温室及其环境调控1

温室及其环境调控宁夏大学农学院梁熠温室结构一、温室概述1.温室的概念及原理（1）温室温室是以采光覆盖材料作为全部或部分围护结构材料，可在冬季或其它不适宜露地植物生长的季节供栽培植物的建筑。（2）温室应用的基本原理以短波辐射为主的太阳辐射通过温室采光材料进入温室后使室内地温和气温升高而转化为长波辐射，长波辐射又被温室覆盖材料阻隔在温室内，从而形成室内热量的积聚，使室内温度提高。2、温室主要技术性能指标●温室的透光性能●温室的保温性能●温室的耐久性•按棚顶形状可分为：拱圆形、屋脊形•按骨架材料可分为：竹木结构、钢筋混凝土结构、钢架结构、钢竹混合结构等。•按连接方式可分为：单栋大棚、双连栋大棚、多连栋大棚3、塑料薄膜大棚的类型竹木结构优点：建造简单，拱杆有多柱支撑比较牢固，建造成本低、取材容易且造价低廉，每亩约3000元在农村容易推广，适合北方广大地区进行春季果菜类早熟栽培和果菜类成苗培育或秋季果菜类延后栽培。缺点：抗大风和大雪能力差、遮光多、易朽烂，每年需要维修和更换且使用年限短、有立柱的操作管理不太方便，最主要的是保温效果不是特别的理想，特别是在冬季不能进行越冬栽培。竹木结构大棚的特点水泥预制件结构热镀锌薄壁管组装结构钢筋骨架结构单栋大棚多连栋大棚（2）日光温室的墙体结构日光温室墙体结构按照墙体材料分为土筑墙、砖石墙和复合墙三大类。日光温室的墙体包括后墙和山墙，山墙、后墙和后屋面统称为围护结构。这一围护结构的合理与否，直接影响温室内的热量状况。●土筑结构土墙可以就地取材，一次性投入少，适合于大众用户。土墙最好以黏土或亚黏土为主要材料，有些还可以掺入麦草、稻草构成泥筑墙，既可增加强度，又能减少干裂。●砖石结构建筑上常用的砖有普通黏土砖、空心黏土砖、灰沙砖、矿渣砖以及泡沫砖等，应用最多的是普通黏土砖。用它砌成砖墙，加上10mm的沙浆灰缝，在长、宽、高方向上刚好做到有规律的“错缝搭接”。●复合墙体复合墙体是由不同墙体材料组成，并复合多种保温材料，以达到既具有支撑作用又具有保温防寒功能。三、温室的覆盖材料种类和特点●聚氯乙烯薄膜◆厚度小，强度较大；◆对红外线透过率较小，保温性能好；◆耐酸、耐碱、耐盐，喷上农药化肥不易引起变质。聚氯乙烯薄膜优点聚氯乙烯薄膜缺点◆由于表面增塑剂的析出，聚氯乙烯薄膜易吸灰尘，导致透光性大幅度下降；◆透气透湿率低，有毒气体透过的少；◆聚氯乙烯薄膜密度较大，单位质量的薄膜覆盖面积小，覆盖成本较高。●聚乙烯薄膜聚乙烯薄膜优点◆质地柔软，气候影响不明显，天冷不发硬；◆耐酸、耐碱、耐盐；◆不易产生有毒气体，对作物安全；◆不易粘灰尘，透光性好；◆密度小，覆盖面积大，成本低。聚乙烯薄膜缺点◆对红外线透过率很高，保温性能差；◆对紫外线透过率高，紫外线对其分子结构的破坏力大，影响其使用寿命；◆强度较差，回弹性不好，易撕碎，抗张强度小。●PC（聚碳酸脂）板PC（聚碳酸脂）板优点◆具有均衡的机械性能及电性能；◆具有极强的抗冲击韧性；◆蠕变性相当小，尺寸稳定性好，耐热性较好；◆吸水率低，对光稳定，耐候性好；◆透光率可达89%；◆使用寿命长。●PC（聚碳酸脂）板温室配套环境控制设备日光温室加热系统卷帘机日光温室专用放风器日光温室保温被四、温室环境调控一、光照1、影响日光温室采光的因素（1）日光温室的方位日光温室多采用座北朝南的方位。每向东或西偏斜1°，太阳直射时间出现的早或晚相差约4min。原则上寒冷的高纬度地区应以南偏西5°为宜，但不超10°。（2）日光温室的高度•矢高是指从地面到脊顶最高处的高度，包括矢高和后墙高度。