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第五章园艺设施的规划设计与建设学习目的：初步掌握园艺设施的总体设计、结构设计的原则、要求和一些基本概念，规划设计的内容与步骤。第一节栽培设施的规划设计要求一、栽培设施的规划设计要求功能要求温室的平、剖面应该根据功能的需要建造，根据功能把温室分为生产性温室、科研试验性温室和观赏展览温室等类型，各种温室平、剖面的设计都有所不同。节能要求通过合理的构造，降低屋面和墙体的传热系数，增加透光率，使温室最大限度地吸收太阳能，并减少内部热量的流失，最有效地利用太阳能，达到节约能源的目的。环境要求设施环境必须适于作物的生长和发育，为取得高产、优质的产品，要随着作物的生育和天气的变化，不断地调控设施内小气候。同时，应适于劳动作业和保护劳动者的身体健康。可靠性要求设施在使用的过程中结构会承受到各种各样的荷载作用，如风荷载、雪荷载、作物荷载、设备荷载等。正常使用时，在这些荷载作用下结构应该是可靠的，即温室的结构应能够承受各种可能发生的荷载作用，不会发生影响使用的变形和破坏。耐久性要求设施在正常使用和正常维护的情况下，所有的主体结构、围护构件以及各种设备都应该具有规定的耐久性。标准化和装配化要求通过温室的标准化，不同的温室采用系列化、标准化的构件和配件组装而成，实现温室的工厂化、装配化生产，才能使温室的制作和安装简化，缩短建设周期，降低生产和维护成本，提高生产效率。建造成本要求建造成本要求不要太高，要根据经济情况考虑建筑规模和设计标准，一般应根据当地的气候条件选择适用的园艺设施类型。第二节园艺设施的总体规划与设计•地势高燥、平坦、南面开阔、无遮荫、矩形地块。•土质疏松、肥沃，无污染和盐渍化。•四周没有高大建筑物。•背风向阳。•靠近水源，水质好。•靠近公路和电源。•有机肥提供方便。（一）场地的选择（二）场地调查与地址勘探场地调查地基调查（三）园艺设施园区布局首先应根据用途和安排的设施类型将园区分为温室生产区、大棚生产区、办公区、加工区等。分区的原则如下：①优先考虑主要生产设施的方向和布局，以充分利用土地为原则，尽可能多安排生产设施。塑料大棚日光温室堆肥场加工厂房公路办公楼园区大门育苗温室仓库②园区大门位置和道路设置•大门应靠近公路，方便运输。•园区主干道宽6米，可并行通过两辆卡车；东西每隔4排、南北每隔10栋日光温室，应开出一条主路。•支路3.5～4米宽；每两排日光温室作业间相对，中间留支路。•路两侧应留有0.5米的绿化带和排水沟。③公用设施•办公楼、储藏库、加工车间、仓库、水塔等公用设施应集中设置，并靠近大门，方便管理。二、生产性建筑计划的制定（一）生产性建筑计划的制定生产性建筑计划应根据园艺设施的建造设计来制定，建造设计一般要考虑:类型和规模(长、宽、高、屋面角度)、门窗的形式、数量和造价等问题。设施方位为了保证设施的采光，一般单屋面温室布局均为坐北朝南，但对高纬度(北纬40°以北)地区和晨雾大、气温低的地区，日出时不能立即揭帘受光，方位可适当偏西，以便更多的利用下午的弱光;相反，对于冬季不太寒冷且大雾不多的地区，方位应适当偏东，以充分利用上午的阳光，提高光合效率。无论方位南偏西还是南偏东，偏离角应根据当地的地理纬度和揭帘时间来确定，一般为5°~10°，不宜太大。全光连栋温室或塑料棚方位多为屋脊南北延长，屋面东西朝向，防止骨架产生死阴影。设施(温室)间距以每栋不互相遮光和不影响通风为宜，从采光考虑，在风大的地方，为避免道路变成风口，温室或大棚要错开排列。L3=(H+h1)/tanh-b日光温室间距长度园艺设施的长度，单屋面日光温室或塑料大棚一般以50~60m为宜。过长易造成通风困难，现代化温室一般强制通风有效距离在30~40m，也不宜过长。灌水水道过长浇水不均匀，管道灌水一般在50m以内。宽度又称”跨度”它涉及到一系列问题。单屋面温室（大棚）如跨度加大，高度也相应增加，屋面就要变大，必然增加建材。