农业设施施工综合实习指导手册

浙江同济科技职业学院校企合编系列教材农业设施施工综合实习指导手册合作编写企业浙江传化生物技术有限公司嘉善天创设施农业有限公司 other staff of the Centre. During the war, Zhu was transferred back to Jiangxi, and Director of the new Office in Jingdezhen, Jiangxi Committee Secretary. Starting in 1939 served as recorder of the West North Organization, Secretary of the Special CommitteeAfter the victory of the long March, he has been the Northwest Office of the Federation of State enterprises Minister, Shenmu fugu SAR missions, Director of Ningxia County party Committee Secretary and recorder of the County party Committee Secretary, Ministers and15目 录第一部分 园艺设施类型调查第一章 温室的分类及其结构特点第二章 温室主体构件及其在生产上的意义第三章 温室环境调控设施第四章 无土栽培设施 第二部分 温室设计与规划 第五章 荷载计算及荷载组合 第六章 温室的基本设计要求和设计步骤 第七章 温室建设材料选择 第八章 温室建筑施工图的绘制第一部分 园艺设施类型调查第一章 温室的分类及其结构特点一、温室类型的划分1、据用途划分：生产温室、试验温室、商业零售温室（展览销售）、餐厅温室、观赏温室、 检疫隔离温室（负压、空气过滤、消毒）2、 据室内温度划分：高温温室：室温保持在1836，主要用于种植原产热带地区的植物；中温温室：室温保持在1225，主要用于种植热带与亚热带连接地带和热带高原的原产植物；低温温室：室温保持在520，主要用于种植亚热带和温带地区的原产植物；冷 室：室温保持在015，主要用于种植和贮藏温带以及原产本地区而作为盆景的植物。3、据主体结构建筑材料划分：竹木结构、钢筋混凝土结构、钢结构、铝合金、其它材料。4、据透光覆盖材料划分： 玻璃温室：单层玻璃温室，双层中空玻璃温室 塑料温室：塑料薄膜温室，硬质板塑料温室（聚碳酸酯PC板温室，玻璃钢温室） （玻璃钢包括 玻璃纤维增强聚酯板FRP 和 玻璃纤维增强丙烯酸树脂板FAR）5、据温室连跨数划分： 单栋温室：又称单跨温室，塑料大棚和日光温室都是单栋温室；连栋温室：两跨及两跨以上，通过天沟连接起来的温室，有称连跨温室。6、据屋面上采光面的多少划分： 单屋面温室，双屋面温室7、据加温方式划分： 连续加温温室，不加温温室，临时加温温室8、据温室屋面形式划分： 人字形屋面温室，拱圆顶温室，锯齿形温室，平屋顶温室，造型屋面温室。 折叠可开闭屋面的温室，卷膜式开敞（chang）屋面温室，全开窗屋面温室， 无支柱充气温室9、在实际生产中，将温室主要区分为：塑料大棚、日光温室、玻璃温室、塑料薄膜温室。