适宜黑龙江省蔬菜生产的主要棚室结构

适宜我省蔬菜生产的

主要棚室结构黑龙江省经济作物技术指导站于杰2014--11-29

品种丰富面积稳定我省蔬菜生产形势2011年和2012年是我省多年来棚室蔬菜发展最快、质量效益最好的两年。2012年全省蔬菜总播种面积668.1万亩，其中春夏菜播种面积452.1万亩，秋菜216万亩。预计全年总产量1740万吨，总产值266亿元。设施面积65.9万亩，比2010年增加25.8万亩，增幅达64.3%。其中温室和大棚分别新增5.8万亩、20万亩。设施蔬菜总产将达335万吨，比2010年增加126.1万吨，增幅60.3%。预计今年秋冬设施蔬菜播种面积30.8万亩、产量103.2万吨，比2010年实现倍数增长。

单产提高质量安全法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景截止到2012年11月统计我们黑龙江省的设施园艺生产面积达到了68.2万亩，仅占全国设施栽培总面积的1.1%。

全国蔬菜面积和面积居前10位的省份及其相对比例2008年蔬菜和瓜类播种面积30081.7万亩全国设施园艺总栽培面积法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景黑龙江省67万亩（预计）吉林省95万亩辽宁省500万亩河北省900万亩山东省1094万亩53.8%47.5%18.3%10%设施蔬菜面积露地蔬菜面积40.5%我省设施比例仍然不高，发展空间大法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景2、节能——国际领先节能——国际领先我国独创的日光温室高效节能栽培，能在-10℃至-20℃的严寒条件下不加温生产喜温蔬菜，在冬春日照百分率≥50%的地区迅速推广应用。法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景高效节能日光温室传统加温温室燃煤用量7吨/亩23吨/亩黑龙江省利用高效节能日光温室进行生产加温期通常按6个月计算（10月20日---4月20日），达到作物正常生长的环境温度燃煤用量如左图示法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景1173万亩的日光温室和加温温室，竹木土墙架构的简易温室约占80%。设施——经济实用法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景4、作物——蔬菜居多作物——蔬菜居多2008年，全国设施园艺面积为5249.9万亩主要以设施蔬菜为主我国设施农业发展概述及其发展前景概述

概念设施农业是指在不适宜露地种植的季节或地区，利用温室、塑料大棚、拱棚、遮荫棚等保护设施栽培农作物的生产方式。我们所讲的设施农业生产特指设施园艺生产日光温室：由围护墙体、后屋面和前屋面三部分组成，前屋面采用透明覆盖材料，以太阳辐射能为热源，具有蓄热及保温功能，可在冬季栽培作物的园艺设施。节能型日光温室：按合理采光时段理论与异质复合多功能墙体结构原理及防摔打合理曲线公式进行设计，并按要求进行施工建造的日光温室。日光温室概念蔬菜设施的设计与建造当前的主要问题与成因生产安全性差风雪灾害冷害冻害低温高湿病害高温热害主要成因缺乏统筹规划可地扣棚棚间距太小设计建造不科学盲目标新立异盲目追捧“巨型”化图省钱穷凑活我省生产中应用的主要温室类型1、全光现代化日光温室砖混基础，钢骨架，阳光板全覆盖，光热水肥自动化、机械化调节。2、传统日光温室砖混后墙+苯板保温（内夹、外挂），钢架结构。3、土筑温室后墙全部为土堆砌，前屋面有竹木、也有钢结构，温室部分下卧或不下卧。4、异质复合体温室近年来新发展的后墙为钢结构+苯板+水泥抹灰或者是发泡浇筑，前屋面为钢结构。5、改良型双拱结构温室。法兰变送器充灌设备的研制三、实施农业应用的可行性我省设施蔬菜生产中存在的问题发展设施园艺随意性大设施功能和市场定位不准区域比较优势发挥不充分生产基地规划设计不科学田间布局不合理结构设计不合理法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景1、盲目追求超大型棚室1、盲目追求超大型棚室近年来出现了盲目追求大型化的倾向，超长、超宽的“巨型”棚室，不仅采光性能低下，而且抗风雪灾害的能力极差，用作冬春生产设施安全隐患很大。

