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塑料温室

中国习惯称为塑料大棚,用以种植蔬菜或花卉等。塑料温室能得到较完善的光谱(见表),对促进植物正常生长、花色、果色与维生素的形成都比玻璃温室优越。塑料本身不透气,覆盖严密,隔热性能良好,热损失较小。同时建造比较容易,取材方便,结构造型多样,适应性强,成本较低,拆装方便,适合大面积生产。大、中型温室内少立柱或无立柱,适合机械化作业。

中国习惯称为塑料大棚,用以种植蔬菜或花卉等。塑料温室能得到较完善的光谱(见表),对促进植物正常生长、花色、果色与维生素的形成都比玻璃温室优越。塑料本身不透气,覆盖严密,隔热性能良好,热损失较小。同时建造比较容易,取材方便,结构造型多样,适应性强,成本较低,拆装方便,适合大面积生产。大、中型温室内少立柱或无立柱,适合机械化作业。塑料温室包括骨架、覆盖物、天窗、侧窗及通风、采暖、灌溉等附属设备。

表 塑料覆盖材料、玻璃的透光率(%)

发展概况

塑料温室是伴随着塑料工业的发展而出现的。日本于1943年将聚氯乙烯薄膜用于农业获得成功。1952年开始用于小型温室覆盖。50年代世界各国的塑料温室相继问世,并不断对塑料和适合塑料覆盖的温室骨架进行研究。塑料材料有聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、醋酸乙烯薄膜、聚氟乙烯薄膜以及半硬质塑料薄膜,50年代后期出现硬塑料板,最常用的有玻璃纤维增强塑料板(俗称玻璃钢)。近年生产防老化及无水滴塑料制品。温室骨架由竹木发展成竹木钢架混合结构,又发展为全钢及铝合金骨架。塑料温室类型和结构也在不断发展。基本类型是屋脊型和拱圆曲线型。随着机械化程度的提高,逐渐向大型化发展,各种设备日趋机械化、电气化,并着手应用电子计算机进行控制调节。很多国家的塑料温室已经商品化。塑料覆盖物、骨架构件及温室建筑已建立国家标准或商业标准。日本的塑料温室发展最快,居世界首位,占本国温室的95%。其他如意大利、英国、法国、罗马尼亚、苏联和保加利亚等国家塑料温室也比较发达。中国50年代中期引进塑料薄膜,开始在农业上的应用研究。60年代中期东北地区开始建造简易塑料温室。70年代山西省建成晋阳型屋脊式连栋全钢结构的塑料温室。80年代初又设计出“北京-I型钢架塑料大棚”、“GP-YBI型管式塑料大棚”。中国塑料温室开始向标准化、大型化、机械化、自动化方向发展。

类型与结构

类型有屋脊式和拱圆曲线型。屋脊式是在玻璃温室的基础上改建而成的。这种结构通风透光良好、耐风雪性较强。其中有双斜面型,由两个屋面组成。这种温室开始是木结构,后来发展为钢结构。拱圆型包括各种曲率的圆弧曲线类型。曲线型或半圆型屋顶结构能提供最大限度的光透射量。拱圆型屋架受力较好,建筑费用比屋脊式便宜25%左右。但是拱圆型安装通风窗比较困难。中国的塑料温室大部采用拱圆型。此外还有一面坡塑料温室。一边为直立式,由砖或土夯实建成的墙,另一面有三折式或拱圆曲线形骨架。这种温室的保温性能较好。根据需要还设计了特种形式的温室。如蒙古包式的塑料温室,全圆型的屋顶,造型美观。有些国家创造了多种型式的结构:如充气结构的温室,覆盖物是一完全密封的双层塑料薄膜,处于充气状态,固定在结构的外部边缘上;泡粒塑料温室,用双层塑料薄膜,晚上温度下降时,在两层膜之间送入聚苯乙烯泡粒,用以提高保温性能,白天将泡粒排出;空气塑料温室,不用支柱,或者仅在温室前后部分用些支柱,借助风机向室内吹入压力空气支持覆盖物。骨架型式:①单梁式:单根线材做柱架,不做任何加强(图1A)。屋脊式多用木材或角钢,拱圆型多用竹木材料,钢管及塑料管。适合跨度小,高度较低的小型温室。投资少,光照好。②横梁式:在屋脊式的人字架上或拱圆型的拱架上加一横梁,耐风雪性能增强(图1B)。③拉梁式:在横梁式的横梁与顶间加一拉梁(图1C)。④桁架式:大型温室可用型钢或管材构成各种不同形式的桁架结构(图1D),增强结构强度。

