一种新型装配式节能日光温室的设计和建造

李星 刘海河 张彦萍 肖丽静 刘倩 刘秀杰

导读：针对现在日光温室建造成本高，破坏耕层结构，土地利用率低和不便拆装等诸多问题，设计建造了一种新型可移动装配式节能日光温室。该温室整体椭圆钢拱架结构，采用柱脚固定，后墙和山墙覆盖保温被，并配备电动卷帘和自动防风设备，建造成本100～120元/m2。该温室建造方便，极大降低对耕层结构的破坏，提高土地利用率且便于拆装。现已在河北省中南部地区推广应用，经测试，在冬季室外-10℃的低温条件下，该温室室内可以保持5℃以上，可越冬生产草莓、生菜和甘蓝等喜冷凉的果菜，经济效益显著。

日光温室是我国主要的设施类型，在推广过程中，日光温室的结构和性能不断完善，但目前仍存在诸多问题：①土地利用率低。现在推广应用的温室多为土墙结构，墙体厚度达4～6 m，再加上温室间距、工作间和人行道等占地，温室的土地利用率仅在40%左右。②破坏耕层结构。现在温室土墙一般是从种植土壤取土建造，这种做法极易大面积破坏耕层土壤，造成温室内种植的蔬菜作物产量和品质下降。③建造与维护成本高。现在的日光温室建造工程量大，所需成本高，且每年需要大量劳动力来维护。④不便拆装。温室内栽培的作物多年连作、复种指数高且季节性覆盖，一般种植3～5年后就会导致土壤连作障碍的发生，造成种植作物产量和品质的下降，但温室不便拆装，无法移到其他地块进行生产。针对现代日光温室建造和生产中的诸多问题，我们应用现代日光温室设计原理并结合现代温室优型结构，设计了一种新型可移动装配式节能日光温室，其结构参数和建造技术如下。

1 结构参数设计

①温室跨度为9.0 m，脊高为4.0 m，前后排温室之间距离9.0 m。

图1 温室剖面

图2 温室侧面

②温室采用单立柱整体钢拱架结构，东西向每1.0 m设置一个整体钢管拱架，拱架前端与地面夹角（前屋面脚）35°，后端与地面夹角为 85°，立柱距离后墙0.4 m，走道宽0.6 m。

③前屋面设置纵向拉杆5道，拉杆通过拱卡与拱架连接；后坡面纵向设置3道拉杆，立柱纵向设置3道拉杆，通过螺丝固定。

④前屋面设置上、下放风口2个，采用智能电动控制方式。

⑤温室一端设出入口，并设置内置式缓冲间，缓冲间长2.5 m、宽1.5 m、高2.0 m，用镀锌钢管和塑料膜建造。

⑥拱架外覆盖3幅塑料薄膜后，再覆盖一层保温被，温室内立柱上纵向设置一层保温被，东西山墙覆盖棚膜后在外侧也覆盖一层保温被。

⑦温室前后排间距与跨度相同，均为9.0 m，以便于温室使用3～5年后就地移动位置，防止连作障碍。

2 建造材料

①柱脚为30 cm×30 cm×40 cm的水泥柱墩，浇筑时设置固定螺栓。

②拱架采用规格为80 mm×30 mm×2 mm的椭圆钢管，立柱采用规格为50 mm×30 mm×2 mm的镀锌管。椭圆钢管用自动弯管机加工后连接成一体拱架。

③前屋面纵向拉杆5道，采用规格25 mm×2 mm的镀锌钢管；后屋面采用规格40 mm×20 mm×2 mm的镀锌钢管。棚两端立柱和拉杆均为50 mm×30 mm×2 mm镀锌管。

④透明覆盖材料采用PO膜；保温覆盖材料采用1 kg/m2防潮珍珠棉保温被。

⑤卷帘采用棚面自走式五轴卷帘机，电机功率1.5 kW。

⑥控制系统的电控设备及线路符合国家要求标准。

3 建造技术要点

3.1 场地选择和规划布局

依据日光温室建造规范选择建造场地，确定日光温室的长度和排列方式，合理安排田间道路、水路和电路的位置。确定场地位置后，对日光温室用地进行清障和平整，按照设计的尺寸，划定每栋日光温室的边界以及温室每个柱脚的位置。

3.2 埋设柱脚

在划定的柱脚位置挖坑，埋入柱脚并固定，要求柱脚上表面与栽培土壤表面持平且排列整齐一致。

3.3 安装拱架

将每个拱架的前端和后端与埋设的前、后排柱脚对齐后用螺栓固定。

3.4 连接拉杆

温室前屋面等距离设置5道纵向拉杆，通过拱卡与拱架连接。后屋面设置3道纵向拉杆，立柱设置3道纵向拉杆，通过螺丝将拉杆和拱架、立柱连接固定。

3.5 设置放风口和后屋顶

在温室前坡面距地面1 m和距顶端1 m处各设置一个放风口。放风口两侧的拱架上纵向设置两道压膜槽，两道压膜槽间距0.8 m，在压膜槽间固定40目防虫网。在温室顶端拱架上纵向铺设宽1.0 m的1号铁丝网，上面覆盖200 g/m2毡子一层，用铁条和螺丝固定。

3.6 安装棚头和立柱

温室东西两侧山墙安装立柱，立柱上端通过“U”形槽与拱架连接并用螺丝固定，下端与水泥柱脚连接并螺丝固定，安装立柱后再安横向拉杆，通过螺丝固定。

3.7 建造内置式缓冲间

在靠近后坡面处设置棚门，宽1 m、高2 m。在棚门内侧，用50 mm×30 mm×2 mm的热浸镀锌钢管设置长2.5 m、宽1.5 m、高2 m的缓冲间，在镀锌管上设置压膜槽，用于固定棚膜。

3.8 覆盖棚膜

覆膜时采用上、中、下3幅薄膜。下幅棚膜上端固定在下部放风口的下部压膜槽中，下端埋入土中；中幅棚膜上端固定在上放风口的下端压膜槽中，中间用下方风口上端压膜槽固定，下端覆盖下放风口并与下幅棚膜重叠30 cm，上幅棚膜中段用上放风口的上端压膜槽固定，前端覆盖上放风口并与中幅棚膜重叠30 cm，后端覆盖整个后坡，并用压膜槽固定。覆盖好3幅棚膜后用压膜线固定，将压膜线固定在纵向设置的钢丝上。

图3 日光温室外观

图4 温室内部

3.9 覆盖保温被

先在温室内后墙上铺设一层保温被，用铁条和螺丝固定在棚内立柱上。然后铺设温室外部保温被，先从温室的一侧开始铺设，覆盖整个棚面后，在顶部和后墙外侧用铁条和螺丝固定在拱架上。

3.10 安装卷帘和卷膜设备

在温室前屋面中间位置安装自走式卷帘机，在上下两个封口处安装卷膜机，将放风设备、卷帘设备等通过线路与安装在温室一侧的控制设备相连，连接完成后测试其是否能够正常运行。

3.11 工程验收

施工完成后进行验收，通过验收后交付使用。

4 设施性能

经测试，该温室在冬季室外-10℃的低温条件下，室内可以保持5℃以上，可越冬生产草莓、生菜和甘蓝等喜冷凉的果菜，经济效益显著。该温室类型现已在河北省中南部地区推广应用。