一、璃温室简介
二、玻璃温室的分类
三、玻璃温室建筑特点
四、玻璃温室的覆盖材料
五、玻璃温室的基础
六、玻璃温室:钢结构
七、玻璃温室:铝合金结构
八、玻璃温室:密封件
九、玻璃温室的通风
十、玻璃温室遮荫降温
十一、玻璃温室蒸发降温
十二、玻璃温室屋顶喷淋降温系统
十三、玻璃温室屋面喷白
十四、玻璃温室的主要加温方式
十五、玻璃供热源和采暖系统的选择
十六、玻璃温室的环境控制
一、 玻璃温室简介
玻璃温室是指以玻璃作为采光材料的温室。在栽培设施中,玻璃温室作为使用寿命最长的一种形式,适合于多种地 区和各种气候条件下使用。图 5-1 即是一种常见的双坡面温外形。
二、玻璃温室的分类
根据其建筑造型、使用功能、屋面跨度等不同,玻璃温 室可按下列方式进行分类:
1 .按建筑造型分
单坡面温室、山形双坡面温室、拱形屋面温室、双坡不对称屋面温室 ( 如图 5—2) 。
2 .按屋面跨度分
大屋面温室、小屋面温室 ( 如图 5—3) 。相对于大屋面温 室 ( 通常是每建筑跨度内有一套屋面系统 ) ,小屋面温室的建 筑跨度可能很多,但屋面跨度相对较小,常常在每一建筑跨 度上有多个相同的屋面系统。例如, 6 . 4 米跨的小屋面温室可 能是在 6 . 4 米跨度内有两个 3 . 2 米跨的屋面。
3 .按平面单元组合分
单栋温室、连栋温室。连栋温室是指由天沟连结起来的 多个 “ 单栋 ” 温室。
4 .按使用功能分
栽培温室、试验温室、观赏 ( 展览 ) 温室、商用 ( 销 售 ) 温室、庭院温室等
三、玻璃温室建筑特点
1 、玻璃温室常用几何参数
跨度: 6 . 0 米、 6 . 4 米、 8 . 0 米、 9 . 6 米、 12 . 8 米、 16 米、 19 . 2 米、 24 米等;
开间: 3 . 0 米、 3 . 3 米、 4 . 0 米等;
檐高: 2.5 米、 3.0 米、 3.3 米、 3.5 米、 4.0 米;
脊高:脊高通常根据檐高加屋面高度确定;
屋面坡度:山形双坡屋面温室屋面坡度通常为 1:2 或 1 : 2 : 5 ,其他类型温室根据不同情况选取不同坡度。
温室总体尺寸可根据单元尺寸沿跨度和开间方向进行组合。
2 .建筑特点
玻璃温室经过多年的发展和完善,在结构、构造等方面 有了很大的进步和提高,随着温室新技术、新材料、栽培新 品种的发展,温室的功能进一步完善,技术寿命进一步提高, 综合起来其主要建筑特点如下:
① 骨架:为减少骨架尺寸和合理利用钢材性能,温室承 重结构大量采用轻型钢结构,部分构件采用普通钢结构,骨 架采用热浸镀锌的方式进行防腐。为达到玻璃温室的最大采 光量,温室某些部位的承重构件甚至直接采用铝合金结构,以 减少构件数量和尺寸,增加温室透光率。
② 镶嵌和密封件:由于铝合金极好的加工性,便于对其 截面进行合理的设计和加工,绝大部分温室镶嵌材料采用铝合金条,密封件采用橡胶条,某些温室采用 PVC 型材密 封。
③ 天沟和檐沟:除部分小屋面温室采用铝合金天沟外,连 栋温室排水大多采用薄壁型钢冷弯天沟,天沟找坡约 2 %。排 水方式可采用有组织排水或山墙处自由排水,当采用有组织 排水时,可设置雨水回收系统;有组织排水须在天沟端部或 天沟中间设置雨水管,以便将收集的雨水排入特定管道。当 对有组织排水要求较高时,可在温室侧端设置檐沟。
④ 侧窗和天窗:玻璃温室一般设有天窗和侧窗系统,天 窗和侧窗均可设计为连续开启或间隔开启,为达到最佳通风 效果,天窗开启面与水平面夹角应在 15 。左右。天窗的天启一 般采用上旋式 ( 即上旋窗 ) ,而侧窗的开启可采用上旋式或推 拉式 ( 推拉窗 ) 。
⑤ 门:玻璃温室门的设计通常采用平开和推拉两种形式, 在寒冷地区以平开门居多,并设置门斗以减少进出时外界气 候对温室内温度的影响。
