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冬暖式蔬菜大棚采光角度及保温措施设计参数与建议...

冬暖式蔬菜大棚棚型结构设计基本要求是:在寒冬季节最大限度地使太阳光线透过,在大棚内充分而有利于光能的吸收利用,白天增温达到蔬菜生长发育需要的适宜温度,夜间最大限度地保温,不仅保证瓜果蔬菜安全越冬,而且保证旺盛的生长,不仅要便于操作管理,而且能够调控温度、湿度和气体。大棚既要坚固耐久、抗风,、承受大雪的压力,又要易于建造,价格低廉,适于广大农村的需要。

充分利用阳光:冬季高纬度地区,太阳光照强度弱,光照时数少,加之冬季阴天多,因此,光照是冬暖大棚的重要限制因子。只有最大限度地充分利用阳光,才能给蔬菜光合作用提供足够的光能,即使是阴、云天气也要保持必需的弱光。同时,光照又是冬暖大棚热量的唯一来源,直接关系到白天的增温和夜间的保温。最大限度地充分利用阳光,.这与透光面角度,后坡仰角,骨架遮阴,塑料薄膜的种类及覆盖物揭盖时间等方面有关。

1.透光面(简称前坡)角度

理论和试验证明,在4 0℃以下,前坡的角度越大透光率越高。山东农业大学根据理论公式,对济南自1 2月份至次年2月份中午的太阳辐射量进行计算,前坡角度10°时,太阳入射量3个月之和为6487. 32千焦/米2小时;20°角为4 5 5 7千焦/米2小时,较1 0°角增加34. 5%,40°角虽然提高更大,但在建造等方面不易做到。为此,最佳的前坡角度以25°- 35°为宜。关于前坡的形状,根据球形透光最好的原理,前坡面以圆型为最好。因它加大了斜面角度,增加了光线的透射,扩大了大棚前、中部的空间,有利于保温和蔬菜的生长发育。

2.采光面积

为了充分采光,并达到较佳的保温效果,同时考虑到高跨比(跨度为高度的2 ---3倍),根据各地冬暖式蔬菜大棚实践证明,前坡与后坡的垂直距离最佳比为3--4:1为宜。此外,棚内各部位能否充分见光,特别是后墙和后坡里面见光的多少,关键在于后坡的角度,后坡的角度大,光线不仅可以照射到后墙,甚至可照射到后坡里面。关于后坡面的角度大小,一般不可小于当地“春分”,正午的太阳高度角,如济南地区为3 5°,这样从“秋分”至“春分”,中午时后坡的里面均可见光。为了克服顶横梁的遮阿及保证“春分”以后多数时间太阳光线可以照到后墙,保证北部蔬菜生育的光照,要使后坡仰角达到40°左右为佳。

3.骨架遮阴

根据实际比较,最好的办法是采用钢架拱梁或几字钢拱梁,构成无支柱式。建棚时,东西每隔1米左右一家拱梁代替立柱,这样既较彻底地解了骨架遮阴问题,又便于操作和安排蔬菜种类的种植。

4.塑料薄膜的种类

塑料薄膜有聚氯乙稀和聚乙稀两种,聚乙稀薄膜因透光率较高,不易被污染,保温性能又好,目前,被华北、华东地区大量采用。但聚氯乙稀薄膜易老化,易污染,使透光率大大降低所以在生产聚乙稀薄膜时,加入一种薄膜表面活性剂,称为“无滴薄膜”,活性剂能够使水分子与薄膜之间的亲合力大大减小,从而使凝结在棚膜上的小水珠减少,而增加棚内太阳光照的强度,提高了棚温,减轻了棚内的空气湿度,大大降低了病害的危害程度。

5.减少地中放热及缝隙放热

地中放热及缝隙放热,都是影响冬暖式蔬菜大棚夜间温度高低的主要因素。关于地中放热,主要指土壤白天通过吸收阳光而利用热能的形式蓄积起来,表现为地温温度升高;至傍晚到夜内,由于棚温降低,则以长波辐射,将蓄积的热量向外散出,表现为地温降低。影响地中放热的主要因素,除冬大棚的整体保温性能外,关键是通过四周地表散热和四周土壤温度的高低。对此,后部散热,由于后墙较厚,其邻近土壤散温较少,因此,关键在于前部散热。棚内前部散温与前坡覆盖保温及前坡高度有关,以起拱提高棚前高度及空间有利,再之与通过棚南端土壤向外传热,以及外面低地温对内的传导有关,因此,在南端设立防寒沟十分重要。设立防寒沟的深度要超过当地最大冻土层,宽度也以接近此数为宜,如济南地区最大冻土层为4 5厘米,防寒沟的深度以5 0厘米,宽度以40厘米为宜。沟中填充导热系数低的材料,如麦穰、锯末和炉渣等,以减少地中传热。

关于缝隙放热,主要牵扯到门、通风口、通风窗及其他缝隙。关于门,在北方地区多采用缓冲门洞+棚头房的方式来解决,将棚头小屋的门与大棚缓冲门洞错开,另于棚门里挂塑料薄膜,草帘或棉帘,大大减少了门的放热量,效果将更佳。