宽度宽度对光线分布也有影响，宽度过大内部光线减少，光线分布不均匀程度也随之增加，特别是连栋温室的天沟下更明显。日光温室或塑料大棚跨度过宽影响通风效果，夏天不易降温，但保暖性能好。塑料大棚的宽度一般为高度的2~4倍。高度•园艺设施的高度一是指脊部(最高点)到地面的垂直高度，又称脊高;另一是指侧高，即侧墙顶部到地面的垂直高度，也称“檐高（H）”。高度/宽度影响棚室内光照的分布。目前钢架塑料大棚侧高多在1.5m以上，脊高3m左右；大型现代化温室侧高多在3m以上，甚至4m，脊高多在4.5m以上。温室内地面标高•为了防止室外雨水积水倒灌入温室，一般温室内地面比室外地面高150mm。但是，许多日光温室为了保温的需要，采取室内地面低于室外地面的做法，以提高地温和室内的气温。在北纬43°~50°地区，宜将室内地面降低0.3~0.5m，即采用半地下式温室。屋面坡度塑料大棚或温室的屋面坡度越大，光照、温度、湿度条件越好，对栽培有利，但建筑费、采暖费用增加。使温室透入阳光最多的屋面坡度称为优化屋面坡度。优化屋面坡度主要取决于太阳位置(包括地理纬度和温室生产季节)和透光材料的光学特性。温室面积•目前日光温室净跨度一般为6.0~8.0m长度为50~100m，1栋温室面积最好为300~667m2。这样基本上满足生产及管理上的需要。•但有时受用地限制，面积也可适当减小，可根据具体情况确定，如庭院建造温室面积可小些，但不宜小于50m2。总体规模•建设规模较大设施园艺生产基地，总体规模也应因地制宜加以考虑。总体规模的确定，一方面与生产用地的面积有关，也和经济实力与技术力量和经营管理能力有关。（二）非生产性建筑计划的制定生产性建筑规模较大时，生产上必需的附属建筑物，如锅炉房、水井(水泵室)、变电所、作业室、仓库、煤场、集中控制室等的建筑面积，应根据园艺设施的栽培面积及各种机械设备的容量而定。二、园艺设施基地建设的投资估算与经济分析（一）投资估算•固定资产投入，包括温室、房屋、设备、生产工具、车辆等；•勘察设计费•流动资金•不可预见费（二）生产运行成本•直接生产成本棚膜、种苗、农药、肥料、水电、架材、采暖•间接生产成本固定资产折旧费、人工费、土地使用费、贷款利息、办公费等•生产不可预见费（三）经济效益分析•年产值•年利润=年产值－年成本•投资回收期•产值利润率•全员劳动生产率•人均利润一、荷载的类型恒载、活载垂直荷载、水平荷载均布荷载、集中荷载、局部荷载荷载组合第三节园艺设施的荷载作用在园艺设施永久性结构上的重量，即长期（≥30天）受结构支撑的荷载。（墙体、屋架、覆盖材料、悬吊的固定设备、作物吊重等）恒载活载在园艺设施使用过程中产生的临时荷载。（风、雪、地震、施工、人员走动和操作等）。风荷载：即风压。建筑荷载规范的基本风压是以一般空旷平坦地面离地10米高，统计得到的30年一遇、10分钟平均最大风速为标准计算。计算温室大棚风荷载大小应乘以调整系数0.8~0.9和风载体形系数（2.5米高为0.56）雪荷载堆积在屋面上雪的重量，是最深积雪深度和积雪比重的乘积。建筑规范规定的基本雪压是以一般空旷平坦地面上的30年一遇最大积雪深度为标准计算出的。实际计算温室大棚雪压时，应乘以积雪单位体积重量系数0.8~0.9和屋面积雪分布系数。雪荷载第四节高效节能日光温室的设计与建造一、节能日光温室的采光设计节能日光温室在冬、春、秋三季进行反季节园艺作物生产，以冬季生产为关键时期，特别是11月份至翌年3月份5个月的光照和温度条件必须满足喜温园艺作物生长发育的需要。（一）日光温室的最佳方位角节能日光温室在冬季太阳高度角低，为了争取太阳辐射多进入室内，建造日光温室应采取东西延长，前屋面朝南的方位，但根据具体情况，有时候前屋面应适当偏东或偏西5°~10°。（二）日光温室的采光屋面角根据前面有关温室光照环境的内容，为提高温室屋面的透光率，应尽量减小屋面的太阳光线人射角。入射角越小，透光率越大；反之透光率就越小。