專利名稱：二次下挖式高效節能日光溫室的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種二次下挖式高效節能日光溫室，屬于設施農業工程技術領域。
背景技術：
日光溫室是我國北方地區設施農業生產的主體設施，對我國冬春反季節園藝作物的生產和供應發揮著極為重要的作用。日光溫室園藝作物的生產主要利用白天的太陽輻射和夜間的覆蓋保溫，以其獨有的節能優勢，使成本遠低于高能耗的現代化溫室，非常適合我國國情和現階段經濟發展的需要。在能源日趨短缺的未來，日光溫室必將在設施農業發展中扮演更加重要的角色。但目前生產上大多數日光溫室結構設計不合理，比如采光屋面角度和后屋面仰角偏小、后屋面長度偏短等，導致室內光能截獲量不足，保溫蓄熱性較差， 光能利用率較低，不能滿足深冬季節喜溫果菜類蔬菜作物的正常生產。生產上出現的部分下沉式日光溫室下沉過深、后墻和側墻過厚，造成室內南底腳處遮蔭面過大，土地利用率較低，因而在一定程度上限制了節能日光溫室的持續健康發展。
發明內容
針對現有日光溫室結構設計不合理現狀，本發明從采光和保溫入手，優化設計了一種二次下挖式高效節能日光溫室，其能夠有效解決白天太陽光能的截獲與夜間保溫的矛盾，提高溫室內溫、光性能，滿足深冬季節喜溫果菜類蔬菜作物的正常生產。一種二次下挖式高效節能日光溫室，方位為坐北朝南，偏東5°，平均采光屋面角為27. 0-29.0°，后屋面仰角為45-47°，脊高為5. 0-6. 0m，跨度為10-1^1，溫室整體結構由排/滲水溝、采光屋面、后屋面、保溫覆蓋材料、東側墻、西側墻和后墻構成；根據溫室跨度， 室內地面下挖1. 3-1. 6m形成栽培床面，同時為了減少下挖壁面在室內形成的陰影帶，將采光屋面南側2. 5m范圍內的土壤進行二次下挖0. 5m，形成室內栽培床面與室外二次下挖面高差0. 8-1. Im,即下挖壁面相當于下挖深度0. 8-1. Im ；在距溫室采光屋面南側1. Om處設置梯形排/滲水溝，排/滲水溝深1. Om，上口寬1. 5m、下口寬1. Om ；采光屋面上覆蓋透明覆蓋材料和保溫覆蓋材料，保溫覆蓋材料的放置位置由原來采光屋面的北部后延到后屋面的培土層上，保溫覆蓋材料放置的位置北延1. 0-1. 5m ；采光屋面上安裝有溫室薄膜自動除塵裝置，利用自然風力對薄膜上的灰塵和污垢進行清除以保持高透光率；在日光溫室北部頂端通風口下方斜掛擋風防雨膜，以防止通風口處夏季淋雨、冬季進冷風；后墻和東西側墻均為機打土墻，墻體形狀均為梯形體，后墻高4. 3-5. Om、上寬1. 5-2. Om、下寬3. 0-6. Om ；該溫室不設緩沖間，在采光屋面西側底部或溫室西側墻或后墻直接設置入口。為了增加日光溫室的采光量，采光屋面形狀采用圓弧型或者拱圓型，根據合理采光時段(10:00-14:00)理論，結合溫室高跨比、建造成本等因素，本發明二次下挖式節能日光溫室的平均采光屋面角為27. 0-29. 0°。以冬季后屋面不在后墻形成遮光為依據，確定適宜的后屋面仰角為45-47°。根據溫室跨度和平均采光屋面角，確定二次下挖式高效節能日光溫室的脊高為5.0-6. Om0利用計算線陰影的原理，計算11月至翌年2月合理采光時段(10:00-14:00)內下挖壁面在室內形成的陰影區域，以下挖壁面在室內產生的陰影率不宜超過15%為約束條件，并結合當地地下水埋深度，確定跨度為10-1 !的節能日光溫室適宜的下挖深度為