有的地方出现了跨度12米以上、长度100～150米、墙体底部厚度4～7米的“巨型温室”和跨度超过30～50米、长度逾100米、矢高2.2米的“巨型大棚”。法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景巨型大棚超长巨型大棚超宽棚间距过小棚体方位大小各异棚间距过小法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景2、棚室维修更新不及时2、棚室维修更新不及时调查发现，大量始建于20世纪90年代前期的棚室仍在使用，建材老化、保温维护结构残缺不全，抗灾、保温能力衰减严重。法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景3、采光保温设计建造不科学3、采光保温设计建造不科学目前已投入生产的节能日光温室，采光保温设计建造达不到第二代节能日光温室结构性能要求的约占70%，采光角度偏小，后屋面投影偏窄或偏薄及材料结构不合理，墙体偏薄或建材选用和结构不合理，导致冷害、冻害时有发生。温室的采光保温性能显著降低墙体偏薄、建材选用和结构不合理法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景冰雪灾害有些专业技术人员为了标新立异，故意夸大区域特点，导致日光温室的结构性能不佳。另外，一些地区为了抢时间争速度，致使结构性能差，抗灾能力弱。耕地破坏严重、利用率低室内地面过度下沉法兰变送器充灌设备的研制我国设施农业发展概述及其发展前景连栋温室无坡度，遮光严重，增温效果差，清雪困难，导致冬季无法使用拱间距过大、拱曲率偏小，天沟设计不合理，导致大量水兜造价类型竹木土墙无加温设施附属设备钢架砖混异质复合体苯板加温设备附属设备日光温室设计与建造按着我们现行应用的几种类型温室我们有一个综合的参考报价砖混-钢架（单拱）亩平均造价18-20万元土夯实墙体-钢架（单拱）亩平均造价10-12万元苯板复合体（单拱）亩平均11-12万（附属设备，卷帘机+卷杠约3000元，加温设备2万元，棉被每平方米13—15元，棚膜2.2—3.3元/平米）采光设计影响采光的因素自然因素维度变化季节变化昼夜变化天气变化人为因素温室方位角采光屋面角采光屋面造型骨架材料日光温室设计与建造园地

（1）检验、仓储区采后包装具备集约化育苗、标准化生产、产品检测、采后商品化处理等功能区，配备必要的设施设备。

园地

集约化育苗规模化生产（3）（）园内水、电、路设施配套，确保涝能排、旱能灌、主干道硬化园地

（4）园地

（5）土壤肥沃，有机质含量高，无金属、农药、化肥、石油类残留和有害生物污染，无工业污染源，距离主要交通干道100米以上日光温室主要技术参数（16）.跨度日光温室的后墙内侧到前底脚的距离。高度最高透光点到水平地面的垂直距离。后屋面水平投影后屋面顶端到地面引垂线，垂点到后墙基部的水平距离。后墙东西延长方向与地面垂直的墙。山墙垂直于日光温室屋脊的两侧外墙。方位角以正南向（指南针的磁南＋磁偏角）与日光温室东西延长线构成的夹角。前屋面采光角前屋面最高点到其前缘着地处的连线与水平地面的夹角。后屋面仰角：后屋面与后墙顶部水平线之间的夹角。理想屋面角冬至日正午12时,日光温室前屋面与太阳光构成90°的投射角时，即入射角为0°时的日光温室前屋面倾角。日光温室参数名称日光温室主要技术参数（16）.跨度日光温室的后墙内侧到前底脚的距离。高度最高透光点到水平地面的垂直距离。后屋面水平投影后屋面顶端到地面引垂线，垂点到后墙基部的水平距离。后墙东西延长方向与地面垂直的墙。山墙垂直于日光温室屋脊的两侧外墙。方位角以正南向（指南针的磁南＋磁偏角）与日光温室东西延长线构成的夹角。前屋面采光角前屋面最高点到其前缘着地处的连线与水平地面的夹角。后屋面仰角：后屋面与后墙顶部水平线之间的夹角。理想屋面角冬至日正午12时,日光温室前屋面与太阳光构成90°的投射角时，即入射角为0°时的日光温室前屋面倾角。日光温室参数名称日光温室主要技术参数（16）.理想屋面角冬至日正午12时,日光温室前屋面与太阳光构成90°的投射角时，即入射角为0°时的日光温室前屋面倾角。合理屋面角冬至日正午12时，入射角为40°的日光温室前屋面倾角。合理采光时段屋面角冬至时日，上午10时到14时的合理采光时段内，入射角均不大于40°的日光温室前屋面倾角。

