日光温室类型结构性能及建造

5．厚度
包括三方面的内容
后墙 后坡 草苫的厚度
厚度的大小主要决定保温性能
后墙的厚度
对墙体的要求
传统：承重、隔热
现代：承重、隔热、载热
墙体的厚度的确定
根据当地设定的最低温度确定墙体必要的热阻值，
由此值和各种材料的导热系数，即可求出墙体的厚度 。
Ri为某部分墙体的热阻值 , λi为材料的导热系数， Di为 该材料的厚度，D为墙体总厚度。
1．前后坡比
前后坡比：指前坡和后坡垂直投影宽度的比例 。
前坡和后坡的功能：
温室的后坡由于有较厚的厚度，起到贮热 和保温作用；
前坡面覆盖透明覆盖物，白天起着采光的 作用，但夜间覆盖较薄，散失热量较多，它们 的比例直接影响着采光和保温效果。
比例大小
目前生产上主要有三种情况： 短后坡式，前后坡投影比例为7：1，如瓦
传统的一斜一立式日光温室
初始的一斜一立式塑
一斜一立式
料日光温室
改进后的一斜一立日光温室
长后坡矮后墙日光温室
这是一种早期的日 光温室，
后墙较矮，只有1m 左右，
后坡面较长，可达 2m以上，
保温效果较好，栽 培面积少，现较少使 用。
图3－6 长后坡矮后墙日光温室 (单位：m) 1防寒沟 2粘土层 3竹拱杆 4前柱 5横梁 6吊柱 7腰柱 8中柱 9 草苫 10纸被 11柁12檩 13箔 14扬脚泥 15碎 草 16草 17整捆秫秸或稻草 18后柱 19后墙 20防寒土
太阳高度角 日射系数 兆焦/米2.天
21.5 30.5 45 55 58
81.5
5.2 8.0 13.6 15.7 16.4 21.8
直接影响太阳辐射
太阳高度角的计算
中午时刻太阳高度角计算公式 H0=90°－ψ+δ ψ 北半球某地的地理纬度 δ 太阳赤纬
(太阳光线垂直照射在地面处的地理纬度) 夏半年取正值，冬半年取负值 郑州地区不同时间太阳高度角：
立春38°59′、春分55°01′ 立冬39°06′ 、冬至31°57′
理想屋面角
理想屋面角：保证太阳直射光线垂直照射在温 室屋面上时的屋面角
α0=ψ-δ 计算郑州地区建造日光温室理想的屋面角有多 大
按照理想屋面角建造温室存在的问题
合理屋面角
按照入射角与透光率的关系 ，当入射角 <40°时，透过率降低不明显，因此保证入射 角不大于40°时的屋面角
改进冀优2型节能日光温室结构示意图
第三代节能型日光温室—辽沈Ⅳ型日光温室 （现在）
温室脊高5.5m，跨度12m，大幅度增加了温室空间，并首 次设计制造了缀铝箔夹心聚苯板空心墙体，提高了大型日光温 室的墙体保温能力。
山东新型日光温室建造技术规范
型号 SD-I
脊高m
前跨m 后跨m 前屋面角0C 后墙高m 后屋面仰角0C
•山东Ⅲ型 日光温室剖面图
•山东Ⅳ型 日光温室剖面图
•山东Ⅳ型(寿光型)日光温室剖面图
西北型—焊接桁架结构
西北型钢单管骨架
西北型双连跨日光温室
二、日光温室的合理结构参数
日光温室由后墙、后坡、前屋面和两山墙组成 ，各部位的长宽、大小厚薄和用材就决定了它 的采光和保温性能
生产上对温室的要求
温室的总体要求为采光好、保温好、成本低 、易操作、高效益。
合理结构的参数
五度、四比、三材。
（一）五度
角度、 高度、 跨度、 长度 厚度，
主要指各个部位的大小尺寸
1．角度
三个角度：屋面角、后屋面仰角及方位角
屋面角
屋面角 温室前屋面与水平面的平均夹角.