0.8-1. Im0根據溫室內外二次下挖的土方量以及排水溝土方量，并結合機械打墻的可操作性，確定二次下挖式高效節能日光溫室的后墻高為4. 3-5. 0m，墻體形狀為梯形體，墻體上寬
1.5-2. Om，墻體下寬 3. 0-6. Om0根據當地降雨量和降雨強度，在距溫室南側1.0m處設置梯形排/滲水溝，上口寬 1. 5m，底寬1. Om，深1. Om0冬季也可填入秸稈或稻草等作為防寒溝，或堆積雪天采光屋面清掃的雪。溫室建造時先根據溫室跨度，將室內地面下挖1.3-1. 6m形成栽培床面，為了減少下挖壁面在室內形成的陰影帶，將采光屋面南側2. 5m左右范圍內的土壤進行二次下挖 0. 5m,形成室內栽培床面與室外二次下挖面高差0. 8-1. Im,即下挖壁面相當于下挖深度 0.8-1. lm。在實際建造中，先下挖地平面形成栽培床面，然后建造后屋面，再建采光屋面。后屋面主要由后立柱、后橫梁、后屋面檁條及上面鋪制的保溫材料四部分構成，培土后與采光屋面平滑銜接，保溫覆蓋材料的放置位置由原來采光屋面的北部后延到后屋面的培土層上，保溫覆蓋材料放置的位置北延1. 0-1. 5m，相當于增加了南北向的陽光入射，提高了日光溫室的采光性能。采光屋面拱架為鋼竹木混合結構，主拱架由鍍鋅管組成，副拱梁由竹竿組成。采光屋面上覆蓋透明覆蓋材料和保溫覆蓋材料，透明覆蓋材料為長壽涂覆型消霧無滴膜，同時安裝溫室薄膜自動除塵裝置，利用自然風的力量對膜上的灰塵和污垢進行清除，保持薄膜高透光率。保溫覆蓋材料為稻草苫，寬度為3. Om,重量為4kg4kg/m2，長度主要根據日光溫室跨度而定，安裝時按“品，，字型搭接。本發明的核心技術為采用二次下挖機打土墻技術，東、西、北三面墻體均為較厚的土墻，白天的蓄熱性能和夜間保溫性能均有較大提高；平均采光屋面角較第二代節能日光溫室有較大提高，光照透過率增加而反射率降低，弱光區減少，光能利用率提高；跨度和脊高都相應增加，溫室儲熱空間增加，緩沖能力增強，可避免嚴冬季節室內溫度的驟變，為室內作物的生長發育提供適宜的環境條件。
附圖為本發明的二次下挖式高效節能日光溫室剖面圖(以溫室跨度IOm為例)。圖中1、室外地平面，2、排/滲水溝，3、室外二次下挖面，4、采光屋面，5、前立柱，
6、栽培床面，7、后屋面檁條，8、后屋面，9、后墻，10、草苫/保溫被卷軸，11、平均采光屋面角，12、后屋面仰角，13、室內走道/灌溉溝，14、前屋面拱架預埋件，15、后屋面檁條預埋件， 16、立柱預埋件，17、室內走道/灌溉溝界面，18、保溫覆蓋材料，19、中立柱，20、后立柱，21、 下挖壁面。
具體實施方式
實施例1如附圖所示，以溫室跨度IOm為例，該日光溫室基本結構由排/滲水溝 2、采光屋面4、后屋面8、保溫覆蓋材料18、東側墻、西側墻和后墻9構成。先將室內地面下挖1. 3m形成栽培床面；后墻9和東西側墻均為機打土墻，使用挖掘機和壓路機筑墻，墻體形狀為梯形體，根據下挖深度和排/滲水溝2的土方量，墻體上寬 1. 5-2. 0m，底寬3. 0-6. Om。用于夯土墻的土應為粘土或粉質粘土，且不能含有植物根莖等有機物及垃圾。筑墻前先將墻體所在位置及兩側各30cm的土夯實，然后再做墻體。