日光温室结构设计与建造(邵登魁)

日光温室结构设计与建造

主讲人：邵登魁青海省农林科学院节能日光温室概况中国农业科技工作者和农民群众共同创造的具有中国特色的农业设施90年代以来，在北方迅猛发展起来。目前，全国1000万亩，青海省16万亩，为丰富城乡人民菜蓝子做出了重大贡献。实现了周年生产。节能日光温室概况生产作物种类蔬菜：番茄、茄子、辣椒、黄瓜、番瓜、西瓜、甜瓜等。果树：葡萄、油桃、樱桃等。花卉：非洲菊、百合、香石竹、月季、满天星等鲜切花节能日光温室概况产值与效益：1.0-4.0万元/亩，是大田作物的25-70倍，是露地蔬菜的10-20倍。蔬菜亩收入1.3－1.9万元，纯收入0.6-0.8万元。成本：建造6.0-18.0万元/亩，生产0.3-0.5万元/亩性能指标深冬季节晴天白天气温可升至30℃以上，室内气温最低时，室内外温差达25-30℃以上；深冬季节可种植上市黄瓜、番瓜、番茄、茄子、辣椒等喜温性蔬菜及甜瓜、西瓜等耐热性蔬菜。

结构组成前屋采光面：采光、升温、保温后屋面：蓄热、保温、反射热后墙：蓄热、保温、隔热山墙：蓄热、保温、隔热保温帘（被）：保温蓄水池：蓄水、提高水温缓冲间：缓冲温度、贮存、住宿结构组成五度：跨度高度角度长度厚度三材：建筑材料覆盖材料保温材料四比：保温比高跨比遮阴比前后坡比高跨比：温室的脊高于温室的跨度之比。遮阴比：温室的跨度与温室的屋脊阴影长度之比。保温比：温室建筑面积与围护结构表面积之比。前后坡比：温室的前屋面与后屋面水平投影长度之比。结构组成

结构组成结构组成

日光温室类型普通日光温室节能日光温室一代（节能）日光温室二代（节能）日光温室普通型（节能）日光温室提高型（节能）日光温室按外形分类

半圆型：高拱型：平面屋面形状曲面（圆屋面型)单屋面：3／4型：复折屋顶型：双屋面：(a)(c)日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

日光温室类型

按照建筑材料份土木结构温室；砖木结构温室；混合结构温室；钢结构温室（包括薄壁镀锌钢管）；轻质铝合金结构温室。日光温室设计理论

温室效应:指由于玻璃，塑料薄膜等设施透明覆盖物对长短波光的选择性透过作用而使设施内温度升高的效应。密封效应：指由于设施透明覆盖物、不透明覆盖物及墙体等共同组成的一个相对密封的体系而使设施增温、保温的效应。保温比：指设施内的土壤表面积与覆盖及围护表面积之比，保温比越大则保温能力越强。日光温室设计理论

导热率：指某种材料两端温差为1℃时，单位时间内单位距离上通过的热量。载热理论：指利用设施屋面、墙体等白天蓄积能量，夜间缓慢释放能量补充设施内能量的理论。透光率:指设施内的太阳辐射能或光照强度与室外的太阳辐射能或自然光强之比，光照入射角不同透光率不同。一、日光温室前屋面角度设计方法一SSun纬度φ赤纬δαNO地心ABCD由图可知：∠ABC=∠OBD那么可得：α=φ+lδl地球赤道地轴日光温室1、理想前屋面角的计算：①理想状态是指太阳光线垂直照射到前屋面，透光率最大。②以正午太阳高度角进行计算由黄色三角形可知：ΔABC是直角三角形∠ABC+α=90º由蓝色三角形可知：ΔOBD是直角三角形∠OBD+φ+lδl=90º赤纬就是天体的位置与天赤道位置的差，在天赤道以北多少度就为正多少度，反之，在天赤道以南多少度为负多少度。太阳赤纬的绝对值总是等于太阳直射点的纬度。理想前屋面角情况下节能日光温室结构示意图以乐都县为例，纬度(φ)是36.8º，冬至日(δ)=-23.5º，那么乐都地区理想的屋面角度是:α=φ+lδl=36.8º+l-23.5ºl=60.3ºα=60.3º日光温室结构示意图后墙后屋坡前屋面h=8.9m7.5mH=9.9m合理屋面角度由左图可以看出：当入射角在0～40°范围时，随着入射角的加大，透光率逐渐下降，但变化不明显；当入射角在40～60°范围时，透光率随着入射角的加大明显下降；当入射角处在60～90°范围时，透光率随着入射角加大而急剧下降。因此，我们可以将入射角增大到40°这样对透光率没有明显影响，但是却可以大大节约建造成本。合理的前屋面角为：α=φ+lδl-40°合理前屋面角下节能日光温室结构示意图α=20.3º以乐都县为例，φ=36.8º，冬至日δ=-23.5º，那么乐都地区合理前屋面角度是：α=φ+lδl-40º=36.8º+l-23.5ºl-40º=20.3º合理前屋面角为：20.3º日光温室结构示意图后屋坡前屋面7.5m2.2m1.8m最佳前屋面角理想屋面角和合理屋面角都是以正午12点的太阳高度角进行的计算。在实际生产过程中，温室并不是只用在这一时刻，还要考虑有效利用时段，一般从上午9时到下午15时。因此，必须对前屋面角进行修正，加一个修正值，这样我们就得到了最佳前屋面角。最佳前屋面角度：