对温室性能的影响 屋面角决定了阳光入射角的大小 入射角的大小决定了光线的透过率 因此屋面角温室采光性能
要求温室坐北朝南、东西向排列，向东或向 西偏斜的角度不应大于7°。
2．高度 包括矢高和后墙高度。
矢高是指从地面到脊顶最高处的高度
由于矢高与跨度有一定的关系，在跨度确定的 情况下，高度增加，屋面角度也增加，从而提 高了采光效果
6m跨度温室，其矢高以2.5~2.8m为宜； 7m跨度的温室，其矢高以3~3.1m为宜。
地区平均屋面角度要达到25°以上。
后屋面仰角
后屋面仰角是指后坡内侧与地平面的夹角 与温室保温性有关：要求冬、春季节阳光能 射到后墙，使后墙受热后贮蓄热量，以便晚间 向温室内散热。 要大于立冬、立春时中午的太阳高度角 35~40°
方位角
方位角系指一个温室的方向定位
与温室上下午的进光量有关，与设施的保温 性能有关
多层结构：由室内向室外应有防水层、承重层 、保温层和防水层
草坡的厚度要达到40-50cm。对预制混凝土后坡 ，要在内侧或外侧加25-30cm厚的保温层。
前屋面覆盖物及厚度
前屋面是温室的主要散热面，前屋面覆盖可 以阻止散热，达到保温目的
材料有草苫、纸被、保温被
保温被
保温被：三层组成， 内、外层由塑料膜、无纺布和镀铝膜等一 些保温、防水和防老化材料组成， 中间由针刺棉、泡沫塑料、纤维棉、废羊 绒等保温材料组成。 特点：轻便、洁净、防水而且保温
高效节能型日光温室的发展
20世纪80年代后期进行试验 20世纪90年代进行示范推广 到2005年达到300余万亩 最初主要种植黄瓜，发展到各种蔬菜、花卉和 部分果树生产 结构的规范和栽培技术的标准化 配套技术的应用：品种、覆盖材料、膜下暗灌 、CO2施肥技术应用、机械卷苫等
பைடு நூலகம்
温室配套环境控制设备
这种温室的后屋面短，土地利用率高，空间大 ，有利作物生长和人工作业，但其采光性能不 如半拱圆形。
第二代节能型日光温室 （20世纪90年代中期至21世纪初期）
辽沈Ⅰ型
辽沈II型
辽沈III型
温室脊高3.3～3.5m，跨度6.5～8m，在北纬42°及其以南地区 ，正常年份冬季基本不加温（连阴天和极冷天少量加温）可越 冬生产蔬菜的目标。最冷日室内外温差达到30℃～35℃，平均 温度比普通温室高3℃～5℃，节能特别显著。
3.1-3.2 6.0 1.0 27.3-28.1 2.0-2.1 45
SD-II 3.3-3.4 6.8 1.2
25.9-26.6 2.1-2.2 45
SD-III 3.6-3.7 7.7 1.3
25.1-25.7 2.3-2.4 45-47
SD-IV 3.8-4.0 8.6 1.4
23.8-24.9 2.4-2.5 45-47
后墙的高度为保证作业方便，以1.8m左右为宜 ，过低影响作业，过高时后坡缩短，保温效果 下降。
3．跨度
跨度：指温室后墙内侧到前屋面南底脚的距离。 与温室的采光角度、空间、建筑材料的选用有关
近年来根据栽培作物的不同，在日光温室的跨度上有 所加大，跨度增大后，应适当增加矢高和后墙高度
如8m跨度的温室，但应把矢高度提高到 3.3~3.4m，后墙提高到2m。
隔热层内外侧温差
后墙的厚度
根据地区和用材不同而有不同要求。
在黄淮区土墙应达到80cm以上，东北地区应达 到1.5m以上；
砖结构的空心异质材料墙体厚度应达到5080cm，才能起到吸热、贮热、防寒的作用。
后屋面及厚度
后屋面的有无及其厚度影响温室的保温能力
要发挥后屋面的效果，一是要保证后屋面的长 度；二是要选用保温材料；三是要保证后屋面有 一定的热阻值
第一代节能型日光温室 （20世纪90年代初期）
瓦房店琴弦式日光温室
鞍Ⅱ型日光温室
温室脊高2.8～3m，跨度约6～7m，采光、增温和保温性 能都比第一代日光温室有显著提高,内外温差可达20～25℃。
琴弦式日光温室
琴弦式日光温室结构示意图
该温室又称一坡一立式温室
特点：前屋面为斜面，下部为小立窗，窗高为 0.6～0.8m，立窗角度为70度，前屋面每隔3m 设一钢管衍架，纵向每隔0.4m拉1道8号铁丝， 两端固定在山墙外基础上，盖膜后，膜上压细 竹竿与膜内竹竿成对绑扎牢固。
日光温室类型结构性能及建 造
日光温室的发展历史