⑥ 帘幕系统:帘幕系统目前已成为温室建筑中一个重要 的组成部分,它可通过反光和遮光作用降低温室内空气的温 度,也可通过热屏的作用来减少温室加温体积,提高地温、空 气温度和作物本身的温度,大大降低温室运行费用。通常玻 璃温室内帘幕系统设计为可开闭方式。在某些温室内,帘幕 系统亦可设计为两层,一层为透明的保温幕,另一层为允许 空气流动的遮阳幕,两层系统可单独使用也可共同使用,特 别是透明保温幕,在白天也可以使用,从而为种植者提供了 极大的使用灵活性
四、玻璃温室的覆盖材料
作为温室覆盖材料,玻璃经常选用 4 毫米、 5 毫米两种规格,欧美等地区常用 4 毫米玻璃,仅在多雹地区选用 5 毫米的规格。而在我国,由于 5 毫米厚的玻璃符合民用建筑市场的要求而成为各生产厂家的常用规格,我国玻璃温室也因此 多以 5 毫米玻璃作为温室覆盖材料,随着海外玻璃温室生产厂家在华投资的加大和进口温室的逐渐增多, 4 毫米玻璃也逐渐用于我国的玻璃温室中。
玻璃温室采用的玻璃为浮法平板玻璃,其技术要求应符 合我国国家标准 GBll614—89 中的有关规定,为减少安装时 玻璃的损耗和现场加工量,玻璃采购时应认真分析温室用材特点,选用适宜的规格,通常规格最多不超过三种。
温室屋面及周边围护用玻璃的分隔应满足其强度的要求,长宽比例通常为: 1 . 8≤a / b≤3 ,及 6≤1 . 1 米 ( 其中 a 为 玻璃长边, b 为玻璃短边 ) 。由于温室屋面和四角 2 . 0 米的范 围内存在风荷载的局部叠加,故该区域内的玻璃分隔宽度宜 小于 0 . 63 米,该区域的范围如图 5—4 所示。
五、玻璃温室的基础
1、基础
( 1 )基础分类和设计要求。
玻璃温室基础分独立柱基础和条形基础两种。独立基础 可用于内柱或边柱,条形基础主要用于侧墙和内隔墙。
基础需进行专门的设计,在温室基础设计前应对建设场 区的地质资料进行认真的分折,一般我们可通过以下三种途 径获得所需地质资料:一是场区地质勘查报告 ( 用于重要和 大型温室项目 ) ;二是施工现场测试 ( 用于一般项目 ) ;三是 根据经验和附近项目的参考地质资料 ( 用于小型项目 ) 。
基础设计时,除满足强度的要求外,温室基础还应具有足够的稳定性和抵抗不均匀沉降的能力,与柱间支撑相连的 基础还应具有足够的传递水平力的作用和空间稳定性。温室基础底面应位于冻土层以下,采暖温室可根据气候和土质情 况考虑采暖对基础冻深的影响。一般基础底面应低于室外地 面 O . 50 米以上,基础顶面与室外地面的距离应大于 O . 10 米, 以防止基础外露和对栽培的不良影响。除特殊要求外,温室 基础顶面与室内地面的距离宜大于 O . 40 米。
与温室钢结构连接的埋件都设置在基础顶部,埋件的设 计也是基础设计中一个重要的组成部分,埋件与上部结构连 接方式主要有铰接、固结及弹性连接等方式,根据连接方式 的不同,设计和构造方法也不同,但所有埋件必须保证与基 础的良好连接,并保证将上部结构传来的力正确地传给基础。
(2) 基础用材及施工特点。
① 独立基础:独立基础通常采用钢筋混凝土,从施工方 法上分,独立基础分为全现浇和部分现浇两种方式。全现浇 采用施工现场支模,整体浇筑的方式进行 ( 如图 5—5) ;部分 现浇方式采用基础短柱预制、基础垫层现场浇筑的方式进行 ( 如图 5—6) 。两种方式可根据具体情况选择采用。现浇方式具 有整体性好、造价较低的特点;部分现浇方式造价较高但施 工速度快,施工质量较易保证。
② 条形基础:条形基础通常采用砌体结构 ( 砖、石 ) ,施 工也采用现场砌筑的方式进行,基础顶部常设置一钢筋混凝 土圈梁以设置埋件和增加基础刚度。常见条基形式参见图 5—7 。