图1 温室骨架型式

塑料覆盖物的固定

硬质塑料板与骨架固定用自攻螺丝固定,用橡胶条或腻子密封。薄膜的固定方法比较复杂。一般是将薄膜焊接成整块,放在骨架上拉紧拉平,两端固定在墙上或骨架上,脚底用土埋实。顶部和侧边用压膜线或铅丝压紧。压膜线两端系在埋入地下的地锚上。为了放松或拉紧压膜线,在线的一端地锚以上的部分装一个紧线器(图2A)。紧线装置是一根与温室长度相等的细长轴,把每条压膜线系在轴上,转动轴端手轮,使压膜线在轴上卷绕或松开。图2B是木制固定件。竹制温室用铅丝捆绑。钢架结构出现以后使用卡子固定薄膜。图2中C、D、E、F是几种形式的卡子。

图2 薄膜固定方法示意图

二层覆盖装置

(见)。

通风换气机构

通风的方法分自然通风和强制通风。自然通风是利用开天窗和侧窗进行。窗及启闭机构在屋脊型温室中与玻璃温室相同(见)。拱圆型温室中,竹木结构的简易温室用人工扒缝的方法通风。大中型温室内设有机械式或半机械式启闭的天窗、侧窗。窗扇式天窗有圆形和方形两种(图3、图4)。

图3 圆形天窗示意图

图4 方形天窗示意图

主要结构有活动窗扇、固定窗、顶杆、纵拉杆。活动窗扇上用卡子绷有薄膜,用销轴与固定窗连接,固定窗与温室的拉杆或拱杆连接。启闭原理:各活动窗扇通过顶杆与纵拉杆连接,当纵拉杆左右移动时,通过连杆机构把活动窗扇顶起。开度可调,关闭严密。启闭完成后用锁定机构锁紧。卷帘式侧窗机构。温室侧面的薄膜最低端固定在一根长的卷轴上,转动卷轴,沿温室长度方向薄膜从下向上卷起。开度根据需要调节。驱动卷轴转动的机构不同,又分为齿轮式卷窗机构,如图5所示。旋转滚筒带动齿轮付a,使支杆在螺纹付中运动,同时带动齿轮付b运动,齿轮付a装置沿导杆移动,卷轴沿拱型骨架光滑地卷起薄膜。相反方向转动滚筒薄膜放下。垂直式侧窗可使用滚轮式卷窗机构(图6),固定薄膜的卷轴一端装有棘轮,棘轮轴端连接手柄,一端连接卷轴,整套机构通过一对滚轮套在导杆上。摇动手柄薄膜卷起,滚轮沿导杆向上移动,窗开启。相反方向摇手柄窗关闭。调到需要位置用棘轮机构锁定。万向节式卷窗机构,万向节的一端连接卷轴,另一端连接手抦,摇动手柄使卷轴转动,卷起或放下薄膜,调整合适后用挂钩固定。卷帘式也可以用来开天窗。当采用自然通风换气不能创造适宜的生长环境时,应采用强制通风换气。强制通风装置需要投资设备和电力费。但温室密闭性好,抗风雪,不漏水,可实现自动化控制。强制通风装置主要是排风扇,有的还用风筒,设有吸气口和排气口。

图5 齿轮式卷窗机构示意图

图6 滚轮式卷窗机构示意图

温室加温设备

塑料温室的加温方式基本与玻璃温室相同。在塑料温室内热风加温发展迅速。日本热风加温占塑料温室加温设备的88.2%,中国也开始采用热风加温温室。其优点是热效率高,设备简单,室内采暖管道少,采暖费用低。安装转移方便,操作简单。加温后室内温度容易形成上高下低,降温快。设备装置有热风炉(或暖风机)、通风机和风筒,被热风炉加热的空气,由通风机经过风筒从送风孔吹入室内(图7)。风筒是聚乙烯塑料筒。筒上每隔一定的距离在两侧开有小孔。送风孔的设计要满足温度的均匀性和稳定性。风机的风量和风压选择根据温室的容积和所需热量而定。燃煤热风炉的构造有炉膛(即燃烧室)、散热装置、烟囱和引风机及风温控制系统组成。以油和气体为燃料的暖风机的构造包括燃烧室、喷嘴、点火装置、空气供给装置、燃料供给系统和控制系统组成。

图7 热风供暖示意图