周長吉
一、概述
以采光覆蓋材料作為全部或部分圍護結構材料, 可供冬季或其它不適宜
露地植物生長的季節栽培植物的建筑統稱為溫室。 “溫室”一詞源于“溫室
效應”。 以短波輻射為主的太陽輻射通過溫室采光材料進入溫室后使室內地
溫和氣溫升高而轉化為長波輻射,長波輻射又被溫室覆蓋材料阻隔在溫室內,
從而形成室內熱量的積聚,使室內溫度提高,這一過程稱之為溫室效應。 溫
室正是利用溫室效應, 在作物不適于露地生長的寒冷季節通過提高室內溫度
創造作物生長的適宜環境來達到作物反季節生產和提高作物產量的目的。 但
隨著科學技術的進步,溫室生產已遠遠超過“溫室效應”的概念,目前, 利
用高科技技術可以對溫室內的各種環境因子,包括溫度、光照、濕度、CO2施
肥等進行自動控制和調節,根據生產作物的生長習性和市場的需要,部分地、
或甚至完全擺脫自然環境的約束,人為創造適宜作物生長的最佳環境, 生產
出高品質、高產量的產品,以滿足不同消費群體的需要。 我國自漢代就已經
開始用溫室種植蔥韭等蔬菜,到唐代開始利用溫室種植瓜類和花卉。 西方溫
室產業起源于17世紀的荷蘭,而我國的近代溫室則開始于本世紀30 年代的冬
季不加溫“日光溫室”,大規模的溫室生產則在本世紀70年代末和80 年代初
開始,通過第一次大量的溫室引進揭開了我國現代化溫室生產、 研究和應用
的序幕。經過近20年的發展,我國溫室生產面積(包括日光溫室、塑料大棚)
已達到120萬hm2,躍居世界第一,在溫室產品生產、 實際應用和配套技術研
究方面都得到了長足的發展,形成了不同檔次、不同系列化的溫室產品, 初
步形成了一定的產業規模,成為我國“菜籃子工程”的“主力軍”。
(一)溫室結構形式和分類
溫室由于在使用功能、建筑造型與平面布局、 覆蓋材料等方面的不同,
有各種各樣的結構形式和命名方式,同一個溫室從不同的角度、 按不同的方
法也可分為不同的類型。
1.按使用功能分類根據溫室的最終使用功能, 溫室可分為生產性溫室、
試驗(教育)性溫室和允許公眾進入的商業性溫室。蔬菜栽培溫室、 花卉栽
培溫室、養殖溫室等均屬于生產性溫室;人工氣候室、 溫室實驗室等屬于試
驗(教育)性溫室;各種觀賞溫室、零售溫室、 商品批發溫室等則屬于商業
性溫室。
2.按建筑造型和布局分類(1)按溫室造型分類沿溫室跨度方向,溫室具有
不同的立面造型,據此可將溫室劃分為單坡面溫室、雙坡面溫室。 單坡面溫
室又可根據前坡與后坡的投影長度比例劃分為1/2式、2/3式、3/4式、全坡式
等幾種。按屋面形狀,溫室有圓拱形、折線形、鋸齒形、 尖頂形和平頂形等
多種形式。(2)按平面布局分類根據溫室平面的不同布局和組合形式,溫室又
可分為單棟溫室和聯棟溫室。 單棟溫室就是以一個標準單元作為一個獨立的
子項進行建設,而聯棟溫室則是將多個“單棟”溫室通過天溝連接起來,單坡
面溫室也屬于單棟溫室中的一種。
3.按溫室主體結構材料分類由于溫室發展歷史較長, 溫室主體結構材料
也多種多樣,大體上可分為兩大類,即金屬結構溫室和非金屬結構溫室。 例
如鋼結構溫室、鋁合金結構溫室等均屬于金屬結構溫室;木結構溫室、 竹結
構溫室、混凝土結構溫室、玻璃鋼結構溫室等均屬于非金屬結構溫室。
4.按覆蓋材料種類分類根據覆蓋材料的不同,溫室可分為兩大類, 一類
為薄膜型溫室,另一種為硬質覆蓋材料溫室。薄膜型溫室中,包括各種單層、
雙層覆蓋的塑料溫室,如單棟或聯棟塑料溫室、日光溫室等; 硬質覆蓋材料