二、温室的主要类型及其结构特点 塑料大棚及塑料薄膜温室：覆盖材料：塑料薄膜 ；骨架材料：竹木、钢材、铝合金；结构特点：结构较为简单，结构强度要求相应提高，内部空间较拱棚增大；优缺点：优点：成本低，建设方便，采光好，通风效果好；缺点：保温差，北方不能用于越冬生产，主要用于南方地区； 日光温室： 是具有中国自主知识产权的一种高效节能型生产温室，主要用于我国“三北地区（东北、西北、华北）”；由保温蓄热墙体（北后墙、两侧山墙），北向保温屋面（后屋面），南向采光屋面构成的单屋面温室，夜间采用保温材料对采光屋面覆盖保温，可进行作物越冬生产。覆盖材料：塑料膜、保温覆盖物(草帘、保温被等)；骨架材料：竹木、钢材、土石构成的保温蓄热墙；优缺点：优点：建造成本低，保温能力强，保温比大于1。缺点：操作空间小，土地面积利用率低，室内环境调节能力差，不太适宜要求较高的蔬菜、花卉。 玻璃温室： 覆盖材料：各种厚度的玻璃； 骨架材料：钢材、混凝土等； 结构特点：稳固，使用年限长，透光率高，调控性能较好；整体美观，造价较高；类别：单屋面玻璃温室，门式钢架结构玻璃温室，Venlo型温室； PC板温室： 特 性：以PC（聚碳酸酯）板为透光覆盖材料减轻了温室的覆盖材料重量，保温性能得到改善，节约能耗30以上，抗冲击能力有根本的改善，造价高，透光率较玻璃低10，容易老化。类 别：全PC板温室，PC板与塑料膜复合型温室。 活动屋面温室全部或部分开启屋面温室，使得室内种植的作物可进行最大限度采光、通风、降温（条件适宜时）；外界条件不适宜时，可将屋面合拢，按一般温室管理。活动屋面温室在欧洲、日本有较大发展，在我国则刚刚起步。活动屋面温室的优点：节约生产管理成本，减少运行消耗，生产效益大幅提高。第二章 温室主体构件及其在生产上的意义温室的主体构件包括温室骨架和覆盖材料。一、温室的骨架材料及其在生产上的意义温室的骨架材料是指用于构建温室的基本空间、承负覆盖材料和基本的恒载和活载，以满足温室生产及其活动需要的空间环境所使用的各种杆件、基础等方面的材料。温室骨架材料的基本要求：具有一定的强度和韧性；能承载相应的负荷；具有一定的耐腐蚀性能；经济耐用。可以用作温室骨架的材料有：木材、竹材、钢材、混凝土、钢筋混凝土、铝合金等；不同的材料其强度和韧性不同，对荷载的承受能力也不同。各种材料的特性如下：1、木材 在塑料大棚建设中，木材主要用作柱，其最大缺点是韧性差（建筑物跨度不能太大），遮光面积大，抗腐能力弱。2、竹材 具有相当高的强度和弹性，韧性大，不易腐烂，质地轻，便于运输。3、钢材 具有良好的承载能力和耐久性，便于加工制造，抗腐蚀能力较好。4、混凝土 混凝土是一种人造石材，它是由水泥、水、石、砂按一定比例配制而成。 混凝土主要用于塑料大棚的基础和柱的建设。5、钢筋直径一般为2.540毫米，为便于运输，直径为89毫米的钢筋包装形式为盘圆，其它规格则称为线材。 6、钢筋混凝土混凝土有一定的抗压强度，但抗拉强度很差，而细长的钢筋受压时很容易弯曲，但有很好的抗拉强度。将这两种机械性能不同的材料组合起来，做成钢筋混凝土，获得很好的机械性能。 泥凝土硬结收缩时，钢筋和混凝土之间产生粘合力，特别是钢筋表面粗糙不平或有纹沟时，这种粘结力很大，使两者成为一个整体，在外力作用下，不会产生相对的滑动。 钢筋混凝土有几乎相等的温度膨胀系数。另外，混凝土是钢筋很好的保护层，可防止大气和其它有害因素的腐蚀。7、铝合金 耐腐蚀、塑性好，色泽美观，无低温脆性，工艺性好，有一定的刚度和强度。二、温室的覆盖材料及其在生产上的意义温室的覆盖材料是指为营建适于植物生长的环境条件（包括光照、温度、湿度、气体浓度等）而覆盖于骨架材料之上的具透光、择光、保温等性能的膜（板、网、苫）等材料。温室的覆盖材料根据其用途可以分为：透光覆盖材料，包括玻璃、薄膜、阳光板等；择光覆盖材料；保温覆盖材料，包括草帘、草苫、保温被等； 遮阳网、反光覆盖材料；防虫网等。