多用桁架结构。从结构承力来讲,内层结构不承担室外风雪荷载,大部分情况下只承担保温膜产生的荷载,有的大棚也将作物直接吊挂在内层结构上,这样内层结构可能同时承载作物荷载,还有如将喷灌车等设备安装在内层结构上,所以在内层结构设计中应重点考虑作物荷载和设备荷载。由于设计承载力的不同,内层结构有的采用完全的桁架结构(图5b),有的则采用主副梁结构,即两榀桁架之间布置2~3榀单管骨架(图5c)。具体采用哪种结构形式应根据结构承载情况通过结构力学分析确定。
内保温的密封性的好坏是关系大棚保温性能的主要因素。任何保温膜之间的连接必须有足够的搭接。图5c是屋面保温膜在山墙处的密封方式,在靠近山墙的2~3 m范围内应有一层永久固定的塑料薄膜,内层屋面和侧墙的卷膜保温膜与该固定保温膜搭接宽度至少应在0.5~1.0 m。在内层结构的侧墙与地面的交接处同样也应该有类似山墙处的密封方式,就是在靠近地面0.3~0.5 m的范围内设置一幅永久固定的保温膜(图5f),从屋面和侧墙上卷放下来的保温膜与该固定膜重叠,形成侧墙的严密保温。
双层间套结构是这种内保温的核心。有了支撑结构,启闭内保温膜的卷膜器可以是电动卷膜器,也可以是手动卷膜器,其型号和使用与大棚外层结构的通风系统完全一致。一般可在内层结构的两侧侧墙安装手动卷膜器(也可以是电动卷膜器),控制两侧的卷膜;在内层结构的屋面安装电动卷膜器(也可以是带手臂的手动卷膜器),控制屋面上保温膜的卷放。
采用透光的保温膜不仅可以用于大棚的夜间保温,在室外光照强、温度低的白天也可以在不影响作物采光的条件下覆盖保温,可有效提升大棚白天的温度,增加作物的有效积温。
其他环境调控技术
和日光温室不同,由于加大了塑料大棚的跨度,其生产性能基本和连栋温室相同,大跨度保温塑料大棚不仅可以用于作物的冬季生产,而且也可以用于作物夏季生产,这也正是这种设施结构能够在性能上优于日光温室以及连栋温室的核心竞争力表现。相比日光温室,这种大棚具有良好的保温性能,可越冬生产,而且土地利用率高、机械化作业水平高、环境调控能力强、设计和建造的标准化水平高、造价不相上下,可越夏生产;相比连栋温室,其节能效果显著,是未来生态、绿色发展的必然趋势。为实现超越日光温室和连栋温室性能的目标,大跨度保温大棚在环境调控设备上也充分借鉴了日光温室和连栋温室的环境调控设备。
湿帘-风机降温系统
湿帘-风机降温系统是连栋温室夏季降温的标配设备。大跨度保温塑料大棚为了能够实现越夏生产,也可以配套湿帘-风机降温系统(图6a、图6b)。一般湿帘和风机分别安装在大棚相对的2个山墙上,为了不影响采光,南侧山墙安装风机,北侧山墙安装湿帘。湿帘的高度一般应在1.2~1.5 m,宽度以内层保温结构能够安装的宽度为限,一般安装在内层结构上,夏季通风降温时打开大棚山墙的外门,关闭内层山墙门,形成湿帘的进风口,打开大棚外层侧墙通风口也可以形成湿帘的进风口。风机一般按照4~6 m的间距设计安装大流量轴流风机,风量多为14000 m3/h。由于受风机有效工作距离的限制,一般风机湿帘之间的间距不超过60 m,这也就从另外一个方面限制了大棚的总体长度。对于长度超过60 m的超长大棚,也可以参照连栋温室湿帘风机的设计方法,在大棚的中部安装湿帘,在大棚的两堵山墙安装风机,但这样会在室内形成较大的阴影带,操作也不方便,因此,安装湿帘风机的保温大棚建议长度一般控制在60 m左右为宜。
