园艺设施的规划设计与建设.ppt

第五章第五章 园艺设施的规划设计与建设园艺设施的规划设计与建设 学习目的：初步掌握园艺设施的总学习目的：初步掌握园艺设施的总 体设计、结构设计的原则、要求和一些体设计、结构设计的原则、要求和一些 基本概念，规划设计的内容与步骤基本概念，规划设计的内容与步骤。 第一节第一节 栽培设施的规划设计要求栽培设施的规划设计要求 一、栽培设施的规划设计要求 n功能要求 温室的平、剖面应该根据功能的需要建造， 根 据功能把温室分为生产性温室、科研试验性温 室 和观赏展览温室等类型，各种温室平、剖面的 设 计都有所不同。 n节能要求 通过合理的构造，降低屋面和墙体的 传热系数，增加透光率，使温室最大限度 地吸收太阳能，并减少内部热量的流失， 最有效地利用太阳能，达到节约能源的目 的。 n环境要求 设施环境必须适于作物的生长和发育 ，为取得高产、优质的产品，要随着作物 的生育和天气的变化，不断地调控设施内 小气候。同时，应适于劳动作业和保护劳 动者的身体健康。 n可靠性要求 设施在使用的过程中结构会承受到各种 各样的荷载作用，如风荷载、雪荷载、作物 荷载、设备荷载等。正常使用时，在这些荷 载作用下结构应该是可靠的，即温室的结构 应能够承受各种可能发生的荷载作用，不会 发生影响使用的变形和破坏。 n耐久性要求 设施在正常使用和正常维护的情况 下，所有的主体结构、围护构件以及各 种设备都应该具有规定的耐久性。 n标准化和装配化要求 通过温室的标准化，不同的温室采用 系列化、标准化的构件和配件组装而成， 实现温室的工厂化、装配化生产，才能使 温室的制作和安装简化，缩短建设周期， 降低生产和维护成本，提高生产效率。 n建造成本要求 建造成本要求不要太高，要根据 经济情况考虑建筑规模和设计标准， 一般应根据当地的气候条件选择适用 的园艺设施类型。 第二节第二节 园艺设施的总体规划与设计园艺设施的总体规划与设计 地势高燥、平坦、南面开阔、无遮荫、矩形地块地势高燥、平坦、南面开阔、无遮荫、矩形地块 。 土质疏松、肥沃，无污染和盐渍化。土质疏松、肥沃，无污染和盐渍化。 四周没有高大建筑物。四周没有高大建筑物。 背风向阳。背风向阳。 靠近水源，水质好。靠近水源，水质好。 靠近公路和电源。靠近公路和电源。 有机肥提供方便。有机肥提供方便。 （一）场地的选择（一）场地的选择 （二）场地调查与地址勘探 场地调查场地调查 地基调地基调 查查 （三）园艺设施园区布局（三）园艺设施园区布局 首先应根据用途和安排的设施类型将园区分 为温室生产区、大棚生产区、办公区、加工区 等。分区的原则如下： 优先考虑主要生产设施的方向和布局，以充优先考虑主要生产设施的方向和布局，以充 分利用土地为原则，尽可能多安排生产设施。分利用土地为原则，尽可能多安排生产设施。 塑料大棚 日光温室 堆肥场 加工厂房 公 路 办公楼 园区大门 育苗温室 仓 库 园区大门位置和道路设置园区大门位置和道路设置 大门应靠近公路，方便运输。 园区主干道宽6米，可并行通过两辆卡车；东西每隔4排 、南北每隔10栋日光温室，应开出一条主路。 支路3.54米宽；每两排 日光温室作业间相对，中 间留支路。 路两侧应留有0.5米的绿 化带和排水沟。 公用设施公用设施 办公楼、储藏库、加工车间、仓库、水 塔等公用设施应集中设置，并靠近大门 ，方便管理。 二、生产性建筑计划的制定 （一）生产性建筑计划的制定 生产性建筑计划应根据园艺设施的建 造设计来制定，建造设计一般要考虑:类 型和规模(长、宽、高、屋面角度)、门窗 的形式、数量和造价等问题 。 