按覆盖材料的覆盖方式可分为固定式覆盖和可移动式覆盖。 各类覆盖材料的特性详见教材第六章。第三章 温室环境调控设施 温室的环境调控主要是为了满足植物对光、温、水、气、肥的需求而利用各类设施营建适于作物生长的环境条件而实施的调节措施；温室的环境调控设施主要包括：采暖设施、通风设施、降温设施、灌溉设施、二氧化碳气体施用设施、人工光源设施以及温室配电、自动控制设施等。一、温室的采暖装置（一）温室采暖的目的使冬季园艺设施内的地温、气温保持在作物生长发育的适宜范围内。（二）温室采暖的主要形式热水式采暖系统、热风式采暖系统、电热采暖系统和其它型式采暖系统。（三）温室采暖设施的组成 不论哪种采暖方式，采暖设施主要由四个基本部分组成：热源、供热管道系统、散热设备及附属配套设施。（四）采暖设施设计的基本要求1、采暖设备的容量应能保持设施内设定的温度(低温和气温)。2、设施内空间温度分布均匀，随时间变化平稳。3、采暖设备配置合理，调节能力高。4、遮荫少、占地少，便于栽培作业操作。5、设备投资少，加温费用低。（五）温室采暖设施设计的基本程序1、首先根据设施的结构、地理位置等因素进行最大采暖负荷计算。2、其次依据设施所在地及用途等具体条件确定所用热媒。3、最后根据采暖负荷和采暖方式进行散热设备和管道及锅炉容量计算。二、温室的通风装置（一）温室通风的目的1、排除设施内的余热，使室内环境温度保持在适于植物生长的范围内。2、排除余湿，使室内环境相对湿度保持在适于植物生长的范围内。3、调整空气成分，排除有害气体，提高室内空气中二氧化碳的含量，使作物生长环境良好。 不同季节，通风目的不同，夏季通风主要是进行降温，消除室内余热；冬季通风主要是为了调节温室内的湿度和气体成分。（二）温室通风的主要形式 自然通风和强制通风。（三）温室通风设施的组成 自然通风：是通过通风窗，利用自然风压和热压产生的压差而进行的空气交换过程；自然通风设施由通风窗和开关窗系统组成。 强制通风：强制通风系统由换气扇和吸气口组成。温室常采用9FJ系列风机通风，一般均为负压通风，即从温室抽空气，并与湿帘系统构成湿帘通风降温系统，采用纵向通风方式，使温室气流与温室纵轴平行，提高通风效率。 一般吸气口的面积约为三倍的排风口面积。三、温室的降温设施（一）温室降温的主要方式 温室降温主要包括蒸发降温、屋面喷水降温、遮荫降温三种形式。（二）温室降温系统的组成 1、湿帘风机降温系统：由湿帘箱、循环水系统、轴流风机和控制系统组成。 2、喷雾降温系统：由水过滤装置、高压水泵、高压管道、旋芯式喷头组成。 3、屋顶喷水降温系统：由水泵、输水管道和喷头组成。 4、遮荫降温方式：遮荫降温分为室内遮荫、室外遮荫以及喷白遮荫降温；遮荫材料有苇帘、黑色遮阳网、银色遮阳网镀铝膜遮阳网及石灰水等。四、温室灌溉设施（一）温室灌溉水源 农业设施和保护地常用的灌溉水源一般分为地面水源和地下水源两大类。1、可以作为农业设施和保护地灌溉工程的地面水源主要有江河水、湖泊水、塘堰水、水库水，甚至海水等。2、埋藏于地面以下地层中的重力水，统称为地下水。依地下水埋藏条件的不同，可将地下水源分为上层滞水、潜水、承压水、裂隙水、岩洞水和泉水等6大类。地下水源主要来源于大气降水和地面水源的渗入。（二）灌溉水源的基本要求 （4）灌溉水源的水质应符合农田灌溉水质标准。（三）灌水方式分类地面灌溉：畦（qi）灌、沟灌、淹灌全面灌溉 喷 灌灌水方式 局部灌溉 ：渗灌、滴灌、微喷灌、涌泉灌、膜上灌 （四）灌溉设施农业设施和保护地灌溉工程系统若无自流(自压)条件供水时，则必须利用提水装置加压。