温室的历史：2000多年前就有温室的发展。 日光温室的历史（我国在19世纪20-30年代就在 东北地区发展了部分日光温室，50年代进行了改 良，如三折式温室和四折式温室） 高效节能型日光温室的发展（20世纪八十年代 最早在东北地区的瓦房店地区出现。
房店式温室 长后坡式，前后坡投影比为2：1，如永年式
短后坡高后墙日光温室
这种温室
跨度 5～7 m，
后坡面长1～1.5m ，
后墙高1.5～1.7m 左右，
作业方便，光照 充足。
短后坡高后墙日光温室 （单位：m） 1防寒沟 2粘土层 3拱杆 4前柱 5横梁 6吊柱 7腰柱 8中 柱 9纸被 10草苫11柁12檩 13箔 14扬脚泥 15细碎草 16 粗碎草 17秫秸或整捆稻草 18后墙1 9防寒土
入射角与透光率的关系
太阳直射光入射角
指直射光线照射到水平透明覆盖物与法线所 形成的角。
透光率随入射角的增 大而减少，
入射角<40度透光率减少不明显
透光率
率光透
入射角>40度透光率明显减少。
>60度，反射率就迅速增加
图5-1 覆盖材料为3mm玻璃的太阳入 射角与透光率和反射率
太阳高度角
太阳高度角:太阳直射光线与地平面的夹角. 太阳高度角与日射系数的关系
第二代日光温室
辽沈型日光温室
温室结构：跨度为7.5m，脊高3.5m，后屋面仰角 30.5度，后墙高度2.5m，后坡水平投影长度1.5m，墙 体内外侧为37cm砖墙，中间夹9～12cm厚聚苯板，后 屋面也采用聚苯板等复合材料保温，拱架采用镀锌钢管 ，配套有卷帘机、卷膜器、地下热交换设备。
温室的性能：在北纬42°以南地区，冬季基本不加温 可进行育苗和生产喜温蔬菜。
墙体的组成
墙体:单质墙体和异质复合墙体
单质墙体:由单一的土、砖或石块砌成。
异质复合墙体:一般内层是砖，中间有干土、炉渣 等夹层，外层为砖、石或加气砖。
理想墙体结构的组成
内侧由吸热、蓄热能力较强的材料组成蓄热层外 侧由导热、散热能力较差的材料组成保温层中间有 夹层隔热的异质复合墙体。
不同材料的隔热效果
α≥α0=ψ-δ- 40°
按照合理屋面角建造温室存在的问题
合理时段屋面角
保证在上午10时到下午2时之间温室有一个较高的光 线透过率，按照这个要求，前屋面应该所具有的角度。
郑州地区冬至上午10时太阳高度角为25.52°，请计 算合理时段屋面角
合理时段屋面角的经验公式： 一般为当地地理纬度减少6.5°左右，如我国华北
辽沈1型日光温室结构示意图
改进冀优型节能日光温室
结构：跨度为8m，脊高3.65m，后墙高度2.0m ，墙体为37cm厚砖墙，内填12cm厚珍珠岩，骨 架为钢筋衍架结构。
性能：该温室在华北地区的正常年份，温室内 最低温在10℃以上，土壤10cm深处低温可维持 在11℃以上，基本满足喜温果菜类的冬季生产 。
不加温温室类型占总量的92.2%，加温温室占7.8%。
环境调控设施设备不断完善
第一代日光温室—海城感王式日光温室 （20世纪80年代中期）
第一代日光温室的类型
日光温室由后墙、后屋面、前屋面和保温覆盖物四部分组成，
根据温室前 屋面的形状
半拱形
长后坡矮后墙日光温室 短后坡高后墙日光温室
无后墙日光温室 长后坡无后墙日光温室
日光温室加热 系统
卷帘机
日光温室专用放风器
日光温室保 温被
日光温室的类型结构及环境调控现状
目前是普通日光温室、第一代节能型日光温室、第二
代节能型日光温室、第三代节能型日光温室同时存在。
其中竹木结构普通型日光温室大约占65%；第一代钢
骨架节能型日光温室大约占 20%，第二代节能型日光温 室大约占15 %；第三代节能型日光温室大约占0.01%。
草苫
草苫是最传统的覆盖物，要保证一定的厚度和 密度。
要求：覆盖在采光面上之后，室内见不到任何 亮光。
厚度：要达到6-8cm， 即9m长、1.1m宽的稻草苫要有35kg以上； 1.5m宽的蒲草苫要达到40kg以上。
特点：保温性能好，但笨重，易污染、损坏薄 膜，易浸水、腐烂等。
（二）四比
即指各部位的比例。 包括前后坡比 高跨比 保温比 遮阳比。
4．长度
长度：指温室东西山墙间的距离，以50~60m为宜。
考虑栽培面积、栽培效果以及可操作性
如果太短，不仅单位面积造价提高，而且东西两山墙 遮阳面积与温室面积的比例增大，影响产量，最短的温 室不能小于30m长。
过长的温室往往温度不易控制一致，并且每天揭盖草 苫占时较长，不能保证室内有较长的日照时数。另外， 在连阴天过后，也不易迅速回苫，最长的温室也不宜超 过100m。