恒载温室永久性结构的重量，包括墙体、屋架、透光覆盖材料和所有固定设备。活载在温室使用过程中产生的临时荷载称为活载。活载不包括风载、雪载和恒载。温室外部活载包括在屋面上工作的维修人员和放置的临时设备(如维修梯子等)；内部活载指结构上的临时悬挂物。任何作用于结构上超过30天的活载都应视为永久性荷载而计入恒载。作物荷载生产中植株吊在骨架上形成的拉力。风载风吹到温室上产生的压力。雪载堆积在温室上的雪的重量。日光温室参数名称

场地定位及平地放线

依据设计图先确定场内道路和边界方向位置。道路和边线的定位方法采用罗盘仪测出磁子午线，再根据当地磁偏角测出真子午线，然后测出垂直道路的东西方向线。场地定位后，对日光温室用地进行平整，清除各种作物、障碍物等，按照设计的尺寸把每栋日光温室的边界划定。基础日光温室墙体不高，荷载不大，可不按房屋建筑基础设置。在满足地基稳定和变形要求下，可浅埋。达到基本冻层即可一般深度不小于0.8m--1.2m，地基底面应在地下水位以上；宽度0.62m。采用毛石和M5水泥砂浆砌筑。建造中的基本操作建造中的基本操作进行施工建造的日光温室。

L——跨度；L0

L1——前屋面水平投影；

L2——后屋面水平投影长度；

α。——前屋面采光角；

？——后屋面仰角；

h——后墙的高度；

H——脊高。

采光角可按公式计算。

cosλs=sinα。cosH。cos(γs－γn)＋cosα。sinHs

方位角按公式计算。

方位角=指南针的磁南＋当地磁偏角±5°

正南方位为指南针的磁南加当地磁偏角，南偏西5°为指南针的磁南加当地磁偏角＋5°，南偏东5°为指南针的磁南加当地磁偏角－5°。

后屋面仰角可按公式计算。

tanβ=(H－h)/L2

后屋面仰角取值范围可在当地冬至日太阳高度角基础上增加5°～10°。基本技术指标

具有良好的采光屋面，能最大限度地透过光照。冬至前后的合理采光时段应保持在4小时以上，即10时至14时（地方时）有较好的光照。依据塑料薄膜对太阳直射光的透过特性，太阳光线入射角应控制在40°～45°范围内。冬至日正午日光温室内后坡及后墙无光照死角。