筑墻土壤濕度應適宜，即用手攥成團，高于地面30cm松手后土團落地應成散沙狀。筑墻前先用推土機將溫室內30cm左右深的表土推向棚址的南側，以便表土回填。然后推平墻基，墻基寬6m 左右，碾壓5-6次后，用挖掘機挖土筑墻，下挖深度為1. 3m。墻體每次筑高40-50cm，要用推土機錯開車轍碾壓6-8次，大約筑4-5層，墻高達到4. : (相對原地面)，然后用挖掘機切削出后墻9，后墻面切削時應注意有一定斜度，以防止墻體滑坡、垮塌。東、西側墻與后墻9同時建起，建造過程同后墻9，建成后同后墻9 一樣切削成梯形體，并將東、西側墻上部切削成采光屋面4形狀。墻體建成之后，及時回填表土，整平并澆水沉實室內栽培床面6，基準栽培床面與屋脊線平行度< 30mm。二次下挖式高效節能日光溫室的顯著特點就是建造時將地平面1進行二次下挖。 為了降低溫室南地腳處下挖壁面21在室內的遮蔭，將室內栽培床面6整平后，將日光溫室采光屋面4南側2. 5m左右的土壤再次下挖0. 5m，形成栽培床面6與室外二次下挖面3高差
0.8m,與室外地平面1高差在1. 3m，這樣下挖壁面21相當于下挖0. Sm。然后在距溫室采光屋面4底部南側1. Om處設置梯形排/滲水溝2，排/滲水溝深1. Om，上口寬1. 5m，下口寬
1.Om0二次下挖式高效節能日光溫室，適宜的后屋面仰角12為45-47°。后屋面8主要由后立柱20、后橫梁、后屋面檁條7及上面鋪制的保溫材料四部分構成。在實際建造中，先建造后屋面8，然后再建采光屋面4。后立柱20豎起前，可先挖一個長為40cm、寬為40cm、 深為40-50cm的小土坑，為了保證后立柱20的堅固性，在小坑底部埋放預埋件16，然后將后立柱豎立在預埋件16上，最后將小坑空隙部分用土填埋，并壓實。二次下挖式高效節能日光溫室的后橫梁置于后立柱20的頂端，呈東西延伸。后屋面檁條7的作用主要是將后立柱20和后橫梁緊緊固定在一起，后屋面檁條7采用水泥預制件做成，其一端壓在后橫梁上，另一端壓在后屋面檁條預埋件15上。后屋面檁條7固定好后，在其上面沿東西方向每隔IOcm拉一道10-12 #的冷拔絲，其兩端分別固定在溫室東西側墻外側的預埋基礎上。然后在冷拔絲上面依次鋪設木椽子、塑料膜、30cm厚秸稈，再將建造墻體剩余土方培在上面形成后屋面8，后屋面8厚度約為1. 5m左右，基本杜絕了夜間日光溫室內能量從后屋面8的散失。后屋面8培土后與采光屋面4平滑銜接，將保溫覆蓋材料18的放置位置由采光屋面4的北部后延到后屋面8的培土層上，保溫覆蓋材料18存放的位置可北延1. 0-1. 5m，相應增加了光能截獲面積。二次下挖式高效節能日光溫室，適宜的平均采光屋面角11為27° -29°，脊高為 5.0m。采光屋面4拱架為鋼竹木混合結構，主拱架由鍍鋅管組成，副拱梁由竹竿組成。主拱架由直徑規格為直徑40mm、壁厚3mm鍍鋅鋼管制成，副拱架由直徑為5mm左右圓竹制成。后橫梁由50mmX50mmX5mm角鐵或直徑60mm鍍鋅鋼管制成。后屋面檁條7由鋼筋混凝土柱制成。采光屋面每隔:3m設鋼拱架，拱架間距偏差士 10mm，拱架拱圓平面與溫室縱軸線垂直度< 10mm。拱架下由南往北依次設前立柱5、中立柱19和后立柱20，均由鋼筋混凝土柱制成。要求立柱東西南北均在一條直線上，立柱下端埋立柱預埋件16作底基，防止立柱受壓力后下沉。東西向每隔40cm拉一道8 #鉛絲，兩端分別固定于東西側墻外的預埋基礎上。