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节能日光温室设计与建造技术规范

2012-04-08  富硒帮富...

节能日光温室设计与建造技术规范  

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节能日光温室设计与建造技术规范
1 范围
本标准规定了北方节能日光温室结构设计、采光设计、保温设计及建造的技术要求,适用于北纬38?-42?地区
节能日光温室的设计与建造。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件,其随后的
所有修改单(不包括勘误的内容)或修订版本均不适用于本标准,然而,鼓励生产者研究是否可使用这
些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。
GB 5084—1992 农田灌溉水质标准
SL l03—1995 微灌工程技术规范
GB J10-89 混凝土结构设计规范
3 定义
3.1 日光温室
由围护墙体、后屋面和前屋面三部分组成,前屋面采用透明覆盖材料,以太阳辐射能为热源,具
有蓄热及保温功能,可在冬季栽培作物的园艺设施。
3.2 节能型日光温室:
按合理采光时段理论与异质复合多功能墙体结构原理及防摔打合理曲线公式进行设计,并按要求
进行施工建造的日光温室。
L——跨度;L0
L1——前屋面水平投影;
L2——后屋面水平投影长度;
α。——前屋面采光角;
——后屋面仰角;
h——后墙的高度;
H——脊高。
图1 日光温室主要技术参数
3.3 跨度
日光温室的后墙内侧到前底脚的距离。
3.4 高度
最高透光点到水平地面的垂直距离。
3.5 后屋面水平投影
后屋面顶端到地面引垂线,垂点到后墙基部的水平距离。
3.6 后墙
东西延长方向与地面垂直的墙。
3.7 山墙
垂直于日光温室屋脊的两侧外墙。
3.8 方位角
以正南向(指南针的磁南+磁偏角)与日光温室东西延长线构成的夹角。
3.9 前屋面采光角
前屋面最高点到其前缘着地处的连线与水平地面的夹角。
3.10 后屋面仰角:
后屋面与后墙顶部水平线之间的夹角。
3.11 理想屋面角
冬至日正午12时,日光温室前屋面与太阳光构成90°的投射角时,即入射角为0°时的日光温室前屋
面倾角。
3.12 合理屋面角
冬至日正午12时,入射角为40°的日光温室前屋面倾角。
3.13 合理采光时段屋面角
冬至时日,上午10时到14时的合理采光时段内,入射角均不大于40°的日光温室前屋面倾角。
3.14 恒载
温室永久性结构的重量,包括但不仅限于墙体、屋架、透光覆盖材料和所有固定设备。
3.15 活载
在温室使用过程中产生的临时荷载称为活载。活载不包括风载、雪载和恒载。温室外部活载包括
在屋面上工作的维修人员和放置的临时设备(如维修梯子等);内部活载指结构上的临时悬挂物。任何
作用于结构上超过30天的活载都应视为永久性荷载而计入恒载。
3.16 作物荷载
生产中植株吊在骨架上形成的拉力。
3.17 风载
风吹到温室上产生的压力。
3.18 雪载
堆积在温室上的雪的重量。
4 总体设计
4.1 基本技术指标
4.1.1 具有良好的采光屋面,能最大限度地透过光照。冬至前后的合理采光时段应保持在4 小时以上,
即10 时至14 时(地方时)有较好的光照。依据塑料薄膜对太阳直射光的透过特性,太阳光线入射角应
控制在40°~45°范围内。冬至日正午日光温室内后坡及后墙无光照死角。
4.1.2 具有优良的保温和蓄热构造,能够在温室密闭条件下最大限度地减少室内散热。冬至前后晴天
凌晨不加温的条件下室内外温差不小于30℃。
4.1.3 温室的结构具有抵抗当地较大风雪荷载的强度,既坚固耐用又避免大面积遮光。
4.1.4 温室的结构具备通风、排湿、降温等环境调控功能,有利于作物生长和便于人工作业。
3
4.1.5 温室的结构、采光、保温覆盖及围护结构等材料的质量要达到国家或地方标准要求的同时,应
遵循因地制宜、就地取材、注重实效、降低成本的原则。

