黑龍江地區工廠化日光溫室設計初探
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摘要：黑龍江地區工廠化日光溫室是在充分考慮黑龍江地區傳統溫室優缺點的基礎上，針對黑龍江地區氣候特點，對溫室結構進行的創新性設計。旨在將溫室結合建筑空間，將果蔬集種植、倉儲、加工于一體進行工廠化生產。提出了黑龍江地區工廠化日光溫室的設計理念并初步擬定溫室結構，為黑龍江地區溫室的創新發展提供借鑒與參考。
關鍵詞：日光溫室;創新;工廠化
在我國黑龍江地區的設施蔬菜生產中，日光溫室深受廣大生產者歡迎。其可在嚴寒的冬季在不加溫條件下實現蔬菜的反季節生產，解決了黑龍江地區冬季蔬菜供應問題，取得了顯著的經濟和社會效益。在黑龍江地區傳統的日光溫室由于受設施簡陋，抵御自然災害能力較差，易受極端天氣影響而遭災，從而導致生產不穩定。同時由于缺乏有效的管理體制和機制，無法將生產、加工、銷售有機地結合，不僅導致勞動生產率難以提高，還會導致蔬菜在集中加工生產的運輸過程中發生大面積凍害，已無法完全滿足人們對設施蔬菜生產種植的需求。
基于以上背景，計劃通過優化溫室結構、合理規劃溫室配套設施空間、系統化組織溫室生產流程，設計出一種適用于黑龍江地區的工廠化日光溫室。
1溫室的設計理念闡述
設計從日光溫室與建筑結合的角度出發，重點在溫室的工廠化、立體化、節能化等方面設計。在空間布局上，由溫室部分、房屋部分、二層種植部分和地下室部分組成。其中溫室部分為主體種植空間，用于果蔬的生產;房屋部分為芽苗菜生產車間和果蔬產品的清洗、加工和包裝車間;二層種植部分主要為食用菌、韭黃及耐蔭葉菜類種植空間;地下室部分主要為倉儲空間，用于種子和塊莖的存儲及低溫春化。
1.1一層空間設計理念
1.1.1溫室部分空間設計。溫室部分為主體種植空間，主要用于果蔬生產。黑龍江地區日光溫室冬季生產最重要的是溫室的保溫能力，采用前屋面雙膜雙被溫室結構，這種結構具有更強的保溫性，基本保證冬季植物生長。一層溫室部分為主體種植空間，配備水肥一體化、輔助加熱系統，用于果蔬的生產，取消了傳統溫室中的后坡加后墻設計，取而代之的是房屋以及二層溫室的后墻。后坡的取消不僅使采光更好，將整個房屋空間置于溫室后側，更提升了溫室部分的蓄熱能力。溫室的舉架高、跨度大，便于栽培各種高大植物，也可以進行立體栽培。
1.1.2房屋部分功能設計。房屋中設有凈菜車間、果菜清洗包裝室、質檢室、育苗及機耕通道、辦公及生活用房等。通過對基本布局的合理化設計形成蔬菜的生產線，實現工廠化生產。設置運苗通道以及升降梯可與二層育苗空間和溫室部分形成空間上的連通實現一體化生產，提高整個新型工廠化立體節能日光溫室的果蔬的工廠化生產效率。
1.2二層空間設計理念
二層種植空間的設計計劃位于房屋部分的屋頂，采用雙膜單被結構。把屋頂變為一個種植耐蔭果蔬的小型溫室。
1.2.1功能與意義。①提高土地利用率，擴大種植面積：種植屋面作為一種不占地面面積的種植形式，解決了越來越緊張的土地使用與農業種植之間的矛盾，擴大種植面積，提供土地使用的更多可能。②種植耐蔭果蔬：作為食用菌、韭黃及耐蔭葉菜類種植空間。③保護建筑屋頂構造層：建筑外部環境的溫度、濕度的變化，日光輻射等是建筑屋頂構造層破損老化的主要因素，二層種植空間的覆土層結構可隔絕紫外線輻射和大氣溫度變化，其隔熱、保溫、減滲抗變形性能均比一般防水保溫屋面要好，增強建筑物屋頂的熱工效能，大大延長屋頂的有效使用期。
1.2.2做法與優勢?；诒驹O計中建筑的特點以及二層種植空間帶來的諸多實用效益，計劃結合溫室大棚型種植屋面與活動式種植屋面2種做法進行二層種植空間設計。這樣設計的具體做法和優勢如下：①活動容器式種植屋面。容器式種植是一種可活動性的、低成本的屋頂種植形式。容器式作物種植利用各類容器作為承托，將作物布置在屋面。這種種植方式的最大優勢是對屋頂的荷載及結構要求小，可不考慮屋頂荷載，布置靈活、適合各種大小及形式的空間，操作簡單。②溫室大棚型種植屋面。溫室大棚型種植屋面是在建筑屋頂上建造溫室（宜選擇東西長、南北短或方形建筑的平屋頂，有利于增加直接受光面積，增強抗風能力）。將屋頂全部或部分包含在溫室之內，創造新的種植空間。溫室大棚式屋頂種植一般采用無土栽培等先進農業技術，擁有實現種植多品種、多層次、多批次、反季節、高效益的顯著優勢。
1.3地下空間設計理念
我國東北地區地下糧庫自然溫度只有12℃左右，溫度變化幅度不到3℃，很適合食物儲存，只要根據季節情況調節糧庫的通風與密閉，必要時配備少量除濕機，就可以創造適宜的儲存環境。在這樣的環境中儲存糧食，質量變化緩慢，在相當長的時間內仍可保持新鮮，輪換期一般超過地面儲糧時間的3倍。在新型工廠化立體節能溫室中設置地下倉儲空間有三大功能：①儲存種子、塊莖;②儲存休眠植物的種植槽（工廠化成批種植所需容器）;③作為低溫春化室。這樣一來不僅有利于提高土地利用率，保持作物的新鮮，更有利于縮短作物從種植到存儲再到加工的工作時間，形成完整的從種植到存儲再到加工的生產鏈。 2結構初步擬定
2.1前屋面角設計
前屋面角可利用下列公式式計算：ho（冬）=90°-α+δ。式中，hα（冬）為冬至日太陽高度角;α為黑龍江省地理緯度，緯度是43°26’～53°33’;δ為冬至日太陽直射緯度取-23.5°。
θ=90°-ho（冬）-40°。式中，θ為前屋面角最小值;hα（冬）為冬至日太陽高度角。
上述公式可換算成下式：θ=α+23.5°-40°計算得出θ=26.5°～36.5°。
根據公式計算，黑龍江省的日光溫室前屋面角需大于36.5°，在黑龍江地區工廠化立體節能日光溫室的前屋面角采用37°。
2.2結構斷面擬定
目前一般認為日光溫室跨度以6～12m為宜，在溫室跨度適宜范圍內，日光溫室原則上脊高宜為3～7m，在工廠化日光溫室中采用了雙拱雙膜的骨架形式并設計了二層種植空間，故設計較高跨度和脊高。結合合理前屋面角為37°將跨度初步擬定為8～10m，脊高初步擬定為6～7m。
3小結
本文闡述了黑龍江地區工廠化日光溫室的設計方法和設計理念：將整棟溫室進行優化設計并擬定了其結構尺寸。將無土栽培，水肥一體化有機結合，實現日光溫室工廠化的生產和管理。為黑龍江地區日光溫室的創新發展提供了理論依據。
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