此外,侧墙基础也可采用独立基础与条形基础混合使用 的方式,两类基础底面可位于同一标高处,也可根据承力情 况和作用设置在不同标高处;独立基础承担温室柱底传来的力,条基仅作为分隔构件的一部分使用。
(3) 基础施工注意事项。 基础施工时应保证其标高和轴线位置的正确性,设备、管 道洞口和安装埋件要及时留设,严禁施工时后凿,破坏基础。
六、玻璃温室:钢结构
(1) 钢结构的内容。
玻璃温室钢结构主要包括温室承重用钢结构和保证结构 稳定性所设的支撑、连接件、紧固件等,如图 5—8 。
( 2 ) 钢结构用材及玻璃温室钢结施工注意事项。 钢结构用材主要为冷弯薄壁型钢和热轧型钢,除少量构 件采用高强钢外,其余钢材均采用 A3F 。
为保证温室的安装质量,避免由于制造误差产生的质量 隐患,玻璃温室钢骨一般由专业化工厂生产。由于温室构件 长期处于室内高湿度环境下,故所有钢结构均应进行防腐处 理。通常采用热浸镀锌的方法进行处理。为保证防腐处理的 效果,所有构件均应在加工后再进行防腐操作。不允许在现 场对温室构件进行割、锯、焊等操作,如有少量的现场操作 亦需对其进行防腐补强处理,如在加工或创口处喷防腐漆等。
骨架安装时应严格按照图纸和有关标准、规范的规定进行。目前国内已完成了 “ 双坡面玻璃温室主体结构 ” 的行业 标准,正式颁布后可作为玻璃温室钢结构施工的依据之一。现 阶段施工主要以 GBJ17—88 《钢结构设计规范》和 GBJ18—87 《冷弯薄壁型钢结构技术规范》作为主要施工参考依据。
(3) 钢结构设计注意事项。
由于我国在温室设计理论领域的长期空白,我国目前尚 未有专门的温室设计规范,我国玻璃温室钢结构的设计主要 参考荷兰 (NEN3859 、 NEN3860) 、日本 ( 园艺设施结构安全 标准 ) 和美国 (NGMA) 等国的温室设计规范进行。但在设 计中必须考虑以下主要问题:
① 结构的强度:温室基础、钢柱、钢梁 ( 衍架 ) 、擦条及 连接节点的强度等;
② 结构的刚度:温室主要结构构件的变形、温室连接的 刚度、为抵抗和传递水平力所需的结构整体刚度、结构施工 ' 时所必须的安装刚度等;
③ 结构的整体性:结构在局部破坏和偶然作用发生时和 发生后,不对整体结构造成不良影响;
④ 结构的耐久性:通过选材、防腐、节点设计等,保证 结构在正常使用条件下达到结构的设计使用寿命。
七、玻璃温室:铝合金结构
( 1 )功能。
铝合金作为玻璃温室主要镶嵌和覆盖支撑构件,其主要 功能有以下几种:
① 与橡胶密封件配合,作为玻璃温室覆盖物密封系统的 一部分,如图 5—9 。
② 单独使用,作为玻璃温室屋面的支撑构件和密封构件, 如小屋面型温室的屋面和部分单坡面温室屋面,如图 5—10 。
③ 作为天沟使用,如图 5—11 。当铝合金条作天沟使用时, 其通常设计为两种功能:一是和屋面一起,构成屋面排水系 统;二是用于收集屋面内侧的凝结水。
(2) 设计要求。
为满足其使用功能要求,铝合金件的设计要考虑其强度、 刚度、安装适应性、互换性、生产加工的可能性等多方面因 素。铝合金截面通常包括以下一些主要部分:
主体部分:主要满足强度和刚度方面的要求;
支座部分:主要作为玻璃的支撑,有时为设置下部密封 和隔震部件而留设一些通长支撑槽或镶嵌槽;
镶嵌部分:对于与橡胶密封件配合使用的铝合金件,其 位于玻璃外侧的部分需设有专门用于安装橡胶密封件的凹槽。该凹槽可用于固定橡胶密封件,也可与小型铝合金或不 锈钢件配合固定玻璃。
八、玻璃温室:密封件
密封件是玻温室覆盖系统的重要组成部分,通过密封 件的使用,保证了温室采光覆盖的密封性。
(1) 材料及功能。
玻璃温室密封件主要采用橡胶或塑料件制成。通过与铝 合金件共同使用,达到以下几种目的:
通过铝合金件与采光材料相连接达到密封的目的:
通过铝合金件压紧采光材料起到固定采光材料的目的:
通过敷设在铝合金条上采光材料的支撑部位,达到减少 振动增加密封性的目的,采用的材料主要为橡胶制品。有时 称之为 “ 垫条 ” 。
(2) 使用方法及设计要求。
密封件可用于铝合金件顶部,通过压紧采光材料达到密 封的目的,也可在采光材料安装完毕后,嵌于铝合金件外部 来达到其功能。
除良好的密封性能外,密封件的设计要着重考虑所用材 料的材质,特别是抗老化性能和安装的适宜性,避免因过早 老化或因安装不便而对温室性能产生不良影响。
九、玻璃温室的通风
1. 自然通风
玻璃温室大部分时间依靠自然通风调节室内环境。因此 设计一套简单而有效的自然通风系统是非常必要的。
大型生产性玻璃温室的结构型式一般为双坡面连栋温 室,通风形式为在侧墙和屋脊设置通风窗。其通风总面积不 小于温室地面积的 15 %,最好大于 30 %。屋脊风窗开启时, 窗扇最好可以超过水平面向上倾斜,全打开时与水平面形成 10 。角,则可获得良好的通风效果。
自然通风的通风量与风速、风向、通风窗位置、通风窗 面积及温室内外温度差有关。如表 5—2 中,通风窗总面积为室 内地面积的 27 %。结果表明,只有屋脊通风时,即使室外风 速达到 lo 公里/ 4 、时,也达不到每分钟 o . 75 次的理想换气率。当屋脊通风窗和侧墙通风窗都打开时,在几乎无风的情 况下,换气率也能达到 o . 68 次,接近正常推荐的换气率。
表 5—2 风速与通风窗位置对温室换气率的影响
屋脊风窗 |
侧墙风窗 |
风速 (km / 4 、时 ) |
每分钟换气次数 |
关 |
关 |
21 . 6 |
0 . 033 |
背风开 1 / 4 |
关 |
21 . 4 |
O . 15 |
两侧全开 |
关 |
4 . 3 |
0 . 23 |
两侧全开 |
关 |
9 . 7 |
0 . 5 |
两侧全开 |
关 |
10.5 |
0 . 57 |
两侧全开 |
开 |
2 . 3 |
0 . 68 |
两侧全开 |
开 |
3 . 1 |
0 . 75 |
2. 强制通风
玻璃温室虽然大部分时间依赖自然通风来调节环境,但 在夏季气温较高,尤其室外温度超过 33℃ 以上:的炎热天气, 单靠自然通风难以满足温室降。温要求时,采用强制通风并配 合其它措施进行降温是生产中常用的手段。
强制通风是采用风机将电能或其它机械能转化为风能, 强迫空气流动来进行温室换气并达到降温效果。强制通风的 理论降温极限为室内交气温度等于室外空气温度。因为此时 的温室内外温差为零,通风量为无穷大,在实际应用中是不 可能的,由于机械设备和植物生理上的原因,一般温室的通 风强度一般为每分钟换气 O . 75—1 . 5 次,能够控制温室内外 的温差在 5℃ 内。
十、玻璃温室遮荫降温
1 .遮荫降温的原理
夏天日照强烈,对一般温室作物来说,上午 10 点至下午 4 点光照强度大于作物的光饱和点,因此有部分多余的阳光 进入温室,升高温室内温度。遮荫是利用不透光或透光率低 的材料遮住阳光,阻止多余的太阳辐射能进入温室,既保证 作物能够正常生长,又降低温室内的能量聚集,降低温室的 温度。由于遮荫的材料不同和安装方式的差异,一般可降低 温室温度 3 一 10℃ 。遮荫方法有室内遮荫和室外遮荫。遮荫材 料有苇帘、黑色遮阳网、银色遮阳网、缀铝条遮阳网和镀铝 膜遮阳网等。
2 .室外遮荫系统
室外遮荫是在温室骨架外另外安装一遮荫骨架,将遮阳 网安装在骨架上。遮阳网可以用拉幕机构或卷膜机构带动,自 由开闭。驱动装置可以手动或电动。使用者可以根据需要进 行手动控制、电动控制、或与计算机控制系统联接实现计算 机全自动控制。遮阳网室外安装的优点是:降温效果好,直 接将太阳能阻隔在温室外,各种遮阳网降温效果差别不大,都 可以使用。缺点是:室外遮荫骨架需要耗费一定的钢材;室 外气候恶劣时,风、雨、冰雹等灾害天气时有出现,对遮阳 网的强度要求高。各种驱动设备在露天使用,要求设备对环 境的适应能力较强,机械性能优良。