4.1.6 无立柱,作业空间增大,适宜栽培果树,适宜于立体栽培和无土栽培,也适宜小型园艺机具作
业。
4.2 结构设计
4.2.1 长度
日光温室的长度没有统一标准,以60m~80m,有利于卷帘机安装和操作为宜。
4.2.2 跨度
北纬40°以南地区日光温室跨度应在7.5m~8.0m的范围内,北纬40°以北地区应在7m~7.5m的范围
内。
4.2.3 高度
高度包括日光温室脊高和后墙高度。
4.2.3.1 脊高的计算
按公式(1)计算。
H=(L-L2)×tanα ……………………………(1

L──跨度;
L2──后屋面水平投影长度;
α──前屋面采光角。
高纬度地区日光温室的脊高以不超过3.5m为宜。
4.2.3.2 后墙高度计算
按公式(2)计算。
h=H-P×Sin?或h=H-L2×tan? ……………………………(2)
式中:
h──后墙的高度;
H──脊高;
P──后屋面长度;
──后屋面仰角;
L2──后屋面水平投影。
后墙高度h的取值范围是大于或等于1.8m以上,不宜小于1.6m。
4.2.4 前屋面弧线高度的计算
采光屋面以半拱型为佳,可按公式(3)计算。
yi=H(xi+A)·[2(L1+A)-(xi+A)]/(L1+A)2 …………………(3)
式中:
yi──前屋面弧线任意点的高度;
xi──前屋面弧线任意点(对应于yi)的水平投影的值;
H──脊高;
L1──前屋面水平投影;
A──常数(38°及以北地区A=0.5m)。
4.2.5 后屋面
后屋面长度以其水平投影占日光温室跨度的1/5为宜。北纬38°-39°地区应为1.3-1.4m,北纬40°及
以北地区应为1.5m左右。
4.3 日光温室采光设计
4.3.1 前屋面采光角
采光角可按公式(4)计算。
cosλs=sinα。cosH。cos(γs-γn)+cos α。sinHs………………(4)
式中:
α。──前屋面角;
λs──太阳光线入射角;
H。──太阳高度角;
γs──太阳方位角;
γn──倾斜面方位角;
太阳高度角(H。)=90-∮+δ(其中∮ 为地理纬度;δ为赤纬,冬至日赤纬为-23.5°);
理想屋面角=90-H。;
合理屋面角=90-H。-40°。
4.3.2 方位角
方位角按公式(5)计算。
方位角=指南针的磁南+当地磁偏角±5° ……………………(5)
正南方位为指南针的磁南加当地磁偏角,南偏西5°为指南针的磁南加当地磁偏角+5°,南偏东5°为
指南针的磁南加当地磁偏角-5°。
40°~43°地区可采用南偏西5°。
4.3.3 后屋面仰角
后屋面仰角可按公式(6)计算。
tanβ=(H-h)/L2 ………………………………………(6)
式中:
β──后屋面仰角;
H──高度;
h──后墙高度;
L2──后屋面水平投影。
后屋面仰角取值范围可在当地冬至日太阳高度角基础上增加5°~10°。
4.4 保温设计
4.4.1 基础
在满足地基稳定和变型要求下基础可浅埋,深度不小于0.5m,在寒冷地区浅埋地基深度应不小于
0.7m。
4.4.2 墙体
根据不同纬度地区冬季外界温度和冻土层深度确定墙体厚度。墙体为三层结构,中间为密度8~
10g/cm3等厚聚苯板两层,内侧墙体为240mm宽砖墙,外侧墙体为240mm宽空心砖墙(39?以南地区可采
用120mm宽砖墙)。
各地区纬度不同,外界温度不同,苯板的厚度应有区别。北纬38°~39°地区苯板厚度为6cm,40~
42°地区苯板厚度为8~10cm。
4.4.3 后屋面
后屋面为多层保温防水结构,平均厚度相当于墙体厚度的30~50%。
4.4.4 防寒沟
在温室地梁外侧设置防寒沟,沟内填充10cm厚、密度为8~10g/cm3苯板作防寒层。沟深根据当地
冻土层深度确定,一般大于0.7m。
4.5 承重设计
当采用人工卷放草帘时,荷载组合为G+S+V+V1+W+K 。
当采用机械卷放草帘时,荷载组合为G+S+V+V2+W+K 。
式中:
G ── 恒荷载;
S ── 雪荷载;
W ── 风荷载;
K ── 保温草帘荷载;
V ── 植物吊重荷载;
V1 ── 人工卷帘荷载;
V2 ── 卷帘机卷帘荷载。
4.5.1 雪荷载
4.5.1.1 前屋面的雪荷载值,应按公式(7)计算。
S=μSo …………………………………………………(7)
式中:
S ── 雪荷载的标准值,单位为千牛每平方米(kn/m2);
So ── 基本雪压,单位为千牛每平方米(kn/m2);
μ ── 屋面积雪分布系数。
4.5.1.2 基本雪压是指按30 年一遇标准,计算在当地相对空旷平坦地面上,最大积雪的自重确定。
4.5.1.3 屋面积雪分布系数,可按图3 坐标参数求出,主要取决于前屋面的坡度。
4.5.2 风荷载