不论哪种形式的提水灌溉方式，提水灌水设施的组成不外乎由提水装置（水泵）、输水管道及喷头组成。（五）灌水方法应满足的几个方面的要求 灌水均匀； 灌水利用率高； 少破坏或不破坏土壤团粒结构； 利于与其它土壤措施相结合； 便于实现机械化和自动化； 对地形的适应性强； 投资和管理费用较低； 占地面积小。第四章 无土栽培设施一、无土栽培方法的分类根据是否固定根部，可将无土栽培分为两大类：基质栽培和无基质栽培。在这里主要介绍水培型无土栽培设施。二、水培型无土栽培设施根据水培的装置系统、营养液的供氧方式，水培型无土栽培主要可分为以下栽培方式：营养液膜法、深液流法、动态浮根法、浮板毛管水培法、鲁SC水培法、喷雾栽培法等。（一）营养液膜法（NFT）无土栽培设施NFT即 Nutrient (nutritious) Film Technology的英文缩写。1、营养液膜法栽培设施特点 贮液池、水泵、栽培槽、输液管道和调配系统组成。营养液深度为0.51.0厘米。2、供液方式：连续供液、间断性供液3、适宜栽培作物种类：适宜生产速生快熟叶菜，一年多茬收获，产量高，收获期长。 常见的速生叶菜品种有：生菜（菊科莴苣属）、小白菜（十字花科）、菠菜（藜科菠菜属）、芹菜（伞形科）等。（二）深液流法（DFT）无土栽培设施 DFT即Depth fluid technology 的英文缩写。1、深液流法栽培装置特点 主要包括贮液槽、栽培槽、水泵、营养液自动循环系统及控制系统。营养液深度为510厘米。植物根系大部分浸入营养液中，吸收营养和氧气，同时装置可向其中补充氧气。2、适宜作物：适于叶菜及根系发达的作物蔬菜。（三）动态浮根法（DRF）无土栽培设施 DRF即Dynamic Root Floating hydroponic techniques 的英文缩写。1、动态浮根法栽培装置特点 营养液池、栽培槽、空气混入器、排液器、定时器、水泵等。2、特点： 营养液灌溉时，根系可在槽内随营养液的流动而波动、摆动，有利于根系对养分的吸收利用； 营养液槽内营养液深度达8厘米时，自动排液器启动，使槽内营养液排出，当营养液深度降至4厘米时，部分根系外露，可吸收空气中氧气，利于根系呼吸。 （四）浮板毛管水培法（FCH）无土栽培设施 FCH是Floating Capillary Hydroponics 的英文缩写。该法是由浙江农科院和南京农业大学研究开发的。1、栽培装置 由贮液池、栽培床、循环系统和供液系统组成。营养液层深36厘米。2、特点：进液端安装有空气混合器；营养液深度通过排液管处垫板调节。第二部分 温室设计与规划第五章 荷载计算及荷载组合一、荷载分类按荷载的来源分：自然荷载（风载、雪载、地震力）和人为荷载（堆物、吊重）； 按荷载的性质分：恒载（永久性荷载）和活载（可变型荷载）包括积雪荷载、风荷载等； 按荷载的作用方向分：垂直荷载（如恒载和雪载）和水平荷载（风载和地震力等）； 按力的作用状态分：集中荷载和分布荷载。二、可变荷载的计算 可变荷载中，对温室结构稳定性影响最大的两大荷载是风载和雪载。（一）风 载（W） 作用于保护地建筑物表面的风荷载（W N/m2）按下式计算：其中K为风载体型系数，K1为暂时折减系数（在0.80.9间取值），K2为风压高度变化系数（一般取值随高度而变化，10米高度取值为1），W0为基本风压。（二）雪 载（S） 雪荷载是作用于屋面上的垂直荷载；积雪程度不仅与降雪量有关，且与屋面的形状与坡度有关。屋面积雪分布系数受屋面角度大小的影响，屋面角越小，C值越大。