被动储放热与加温系统
尽管大跨度保温塑料大棚采用了多重保温措施(包括外保温和内保温),但与日光温室相比,这种结构除了地面之外,没有其他的储放热体,其自身没有储热和放热的性能是影响其冬季生产性能的致命因素。
为了模拟日光温室被动式储放热墙体,有的生产者在大棚内作业走道上堆砌了低矮的草泥墙(图6d),试图通过这些草泥墙来增加大棚内白天的蓄热量,或许有一定的效果。
与被动式储放热相比,在大棚内采用主动放热或许是未来的一种趋势。图6e是一種屋脊东西走向的不对称屋面大棚,在大棚内靠近北侧墙体的位置设计一个酿热池,在池中投放马粪等高发热量的材料,通过控制池内温度可控制放热量。由于生物发酵是一种生物反应,其发热量和发热时间一般也难以控制,所以,这种发热系统仍然是一种被动式。为了彻底解决保温大棚在低温期间的热量补充问题,目前的做法是直接采用电热风机(图6c)临时补温,也有采用热泵技术的,可以是地源热泵、水源热泵或空气源热泵,但由于这种系统一次性投资较高,在广大的农村推广还有一定的难度。
灌溉系统
灌溉是温室和大棚作物生产必备的设备,实际上大部分的灌溉系统与温室和大棚的结构也没有直接联系,但移动式喷灌车是个例外。因为这种喷灌系统的轨道是直接固定在大棚的骨架上(图6c)。移动式灌溉系统主要使用在育苗中,一些叶菜或苗木生产也使用喷灌。只要结构上安装了喷灌车,在结构强度设计中就应该考虑该设备荷载,另外如作物荷载和水平内保温幕的拉幕线、托幕线以及驱动钢缆线的作用荷载也应一并考虑。
参考文献
[1] 周长吉.周博士考察拾零(六十九)中以温室技术的结晶——艾森贝克对中国日光温室的改良与创新[J].农业工程技术,2017,37(16):44-50.
[2] 周长吉.周博士考察拾零(四十五)一种活动保温被覆盖透光后屋面的日光温室[J].农业工程技术,2015,35(16):24-26.
外保温形式
保温被与卷帘机
卷被式外保温是大跨度保温塑料大棚的主要特征。由于大跨度保温塑料大棚是在传统日光温室的基础上发展而来,将塑料大棚屋面以屋脊为界分为2个弧面,每个弧面就相当于日光温室的采光前屋面,所以在日光温室采光前屋面上所用的外保温技术可以完全移植到大跨度保温塑料大棚上,所不同的只是传统的日光温室仅在采光前屋面安装1套卷帘机,而大跨度保温塑料大棚则要在大棚的两侧各安装1台卷帘机(新近开发的通风后屋面日光温室也采用2套卷帘机[1-2])。
大跨度保温塑料大棚所用的保温被几乎完全采用了日光温室用的各种保温被,包括针刺毡保温被、橡塑材料保温被等,而卷放保温被的卷帘机也几乎完全照搬了日光温室中所能用到的各种卷帘机形式,如侧摆臂式(图1a)、中置二连杆式(图1b)、中置行车式(图1c)、山墙滚轮式(图1d)等,其基本运行模式都是“上卷下铺”。这种运行模式技术成熟、可选用的卷帘机形式多样,但最大的问题是保温被长期滞留在大棚的屋脊,会在室内形成不可消除的移动阴影带,不仅影响大棚内作物的采光,也影响大棚内温度的提升。此外,保温被从大棚两侧卷起后会在大棚的屋脊处形成一个凹槽,遇到雨雪天气后,滞留在该凹槽内的雨水和积雪难以排除,不仅增加了大棚的屋面荷载,也对保温被的防水提出了更高的要求,对于防水性能较差的保温被,雨水可能很快渗入保温被,不仅增加了保温被自身的重量,也降低了保温被的保温性能。