风荷载值可按公式(8)计算。
W=Φ Wo ……………………………………………(8)
式中:
W ── 风荷载值,单位为千牛每平方米(kn/m2);
Wo ── 基本风压,单位为千牛每平方米(kn/m2);
Φ ── 风压成形系数。
图3 积雪分布系数
4.5.2.1 基本风压计算
基本风压W可按公式(9)计算。
V
W=
2500
式中V ── 当地相对空旷平坦地形条件下离地6m高处10min内平均风速,单位为米每秒(m/s)。
4.5.2.2 风压形成系数
由图4中查出。
………………………………(9)
7
图4 风压形成系数
在北风的作用下,采用 (a)、(c)值。
在南风的作用下,采用 (b) 、(d)值。
4.5.3 外保温草帘荷载
日光温室前屋面有弧度,应将其有效地转换为水平投影面上的均布荷载ψ,可按公式(10)计算。
ψ=(1.1-1.2)×6/cosα ………………………………(10)
式中:
ψ──草帘在水平投影面上的均布载荷;
α──前屋面角。
如果采用单层草帘,应考虑草帘间有搭接,搭接按20%计。
4.5.4 作物荷载
根据经验可按V=15kg/m2荷载计算。
4.5.5 保温覆盖物操作荷载
4.5.5.1 人工卷放草帘时, 在荷载的取值上,可按屋脊作用一个V1 =90kg 的集中作用力考虑。
4.5.5.2 机械卷帘机卷放草帘时,在荷载的取值上,可按公式(11)计算:
V 2 =1/2Gsinα …………………………………………(11)
式中:
G ── 草帘总重量;
α── 前屋面角。
5 建造
5.1 场地选择与规划
5.1.1 场地选择
5.1.1.1 应选择地形开阔,东、西、南三面无高大树木、建筑物和山岗遮光的地块。
5.1.1.2 应选择地下水位低,土质疏松肥沃,无盐渍化和其它污染的地块。
5.1.1.3 宜选择交通方便, 有水源和电源的地块。
5.1.2 场地规划
5.1.2.1 方位
应坐北朝南,东西延长。北纬39?以南地区,可偏东南5?;北纬40?以北地区,可偏西南5?。
5.1.2.2 前后两排日光温室间距
以冬至前后前排日光温室不对后排日光温室构成明显遮光为准,按计算公式(12)计算。
S=h/tan H0-L-l+K ………………………………(12)
式中:
S ── 为前后两排日光温室的间距;
H ── 脊高(含卷起草帘高);
tanH0──为当地冬至日太阳高度角正切值;
L ── 后屋面水平投影;
l ── 后墙底宽;
K ── 为修正值,一般取1m~1.3m。
s ── 间距;
l ── 墙体厚度;
L ── 后屋面水平投影;
h ── 温室的脊高。(含卷起草帘高度)
5.1.2.3 田间道路规划
依据地块大小,确定日光温室群内日光温室的长度和排列方式,合理安排田间道路和排灌沟渠。
5.2 场地定位及平地放线
5.2.1 依据设计图先确定场内道路和边界方向位置。道路和边线的定位方法采用罗盘仪测出磁子午
线,再根据当地磁偏角测出真子午线,然后测出垂直道路的东西方向线。
5.2.2 场地定位后,对日光温室用地进行平整,清除各种作物、障碍物等,按照设计的尺寸把每栋日
光温室的边界划定。
5.3 基础
日光温室墙体不高,荷载不大,可不按房屋建筑基础设置。在满足地基稳定和变形要求下,可浅
埋。一般深度不小于0.8m。北纬40?以北地区地基深度应不小于1.2m,地基底面应在地下水位以上;宽
度为0.62m。采用毛石和M5水泥砂浆砌筑。
5.4 筑墙
采用异质复合多功能保温墙体,两层红砖墙中间夹聚苯板。内外墙体为240mm宽砖墙(39?以南地
区可采用120mm宽外墙);保温层采用2层等厚聚苯板错缝放置。墙体采用75#红砖M5砌筑砂浆满铺、满
挤法砌筑,先砌内墙,然后抹一层水泥砂浆,再铺聚苯板、砌外墙。山墙高度按骨架的弧度定,下好
骨架横拉筋的丁字预埋(前屋面3个),两侧山墙上各安装一排压膜槽。后墙基部到梁的高度为2200mm
-2500mm,在此基础上外侧墙再砌300mm高的女儿墙,每3-5延长米和高1.2米处安装一扇通风窗,规
格为300mm×500mm。结构见图6。
5.5 混凝土梁浇砼
混凝土梁应以C15混凝土浇铸,构造钢筋用Φ12mm镙纹钢筋,箍筋用Φ6mm钢筋,箍筋间距离为200mm,
按GB J10-1989执行。地梁240mm×240mm,4根构造钢筋与箍筋制成钢筋笼,东西延长与两侧山墙成∟
型搭接,搭接长度不少于1000mm,梁顶部为温室的±0;每间隔5米设立1混凝土支柱240mm×240mm,深
与地基相同,与梁浇铸成一体,按骨架间距和上下弦距离下预埋。后墙顶梁的宽和高为480mm×60mm,
4根构造钢筋与箍筋制成钢筋网,东西延长与两山墙成“∟”型搭接,搭接长度不少于1500mm,按骨架