3 .室内遮荫系统
室内遮荫系统是将遮阳网安装在温室内。在温室骨架上拉接一些金属或塑料的网线作为支撑系统,将遮阳网安装在 支撑系统上,整个系统简单轻巧,不用另行制作金属骨架,因 此节省材料,降低造价。室内遮阳网因为使用频繁,一般采 用电动控制,或电动加手动控制,在临时停电时可以手动启闭。
室内遮荫系统在降温理论上比室外遮荫系统复杂。室外 遮荫是太阳照射在室外的遮阳网上,被网吸收或反射,都是 发生在温室外,这部分能量没有进入温室,不会对温室的温 度产生影响。而室内遮荫则是在阳光进入温室后进行遮挡,这 时遮阳网要反射一部分阳光,因为反射光波长不变,则这部 分能量又回到室外,另外的一部分太阳辐射被遮阳网吸收,升 高遮阳网本身的温度,然后再传给温室内的空气,升高温室 的温度。这样温室内遮荫虽然能够降低温室地面的温度,但 与同样遮光率的室外遮荫相比,仍然有一部分太阳辐射进入 温室,升高温室的温度。室内遮荫的效果主要取决于遮阳网 反射阳光的能力,不同材料制成的遮阳网使用效果差别很大, 以缀铝条的遮阳网效果最好。
室内遮荫系统一般还与室内保温幕帘系统共设,夏天使 用遮阳网,降低室温,到秋天将遮阳网换成保温幕,夜间使 用,可以节约能耗 20 %以上。
4 .遮荫材料
我国 80 年代起从日本引进技术,开始生产遮阳网,当时 又称为黑纱网或寒冷纱,产品为黑色或为银灰色,材料为聚 乙烯薄膜。对阳光的反射率较低,遮荫率为 45 %一 85 %,主 要用于室外遮荫棚,现在国内有很多厂在进行生产。随着改革开发的深入,国外一些产品也进入中国市场,有瑞典、以 色列、西班牙、韩国等。以瑞典 LS 公司的产品种类最多,质 量最好。其产品为缀铝结构,有内用、外用各种不同遮荫率 的膜和遮荫保温双重作用膜等。其产品在欧洲市场占有量在 70 %以上,温室生产王国荷兰,全部采用该公司生产的遮阳网
十一、玻璃温室蒸发降温
蒸发降温是利用空气的不饱和性和水的蒸发潜热来降 温,当空气中所含水分没有达到饱和时,水会蒸发变成水蒸 气进入空气中,水蒸发的同时,吸收空气中的热量,降低空 气的温度,提高空气的湿度。同时温室中植物生长需要比较 高的湿度,一般温室内湿度在 85 %一 90 %时,不会对植物生 长造成不利影响。蒸发降温过程中必须保证温室内外空气流 动,将温室内高温、高湿的气体排出温室并补充新鲜空气,因 此必须采用强制通风的方法,如果采用自然通风的方法,会 造成温室高温高湿,对植物产生不利影响。目前采用的蒸发 降温方法有湿帘 — 风机降温和喷雾降温。
1 .湿帘 — 风机降温
湿帘 — 风机降温系统由湿帘箱、循环水系统、轴流风机、控制系统四部分组成,湿帘箱由箱体、湿帘、布水管和集水器 组成。
湿帘降温装置的效率取决于湿帘的性能、湿帘必须保证有大的温表面积与流过的空气接触,以便空气和水有充分的接触时间,使空气达到近似饱和。此外,还要求能够抗腐烂和能够保持其原有的形状和纤维方向。
湿帘的材料要求主要是有吸附水的能力、通风透气性能、 多孔性和耐用性,材料的吸水性能使水分布均匀,透气性使 空气流动阻力小,而材料的多孔性则可提供更多的表面积,目 前湿帘采用的材料有:杨木细刨花、聚氯乙烯、浸泡防腐剂 的纸、包有水泥层的甘蔗渣等。国产湿帘大部分是由压制成 蜂窝结构的纸制成的,聚氯乙烯湿帘目前正在研制中。国外 有用其他材料制成的湿帘,但在国内应用很少。
2 .喷雾降温
喷雾降温是直接将水以雾状喷在温室的空中,因为雾粒 直径非常小,只有 50 一 90 微米,所以可在空气中直接汽化, 雾滴不落到地面。雾粒汽化时吸收热量,降低温室温度,其 降温速度快,蒸发效率高,温度分布均匀,是蒸发降温的最 好形式。