建造中的基本操作合理采光时段原理sinα＝sinα10

／cosθ10

α10

＝50°－h10

sinh10

＝sinφsinδ＋cosφcosδcos30°理想采光屋面角与合理采光屋面角采用太阳时角与方位角的计算差异北纬

（°）按时角计算的合理采光时段屋面角（α°）按方位角计算的合理采光时段屋面角（α°）冬至10时太阳高度角冬至10时太阳方位角按时角计算按方位角计算3327.226.426.7026.3030.953428.227.325.8025.6030.723529.328.125.0024.8030.503630.329.024.1024.0030.293731.429.923.2023.2030.083832.430.622.4022.4029.883933.531.521.5021.7029.684034.532.320.6020.8029.504135.633.219.7020.0029.324236.733.918.9019.2029.154337.734.718.0018.4028.984438.835.517.1017.6028.834539.936.316.2016.7028.68部分城市合理采光时段屋面角城市北纬(来源于互联网)合理采光屋面角城市北纬(来源于互联网)合理采光屋面角拉萨29.7°23.9°张掖38.9°33.3°淮安33.6°23.8°天津39.2°33.7°西安34.3°28.5°喀什39.5°34.0°徐州34.3°28.5°北京39.9°34.4°郑州34.8°29.1°大同40.1°34.6°青岛36.1°30.4°包头40.6°35.2°兰州36.1°30.4°营口40.7°35.3°邯郸36.6°30.9°呼和浩特40.8°35.4°济南36.6°30.9°锦州41.1°35.7°延安36.6°30.9°鞍山41.1°35.7°西宁36.6°30.9°长春43.7°38.5°白银36.7°31.0°沈阳41.8°36.4°烟台37.6°32.0°乌鲁木齐43.8°38.6°太原37.9°32.3°吉林43.9°38.7°石家庄38.0°32.4°牡丹江44.6°39.5°银川38.3°32.7°哈尔滨45.8°40.8°大连38.9°33.3°齐齐哈尔47.3°42.5°我国北方部分城市冬至太阳数值表城市维度(N)10时12时HALHAL蚌埠32.93°26.77°30.92°1.9834.48°01.46徐州34.32°25.58°30.57°2.0932.23°01.59运城35.00°25.00°30.40°2.1431.55°01.63青岛36.06°24.08°30.10°2.2430.48°01.70济南36.68°23.55°30.02°2.3029.87°01.74石家庄38.07°22.35°29.73°2.4328.48°01.84北京39.95°20.70°29.37°2.6526.60°02.00大同40.00°20.67°29.35°2.6526.55°02.00丹东40.08°20.58°29.33°2.6626.46°02.01多伦42.20°18.75°28.97°2.9524.37°02.21延吉42.90°18.13°28.87°3.0523.65°02.28长春43.87°17.28°28.72°3.2122.68°02.39哈尔滨45.75°15.63°28.45°3.5820.80°02.63建造中的基本操作具有优良的保温和蓄热构造，能够在温室密闭条件下最大限度地减少室内散热。冬至前后晴天凌晨不加温的条件下室内外温差不小于30℃。

温室的结构、采光、保温覆盖及围护结构等材料的质量要达到国家或地方标准要求的同时，应遵循因地制宜、就地取材、注重实效、降低成本的原则。

建造中的基本操作温室的结构具有抵抗当地较大风雪荷载的强度，既坚固耐用又避免大面积遮光。

温室的结构具备通风、排湿、降温等环境调控功能，有利于作物生长和便于人工作业。建造中的基本操作温室的结构具有抵抗当地较大风雪荷载的强度，既坚固耐用又避免大面积遮光。

温室的结构具备通风、排湿、降温等环境调控功能，有利于作物生长和便于人工作业。保温设计热量主要损失途径贯流放热地中传热缝隙放热夜间净放热白天净蓄热保温原理与措施减少贯流放热的措施贯流放热量与贯流放热率和放热表面积成正比，贯流放热率与放热体内表面材料的吸热系数、放热体材料的导热系数和放热体外表面材料的放热系数成正相关，放热体厚度成反相关。减少贯流放热表面积、适当放热体厚度和采用吸热系数、导热系数、放热系数小的材料建设放热体，都能有效减少贯流放热不同墙体的蓄热保温性能比较减少地中传热的措施埋设苯板开设寒沟室内地面下沉减少缝隙放热的措施尽可能减少墙体、后屋面缝隙采用拱圆形采光屋面设作业间避免过度放风高质量建造优化设计日光温室结构参数按照园区规划做好调整土地和田间放线工作温室方位角严寒地区南偏西5°～7°、温和地区南偏东5°～7°、其他地区真南真北为好温室间距以冬至前后揭苫后不遮阳为度温室长度60～70米为宜严格按照标准选用合格建筑材料要保证墙体厚度，永久性墙体须异质复合，土墙须防止盲目超厚或减薄，后墙内每间隔3米须预设支撑固定柁或加强桁架的立柱或中心设置钢筋的水泥垛材料名称容重(γ)

