黑龙江地区工厂化日光温室设计初探

祖歌 廉华 杨凤军 田丽美 李德泽 王洪义

摘要：黑龙江地区工厂化日光温室是在充分考虑黑龙江地区传统温室优缺点的基础上，针对黑龙江地区气候特点，对温室结构进行的创新性设计。旨在将温室结合建筑空间，将果蔬集种植、仓储、加工于一体进行工厂化生产。提出了黑龙江地区工厂化日光温室的设计理念并初步拟定温室结构，为黑龙江地区温室的创新发展提供借鉴与参考。

关键词：日光温室;创新;工厂化

在我国黑龙江地区的设施蔬菜生产中，日光温室深受广大生产者欢迎。其可在严寒的冬季在不加温条件下实现蔬菜的反季节生产，解决了黑龙江地区冬季蔬菜供应问题，取得了显著的经济和社会效益。在黑龙江地区传统的日光温室由于受设施简陋，抵御自然灾害能力较差，易受极端天气影响而遭灾，从而导致生产不稳定。同时由于缺乏有效的管理体制和机制，无法将生产、加工、销售有机地结合，不仅导致劳动生产率难以提高，还会导致蔬菜在集中加工生产的运输过程中发生大面積冻害，已无法完全满足人们对设施蔬菜生产种植的需求。

基于以上背景，计划通过优化温室结构、合理规划温室配套设施空间、系统化组织温室生产流程，设计出一种适用于黑龙江地区的工厂化日光温室。

1温室的设计理念阐述

设计从日光温室与建筑结合的角度出发，重点在温室的工厂化、立体化、节能化等方面设计。在空间布局上，由温室部分、房屋部分、二层种植部分和地下室部分组成。其中温室部分为主体种植空间，用于果蔬的生产;房屋部分为芽苗菜生产车间和果蔬产品的清洗、加工和包装车间;二层种植部分主要为食用菌、韭黄及耐荫叶菜类种植空间;地下室部分主要为仓储空间，用于种子和块茎的存储及低温春化。

1.1一层空间设计理念

1.1.1温室部分空间设计。温室部分为主体种植空间，主要用于果蔬生产。黑龙江地区日光温室冬季生产最重要的是温室的保温能力，采用前屋面双膜双被温室结构，这种结构具有更强的保温性，基本保证冬季植物生长。一层温室部分为主体种植空间，配备水肥一体化、辅助加热系统，用于果蔬的生产，取消了传统温室中的后坡加后墙设计，取而代之的是房屋以及二层温室的后墙。后坡的取消不仅使采光更好，将整个房屋空间置于温室后侧，更提升了温室部分的蓄热能力。温室的举架高、跨度大，便于栽培各种高大植物，也可以进行立体栽培。

1.1.2房屋部分功能设计。房屋中设有净菜车间、果菜清洗包装室、质检室、育苗及机耕通道、办公及生活用房等。通过对基本布局的合理化设计形成蔬菜的生产线，实现工厂化生产。设置运苗通道以及升降梯可与二层育苗空间和温室部分形成空间上的连通实现一体化生产，提高整个新型工厂化立体节能日光温室的果蔬的工厂化生产效率。

1.2二层空间设计理念

二层种植空间的设计计划位于房屋部分的屋顶，采用双膜单被结构。把屋顶变为一个种植耐荫果蔬的小型温室。

1.2.1功能与意义。①提高土地利用率，扩大种植面积：种植屋面作为一种不占地面面积的种植形式，解决了越来越紧张的土地使用与农业种植之间的矛盾，扩大种植面积，提供土地使用的更多可能。②种植耐荫果蔬：作为食用菌、韭黄及耐荫叶菜类种植空间。③保护建筑屋顶构造层：建筑外部环境的温度、湿度的变化，日光辐射等是建筑屋顶构造层破损老化的主要因素，二层种植空间的覆土层结构可隔绝紫外线辐射和大气温度变化，其隔热、保温、减渗抗变形性能均比一般防水保温屋面要好，增强建筑物屋顶的热工效能，大大延长屋顶的有效使用期。

1.2.2做法与优势。基于本设计中建筑的特点以及二层种植空间带来的诸多实用效益，计划结合温室大棚型种植屋面与活动式种植屋面2种做法进行二层种植空间设计。这样设计的具体做法和优势如下：①活动容器式种植屋面。容器式种植是一种可活动性的、低成本的屋顶种植形式。容器式作物种植利用各类容器作为承托，将作物布置在屋面。这种种植方式的最大优势是对屋顶的荷载及结构要求小，可不考虑屋顶荷载，布置灵活、适合各种大小及形式的空间，操作简单。②温室大棚型种植屋面。温室大棚型种植屋面是在建筑屋顶上建造温室（宜选择东西长、南北短或方形建筑的平屋顶，有利于增加直接受光面积，增强抗风能力）。将屋顶全部或部分包含在温室之内，创造新的种植空间。温室大棚式屋顶种植一般采用无土栽培等先进农业技术，拥有实现种植多品种、多层次、多批次、反季节、高效益的显著优势。

1.3地下空间设计理念

我国东北地区地下粮库自然温度只有12℃左右，温度变化幅度不到3℃，很适合食物储存，只要根据季节情况调节粮库的通风与密闭，必要时配备少量除湿机，就可以创造适宜的储存环境。在这样的环境中储存粮食，质量变化缓慢，在相当长的时间内仍可保持新鲜，轮换期一般超过地面储粮时间的3倍。在新型工厂化立体节能温室中设置地下仓储空间有三大功能：①储存种子、块茎;②储存休眠植物的种植槽（工厂化成批种植所需容器）;③作为低温春化室。这样一来不仅有利于提高土地利用率，保持作物的新鲜，更有利于缩短作物从种植到存储再到加工的工作时间，形成完整的从种植到存储再到加工的生产链。 2结构初步拟定

2.1前屋面角设计

前屋面角可利用下列公式式计算：ho（冬）=90°-α+δ。式中，hα（冬）为冬至日太阳高度角;α为黑龙江省地理纬度，纬度是43°26～53°33;δ为冬至日太阳直射纬度取-23.5°。

θ=90°-ho（冬）-40°。式中，θ为前屋面角最小值;hα（冬）为冬至日太阳高度角。

上述公式可换算成下式：θ=α+23.5°-40°计算得出θ=26.5°～36.5°。

根据公式计算，黑龙江省的日光温室前屋面角需大于36.5°，在黑龙江地区工厂化立体节能日光温室的前屋面角采用37°。

2.2结构断面拟定

目前一般认为日光温室跨度以6～12m为宜，在温室跨度适宜范围内，日光温室原则上脊高宜为3～7m，在工厂化日光温室中采用了双拱双膜的骨架形式并设计了二层种植空间，故设计较高跨度和脊高。结合合理前屋面角为37°将跨度初步拟定为8～10m，脊高初步拟定为6～7m。

3小结

本文阐述了黑龙江地区工厂化日光温室的设计方法和设计理念：将整栋温室进行优化设计并拟定了其结构尺寸。将无土栽培，水肥一体化有机结合，实现日光温室工厂化的生产和管理。为黑龙江地区日光温室的创新发展提供了理论依据。