间距和上下弦距离下好预埋件,与地梁预埋一一对应。预埋件可用Φ16mm钢筋和50mm×50mm角钢按骨
架上下弦间距截段焊接制成“Π”型。结构见图7。
图6 墙体砌筑示意图
5.6 无支柱骨架焊制与安装
5.6.1 跨度为8.0m 以上的骨架上弦用Φ20mm×2.75mm 镀锌钢管,下弦用Φ12.7mm×2.75 镀锌钢管,
加强筋用Φ12 钢筋焊制;跨度7.0m、7.5m 骨架上弦用Φ20mm×2.75mm 镀锌钢管,下弦用Φ12mm 钢
筋,加强筋用Φ10mm 钢筋焊制;骨架上下弦距平均不少于200mm,与地梁连接处上下弦两连接点距离
为100mm,与后梁连接处上下弦两连接点距离为200mm,骨架最高点(屋脊处)距后屋面上弦距离为
200mm。骨架双面焊接,牢固平整。
图7 地梁的安装示意图
5.6.2 骨架安装
架间距800mm-1000mm,跨度大,架间距宜小。将骨架与上下梁预埋件对应焊接;骨架间用5道Φ12mm
纵向拉结筋连接,两侧与山墙预埋件焊接牢固;骨架上弦与纵向拉结筋间用Φ10mm钢筋“人”字型焊
接;骨架最高点纵向焊接一根50mm×50mm×50mm压膜槽钢,在槽钢上每两个骨架中间位置焊接1个固定
压膜线的钢筋环。
5.6.3 卷帘机架焊接
卷帘机轴支撑架采用80mm×80mm×80mm槽钢和斜拉筋为50mm×50mm角铁焊制而成,每隔四排骨架焊
一个支撑架,槽钢位于后屋面距屋脊500mm处,垂直地面与排架上下弦焊接牢固,槽钢上端与屋脊水平面的距离为1100mm,斜拉角铁将槽钢与压膜槽和排架上下弦牢固连接。
5.7 后屋面的建造
在骨架后屋面上,自下而上是20mm木板、100mm厚苯板、1:5白灰炉碴灰找坡80mm厚、30mm厚C20