喷雾降温系统由水过滤装置、高压水泵、高压管道、雾 化喷头组成,其工作过程是:水经过二至七级 ( 取决于水 质 ) 过滤后,进入水泵加压后通过管道,到达喷头,以高速 喷出,形成雾粒。喷雾降温系统一般是间歇式工作,喷雾 10 一 30 秒,停止工作 3 分钟,以便雾粒汽化。喷雾降温时还必 须配套强制通风设备,以便及时排出高湿气体,否则空气湿 度过高,雾粒将无法汽化。
喷雾降温效果虽然很好,但整个系统比较复杂,对设备的要求很高。造价及运行费用都较高,因此应用不多。
十二、玻璃温室屋顶喷淋降温系统
屋面喷淋降温是将水均匀地喷洒在玻璃温室的屋面上, 来降低温室的温度。其原理是:当水在玻璃温室屋面上流动 时,水与温室屋面的玻璃换热,将温室内的热量带走,甲为 水的导热系数远大于空气的导热系数,所以水与玻璃的换热 强度远大于空气与玻璃的换热强度。另外当水膜厚度大于 O . 2 毫米时,太阳辐射的能量全部被水膜吸收并带走。这一点 又相当于遮荫。
屋顶喷淋系统由水泵、管道、喷头组成,系统简单、价 格低廉。但需要有温度较低的水源,屋面喷淋系统的降温效 果与水温及水在屋面上的流动情况有关,如果水在屋面上分 布均匀时降温效果可达 6—8℃ ,否则降温效果不好。屋面喷 淋降温的缺点是:耗费大量的水;水在屋面上结垢,影响玻 璃的透光率;清洗复杂。
屋顶喷淋降温的玻璃温室目前在国 内应用不多。
十三、玻璃温室屋面喷白
屋面喷白是玻璃温室特有的降温方法,属于遮荫降温的 一种,它是在夏天将白色涂料喷在温室的玻璃维护结构上,阻止太阳辐射进入温室。其遮荫率最高可达 85 %,可以通过人工喷涂的疏密来调节其遮光率,到冬天再将其清洗掉。屋面喷白的优点是不需要制造支撑系统,因此造价低、施工方便。 缺点是不能调节控制,一个夏天都是如此,对作物生长有影响。 一般温室不是采用单一的降温方法,而是采用多种方法 组合:如采用室内遮荫与冬季保温的组合;强制通风与蒸发 冷却方式的组合;遮荫与湿帘 — 风机的组合等等。
十四、温室的主要加温方式
温室的采暖根据热媒不同分为:热水式采暖、热风式采 暖和电热采暖。
1 .热水采暖
热水采暖系统由热水锅炉、供热管道和散热设备三个基 本部分组成。热水采暖系统的工作过程为:用锅炉将水加热, 然后用水泵加压,热水通过供热管道供给在温室内均匀安装 的与温室采暖热负荷相适应的散热器,热水通过散热器来加 热温室内的空气,提高温室的温度,冷却了的热水回到锅炉 再加热后重复上一个循环。
热水采暖系统运行稳定可靠,是玻璃温室目前最常用的 采暖方式,其优点是温室内温度稳定、均匀,系统热情性大, 温室采暖系统发生紧急故障,临时停止供暖时, 2 个小时不会对作物造成大的影响。其缺点是系统复杂,设备多,造价高, 设备一次性投资较大。热水采暖的锅炉和供热管道基本采用 :目前通用的工业产品。热水采暖系统采用的散热器种类目前 很多,有光管散热器、铸铁散热器、铸铁圆翼散热器、热浸 镀锌钢制圆翼散热器,其中热浸镀锌钢制圆冀散热器为温室 专用的散热器,具有使用寿命长、散热面积大的优点,在玻 璃温室中应用比较广泛。
2 .热风加温
热风加温系统由热源、空气换热器、风机和送风管道组 成。热风加温系统的工作过程为:由热源提供的热量加热空 气换热器,用风机强迫温室内的部分空气流过空气换热器,空 气被加热后进入温室进行流动,其它空气又流经空气换热器, 这样不断循环就加热了整个温室。热风加热系统的热源可以 是燃油、燃气、燃煤装置或电加热器,也可以是热水或蒸汽; 热源不同,热风加温相同安装形式也不一样。蒸汽、电热或 热水式加温系统的空气换热器安装在温室内与风机配合直接 提供热风。燃油、燃气式的加热装置安装在温室内,燃烧后 的烟气排放到室外大气中,如果烟气中不含有害成分,可直 接排放至温室内。燃煤热风炉一般体积较大,使用中也比较 脏,一般都安装在温室外面。为了使热风在温室内均匀分布, 由通风机将热空气送入通风管。通风管由开孔的聚乙烯薄膜 或布制成。沿温室长度布置,通风管重量轻,布置灵活且易于安装。