α=φ+lδl-40º+c其中：c表示各地区冬至日9时和15时的太阳高度角比正午低的值。最佳前屋面角下节能日光温室结构示意图α=33.5º以乐都县为例，φ=36.8º，冬至日δ=-23.5º，乐都地区c=13.2º那么乐都地区最佳前屋面角度是：α=φ+lδl-40º+c=36.8º+l-23.5ºl-40º+13.2º=20.3º+13.2º=33.5º最佳前屋面角为：33.5º日光温室结构示意图后墙后屋坡前屋面7.5m3.7m2.5m日光温室前屋面角设计α=60.3ºα=20.3ºα=33.5º理想前屋面角α=φ+lδl乐都地区：60.3º合理前屋面角α=φ+lδl-40°乐都地区：20.3º最佳前屋面角α=φ+lδl-40º+c乐都地区：33.5º不同纬度地区日光温室最佳前屋面角度纬度323334353637383940414243理想角55.356.357.358.359.360.361.362.363.364.365.366.3合理角15.316.317.318.319.320.321.322.323.324.325.326.3最佳角30.030.731.532.232.933.734.435.235.936.637.438.1日光温室建造实例二、日光温室前屋面设计方法二合理屋面角理论：设计设施采光面时要求使尽量大的面积的采光角度处于合理屋面角的理论。合理屋面角：使太阳入射角偏离法线不超过45°时，设施采光面和水平线的夹角。理想屋面角:使太阳入射角为零，即太阳光线垂直照射温室采光面时温室屋面与水平线的夹角。日光温室前屋面采光角

前屋面采光角正午理想屋面角=Φ-δ（Φ：当地地理纬度；δ：赤纬）合理屋面角=理想屋面角-45°考虑到合理采光时段（合理采光4小时）的要求，合理采光时段屋面角=理想屋面角-45°+5°=理想屋面角-40°（举例：乐都县纬度为36.8°，冬至赤纬为-23.5°，则正午理想屋面角=36.8°-（-23.5°）=60.3°；合理采光时段屋面角=60.3°-40°=20.3°）三、后屋面仰角要保证立冬到立春期间正午不遮阴，

后屋面仰角=太阳高度角=90°-Φ+δ=90°-Φ-16.3°=73.7°-Φ，（立冬和立春的δ为-16.3°）。（举例：乐都取37.2°即可保证立冬到立春后屋面不遮阴）考虑到我省各地光照资源丰富，后屋面仰角可适当增大，一般38°~42°较适宜，这样可以节省建设成本。日光温室其它主要结构参数

3、跨度与脊高跨度在7-11m，高度3.5-5.5m，高跨比1:2，取上限时，要考虑采取半地下式或其它提高保温能力的措施。4、墙体厚度土墙厚2.2-2.5m，深冬温室3.5-3.8m；砖墙或石墙等要保证24cm的蓄热层，墙外后强中间加10cm厚聚苯板等隔热材料。5、后屋面投影长度1.2-1.6m均可，一般以1.4m较好。6、温室长度