供电与供水
6.1 供电
日光温室用电包括:照明、补光、地热线、给排水及卷帘机等。
6.1.1 照明与补光
照明200勒克斯。
夜间补光应取:200~250勒克斯。
6.1.2 加温
地热线:有些作物在育苗期苗床需加热升温,应按地热线说明书要求计算其电流量。
6.1.3 给排水
主要配套功率按公式(13)计算。
QρH
即: P=1.15×
η1η2
式中:
P──电动机额定功率,单位为千瓦(kw);
Q──流量,单位为立方米每秒(m3/s);
P──水密度,单位为千克每立方米(kg/m3 );
H──扬程,单位为米(m);
η1──工作机械效率,通常取65~70%;
η2 ── 传动效率。
联轴传动η2=1,皮带传动η1=0.95。
6.1.4 卷帘机
卷帘机主要由减速机、电动机、摇把、机架、大轴及其支架,卷绳等组成。结构及尺寸见图9。

6.1.4.1 减速机宜选用WD100-30-I 或WP100-50-I 型,蜗杆减速机,模数为5mm,扭矩:188NM。
6.1.4.2 电动机选用Y100L1-4,功率为2.2 kw,转速1425r/min,或选用Y100L1-4,功率为1.5 kw,
转速1450r/min。
6.2 供水
6.2.1 水源
河流、渠道、湖泊、水库、井、泉等均可作为日光温室灌溉水源。在供水量需要调蓄或含砂量很
大的水源,应修建蓄水池和沉淀池。沉淀池用于去除灌溉水源中的大固体颗粒,为了避免在沉淀池中
产生藻类植物,应尽可能将沉淀池或蓄水池加盖。水源水质执行GB5084-92 和SL207—98。必要时,
应对水源水质进行检测。
6.2.2 水泵及动力机
常用的水泵有潜水泵、深井泵、离心泵等。动力机可以是柴油机、电动机等。输水管道要求有0.25Mpa
以上工作压力。给排水主要配套功率计算按公式(14)计算:
式中:
P──电动机额定功率,单位为千瓦(kw);
Q──流量,单位为立方米每秒(m3/s);
H──扬程,单位为米(m);
η1──工作机械效率,通常取(63~70%);
η2──传动效率,联轴传动η2=1,皮带传动η2=0.95。
6.2.3 输配水管网
6.2.3.1 输配水管网设计
输配水管网包括干管、支管和毛管三级管道。干支管的布置取决于地形、水源、作物分布和毛管
的布置。
6.2.3.2 干管和支管
可采用硬质聚氯乙烯塑料( PVC)管、钢管、水泥管、铝合金管、玻璃钢管和塑胶管等。输配水管
网应埋入冻层以下,以防冬季冻裂。
6.2.3.3 毛管
毛管南北向布置,可铺设于地面上,也可埋入地面下,其长度与日光温室的长度相等。毛管间距依据
作物行距和土壤质地及灌水器流量而定,一般为60㎝~100㎝。可采用PE管,内径一般为10㎜~16mm。

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