（Kg/m3）导热系数(λ)

(千焦耳/m·时·℃)比热(C)

(千焦耳/Kg·℃)蓄热系数（S）

（Z=24小时）

(千焦耳/m·时·℃)花岗岩、玄武石280012.560.9291.67形状整齐的石砌体（γ=2800）268011.510.9286.23砂岩、石英岩24007.330.9264.88钢筋混凝土24005.441.7658.60自然干燥土壤18004.190.8440.60夯实草泥或粘土墙20003.350.8438.09重砂浆粘土砖砌体18002.930.8834.74土坯墙16002.511.0533.07空心砖15002.300.9228.88轻砂浆(γ=1400)多孔砖砌体(γ=1300)13502.090.8825.33矿渣砖14002.090.7524.07重砂浆空心砖(105孔)砌体13001.880.8823.66材料名称容重(γ)

（Kg/m3）导热系数(λ)

(千焦耳/m·时·℃)比热(C)

(千焦耳/Kg·℃)蓄热系数（S）

（Z=24小时）

(千焦耳/m·时·℃)空心砖12001.880.9223.27空心砖10001.670.9220.01草泥10001.261.0518.42矿渣砖114015.070.7518.04稻壳(砻糠)1501.672.5112.81泡沫混凝土6000.750.849.92芦苇4000.501.478.75锯末2500.332.517.33稻草板3000.381.476.70稻草3200.331.516.49干木屑1550.301.884.77切碎稻草填充物1200.171.512.76稻草板3000.381.476.70立屋架须特别注意：中主北倾5°～6°前柱南倾10°～15°柁或加强桁架须与后墙内的预设立柱或水泥垛固定牢固钢架和钢竹混合结构的温室，拉杆与加强桁架要采用“人”字形钢筋焊接固定，拱架须与立柱（吊住）固定牢后屋面仰角40°左右为宜，其投影宽度与温室跨度的比值应≥0.2建造中的基本操作基础

在满足地基稳定和变型要求下基础可浅埋，深度不小于0.5m-0.7m。

墙体

不同纬度地区冬季外界温度和冻土层深度确定墙体厚度。墙体为三层结构，中间为密度8～10cm等厚聚苯板两层，内侧墙体为240mm宽砖墙，外侧墙体为240mm宽空心砖墙。建造中的基本操作筑墙采用异质复合多功能保温墙体，两层红砖墙中间夹聚苯板。内外墙体为240mm宽砖墙（保温层采用2层等厚聚苯板错缝放置。先砌内墙，然后抹一层水泥砂浆，再铺聚苯板、砌外墙。山墙高度按骨架的弧度定，下好骨架横拉筋的丁字预埋（前屋面3个），两侧山墙上各安装一排压膜槽。建造中的基本操作后屋面

为多层保温防水结构，平均厚度相当于墙体厚度的30～50%。

防寒沟

在温室地梁外侧设置防寒沟，沟内填充10cm厚、密度为8～10g/cm3苯板作防寒层。沟深根据当地

冻土层深度确定，一般大于0.7m。

建造中的基本操作后屋面

为多层保温防水结构，平均厚度相当于墙体厚度的30～50%。

防寒沟

在温室地梁外侧设置防寒沟，沟内填充10cm厚、密度为8～10g/cm3苯板作防寒层。沟深根据当地

冻土层深度确定，一般大于0.7m。

建造中的基本操作承重设计

当采用人工卷放草帘时，荷载组合为G＋S＋V＋V1＋W＋K。

当采用机械卷放草帘时，荷载组合为G＋S＋V＋V2＋W＋K。

式中：

G──恒荷载；

S──雪荷载；

W──风荷载；

K──保温草帘荷载；

V──植物吊重荷载；

V1──人工卷帘荷载；

V2──卷帘机卷帘荷载。雪荷载

前屋面的雪荷载值，应按公式(7)计算。

S=μSo…………………(7)