50-100m均可，考虑到劳动力的充分发挥和卷帘等机械设备的应用，以80m左右较好。日光温室其它主要结构参数

7、防寒沟设置温室前脚外10cm处埋设50cm深10cm厚聚苯板较为理想。8、前后排温室间距一般以温室脊高的2倍作为前后排温室的间距，如脊高为3.8m，则间距以7.6m即可。9、温室方位基本方位为坐北朝南，东西偏移不能超过10°，考虑到我省大部分地区冬季寒冷，而光照资源丰富，以南偏西5°-7°最好。日光温室型号-GN-IIA型

日光温室型号-GN-IIA型参数

跨度：7.00m脊高：3.5m后屋面仰角:38°后屋面投影:1.4m后屋面坡度:13.3°基础:0.50m土墙基厚:1.30m土墙顶厚:1.00m后墙外高:3.00m内墙高:2.33m檩条长：2.70m拱杆长:6.92m位置(m)00.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.60高度(m)00.931.501.962.322.602.823.003.163.283.393.50日光温室型号-GN-IIB型

日光温室型号-西北XB-GⅠ型

日光温室型号-西北XB-GⅠ型

跨度：7.5米脊高：3.8米墙高：2.3米墙体厚度：1.0-1.5米后屋面长度：2.2米后屋面仰角：40°投影比：3.8：1采光屋面角：30°主要特点：土墙钢竹木结构，建造费用低，蓄热能力强，保温能力可达30℃。适合建设地区：青海东部地区。日光温室型号-西北XB-GⅡ型

日光温室型号-西北XB-GⅡ型

跨度：8.0米脊高：4.1米墙高：2.4米墙体厚度：0.5-1.5米后屋面长度：2.4米后屋面仰角：38°投影比：3.8：1采光屋面角：31°主要特点：砖墙钢架结构，使用年限长，保温能力好，保温能力可达30℃。适合建设地区：甘肃、青海东部大部分地区。双连栋温室外部双连栋温室内部日光温室型号-西北XB-GⅣ型温室的跨度达到16米，高度5米，长度60米。无辅助加温情况下，夜间室内外最大温差可达16.8℃，透光率最高84%；正常年份冬季辅助加温时间30-50天，加温费用每平方米加热费用7元（按2009年的价格计算），土地使用率较高。戈壁无立柱提高型日光温室钢混结构图(图一)图纸说明：1、主钢架：每2.8m架设1个主钢架，后屋面主钢架上弦采用直径6cm的国标厚壁钢管，壁厚不小于3mm，前屋面主钢架上弦采用直径不小于5cm的国标厚壁钢管，用10号钢筋焊接下弦，8号钢筋焊接拉筋，拉筋之间的距离为20cm。2、辅助钢架：每两个主钢架中间增设2根辅助钢架，采用直径6cm的国标厚壁钢管，间距90-100cm，不焊接下弦，长度2m。3、横梁：采用规格为50×50×5cm角铁，沿东西方向焊接。4、预埋件：每隔2.8m在后墙上建造一个50cm见方的砖柱，并在距地面2m高处预埋窝硂，以固定钢架，在对应的前基础预埋筋。5、前后屋面：后屋面每隔20cm沿东西方向拉一道8号铅丝，前屋面每隔30cm拉一道铅丝。每2个主钢架之间绑5道大头直径不小于2.5cm的竹竿，竹竿间距50-60cm。制图：肃州区蔬菜技术服务中心，适宜青海海西柴达木盆地地区5cm2.2M3.9M3.7M3.5M3.2M2.8M2.2M1.4M1.2M0.5M走道0.8M1.2M1.0M1.0M1.0M1.0M1.0M1.0M0.8M2.0M0.6M二级堆砌层一级堆砌层地平线8.0M3.8M30x30CM前基础2.5M24CM宽砖混墙体60X80cm抗压预埋12CM宽砖混墙体1.15m0.65M24x20cm横圈梁35x20cm横圈梁5CM木板或草席0.1MM棚膜成捆作物秸秆20CM3:1泥灰

