鸟巢温室的开发利用及效益评价

鸟巢温室的开发利用及效益评价

摘要：

世界温室的发展已有上百年的历史，从最早的油纸温室到现在的玻璃温室及塑料大棚温室[1]，沿袭了一代又一代，但从风格上看大多是以拱架式隧道型或者山脊形与斜坡式为主，也就是说大多是地缘方整的线性温室，这种温室是房屋建造概念的隐性传承与发展；当然也与农业的线性耕作有关，它更利于农业耕作的田园线条；但随着科技发展，生产生活的需求变化，如今温室建筑不仅仅是单纯传统生产的需要，更是一种多元化的围障设施，所以除了满足生产需求外还得符合现代美学与风格建筑的需要；鸟巢温室就是在这样的背景下产生与发展，虽然从概念形成到创新模式建立及生产推广应用还是相当短的时间，但已表现为强势的竞争力与生产实用性，它具有普通温室所不具的众多优点，具有广泛的运用空间，本文就以鸟巢温室的创新模式构建为主题，进行发散式的应用论证与生产实践模式之阐述，并综合地进行经济、生态、社会效益之评价，形成一套自成体系的理论框架与生产运用模式，为当前农业现代化及生态文明的发展提供技术支撑，为可持续新型农耕模式的形成提供保障。

1、前言

温室是农业生产的围障设施，是为农业生物提供适合气候条件，为农业生产的延季周年生产提供气候保障的人工简易建筑，是农业生物的住房，有了它可以实现避风防寒，甚至可以创造出生物所需的各种生态气候条件；所以温室的研究一直是世界农业发展所关注的重大课题，特别是当前现代农业盛行的今天，发展设施农业往往成为现代农业的代名词，全国各地的支农行动中，很重要的一块工作就是扶助农村建立蔬菜大棚温室或者养殖大棚；可以说温室是农业生产的有力保障，是农业增收农民致富的重要生产物资条件；但研究分析了温室的发展史，从最早油纸温室到现代的各种新型现代温室，它们都没有从建筑风格上突破，受传统农田的块状耕作束缚而未能越出雷池；而生态文明的到来，及倡导耕作系统物种多样性共存的现代生态农业观念的形成[2]，温室走向异形化与大空间立体三

维化是时代的需求，就像以往人们安于平房居住，但随着人口密集成为城镇时，就出现了三层楼到现代化的摩天大楼；其实农业温室也是一样，它是农业生物的住宅，也一样会随着集约化耕作的提高，而让温室发展概念转变与生产实践的突破；特别是美国生物圈2号的伟大建筑工程，它放大了温室的实际意义，把温室系统首次作为地球生态系统的完整模拟在科学实验上进行运用；几十亩连成一体的大型密闭玻璃温室空间内，模拟出地球各种生态与生境，并进行了生态系统演变、气候环境变化、生态平衡、系统可持续、人类生产生活等方面的研究，首次把温室作为生态生物圈研究的大型屏障设施，虽然这实验没有取得理想的效果，但它为人类认识生态重要性、尊重自然、气候变暖导致危害等方面的获得了很多启迪性的成果，成为当前大学研究生物生态及气候的重要实验室[3]；继生物圈二号之后，于2001年英国开始启动伊甸园计划，它也是以巨大的温室作为围障系统，在一个废弃的矿坑里重建生态系统，模拟出地球各气候带，及物种多样化的生态环境，取得了很好的效果，也为人们尊重生态倡导绿色环保树起了可实践的丰碑，目前该基地所建的球形温室是世界上最高最大的单体生态温室，它从设计风格及气候调控技术上更接近自然元素的运用，是当前世界上最为成功的生态温室，英国伊甸园的温室构造充分模拟了仿建自然蜂窝建筑，能用是少的材料构建最大的温室空间，能用最为美丽的曲面结构构建最为和谐的田园景观，成为融生产生活娱乐旅游为一体多功能多元化三维化温室[4]；但这种工程浩大的温室结构，投资成本过高，要成为当前现代农业发展的普及化温室还有较长的时间去完善与改进；我国的一些植物园温室虽然从风格上与建筑设计模式上也有了很大的突破，但也同样存在成本过高难以在农业生产上运用而成为望洋兴叹之物；针对这些问题，我们着手研究温室的力学结构与建筑风格，通过近三年的努力形成了一套独有的理论体系与技术方案，更是在发散性运用上大大突破了传统农业的概念，形成了融合生产生活生态元素的新型温室模式与技术体系，并且在全国及世界各地进行中试观察与科学实验，取得了丰硕的成果与强大的社会反响；这种温室就是运用鸟筑巢的力学原理，利用最为简易的普通材料来构建最为科学合理的温室空间，运用温室的曲面结构所形成的整体张拉力学理论构建出形式多样，空间硕大，抗性良好的实用化温室构造[5]；更重要的是通过温室创新后，融合了最为先进的三维耕作理念构建起新型的鸟巢农业耕作体系，为农业的空间突破迈出了可喜的

