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玻璃温室

用玻璃覆盖而成的保护性蔬菜栽培设施。在不利的自然环境之中,能够创造和控制适宜蔬菜生长发育的条件,生产蔬菜。玻璃温室还可用于观赏植物、药用植物和果树的栽培,或用作农业科学研究场地。具密封性好、保温力强、透光率高,使用寿命长等优点。温室的发展,由简单的保暖设施到纸窗温室,再到玻璃温室及塑料温室;由利用太阳热能到太阳热能与人工加温并用;由单屋面温室到双屋面温室,再发展为连栋式温室。

用玻璃覆盖而成的保护性蔬菜栽培设施。在不利的自然环境之中,能够创造和控制适宜蔬菜生长发育的条件,生产蔬菜。玻璃温室还可用于观赏植物、药用植物和果树的栽培,或用作农业科学研究场地。具密封性好、保温力强、透光率高,使用寿命长等优点。

温室的发展,由简单的保暖设施到纸窗温室,再到玻璃温室及塑料温室;由利用太阳热能到太阳热能与人工加温并用;由单屋面温室到双屋面温室,再发展为连栋式温室。20世纪80年代已有适应机械化作业的大型连栋全玻璃温室,其整地、种植、运输等实现了机械化,加温、通风、施肥、灌溉等实现了自动化。全世界以西欧的温室最发达,尤以荷兰为首。中国仍以单屋面玻璃温室为主。1977年开始建成和使用连栋玻璃温室。

型式

按屋面型式可分单屋面温室和双屋面温室,其规模有大型、小型和单栋、连栋多种;就建筑方位,有东西向和南北向之分(图1)。

图1 玻璃温室的型式

单屋面玻璃温室

又可分为一面坡立窗式、戳地式和两面坡式等。长期以来中国大量发展了单屋面两段坡度的活动窗框式玻璃温室。这种温室东、西、北侧为砖墙,南面为玻璃,一般跨度为3~6米。窗前设防寒沟,室内有烟道加温。结构简单,容易建造,冬季采光和保温性能较好,又节省燃料。如果在北侧墙外再增加2~3米宽的附加暗间,在其中可冬种蒜苗、囤韭,夏种蘑菇。

双屋面玻璃温室

室顶两侧有相同长度的玻璃屋面,设有窗户。室内光照充分而均匀,空间大,通风好。跨度一般为3~6米,有的达18米。肩高2~2.5米,顶高3~3.5米。

连栋型玻璃温室

两个以上相同样式的双屋面玻璃温室连接而成,比同样的单栋双屋面玻璃温室抗风雪能力强,建筑费用低,土地利用率高。因侧壁少,散热面积小,节约能源。室内宽敞,适于机械操作。但需设置通风及补充光照设备。温室一般采用南北走向,光照分布均匀,室内温度变化平缓,温度调节管理方便。

结构

玻璃温室由柱、屋架、檩、椽子、天窗、侧窗、天沟等构成(图2)。

图2 玻璃温室结构示意图

温室骨架

根据承重结构材料的种类,可分为木结构、钢结构、钢木混合结构、铝合金结构骨架等。一般先将木材、钢材等做成构件,然后用螺栓连接组装,即装配式结构。

用木材建造温室,强度低,易变形,寿命短(约5年)。现逐步用一定断面的型钢和钢管材料建造,构件较细而强度较高。温室内高温多湿,钢材易生锈,采用热镀锌钢材制支撑梁、柱等,可使骨架寿命达15~20年。铝合金重量轻,抗腐蚀,易成型,能制成具复杂断面的构件,多用于制造玻璃温室的门、窗、屋顶等。