40-42°

戈壁石砌墙无立柱日光温室结构图（图三）图纸说明：1、主钢架：每2.8m架设1个主钢架，后屋面主钢架上弦采用直径6cm的国标厚壁钢管，壁厚不小于3mm，前屋面主钢架上弦采用直径不小于5cm的国标厚壁钢管，用10号钢筋焊接下弦，8号钢筋焊接拉筋，拉筋之间的距离为20cm。2、辅助钢架：每两个主钢架中间增设2根辅助钢架，采用直径6cm的国标厚壁钢管，间距90-100cm，不焊接下弦，长度2m。3、横梁：采用规格为50×50×5cm角铁，沿东西方向焊接。4、预埋件：每隔2.8m在后墙上建造一个50cm见方的砖柱，并在距地面2m高处预埋窝硂，以固定钢架，在对应的前基础预埋筋。5、前后屋面：后屋面每隔20cm沿东西方向拉一道8号铅丝，前屋面每隔30cm拉一道铅丝。每2个主钢架之间绑5道大头直径不小于4cm的竹竿，竹竿间距50-60cm。制图：肃州区蔬菜技术服务中心

适宜青海海西柴达木盆地地区

5cm2.2M3.9M3.7M3.5M3.2M2.8M2.2M1.4M1.2M0.5M走道0.8M1.2M1.0M1.0M1.0M1.0M1.0M1.0M0.8M2.0M0.6M二级堆砌层一级堆砌层地平线8.0M4.0M30x30CM前基础2.5M1.0M0.5M35x20cm横圈梁40-42°5CM木板或草席0.1MM棚膜成捆作物秸秆20CM3:1泥灰日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室实践日光温室结构问题结构简易，用材不足，设计变形，影响采光；投入不足，多年失修，特别是后屋面漏水，影响保温及墙体安全；墙体厚度不够，保温能力弱；后屋面厚度不足或长度不够，蓄热保温能力差；后屋面仰角过大或过小，保温弱或采光差；跨度过大，前屋面采光角度小，采光能力差。日光温室主要结构参数跨度：7.5—11m长度：70—100m矢高：3.5—5.4m后墙外高：2.4—3.8m墙体厚度(土墙)：1.8—3.5m后屋面投影长度：1.2—1.6m后屋面仰角：36°—42°温室间距：7—8m日光温室规划与建造工艺场地选择地势平坦(坡度不大于10度)；东、南、西三面无遮荫物，光照充足；土层深厚，土壤肥沃，含盐量较低，酸碱度适宜；有灌溉水源、照明及动力用电，道路畅通；地下水位不宜过高(要求在1m以下)；避开工矿城市。日光温室建造工艺规划连片规划，合理布局，形成规模；座北朝南(偏东或偏西不超过10度；分区间温室前后错开排列，避免温室前的空地成为风口；生产区间铺设一条约6米宽的道路，便于农资及产品运输；可在地势较高处建成300-500m3

的高位蓄水池。日光温室建造工艺备料依照日光温室的建筑面积及要求准备材料包括：脊柱、柁木、檩木、前柱、腰柱、拉杆、拱架、纸被、草苫、压膜线、棚膜、草苫拉绳等施工日期一般在雨季以后，土壤冻结之前，在8月中旬-10月中旬为宜。日光温室建造技术施工工艺放线：依照规划按预定的方位沿后墙和山墙的厚度两边划基线，撒上白灰，并在基线的尽头钉上木桩，作为标记。确定后墙和山墙垂直时可用勾股定律，即先沿后墙基线确定4m，再沿山墙方向确定３m，两点斜边等于５m。具体操作时由三人按长度要求在米尺或绳子上抓住３个点即可确定。日光温室建造工艺打墙温室墙体可用土墙、砖墙、石墙、空心墙等。地基用原土或三合土夯实50cm以上；打墙时先打后墙，完成后再打山墙，要山墙包后墙；打墙土湿度要适宜、均匀，各垛间要嵌套起来；打墙前要将表土堆起，再取土，待墙打好后再整平铺开；可用草泥跺墙50cm，待墙体干化后堆1.5-2.5m的防寒层；夹心墙：内侧12cm砖墙，中间10cm聚苯板或其它保温材料