溫室包括玻璃溫室、PC板(單層板、雙層板、波浪板等)、玻璃鋼溫室等。
5. 按加溫方式和覆蓋材料熱阻進行分類按加溫方式和覆蓋材料熱阻的不
同,溫室可劃分為連續加溫溫室、間歇加溫溫室和不加溫溫室三類。 連續加
溫溫室定義為:配備采暖設施,冬季室內溫度始終保持在10 ℃以上的溫室。
這種溫室必須始終有人值班或有溫度報警系統以備在加熱系統出現故障時能
及時報警,此外,溫室屋面材料的熱阻值R必須小于0.35m2?℃/W。 配備采暖
設施,但不滿足連續加溫溫室條件的溫室定義為間歇加溫溫室。 不配備采暖
設施的溫室稱為不加溫溫室。
(二)溫室主要性能及評價指標
1.溫室的透光性能溫室是采光建筑, 其透光性能的好壞直接影響到室內
種植作物光合產物的形成和室內溫度的高低。 透光率是評價溫室透光性能的
一項最基本的指標,它是指透進溫室內的光照量與室外光照量的百分比。 透
光率越高,溫室的光熱性能越好。 溫室透光率受溫室透光覆蓋材料透光性能
和溫室骨架陰影率的限制,而且隨著不同季節太陽輻射高度的不同, 溫室的
透光率也在隨時變化。夏季室外太陽輻射較強,即使溫室的透光率很小, 透
進溫室光照強度的絕對值仍然較高,要保證作物的正常生長, 適當的遮蔭設
施仍然是很必要的。但到了冬季,由于室外太陽輻射較弱,太陽高度角很低,
溫室透光率的高低就成了作物生長和選擇種植作物品種的直接影響因素。 一
般,玻璃溫室的透光率在60%~70%,連棟塑料溫室在50%~60%, 日光溫
室可達到70%以上。
2.溫室的保溫性能加溫耗能是溫室冬季運行的主要障礙。 提高溫室的保
溫性能,降低能耗,是提高溫室生產效益的最直接的手段。 衡量溫室保溫性
能的指標除了溫室圍護結構的保溫熱阻外, 溫室的保溫比是一項最基本的指
標。 溫室保溫比指熱阻較小的溫室透光材料覆蓋面積與熱阻較大的溫室圍護
結構覆蓋面積和地面積之和的比。保溫比越大, 說明溫室的保溫性能越好。
一般溫室的保溫比均小于1.0,但有的日光溫室的保溫比可能會大于1.0。 所
以日光溫室的保溫性能要遠遠優于其它溫室,在我國北緯40 °以南地區冬季
不加溫或僅用少量臨時加溫種植喜溫果菜日光溫室可以安全越冬, 這是我國
科技工作者對設施農業的杰出貢獻。
3.溫室的耐久性溫室是一種高投入、高產出的農業設施, 其一次性投資
較露地生產投入要高出幾十倍,乃至幾百倍, 其使用壽命的長短直接影響到
每年的折舊成本和生產效益,所以溫室建設必須要考慮其耐久性。 影響溫室
耐久性的因素除了溫室材料的耐老化性能外, 還與溫室主體結構的承載能力
有關。 透光材料的耐久性除了自身強度外還表現在材料透光率隨時間的衰減
程度上,往往透光率的衰減是影響透光材料使用壽命的決定性因素。 設計溫
室主體結構的承載能力與出現最大風、雪荷載的再現年限直接相關。 一般鋼
結構溫室使用壽命在15年以上,要求設計風、雪荷載用25 年一遇最大荷載;
竹木結構簡易溫室使用壽命5~10年,設計風雪荷載用15年一遇最大荷載。由
于溫室運行長期處于高溫、高濕環境, 構件的表面防腐就成了影響溫室使用
壽命的一個重要因素。對于鋼結構溫室, 受力主體結構一般采用薄壁型鋼,
自身抗腐蝕能力較差,在溫室中使用必須用熱浸鍍鋅表面防腐處理, 鍍層厚
度達到150~200μm以上,可保證15年的使用壽命。對于木結構或鋼筋焊接桁
架結構溫室,必須保證每年作一次表面防腐處理。(待續)