式中：

S──雪荷载的标准值，单位为千牛每平方米(kn/m2)；

So──基本雪压，单位为千牛每平方米(kn/m2)；

μ──屋面积雪分布系数。

基本雪压是指按30年一遇标准，计算在当地相对空旷平坦地面上，最大积雪的自重确定。

屋面积雪分布系数，可按图3坐标参数求出，主要取决于前屋面的坡度。建造中的基本操作风荷载

风荷载值可按公式（8）计算。

W=ΦWo……………（8）

式中:

W──风荷载值，单位为千牛每平方米(kn/m2)；

Wo──基本风压，单位为千牛每平方米(kn/m2)；

Φ──风压成形系数。

建造中的基本操作建造中的基本操作前后两排日光温室间距

以冬至前后前排日光温室不对后排日光温室构成明显遮光为准，按公式（12）计算。

S=h/tanH0－L－l＋K………………（12）

式中：

S──为前后两排日光温室的间距；

H──脊高(含卷起草帘高)；

tanH0──为当地冬至日太阳高度角正切值；

L──后屋面水平投影；

l──后墙底宽；

K──为修正值，一般取1m～1.3m。

s──间距；

l──墙体厚度；

L──后屋面水平投影；

h──温室的脊高。(含卷起草帘高度)

建造中的基本操作无支柱骨架焊制与安装

跨度8米以上，上弦用Φ20mm×2.75mm镀锌钢管，下弦用Φ12.7mm×2.75镀锌钢管，加强筋用Φ12钢筋焊制；跨度7.0m、7.5m骨架上弦用Φ20mm×2.75mm镀锌钢管，下弦用Φ12mm钢筋，加强筋用Φ10mm钢筋焊制；骨架上下弦距平均不少于200mm，与地梁连接处上下弦两连接点距离为100mm，与后梁连接处上下弦两连接点距离为200mm，骨架最高点（屋脊处）距后屋面上弦距离为200mm。骨架双面焊接，牢固平整。建造中的其他设备日光温室中的其他设备包括：照明、补光、加温、保温、给排水及卷帘机建造中的其他设备日光温室中的其他设备包括：照明、补光、加温、保温、给排水及卷帘机建造中的其他设备日光温室中的其他设备包括：照明、补光、加温、保温、给排水及卷帘机建造中的其他设备日光温室中的其他设备包括：照明、补光、加温、保温、给排水及卷帘机建造中的其他设备日光温室中的其他设备包括：照明、补光、加温、保温、给排水及卷帘机建造中的其他设备日光温室中的其他设备包括：照明、补光、加温、保温、给排水及卷帘机建造中的其他设备日光温室中的其他设备包括：照明、补光、加温、保温、给排水及卷帘机建造中的其他设备日光温室中的其他设备包括：照明、补光、加温、保温、给排水及卷帘机北纬43°~46°砖混结构高效节能日光温室主要参数及结构示意图主要参数：1、温室朝向：正南或偏西3~5°2、内部跨度：7~8.5m3、脊高：3.3~4m4、后墙高度：2.2~2.8m5、后阴坡投影：1.3~1.6m6、底角：60~65°内部跨度：8.5m脊高：3.3~4m后墙高度：2.2~2.8m后阴坡投影1.6m底角60~65°6.9m1.6m620mm500mm400mm主要参数：1、温室朝向：正南或偏西3~5°2、内部跨度：6.5~7.5m3、脊高：3.2~3.7m4、后墙高度：2.2~2.5m5、后阴坡投影：1.3~1.6m6、底角：60~65°内部跨度：7.5m脊高：3.2~3.7m后墙高度：2.2~2.5m后阴坡投影1.6m底角60~65°7.5m5.9m1.6m620mm类型一：二、北纬46°~48°砖混结构高效节能日光温室主要参数及结构示意图1内部跨度：6.5m脊高：3.2~3.7m后墙高度：2.2~2.5m后阴坡投影1.3m6.5m5.2m1.3m类型二：二、北纬46°~48°砖混结构高效节能日光温室主要参数及结构示意图