一步，更是发散性多元化的运用，为鸟巢温室的普及化插上了腾飞的翅膀。目前该温室技术不仅用于农业的种植与养殖，而且用于军事基地恶劣环境下的重要生态自救支持系统，更广泛地用于观光旅游农业及生态餐厅建设；以下就围绕鸟巢温室的技术原理，技术体系，及相配套的生产模式进行详略的叙述，就鸟巢温室技术体系所带来的生态、经济、社会效益进行科学评价，为鸟巢温室的推广应用提供参考与借鉴，也为农业由生产方式变为生活方式提出崭新的概念与模式[6]，是生态文明建设在农业上的重要体现与创造，更是中央提出生产方式转变与转型的重要模板。

2、鸟巢温室的技术原理及技术路线

自然界是最伟大的，它给人类科学的探索提供了最为直接的思路与启发，就如鸟巢温室，它其实融合了自然界鸟筑巢及蜂筑窝的原型技术之运用；鸟在树叉在悬崖等风吹雨打处能用最为简易的草与树枝构建起具有强大柔体抗性的巢穴，不得不令人深思，蜘蛛能用微米级的细丝构建起令飞虫难以挣扎的捕捉网，更是令人惊叹，其实这些都是自然界对力学美妙的最直接展示。其中鸟筑巢的三角交叉模式正是力学结构稳定性的铁三角原理，蜂窝与蜘蛛网的网格结构是张拉整体力学的充分诠释[7]；人类的伟大就是对自然的揭示及运用自然原理构建起现代科学之大厦；

鸟巢温室就是在这些自然启示的基础上，结合现代建筑力学与科学的设计工具所创造的一种仿自然而超自然的温室结构，它一反常规温室的常态局部力学模式，形成了能充分体现材料特性及整体张拉力学新结构模型，为温室的创建提供了充分的理论依据；首先从材料的运用上，一改传统温室的长程材料为短程材料，建造普通温室的管材大多6m长左右，这样的长程材料受到外界扭曲后容易变形，而采用1-2m长的管材，就得需用数倍的力量才能让其变形，这就是材料短程化后，使材料的力学得以最大化的发挥[8]；另外普通温室在材料组建时大多采用排列式组建，没有对材料进行三角交叉，形成局部的铁三角，这样也形成了普通温室局部受力后易变形的原因，而三角结构所形成的稳定性就可以轻松地解决外力变形的问题；从温室整体结构来说，鸟巢温室突破性地迈出了一大步，就是从传统温室的隧道形改为以半球形为主体基础的各种曲面异形温室，但以生产性为主要用途的温室设计大多采用球体结构，因为这种几何结构具有更大的优势。如材料优势，构建同样耕作空间，半球体结构比普通的温室结构至少可以节省30%-50%的表面积材料，因为球体具有空间最大化表面积