一、概述
以采光覆蓋材料作為全部或部分圍護結構材料, 可供冬季或其它不適宜
露地植物生長的季節栽培植物的建筑統稱為溫室。 “溫室”一詞源于“溫室
效應”。 以短波輻射為主的太陽輻射通過溫室采光材料進入溫室后使室內地
溫和氣溫升高而轉化為長波輻射,長波輻射又被溫室覆蓋材料阻隔在溫室內,
從而形成室內熱量的積聚,使室內溫度提高,這一過程稱之為溫室效應。 溫
室正是利用溫室效應, 在作物不適于露地生長的寒冷季節通過提高室內溫度
創造作物生長的適宜環境來達到作物反季節生產和提高作物產量的目的。 但
隨著科學技術的進步,溫室生產已遠遠超過“溫室效應”的概念,目前, 利
用高科技技術可以對溫室內的各種環境因子,包括溫度、光照、濕度、CO2施
肥等進行自動控制和調節,根據生產作物的生長習性和市場的需要,部分地、
或甚至完全擺脫自然環境的約束,人為創造適宜作物生長的最佳環境, 生產
出高品質、高產量的產品,以滿足不同消費群體的需要。 我國自漢代就已經
開始用溫室種植蔥韭等蔬菜,到唐代開始利用溫室種植瓜類和花卉。 西方溫
室產業起源于17世紀的荷蘭,而我國的近代溫室則開始于本世紀30 年代的冬
季不加溫“日光溫室”,大規模的溫室生產則在本世紀70年代末和80 年代初
開始,通過第一次大量的溫室引進揭開了我國現代化溫室生產、 研究和應用
的序幕。經過近20年的發展,我國溫室生產面積(包括日光溫室、塑料大棚)
已達到120萬hm2,躍居世界第一,在溫室產品生產、 實際應用和配套技術研
究方面都得到了長足的發展,形成了不同檔次、不同系列化的溫室產品, 初
步形成了一定的產業規模,成為我國“菜籃子工程”的“主力軍”。
(一)溫室結構形式和分類
溫室由于在使用功能、建筑造型與平面布局、 覆蓋材料等方面的不同,
有各種各樣的結構形式和命名方式,同一個溫室從不同的角度、 按不同的方
法也可分為不同的類型。
1.按使用功能分類根據溫室的最終使用功能, 溫室可分為生產性溫室、
試驗(教育)性溫室和允許公眾進入的商業性溫室。蔬菜栽培溫室、 花卉栽
培溫室、養殖溫室等均屬于生產性溫室;人工氣候室、 溫室實驗室等屬于試
驗(教育)性溫室;各種觀賞溫室、零售溫室、 商品批發溫室等則屬于商業
性溫室。
2.按建筑造型和布局分類(1)按溫室造型分類沿溫室跨度方向,溫室具有
不同的立面造型,據此可將溫室劃分為單坡面溫室、雙坡面溫室。 單坡面溫
室又可根據前坡與后坡的投影長度比例劃分為1/2式、2/3式、3/4式、全坡式
等幾種。按屋面形狀,溫室有圓拱形、折線形、鋸齒形、 尖頂形和平頂形等
多種形式。(2)按平面布局分類根據溫室平面的不同布局和組合形式,溫室又
可分為單棟溫室和聯棟溫室。 單棟溫室就是以一個標準單元作為一個獨立的
子項進行建設,而聯棟溫室則是將多個“單棟”溫室通過天溝連接起來,單坡
面溫室也屬于單棟溫室中的一種。
3.按溫室主體結構材料分類由于溫室發展歷史較長, 溫室主體結構材料
也多種多樣,大體上可分為兩大類,即金屬結構溫室和非金屬結構溫室。 例
如鋼結構溫室、鋁合金結構溫室等均屬于金屬結構溫室;木結構溫室、 竹結
構溫室、混凝土結構溫室、玻璃鋼結構溫室等均屬于非金屬結構溫室。
4.按覆蓋材料種類分類根據覆蓋材料的不同,溫室可分為兩大類, 一類
為薄膜型溫室,另一種為硬質覆蓋材料溫室。薄膜型溫室中,包括各種單層、
雙層覆蓋的塑料溫室,如單棟或聯棟塑料溫室、日光溫室等; 硬質覆蓋材料