保温被在屋脊处的固定与卷放
日光温室保温被的固定边可以固定在温室的屋脊处,也可以固定在温室的后屋面,但大跨度保温塑料大棚上的外保温被却只能固定在大棚的屋脊处。事实上,覆盖大棚的外保温被是一张整体保温被,安装时将保温被整体覆盖在大棚棚面后,在大棚屋脊位置固定保温被。对于走道一侧单柱结构大棚,在连接柱顶一条通长压板上伸出保温被固定螺栓,穿过保温被后再用一条压板固定保温被。一对固定压板即形成对两侧保温被固定边的固定(实际上是一条固定边,两侧卷被公用,图2b),同时该固定压板及其固定螺栓也可用于固定两侧保温被的压被绳。
对于走道两侧设置立柱的保温大棚,保温被在屋顶处的固定则采用两条固定压板,分别安装在两排立柱的柱顶位置(图2a)。这种保温被固定方法将使走道顶部的保温被处于永久铺放状态,在室内形成的阴影带面积更大。为了方便铺设保温被卷被绳和压被绳,这种保温被固定系统还在大棚的屋脊位置保温被的外侧沿大棚长度方向安装了一条压条或压管(图2c),两侧保温被的卷被绳和压被绳可同时固定在该压条或压管上,可有效提高压条的使用效率。
保温被在室内的阴影
前已叙及,大跨度保温塑料大棚安装外卷被保温系统采用“上卷下铺”的操作方式后,保温被将永久滞留在大棚屋脊,会在室内形成移动的阴影带,而且该阴影带的宽度还与保温被的固定方式和保温被卷起的位置有直接的关系。走道两侧双立柱结构大棚内保温被形成的阴影带宽度较走道单侧立柱结构大棚内的阴影带更宽(图3a)。对于中置卷帘机的卷被系统,除了沿大棚长度方向的阴影带外,在大棚的中部还有一条沿大棚跨度方向的阴影带(图3b)。这些阴影带随着太阳的运动在大棚内移动,不会形成固定阴影带,但这种阴影带对作物生长的影响还是非常显著,尤其是大棚中部阴影带滞留的时间相对较长,影响更大。
为了解决大棚内由于保温被覆盖形成的阴影带,有研究者开发了一种“下卷上铺”的卷被系统(图3c)。这种卷被方式当保温被卷起时收拢到地面,大棚屋面上没有任何覆盖物,完全消除了由于保温被覆盖造成的室内阴影带,而且大棚屋面开窗也可以设置在大棚的脊部,使自然通风的效果达到最大,屋面上由于保温被积水的附加荷载也将完全消除。基于这一原理开发的卷帘机,可能不止一种形式,希望业界同仁们开拓思路,相信在未来的研究和开发中针对大跨度外保温的问题会有更多的解决方案呈现给人们。
内保温形式
保温大棚除了上述外保温外,为了进一步增强大棚的保温性能,很多大棚还在室内安装了二道,甚至三道、四道保溫幕。这些保温幕的材料有的是透光塑料薄膜,有的是连栋温室室内保温幕用的缀铝箔保温幕,还有的使用了轻质材料的保温被,如腈纶棉等。驱动内保温幕的机构有水平拉幕和弧面卷膜两种形式。
水平拉幕式内保温系统
水平拉幕式内保温系统是通过手动或电动方式将保温幕在水平面内收拢或展开的一种拉幕方式。根据保温幕活动边的运行方向,可将水平拉幕系统分为沿大棚跨度方向的拉幕系统和沿大棚长度方向的拉幕系统。对室内多柱的保温大棚,由于立柱的阻挡,不论是沿大棚跨度方向的拉幕还是沿大棚长度方向的拉幕,均需要将幕布分为多幅,拉幕系统的行程即是立柱之间的间距(图4a),但对于走道两侧双排柱、走道单侧柱和室内无立柱的保温大棚,如果采用大棚跨度方向拉幕系统,由于跨度方向距离较小,则室内保温幕只用2幅即可(走道两侧双排柱的大棚,走道顶部的保温幕应单独设置和控制),这种系统保温幕的密封性更好(图4b、图4c)。沿跨度方向的拉幕系统,其固定边一般固定在大棚的侧墙肩部的位置,而沿大棚长度方向的拉幕系统,保温幕的固定边则需要安装在立柱所在的位置,而且为了增强保温幕的密闭性在相邻两幅保温幕的交界处应设置密封兜。由于密封兜是固定不动的,在大棚内会形成固定的阴影带,在一定程度上会影响种植作物的采光。 双层结构卷膜式内保温幕系统