•由于矢高与跨度有一定的关系，在跨度确定的情况下，高度增加，屋面角度也增加，从而提高了采光效果。•6m跨度温室，其矢高以2.5-2.8m为宜；7m跨度的温室，其矢高以3-3.1m为宜。•后墙的高度为保证作业方便，以1.8m左右为宜，过低影响作业，过高时后坡缩短，保温效果下降。（3）跨度•跨度：指温室后墙内侧到前屋面南底脚的距离。•与温室的采光角度、空间、建筑材料的选用有关。•近年来根据栽培作物的不同，在日光温室的跨度上有所加大，跨度增大后，应适当增加矢高和后墙高度。如8m跨度的温室，但应把矢高度提高到3.3-3.4m，后墙提高到2m。（4）长度•长度：指温室东西山墙间的距离，以50-60m为宜。•如果太短，不仅单位面积造价提高，而且东西两山墙遮阳面积与温室面积的比例增大，影响产量，最短的温室不能小于30m长。过长的温室往往温度不易控制一致，并且每天揭盖草苫占时较长，不能保证室内有较长的日照时数。另外，在连阴天过后，也不易迅速回苫，最长的温室也不宜超过100m。四、温室环境调控（5）日光温室前屋面采光角度的设计（6）日光温室后屋面角度A、前屋面地角：适合果蔬栽培用的温室，地角应在60°～70°，最小也不低于60°。B、前屋面角建造温室时只要在冬至时太阳光线与温室棚面入射角达到40°时即可较好地接受日光辐射能量。不同纬度地区太阳高度角不同，各地温室棚角的大小也不一致。纬度越高，棚面角越大。C、后屋面角温室后屋面仰角直接影响温室后墙受光状况。理论后屋面仰角一般为40°-45为宜，3温室跨度温室前屋面角温室后屋面角温室高度前屋面地角太阳光大棚方位对光照的影响•东西延长的大棚比南北延长的大棚透光率高，但光照分布的均匀度要低些。05101520253035404550南北延长大棚东西延长大棚南部中部北部东部中部西部大棚结构对光照的影响020406080100120光照强度(klx)透光率(%)钢架结构竹木结构露地对照露地对照竹木结构钢架结构2、温室的光照条件及调节（1）光照条件与露地相比，温室的光照条件突出表现在光照强度不足、光照分布不均和光照时间较短。（2）光照调节温室内光照的人工调节包括增加室内自然光强、延长光照和遮光。在一般情况下大棚内的光照强度为外界自然光照的40～60％。一般因薄膜老化可减少透光20～40%，因污染又可减少透光15～20%,因太阳光的反射还可损失10～20%，因水滴附着可损失20%，这样透光率约为入射光强的50%左右。透明覆盖材料对大棚透光率的影响大棚内也存在着一定的光差，一般大棚南端的光强大于北端，上午东侧大于西侧，午后则相反。大棚内的光照分布光强降低光强垂直分布光强水平分布两侧强，中间弱；上午东强西弱、下午相反。光照的调节光照增光遮光调节设施方位和屋面角增加覆盖物的透光率减少建材遮光夏季使用遮阴棚、防虫网等利用反射光：后墙涂白等调节植物种植的密度和方向补光系统•主要是弥补冬季或阴雨天的光照不足对育苗质量的影响。•由于成本高，目前仅在效益高的工厂化育苗温室中使用。•所采用的光源灯具要求有防潮专业设计、使用寿命长、发光效率高、光输出量比普通钠灯高10%以上。其光谱都近似日光光谱悬挂的位置宜与植物行向垂直。人工补光的温室夜间照亮驱蛾黄灯的温室二、温度透入温室内的太阳辐射大部分被温室内地面和物体吸收，再次由这些物体表面通过对流和辐射散出，但这些物体温度低，发出的长波辐射难以透过玻璃散出室外，因而大部分太阳辐射能量被截留在温室内，使温室内气温上升。