热风加温系统的优点是:温度分布比较均匀,热惰性小, 易于实现温度调节,设备投资少。缺点是:运行费用和耗电量要高于热水采暖系统,当温室较长时,风机一侧送风压头不够,可能送不到另一端,造成温度分布不均匀。
3 .电加温
电加温系统在热风供暖系统中提了一点,另外还有一种 较常见的电加热方式,将电热线埋在地下,用来提高地温。此方法在没有其它加温设备的南方温室中应用较多,主要是为温室育苗用。
电能是最清洁、方便的能源,但电能是二次能源,本身比较贵,我国又是缺电的国家,因此只能作为一种临时加温措施短期使用。
十五、供热源和采暖系统的选择
采暖方式和采暖设备选择的问题是一个涉及温室投资、 运行成本、生产经济效益的问题。在温室规划阶段就必须解决好。
温室的热源不论是热风炉还是热水炉,从燃烧方式上分 为:燃油式,燃气式,燃煤式三种。其中燃气式的设备装置 最简单,造价最低,但在气源上没有保证,不可强求。燃油 式的设备也比较简单,操作容易。自动化控制程度高,现有 一些小型的燃油锅炉,完全实现电脑控制,设定好温度后,全 部操作由电脑完成。燃油式设备造价也比较低,占地面积比 较小,土建投资也低。但燃油设备的运行费用比较高,相同 的热值比燃煤费用高 3 倍。燃煤式的设备最复杂,操作比较 复杂,需要锅炉工人责任心强,精心操作。燃煤式设备费用 最高,因为占地面积大,土建费用比较高。但设备运行费用是三种设备中最低的。 从温室的加热系统来讲,热水式的性能好,造价高,运 行费用低,热风式的性能一般、造价低,运行费用高。 温室的加热系统选择要从基建投资、运行成本、生产技 术水平、操作管理简单、设备可靠性等方面考虑。一般在南 方地区,采暖时间短,热负荷低,采用燃油式的设备比较好, 加温方式采用热水或热风方式都可以,最好采用热风式的。在 北方地区冬季加温时间长,采用燃煤热水锅炉比较保险,虽 然一次投资比较大,但可以节约运行费用,长期计算还是合适的。
十六、玻璃温室的环境控制
单因子环境控制系统
单环境因子控制系统是对温室的温度、湿度、光照强度、二氧化碳、施肥等各环境因子分开独立控制,有手动和自动 两种控制方式。对环境要求不高的温室可采用一种或几种环 境因子控制系统,而且控制系统操作简单、造价底、维修方便,对管理人员的技术要求低。
1 .光控系统
拉幕系统:在夏季 ( 或春秋季 ) ,有时候太阳光照强度过强,这样就会抑制作物生长或烧伤作用。我们就需在温室里安装遮荫系统,降低光照度,使作物在最适且的环境里生长。通过温室外气象站光照传感器测出太阳光光照度输入到光控 仪,当光照度超过光控仪设定值时,光控仪就发出指令启动 拉幕电机拉幕降低光照度。
人工光照系统:对于商业性悴物来说,人工光照可控制 它的开花时间点。人工光照可采用两种方式:一种是在黑夜 特定时间里打开人工光照来延续白天光照时间;另一种是夜 晚被自动控制的开关控制的人工光照短时期的打破,这样来 延续作物的光周性。这种方法叫循环光照,把黑夜分为光照 和黑夜两个时期,光照时间占全部时间的 20 %一 30 %,最有 效时间在 20 : OO 一 4 : 00 之间。循环光照对例如草莓、菊花 等类型的作物有良好的效果。多采用后一种方法,因为这有 利于作物的生长,并能节约能源。
2 .温控系统