天窗、侧窗及开启机构

温室以自然换气为主,通过天窗、侧窗的开、闭来调节。天窗面积应不小于屋面面积的20%,侧窗面积约为侧面面积的20~25%。天窗、侧窗一般为上悬外推式,即上端有活动转点,通过开启机构使窗子向外推开。窗子开启机构的传动,有软传动和硬传动两种。软传动是用“V”字型钢材作为顶杆,通过电动机减速装置、滑轮、钢丝绳使顶杆运动顶开窗子(图3)。硬传动一般是通过电动机减速装置、传动轴、顶杆或齿条使窗子开闭(图4a、b),或用手动开启(图4c)。

图3 窗子开启机构(软传动)

图4 窗子开启机构(硬传动)

附属设备

为使玻璃温室能周年生产,与其配套的附属设备日趋齐备和完善。附属设备中使用最多的是加温设备、灌水设备、双重覆盖设备等。

加温设备

加温方式主要有烟道加温、热水加温、热风加温、蒸汽加温。①烟道加温:由炉灶、烟道,烟囱三部分组成。用燃烧木柴,煤炭释放出来的热量,通过炉灶、烟道散热提高室温。这种方式设备简单,成本低,但能源的利用率仅25~30%,多用于单屋面玻璃温室。②热水加温:由输送管、散热器、锅炉等组成。锅炉内水加热后,通过管道进入温室内的散热器,再从回水管回到锅炉,重新加热,不断循环。适用于大型温室或温室群。室温较均匀,易调节。能源利用率可达60~70%。③热风加温:由热风机、送风机、风筒组成。用煤油、重油或液化汽等燃烧加热空气,用送风机将热空气送进风筒,通过风筒上的散热孔排出,提高室温。④蒸汽加温:蒸汽加温与热水加温设备大致相同,不同的是锅炉内产生的蒸汽进入散热器,蒸汽凝结成水时放出潜热,提高室内温度。凝结水再回到锅炉,继续汽化。此方法能迅速提高室温,但停火后散热器冷却快,室温变化大,加温费用高。

温室加温除了提高空气温度外,有时还需提高地下温度。主要有埋设电热线或地下塑料管(管内循环40~50℃温水)。大型温室一般是埋设塑料管,而育苗温室多用电热线。

温室面积不断扩大,对供热燃料石油等的需求量逐年递增。为解决能源短缺和环境污染,现各国都重视利用资源不易枯竭、又无污染的自然能(太阳能、地热能、风能等)和从农牧业生产中产生出的废物、副产品中提取再生能源。

灌溉设备

温室内的灌水方法主要有喷灌、滴灌、渗灌(见)。

双重覆盖装置

为节约低温时期能源消耗,在室内顶部和侧面悬挂膜帘,双重覆盖保温。膜帘用夹具与拉线连接。拉线缠绕在卷线筒上,通过开启装置(电动机、转动轴、卷线筒、拉线)使室内顶部膜帘闭合、拉开。白天拉开膜帘,使室内光照充足,傍晚闭合保温(图5)。

图5 拉幕式二层覆盖示意图

强制换气装置

大型玻璃温室,当自然换气不能满足要求时,需设强制换气装置,通过送(引)风机强制交换温室内外空气。按风机设置、位置可分为端面换气、侧面换气、顶部换气及管道换气。

增施二氧化碳设备

(见)。

降温设备

室温过高,如果通过换气仍然无法满足栽培要求时,需用降温设备。多用汽化冷却法,即利用水的汽化带走空气中的热量,再将冷却空气送回温室。有喷雾冷却法、风扇-喷雾冷却法、湿垫-风扇冷却法三种。①喷雾冷却法:在温室内安装细雾发生器,喷嘴边旋转边散细水滴,细水滴蒸发吸热降温。②风扇-喷雾冷却法:在温室一边安装风扇进行强制换气,旁边安装一个能产生细雾的喷嘴,喷出直径小于50毫微米的细雾,可在10秒钟内蒸发消失。这种组合方式降温效果较好。③湿垫-风扇冷却法:在温室一端的窗口处安装湿垫(用木屑、软木、轻石等做成的热交换材料),在其相对的一端安装排风扇。湿垫保持湿润。开动排风扇,室外的空气就通过湿垫变成潮湿空气,吸收室内热量,然后通过排风电扇排出室外。