三、荷载组合（一）荷载组合的原则当结构上有两种或两种以上的可变荷载时，由于所有可变荷载同时达到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此，除主导荷载（产生最大效应的荷载）仍以其标准值为代表值外，其它伴随荷载均应采用小于其标准值的组合值为荷载的代表值。（二）几种基本的荷载组合方式 基本组合：永久荷载和可变荷载的组合称为基本组合。 标准组合：采用标准值或其组合值为荷载代表值的组合称为标准组合。 频遇组合：对可变荷载采用频遇值或准永久值为荷载代表值的组合称为频遇组合。 准永久组合：对可变荷载采用准永久值为荷载代表值的组合称为准永久组合。 偶然组合：由永久荷载、可变荷载和一个偶然荷载作用的组合称为偶然组合。（三）荷载组合的几种具体情况 恒载雪载； 恒载风载； 恒载作物吊重 恒载活载(建筑物施工或维修时的吊重荷载)；第六章 温室的基本设计要求和设计步骤一、温室的基本设计要求（一）温室结构性能要符合使用地区的气候条件不同地区气候条件各异，温室性能只有符合使用地区的气候条件，才能充分发挥其作用。如在我国南方夏季潮湿闷热，若温室设计成无侧窗，用冷湿帘加风机降温，则白天温室温度会很高，难以保持适于温室植物生长的温度，不能进行周年生产。再如昆明地区，四季如春，只需简单的冷室设备即可进行一般的温室花卉生产，若设计成具有完善加温设备的温室，则完全不适用。因此，要根据温室使用地区的不同气候条件，设计和建造温室。（二）温室设计的基本依据是满足植物生长发育对环境因子的需求温室设计是否科学和实用，主要是看它能否最大限度地满足植物生长发育的生态需求。也就是说，温室内的主要环境因子，如温度、湿度、光照、水分等都要符合植物的生态习性。不同的植物，生态习性不同，同一种植物在不同生长发育阶段，也有不同的要求。因此温室设计者要对各类植物的生长发育规律和不同生长发育阶段对环境的要求有明确的了解，充分应用建筑工程学等学科的原理和技术，才能获得理想的设计效果。（三）温室必须设置于日照充足处不可有其它建筑或树木遮荫，以免温室内光照不足。在温室或温室群的北面或西北面，最好有山体、高大建筑或防风林等，形成温暖的小气候环境。要求土壤排水良好，地下水位较低，因温室加温设施常设于地下，且北方温室多采用半地下式，如地下水位较高则难以设置。此外，还应注意水源便利，水质优良和交通方便。（四）温室区的规划设计必须合理在进行大规模温室生产时温室区内温室群的排列、荫棚、温床、工作室、锅炉房等附属设备的设置要有全面合理的规划布局。温室的排列，首先要考虑不可相互遮荫，在此前提下，温室间距越近越有利，不仅可节省建筑投资，节省用地面积，而且便于温室管理。温室的合理间距取决于温室设置地的纬度和温室的高度。以北京地区为例，当温室为东西向延长时，南北两排温室间的距离，通常为温室高度的2倍，常在此处设置荫棚，供夏季盆花移出室外时应用；当温室为南北向延长时，东西两排温室间的距离，应为温室高度的2/3，这样排列的南北向温室，若栽培盆花，要考虑在温室附近再留出适当面积设置荫棚。当温室高度不等时，高的温室应规划在北面，矮的放在南面。工作室和锅炉房常设在温室的北面或东西两侧。若要求温室设施比较完善，建立连栋式温室较为经济实用，温室内部可区分成独立的单元，分别栽培不同的植物。太阳辐射能是温室热量的基本来源之。温室屋面角度的确定是能否充分利用太阳辐射能和衡量温室性能优劣的重要标志。温室利用太阳辐射能，主要是通过向南倾斜的玻璃(或塑料)屋面取得的。