降温系统:在夏季 ( 或春秋季 ) 由于室外气温较高致使 温室内温度过高,我们首先通过控温仪控制订开迎风/背风天 窗通风 ( 自然通风 ) ,使温室内温度降低到控温仪设定的上限 温度值以下;如果利用天窗通风 ( 自然通风 ) 还未能达到要求,控温仪就启动遮荫系统降温,使温室内温度达到要求;如果还未能达到要求控温仪就启动风机湿帘降温系统或喷雾降 温系统从而达到目的。这样不仅降低了温室内温度,而且使温度内空气保持新鲜。当温室里温度低于控温仪设定的下限 温度值时,控温仪首先关闭风机湿帘降温系统或喷雾系统,使 温室内温度回升;如果温室内温度仍低于下限温度值时,控温仪就关闭天窗使温室内温度升高到下限温度值以上。
加温系统:在冬季 ( 或春秋季 ) 由于温室外温度比较低,需要对温室加热。通过温室里温度传感器测定温度输入控温 仪,并显示出来。当温室里温度低于控温仪设定的下限温度 值时,控温仪控制打开供暖调节阀,当加热到控温仪设定的 上限温度值时,控温仪就关闭供暖调节阀。这样使温室里温 度保持在设定的范围之内。
3 .灌溉施肥系统
对作物来说,灌溉和施肥最为重要。灌溉施肥系统包括 水泵单元组、喷灌系统、滴灌系统、无土栽培系统、大水漫 灌系统、苗床系统等。
水泵单元组:提供灌溉系统施肥剂量的水泵单元组可分为三组
吸水泵单元
混合泵单元
注水泵单元
吸水泵单元:这种类型水泵单元主要用于喷灌或土壤种植,是利用灌溉泵吸取含有已混合过的含有肥料的灌溉水进 行灌溉。灌溉泵的下水管里装有 EC 测量探头。 EC 传感器连 续测量水中的肥料的含量。
混合泵单元:这种混合缸的水泵单元完成肥料、水、酸 等的混合从而保证灌溉水里的 pH 值及 EC 值不发生变化。此单元包括两个肥料溶液泵和一个酸泵。控制设备采用脉冲方式控制来确保肥料及酸适量注入缸中。如果其中一个泵人工 关闭,则别的泵同时关闭。
注水泵单元:这种类型的水泵单元中,利用电机驱动注 水泵把肥料与酸直接注入灌溉管道之中。在 A 和 B 溶液罐同 时各安装一个注水泵,它们被速度控制器或与 EC 控制相连 的控制设备控制。只安装一个控制 pH 值的加酸泵。
4 、二氧化碳系统
二氧化碳施肥,又叫叶施肥,是为提高产量而被广泛采 用。叶子吸收空气中的二氧化碳机光能进行光合作用。增加 二氧化碳使得光合作用充分从而很大程度提高产量。二氧化 碳施肥有两方式:一种是提供纯二氧化碳,罐装液体二氧化 碳可提供纯二氧化碳气体,通过减压系统、阀门和多路聚氯 乙烯管道释放到温室里;另一种是二氧化碳燃烧发生器,在 温室里可用悬挂式燃烧器产生二氧化碳和热量。这种方法可 用来轻微供暖。
计算机监测与控制系统
计算机监测与控制系统属于分布式数据采集与控制系 统。它包括计算机系统 ( 带有调制解调器的 80486 或 80586 微 机、彩色显示器、通讯电缆、打印机等 ) 、控制主板 ( 计算机 输入和输出装置、 I 八 ) 卡、开关报警显示、测量放大器等 ) 、测 量装置,含有一个室外气象站 ( 可测风速、风向、室外温度、 光照强度、雨水等 ) 和室内测量装置 ( 可测室内温度、室内 温度、灌溉水的 EC 和 pH 浓度、采暖系统的进出水的温度计算机监测与控制系统可对室内外的环境 ( 空气温度、空 气湿度、光照强度、空气中的二氧化碳浓度、室外风速、室 外风向、室外雨水、灌溉水的 EC 、 pH 浓度等 ) 进行自动监 测和显示;可对室内环境技不同的作用的要求,还考虑各环 境因子之间的相互关系进行自动调节与控制,可控制控温系 统、拉幕系统、人工光照系统、灌溉施肥系统、屋顶清洁与 降温系统、二氧化碳系统等;对采集的历史数据进行分析、统 计、运算、处理、报表、打印。
对不同的作物,农学家制订出促进作物生长的灌溉和施 肥的日程计划表,输入计算机,然后由计算机控制对作物的 各个生长期进行灌溉施肥。
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