补光装置

在蔬菜生长的过程中,自然光照不能满足生长要求时,需人工补充光照。常用的光源有荧光灯、金属卤灯、高压钠灯。一般将灯固定在柱子的两边或挂在蔬菜的正上方。

温室环境自动控制装置

随着温室大型化的发展,不断加强了对温室现代化管理的研究,逐步实现自动控制,综合控制。

现在大型温室已实现环境条件自动控制,包括温度与相对湿度的自动控制,自动通风、自动灌溉程序控制,施肥浓度的自动控制,二氧化碳发生器自动控制,双重覆盖膜帘开闭时间程序控制,雨量探测器的自动控制等。由传感器、控制仪、执行动作的电器机械设备三大部分组成。传感器直接检测控制对象,并将检测数值送入控制仪。控制仪将此数值与设定值进行比较,检测其偏差,再通过控制仪中的执行器件(继电器等)使执行动作的电器机械设备工作,直至控制量和设定值一致为止。如利用温度传感器测量温室内的温度,低于要求温度时,锅炉自动点火加温,超过预定温度时,锅炉自动灭火。夏天,温室温度偏高,当温度传感器测知室内超过指定最高温度时,通风窗就自动开启,温度低于设定范围时,通风扇自动关闭。利用土壤湿度传感器,测知土壤的湿度,低于给定值时,喷灌系统自动进行灌溉;反之,停止灌溉。把双重覆盖装置与时间继电器联接在一起,到指定时间就自动拉开或关闭。将安装在屋顶外部的雨量探测器与通风窗联接在一起,降雨时,信号传给窗户开启机构,使通风窗立即关闭。当雨量探测器表面干燥,室内温度超过指定度数时,通风窗又会自动开启。通过肥料浓度感应器控制室内每平方米面积的施肥量。通过风速风向探测器测定风力、风向。当风力超过指定级数时,通风窗就自动关闭。还可根据迎风面或背风面的风速调节通风窗的启闭程度。

对温度、湿度、二氧化碳浓度等每一个单一因子独立进行控制为个别环境控制。同时考虑环境因子之间的相互影响。或者把一个环境因子作为其他环境因子的变量,决定环境因子设定值的控制方法为综合环境控制。综合环境控制有可能使作物生长的环境达到理想状态,实现高度的自动化。可根据所需要的环境,选择各种操作设备,组成不同类型的综合控制系统,可分为两大类:一是根据预先测定好的蔬菜最适生育环境条件调节温室的温、湿度等。二是利用电子设备及时计测作物对环境条件的生理反应(如同化、蒸发、呼吸等作用和代谢产物、叶色等),根据这些数据随时自动地调节温室的温、湿度等。

随着现代科技的发展,电子计算机已用于控制温室环境,不仅能完善而有效地进行综合因子控制,且为建立节省能源、合理操作等现代技术体系提供优越条件。控制系统由中央控制装置、终端控制设备、传感器等组成。先编制出温室蔬菜各生育阶段最适环境条件的全年管理程序表,储存于电子计算机记忆装置中。电子计算机根据程序表确认、修正各栋温室内的状态,并给终端控制设备指令。终端控制设备向中央控制装置输送检测信息,根据中央控制装置的指定输出控制信号使电器机械设备执行动作,实现温室环境调节。电子计算机管理温室,可在中央管理室进行远距离集中管理。平时的环境管理,如加温、通风换气、制冷、光照、灌水等都由计算机执行。根据需要打字机可随时打印出记录数字。通过能观察蔬菜实际生育情况的彩色显示器将信息输入中央管理室,根据记录,可随时调节环境。当有异常情况发生时,警铃自动报警,并在中央控制装置的指示仪器中显示出来。工作人员发现信号后,可及时赴现场检查处理。

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