溫室包括玻璃溫室、PC板(單層板、雙層板、波浪板等)、玻璃鋼溫室等。
5. 按加溫方式和覆蓋材料熱阻進行分類按加溫方式和覆蓋材料熱阻的不
同,溫室可劃分為連續加溫溫室、間歇加溫溫室和不加溫溫室三類。 連續加
溫溫室定義為:配備采暖設施,冬季室內溫度始終保持在10 ℃以上的溫室。
這種溫室必須始終有人值班或有溫度報警系統以備在加熱系統出現故障時能
及時報警,此外,溫室屋面材料的熱阻值R必須小于0.35m2?℃/W。 配備采暖
設施,但不滿足連續加溫溫室條件的溫室定義為間歇加溫溫室。 不配備采暖
設施的溫室稱為不加溫溫室。
(二)溫室主要性能及評價指標
1.溫室的透光性能溫室是采光建筑, 其透光性能的好壞直接影響到室內
種植作物光合產物的形成和室內溫度的高低。 透光率是評價溫室透光性能的
一項最基本的指標,它是指透進溫室內的光照量與室外光照量的百分比。 透
光率越高,溫室的光熱性能越好。 溫室透光率受溫室透光覆蓋材料透光性能
和溫室骨架陰影率的限制,而且隨著不同季節太陽輻射高度的不同, 溫室的
透光率也在隨時變化。夏季室外太陽輻射較強,即使溫室的透光率很小, 透
進溫室光照強度的絕對值仍然較高,要保證作物的正常生長, 適當的遮蔭設
施仍然是很必要的。但到了冬季,由于室外太陽輻射較弱,太陽高度角很低,
溫室透光率的高低就成了作物生長和選擇種植作物品種的直接影響因素。 一
般,玻璃溫室的透光率在60%~70%,連棟塑料溫室在50%~60%, 日光溫
室可達到70%以上。
2.溫室的保溫性能加溫耗能是溫室冬季運行的主要障礙。 提高溫室的保
溫性能,降低能耗,是提高溫室生產效益的最直接的手段。 衡量溫室保溫性
能的指標除了溫室圍護結構的保溫熱阻外, 溫室的保溫比是一項最基本的指
標。 溫室保溫比指熱阻較小的溫室透光材料覆蓋面積與熱阻較大的溫室圍護
結構覆蓋面積和地面積之和的比。保溫比越大, 說明溫室的保溫性能越好。
一般溫室的保溫比均小于1.0,但有的日光溫室的保溫比可能會大于1.0。 所
以日光溫室的保溫性能要遠遠優于其它溫室,在我國北緯40 °以南地區冬季
不加溫或僅用少量臨時加溫種植喜溫果菜日光溫室可以安全越冬, 這是我國
科技工作者對設施農業的杰出貢獻。
3.溫室的耐久性溫室是一種高投入、高產出的農業設施, 其一次性投資
較露地生產投入要高出幾十倍,乃至幾百倍, 其使用壽命的長短直接影響到
每年的折舊成本和生產效益,所以溫室建設必須要考慮其耐久性。 影響溫室
耐久性的因素除了溫室材料的耐老化性能外, 還與溫室主體結構的承載能力
有關。 透光材料的耐久性除了自身強度外還表現在材料透光率隨時間的衰減
程度上,往往透光率的衰減是影響透光材料使用壽命的決定性因素。 設計溫
室主體結構的承載能力與出現最大風、雪荷載的再現年限直接相關。 一般鋼
結構溫室使用壽命在15年以上,要求設計風、雪荷載用25 年一遇最大荷載;
竹木結構簡易溫室使用壽命5~10年,設計風雪荷載用15年一遇最大荷載。由
于溫室運行長期處于高溫、高濕環境, 構件的表面防腐就成了影響溫室使用
壽命的一個重要因素。對于鋼結構溫室, 受力主體結構一般采用薄壁型鋼,
自身抗腐蝕能力較差,在溫室中使用必須用熱浸鍍鋅表面防腐處理, 鍍層厚
度達到150~200μm以上,可保證15年的使用壽命。對于木結構或鋼筋焊接桁
架結構溫室,必須保證每年作一次表面防腐處理。(待續)