太阳光在日光温室前屋面的人射角θ，当太阳正对日光温室前屋面时，可以计算为:θ=90°-β-α式中，α——太阳高度角，度；β——屋面倾角，度。图6-2太阳高度角和采光屋面角示意图•图5-1太阳高度角和采光屋面角示意图由于透光率与入射角的关系并不是直线关系，人射角在0°~40°之间，透光率降低不超过5%；入射角大于40°后，随着入射角的加大，光线透过率显著降低。根据张真和提出合理采光时段理论：屋面倾角可按下式计算:β≥50°﹣α+（5°~10°）式中太阳高度角按冬至日正午时刻计算。例如，北京地区冬至日太阳高度角α为26.5°，则由上式可知合理的屋面倾角为28.5°~33.5°。但如果是主要用于春季的温室，因太阳高度角比冬季大，则屋面倾角可以取小一些。（三）日光温室的跨度和高度日光温室的跨度影响着光能截获量、温室总体尺寸、土地利用率。跨度越大截获的直射光越多，如7m跨度温室的地面截获光能为4m跨度温室的1.75倍图5-2日光温室跨度与截获光能示意图a.跨度为4mb.跨度为7m跨度、最高采光点位置与拦截直射光的关系（四）采光屋面形状的确定当跨度和最高采光点被设定之后，温室采光屋面形状就成为温室截获日光能量的决定性因素(此处不涉及塑料膜品种、老化程度、积尘厚度、磨损程度等因素)，因此设计者对棚形设计应予以高度重视。节能型日光温室屋面形状有两大类：一类是由一个或几个平面组成的折线型屋面，其剖面由直线组成；一类是由一个或几个曲面组成的曲面型屋面，其剖面由曲线组成。几种采光面（曲线）上直射光入射情况理想的采光屋面形状应能同时满足以下4个方面要求:①能透进更多的直射辐射能;②温室内部能容纳较多的空气；③室内空间有利于园艺作业;④造价较低。（五）日光温室后坡面仰角日光温室后坡面仰角是指日光温室后坡面与水平面之间的夹角(图5-3中的α2)。日光温室后坡面角的大小对日光温室的采光和保温性均有一定的影响。图5-3日光温室后坡面仰角及水平投影后坡面仰角应视温室的使用季节而定，但至少应该略大于当地冬至日正午的太阳高度角。在冬季生产时，尽可能使太阳直射光能照到日光温室后坡面内侧；在夏季生产时，则应避免太阳直射光照到后坡面内侧。一般后屋面角取当地冬至正午的太阳高度角再加5°~8°。（六）日光温室的后坡水平投影长度日光温室后坡的长短直接影响日光温室的保温性能及其内部的光照情况。当日光温室后坡长时，日光温室的保温性能提高，但这样当太阳高度角较大时，就会出现温室后坡遮光现象，使日光温室北部出现大面积阴影；而且日光温室后坡长，其前屋面的采光面将减小，造成日光温室内部白天升温过慢。反之，当日光温室后坡面短时，日光温室内部采光较好，但保温性能却相应降低，形成日光温室白天升温快，夜间降温也快的情况。日光温室的后坡面水平投影长度Ll一般以1.0~1.5m为宜。二、节能日光温室的保温设计（一）日光温室墙体的材料、结构与厚度1.墙体厚度节能型温室的墙体厚度，土墙以70~80cm为宜；砖墙以50~60cm为宜，有中间保温隔层则更好2.墙体的材料与构造节能型日光温室墙体有单质墙体，如土墙、砖墙、石墙等，以及异质复合墙体(内层为砖，中间有保温夹层，外层为砖或加气混凝土砖)。异质复合墙体较为合理，保温蓄热性能更好。两层之间一般使用隔热材料填充，如珍珠岩、炉渣、木屑、干土和聚苯乙烯泡沫板等，阻隔室内热量向外流失。（二）后屋面的结构与厚度一般由多层组成，有防水层、承重层和保温层。一般防水层在最顶层、承重层在最底层，中间为保温层。保温层的材料通常有秸轩、稻草、炉渣、珍珠岩、聚苯乙烯泡沫板等导热系数低的材料。（三）前屋面保温覆盖前屋面是日光温室的主要散热面，散热量占温室总散热量的73%~80%。所以前屋面的保温十分重要。节能型日光温室前屋面保温覆盖方式主要有2种。一种是外覆盖，即在前屋面上覆盖轻型保温被、草苫、纸被等材料。另一种是内覆盖，即在室内张挂保温幕，又称二层幕、节能罩，白天揭晚上盖，可减少热损失10%~20%。保温幕多采用无纺布、银灰色反光膜或聚乙烯膜、缀铝膜等材料。（四）减少缝隙冷风渗透后屋面与后墙交接处，前屋面薄