园艺设施的温度环境对作物生育的影响（一）温度三基点：最低、最适、最高温度根据园艺作物对温度要求不同，可将园艺作物分为：＊耐寒性作物，生育适温15-20℃：菠菜，大葱；葡萄、李；三色堇、金鱼草等。＊半耐寒性作物，生育适温18-25℃：白菜类、甘蓝类；紫罗兰、金盏菊等。＊不耐寒作物，生育适温为20-30℃：瓜类，茄果类蔬菜；瓜叶菊、茶花等花卉。半耐寒性作物耐寒性作物不耐寒作物（二）花芽分化与温度作物种类花芽分化适温花芽生长适温葡萄20~3020~25草莓26~27-柑橘10~1520郁金香209唐菖蒲＞10-黄瓜15~2520番茄15~2020一些园艺作物花芽分化的适温范围℃许多越冬性植物和多年生木本植物，冬季低温是必需的，满足必需的低温才能完成花芽分化和开花。不同作物花芽分化适温不同大棚内的局部温差白天大棚中部偏高，北部偏低。夜间大棚中部略高，南北两侧偏低。在放风时，放风口附近温度较低，中部较高。在没有作物时，地面附近温度较高，在有作物时，上层温度较高，地面附近温度较低。多云天气温日变化0510152025300:002:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:00时间hh:mm温度℃露地棚内•棚内昼夜温差阴天日变化较晴日平稳。日光温室的保温设计温室墙体厚度的确定•一般主要根据当地冬季冬季最深冻土层厚度确定。原则上是当地冻土层厚度再加上50厘米厚为宜，使冬季冻不透为原则。一般温室后墙和山墙厚度（底宽）都在1.5米之间为宜，顶宽厚度在0.6-0.8米之间为宜。保温能力再不够时，可在墙外堆以农作物秸杆加强防寒。◆前屋面的外保温①草苫（帘）②纸被③保温被草苫的厚度•草苫是最传统的覆盖物，要保证一定的厚度和密度。•要求：覆盖在采光面上之后，室内见不到任何亮光。•厚度：要达到6～8cm，即9m长、1.1m宽的稻草苫要有35kg以上；1.5m宽的蒲草苫要达到40kg以上。•特点：保温性能好，但笨重，易污染、损坏薄膜，易浸水、腐烂等。保温被•保温被：三层组成，内、外层由塑料膜、无纺布和镀铝膜等一些保温、防水和防老化材料组成，中间由针刺棉、泡沫塑料、纤维棉、废羊绒等保温材料组成。•特点：轻便、洁净、防水而且保温近来陕西、甘肃、内蒙古等冬季低温少雨雪地区，多以棉被代替纸被和草苫，其保温效果好，使用寿命长。纸被纸被多由4-6层牛皮纸缝合而成，并在外面罩上1层薄膜或无纺布，防止雨雪侵蚀。由于纸被本身隔热性好，加之中间又有多层空气间隔，隔热保温效果较好。◆日光温室内覆盖保温在温室内部设置自动或半自动的内覆盖装置，覆盖材料为塑料薄膜、无纺布、遮阳网等，这样易于实现自动化操作，不损伤薄膜，但保温效果低于草苫。如果内外覆盖结合，将会取得较好的保温效果。温室的增温措施★热风采暖★热水采暖★蒸汽采暖★炉火加温温度调节保温加温降温通风换气降温遮光降温物面流水降温蒸发冷却降温安装空调降温搭建小拱棚多层覆盖，减少放热四周的防寒沟室内悬挂保温幕布使用双层充气膜铺设电热线或者暖气管道热风、增加光照点炉子或者照明①室外覆盖草苫、纸被或保温被最有效的办法是多层覆盖。②室内活动保温幕（活动天幕）③室内扣小拱棚塑料膜充气管保温帘塑料膜充气窗④双层充气技术明火加温气暖加温电热加温水暖加温热风加温辐射采暖加温方式遮光降温通风（自然通风、强制通风）屋面流水降温降温蒸发冷却降温（喷雾、水帘降温）负压系统通风机潮湿的空气湿帘热/干空气正确安装方式水帘外防虫网水帘片安装太低水帘片太接近植床长藻与积垢无纺布和遮阳网