苏北地区日光温室构型优化、室内温湿度分析及应用效果初探

【摘要】：苏北地区日光温室面积大、类型多、发展迅速,日光温室的发展带动了当地农业的发展,同时提高了农民的收入。但在发展过程中未充分考虑当地气候条件,温室内作物易处于低温(冬季)、高温(夏季)、高湿、寡照等亚适宜环境下。因此,如何对苏北日光温室进行构型优化,提出适宜当地气候条件的日光温室构型是苏北发展日光温室产业亟待解决的关键问题。为此,对苏北日光温室基本构型和使用状况进行调查,探索苏北日光温室现在构型及在应用中存在的问题。在此基对上,对苏北日光温室常见的墙体结构进行改良和优化,提出苏北改良型日光温室设计方案;基于日光温室周年使用的设计理念,提出冬夏两用拆装后墙式日光温室设计方案;以传统日光温室为对照,分析比较改良型日光温室和拆装式日光温室冬、夏季的室内环境特点和应用效果。主要研究结果如下:1.目前苏北日光温室可分为三大类20种不同的构型,跨度8～12 m、脊高3.0～4.0 m,后墙高度2.5～3.0 m、后屋面水平投影0.9～1.1m的日光温室较为常见。墙体材料多为粘土砖、空心砌块或夯实土墙,部分异质复合墙,极少部分为秸秆后墙。茬口安排主要有周年生产、一年一茬、一年两茬和一年三茬,其中一年两茬所占比例最高;6-9月受高温影响日光温室空置率较高。除极少数日光温室土地利用率高于50%,其它均低于50%,尤其是土墙日光温室。苏北日光温室虽构型多样,但结构仍需进一步优化,优化的重点是:选取适宜当地气象条件的温室结构参数,提高采光性能和保温性能;选用合适的墙体材料和拱架材料,兼顾保温性、安全性和经济性;通过自然通风降温措施降低夏季日光温室室内高温,以适于作物生产,降低空置率。2.对空心砌块墙日光温室进行墙体结构改良,并提出了苏北改良型日光温室。苏北改良型日光温室结构参数为跨度9.0 m,脊高3.8 m,后墙高2.8 m,后墙厚0.6 m,后屋面仰角45°,前屋面角25.4°,后屋面水平投影1.0m;后墙为空心砌块结构,在墙体建造过程中,在空心砌块中填充珍珠岩以增加墙体热阻,提高日光温室的保温性能。前屋面拱架采用镀锌钢管桁架结构,上弦杆和下弦杆分别为Φ32.0×2.0 mm和Φ25.0×2.0mm,两者之间通过连接件铰接;前屋面设置两道通风口,后墙间隔4 m布置一扇通风窗,尺寸是40 cm×40 cm(宽×高),中心高度1.4 m;后屋面从内到外依次是5 cm厚石棉板、10 cm厚聚苯板、防开裂铁丝网、3 cm水泥砂浆保护层和SBS防水卷材。3.根据苏北地区的气候条件,提出了冬夏两用拆装后墙式日光温室的设计思路(简称拆装式日光温室).拆装式日光温室后墙包括上下两部分,上部分是拆装墙体,下部分是固定墙体。固定墙体由空心砌块砌筑,蓄热层、隔热层和保温层分界明显,蓄热层由填充夯实土壤空心砌块构筑,保温层由填充珍珠岩空心砌块构筑,两层之间用聚苯板隔热层隔开。拆装墙体由秸秆块堆砌于固定墙体之上,在日光温室冬季生产时与固定墙体共同起保温作用,在夏季生产时拆除增大通风面积,提高通风降温效果。拆装墙体外侧和内侧分别覆盖塑料薄膜和防虫网。拆装式日光温室结构参数为跨度9.0m,脊高3.8 m,后墙高2.8 m,后墙厚0.63 m,后屋面仰角45°,前屋面角25.4°,后屋面投影1.0 m。固定墙体中蓄热层厚0.4 m、隔热层厚0.03 m、保温层厚0.2 m.4.冬季,改良型日光温室和拆装式日光温室与传统型日光温室相比较,夜间室内平均气温分别高1.5℃和0.6℃,夜间平均湿度分别低1.6%和6.0%。夏季进行自然通风时,改良型日光温室和拆装式日光温室白天室内平均气温较传统日光温室分别低2.2和5.4℃,白天室内平均湿度分别低2.8%和4.7%。拆装式日光温室越夏生产和越冬生产增产显著,改良型日光温室越冬生产增产显著,但越夏生产的应用效果差于拆装式日光温室。从日光温室的周年生产考虑,拆装式日光温室冬季保温性能好、控湿能力强,夏季降温除湿性能优良,在苏北地区具有一定的实用价值。