与水平拉幕保温系统相区别的应该是坡面或弧面卷膜保温系统。由于大跨度保温塑料大棚的屋面基本为弧面,所以配套大跨度保温大棚的非水平拉幕保温系统主要是弧面卷膜系统(图5)。
水平拉幕保温系统支撑保温幕的结构为托幕线和压幕线,无论托幕线还是压幕线都可以直接固定连接在大棚的立柱或屋面骨架上,大棚不需要再另设任何专门的结构构件,而弧面卷膜系统则必须有独立的支撑结构,这种独立支撑结构与原有大棚从结构上形成了一种双层夹套结构,也就是在原有大棚内再套一个塑料大棚结构。其中内层结构的主要功能就是支撑保温膜和卷膜机构。
从山墙看大棚内有两堵山墙,与大棚的外山墙平行,但高度稍矮,一方面是为了形成与原大棚山墙之间的空气间层,依靠空气间层保温隔热;另一方面更是为了安装和操作内层保温膜的需要。山墙一般用透光材料覆盖,可以是PC中空板(图5a),也可以是常规的塑料薄膜(图5d、图5e)。
内层结构的骨架由于大棚跨度较大,多用桁架结构。从结构承力来讲,内层结构不承担室外风雪荷载,大部分情况下只承担保温膜产生的荷载,有的大棚也将作物直接吊挂在内层结构上,这样内层结构可能同时承载作物荷载,还有如将喷灌车等设备安装在内层结构上,所以在内层结构设计中应重点考虑作物荷载和设备荷载。由于设计承载力的不同,内层结构有的采用完全的桁架结构(图5b),有的则采用主副梁结构,即两榀桁架之间布置2~3榀单管骨架(图5c)。具体采用哪种结构形式应根据结构承载情况通过结构力学分析确定。
内保温的密封性的好坏是关系大棚保温性能的主要因素。任何保温膜之间的连接必须有足够的搭接。图5c是屋面保温膜在山墙处的密封方式,在靠近山墙的2~3 m范围内应有一层永久固定的塑料薄膜,内层屋面和侧墙的卷膜保温膜与该固定保温膜搭接宽度至少应在0.5~1.0 m。在内层结构的侧墙与地面的交接处同样也应该有类似山墙处的密封方式,就是在靠近地面0.3~0.5 m的范围内设置一幅永久固定的保温膜(图5f),从屋面和侧墙上卷放下来的保温膜与该固定膜重叠,形成侧墙的严密保温。
双层间套结构是这种内保温的核心。有了支撑结构,启闭内保温膜的卷膜器可以是电动卷膜器,也可以是手动卷膜器,其型号和使用与大棚外层结构的通风系统完全一致。一般可在内层结构的两侧侧墙安装手动卷膜器(也可以是电动卷膜器),控制两侧的卷膜;在内层结构的屋面安装电动卷膜器(也可以是带手臂的手动卷膜器),控制屋面上保温膜的卷放。
采用透光的保温膜不仅可以用于大棚的夜间保温,在室外光照强、温度低的白天也可以在不影响作物采光的条件下覆盖保温,可有效提升大棚白天的温度,增加作物的有效积温。
其他环境调控技术