二次下挖式高效節能日光溫室采光屋面透明覆蓋材料主要采用厚度為 0. 08-0. 1mm、透光率90%以上的長壽涂覆型消霧無滴膜。覆蓋時采用一大膜、兩小膜的三塊薄膜覆蓋法，同時安裝溫室薄膜自動除塵裝置，利用自然風力對膜上的灰塵和污垢進行清除，以保持薄膜高透光率。在日光溫室北部頂端通風口下方斜掛擋風防雨膜，以防止通風口處夏季淋雨、冬季進冷風。采光屋面保溫覆蓋材料18為稻草苫，其寬度為3. 0m，重量為 4kg-5kg/m2,長度主要根據日光溫室跨度而定，安裝時按“品”字型搭接。二次下挖式高效節能日光溫室，采用自然通風，在溫室的頂部開放風口，放風口采用人工滑輪開縫或卷膜開縫；在日光溫室北部頂端通風口下方斜掛擋風防雨膜，以防止通風口處夏季淋雨、冬季進冷風；為了節約建造成本，二次下挖式高效節能日光溫室不設緩沖間，而在采光屋面西側底部或溫室西側墻或后墻直接設置入口。實施例2 如果溫室跨度為12m，則將室內地面下挖1. 6m形成栽培床面，脊高為 6m,同時為了減少下挖壁面在室內形成的陰影帶，將采光屋面南側2. 5m范圍內的土壤進行二次下挖0. 5m，形成室內栽培床面與室外二次下挖面高差1. lm，即下挖壁面相當于下挖深度1. Im ；其余建造方法同實施例1.
權利要求
1. 一種二次下挖式高效節能日光溫室，結構由專門研制計算而設計的排/滲水溝、采光屋面、后屋面、保溫覆蓋材料、東側墻、西側墻和后墻構成；其特征在于該溫室方位為坐北朝南，偏東5°，平均采光屋面角為27. 0-29.0°，后屋面仰角為45-47°，脊高為5. 0-6. 0m， 跨度為10-12m ；根據溫室跨度，室內地面下挖1. 3-1. 6m形成栽培床面，再將采光屋面南側2. 5m范圍內的土壤進行二次下挖0. 5m,形成室內栽培床面與室外二次下挖面高差0.8-1. Im;在所述采光屋面南側1.0m處設置梯形排/滲水溝，排/滲水溝深1.0m，上口寬1.5m，下口寬1. Om ；所述的采光屋面上覆蓋保溫覆蓋材料，所述的保溫覆蓋材料的放置位置由采光屋面的北部北延到后屋面上1. 0-1. 5m ；所述的后墻和東西側墻均為機打土墻，墻體形狀均為梯形體；所述的后墻高4. 3-5. Om、上寬1. 5-2. Om、下寬3. 0-6. Om ；該溫室北部頂端通風口下方斜掛擋風防雨膜；該溫室不設緩沖間，在所述采光屋面西側底部或溫室西側墻或后墻直接設置入口。
全文摘要
本發明涉及一種二次下挖式高效節能日光溫室，整體結構由排/滲水溝、采光屋面、后屋面、保溫覆蓋材料、東側墻、西側墻和后墻構成；本發明從采光和保溫入手，優化設計了二次下挖式高效節能日光溫室結構參數，其平均采光屋面角較第二代節能日光溫室有較大提高，光照透過率增加而反射率降低，弱光區減少，提高光能利用率。由于采用二次下挖，側墻和后墻均為較厚的土墻，白天的蓄熱性能和夜間保溫能均有較大提高。同時由于跨度和脊高都相應增加，溫室儲熱空間增加，緩沖能力增強，可避免嚴冬季節室內溫度的驟變，為室內作物的生長發育提供適宜的環境條件。
文檔編號E04B2/84GK102293131SQ20111019605
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者于賢昌, 李清明, 艾希珍, 魏家鵬 申請人:山東農業大學