以太阳光线与屋面交角为90时，温室内获得的能量最大，以用玻璃覆盖计算，约可获取太阳辐射能的86.48(其中12为玻璃吸收，1.52为厚度消耗)；若交角为45时，一部分能量反射掉(约为4.5)，温室获取到太阳能81.98；若交角为15时，则30的能量被反射掉，温室只能得到56.48的能量。可见，温室获取太阳辐射能的多少，取决于太阳的高度角和温室南向玻璃屋面的倾斜角度。太阳高度角一年中是不断变化的，而温室的利用，多以冬季为主。在北半球，冬季以冬至（12月21、22或23日）的太阳高度角最小，日照时间也最短，是一年中太阳辐射能量最小的一天。通常以冬至中午的太阳高度角作为计算向南玻璃屋面角度的依据。如果这一天温室获得的能量，能基本满足栽培植物的生态要求，则其它时间温度条件会更好，有利于栽培植物的生长发育。冬至中午不同纬度地区的太阳高度角是不同的，随纬度的增加而减小。但就某一地区而言，南向玻璃屋面倾斜角度越大，则与太阳的交角也越大，从而温室内获得的太阳辐射能也就越多。温室南向玻璃屋面倾斜角度不同，温室内透入的太阳辐射强度有显著的差异。以太阳投向屋面的入射角为90时，太阳辐射强度最大。以北京为例，冬至中午太阳高度角为26.6，若使太阳入射角为90时，则玻璃屋面的倾斜角度应为63.4,这在温室结构上是不行的。既要尽可能多地吸收太阳辐射能，工程结构又要合理。以入射角不小于60为宜，则南向玻璃屋面倾斜角度应不小于33.4。其它纬度地区，可参照确定。 南北向延长的双屋面温室，屋面倾斜角度的大小，中午前后与太阳辐射强度关系不大，因为不论玻璃屋面的倾斜角度大小，都相当于太阳光投射于水平面上。这正是此类温室白天温度比东西向延长温室偏低的原因。但是，为了上午和下午能更多地获取太阳辐射能，屋面倾斜角度以30左右为佳。二、温室的设计步骤温室和大棚的设计主要包括结构计划、结构计算、完成设计文件、工程造价四个步骤。（一）结构计划 结构计划必须满足机械性、安全性、经济性、施工性的基本要求。 结构计划主要包括以下几个方面的内容： 骨架材料的选择（轻钢、竹木或铝合金等） 结构形式的确定（荷兰式、鞍山式、北京改良式） 初选材料的类型和截面尺寸（二）结构计算 结构计算的结果必须满足温室结构的刚度与强度在一定的范围内大于其所承载的各种荷载。结构计算主要包括以下方面的内容： 确定构件的截面尺寸（梁、柱、接合部、基础） 各种荷载的计算与组合 应力计算（三）完成设计文件 设计文件包括设计图、设计说明书、计算书 设计图包括总平面图、平面图、立面图、断面图、屋面、基础图以及连接处、梁等详图，还有采暖、换气、排油、电气等的详图。说明书中应指定使用建材的种类、规格、加工和施工方法等。（四）造价计算 造价计算一方面须满足工程设计的要求，另一方面须满足资金计划的要求。 在施工前为了检查设计的温室或大棚的建筑费是否在预算内及投标时施工单位提出的建筑费是否准确，必须按设计文件提出的建材效量，加工施工费算出纯建筑费；再加临时工程，运输和施工单位的利润等费用，得到工程总造价。一般把计算工程造价的工作叫做预算。第七章 温室建设材料选择一、温室骨架材料选择 可用作温室骨架的材料包括木材、竹材、钢材、混凝土和钢筋混凝土、铝合金等材料；在温室设计与建造过程中应根据各地具体的气候、地理、地质条件及温室具体的设计标准和设计要求，依据种植对象对环境条件的具体要求，合理地选择温室骨架材料。各种温室骨架材料的特性如下：（一）木材 在塑料大棚建设中，木材主要用作柱，其最大缺点是韧性差（建筑物跨度不能太大），遮光面积大，抗腐能力弱。（二）竹材 具有相当高的强度和弹性，韧性大，不易腐烂，质地轻，便于运输。（三）钢材 具有良好的承载能力和耐久性，便于加工制造，抗腐蚀能力较好。1、钢材选用 我国生产的普通碳素钢可分为甲、乙两类