和日光温室不同,由于加大了塑料大棚的跨度,其生产性能基本和连栋温室相同,大跨度保温塑料大棚不仅可以用于作物的冬季生产,而且也可以用于作物夏季生产,这也正是这种设施结构能够在性能上优于日光温室以及连栋温室的核心竞争力表现。相比日光温室,这种大棚具有良好的保温性能,可越冬生产,而且土地利用率高、机械化作业水平高、环境调控能力强、设计和建造的标准化水平高、造价不相上下,可越夏生产;相比连栋温室,其节能效果显著,是未来生态、绿色发展的必然趋势。为实现超越日光温室和连栋温室性能的目标,大跨度保温大棚在环境调控设备上也充分借鉴了日光温室和连栋温室的环境调控设备。
湿帘-风机降温系统
湿帘-风机降温系统是连栋温室夏季降温的标配设备。大跨度保温塑料大棚为了能够实现越夏生产,也可以配套湿帘-风机降温系统(图6a、图6b)。一般湿帘和风机分别安装在大棚相对的2个山墙上,为了不影响采光,南侧山墙安装风机,北侧山墙安装湿帘。湿帘的高度一般应在1.2~1.5 m,宽度以内层保温结构能够安装的宽度为限,一般安装在内层结构上,夏季通风降温时打开大棚山墙的外门,关闭内层山墙门,形成湿帘的进风口,打开大棚外层侧墙通风口也可以形成湿帘的进风口。风机一般按照4~6 m的间距设计安装大流量轴流风机,风量多为14000 m3/h。由于受风机有效工作距离的限制,一般风机湿帘之间的间距不超过60 m,这也就从另外一个方面限制了大棚的总体长度。对于长度超过60 m的超长大棚,也可以参照连栋温室湿帘风机的设计方法,在大棚的中部安装湿帘,在大棚的两堵山墙安装风机,但这样会在室内形成较大的阴影带,操作也不方便,因此,安装湿帘风机的保温大棚建议长度一般控制在60 m左右为宜。
被动储放热与加温系统
尽管大跨度保温塑料大棚采用了多重保温措施(包括外保温和内保温),但与日光温室相比,这种结构除了地面之外,没有其他的储放热体,其自身没有储热和放热的性能是影响其冬季生产性能的致命因素。
为了模拟日光温室被动式储放热墙体,有的生产者在大棚内作业走道上堆砌了低矮的草泥墙(图6d),试图通过这些草泥墙来增加大棚内白天的蓄热量,或许有一定的效果。
与被动式储放热相比,在大棚内采用主动放热或许是未来的一种趋势。图6e是一種屋脊东西走向的不对称屋面大棚,在大棚内靠近北侧墙体的位置设计一个酿热池,在池中投放马粪等高发热量的材料,通过控制池内温度可控制放热量。由于生物发酵是一种生物反应,其发热量和发热时间一般也难以控制,所以,这种发热系统仍然是一种被动式。为了彻底解决保温大棚在低温期间的热量补充问题,目前的做法是直接采用电热风机(图6c)临时补温,也有采用热泵技术的,可以是地源热泵、水源热泵或空气源热泵,但由于这种系统一次性投资较高,在广大的农村推广还有一定的难度。
灌溉系统
灌溉是温室和大棚作物生产必备的设备,实际上大部分的灌溉系统与温室和大棚的结构也没有直接联系,但移动式喷灌车是个例外。因为这种喷灌系统的轨道是直接固定在大棚的骨架上(图6c)。移动式灌溉系统主要使用在育苗中,一些叶菜或苗木生产也使用喷灌。只要结构上安装了喷灌车,在结构强度设计中就应该考虑该设备荷载,另外如作物荷载和水平内保温幕的拉幕线、托幕线以及驱动钢缆线的作用荷载也应一并考虑。
参考文献
[1] 周长吉.周博士考察拾零(六十九)中以温室技术的结晶——艾森贝克对中国日光温室的改良与创新[J].农业工程技术,2017,37(16):44-50.
[2] 周长吉.周博士考察拾零(四十五)一种活动保温被覆盖透光后屋面的日光温室[J].农业工程技术,2015,35(16):24-26.