n设施方位 为了保证设施的采光，一般单屋面温室 布局均为坐北朝南，但对高纬度(北纬 40以北)地区和晨雾大、气温低的地区 ，日出时不能立即揭帘受光，方位可适 当偏西，以便更多的利用下午的弱光; 相反，对于冬季不太寒冷且大雾不多的地 区，方位应适当偏东，以充分利用上午的 阳光，提高光合效率。无论方位南偏西还 是南偏东，偏离角应根据当地的地理纬度 和揭帘时间来确定，一般为510，不 宜太大。全光连栋温室或塑料棚方位多为 屋脊南北延长，屋面东西朝向，防止骨架 产生死阴影。 n设施(温室)间距 以每栋不互相遮光和不影响通风为 宜，从采光考虑， 在风大的地方，为 避免道路变成风口，温室或大棚要错 开排列。 l3 = (h+h1)/tanh - b 日光温室间距 n长度 园艺设施的长度，单屋面日光温室 或塑料大棚一般以5060m为宜。过长易 造成通风困难，现代化温室一般强制通 风有效距离在3040m，也不宜过长。灌 水水道过长浇水不均匀，管道灌水一般 在50 m以内。 n宽度 又称”跨度”它涉及到一系列问题。 单屋面温室（大棚）如跨度加大，高度也 相应增加，屋面就要变大，必然增加建材 。 n宽度 宽度对光线分布也有影响，宽度过大 内部光线减少，光线分布不均匀程度也随 之增加，特别是连栋温室的天沟下更明显 。日光温室或塑料大棚跨度过宽影响通风 效果，夏天不易降温，但保暖性能好。塑 料大棚的宽度一般为高度的24倍。 n高度 园艺设施的高度一是指脊部(最高点)到地 面的垂直高度，又称脊高;另一是指侧高 ，即侧墙顶部到地面的垂直高度，也称“ 檐高（h）”。高度/宽度影响棚室内光照 的分布。目前钢架塑料大棚侧高多在1.5m 以上，脊高3m左右；大型现代化温室侧高 多在3m以上，甚至4m，脊高多在4.5m以 上。 n温室内地面标高 为了防止室外雨水积水倒灌入温室， 一般温室内地面比室外地面高150 mm 。但是，许多日光温室为了保温的需 要，采取室内地面低于室外地面的做 法，以提高地温和室内的气温。在北 纬4350地区，宜将室内地面降低 0.30.5 m，即采用半地下式温室。 n屋面坡度 塑料大棚或温室的屋面坡度越大，光照 、温度、湿度条件越好，对栽培有利，但建 筑费、采暖费用增加。 使温室透入阳光最多的屋面坡度称为优 化屋面坡度。优化屋面坡度主要取决于太阳 位置(包括地理纬度和温室生产季节)和透光 材料的光学特性。 n温室面积 目前日光温室净跨度一般为6.08.0 m长度为 50100 m，1栋温室面积最好为300667m2。 这样基本上满足生产及管理上的需要。 但有时受用地限制，面积也可适当减小，可 根据具体情况确定，如庭院建造温室面积可 小些，但不宜小于50 m2。 n总体规模 建设规模较大设施园艺生产基地，总体规 模也应因地制宜加以考虑。总体规模的确 定，一方面与生产用地的面积有关，也和 经济实力与技术力量和经营管理能力有关 。 （二）非生产性建筑计划的制定 生产性建筑规模较大时，生产上必需的 附属建筑物，如锅炉房、水井(水泵室)、 变电所、作业室、仓库、煤场、集中控制 室等的建筑面积，应根据园艺设施的栽培 面积及各种机械设备的容量而定。 二、园艺设施基地建设的投资估算 与经济分析 （一）投资估算（一）投资估算 固定资产投入，包括温室、房屋、设备固定资产投入，包括温室、房屋、设备 、生产工具、车辆等；、生产工具、车辆等； 勘察设计费勘察设计费 流动资金流动资金 不可预见费不可预见费 （二）生产运行成本（二）生产运行成本 直接生产成本直接生产成本 棚膜、种苗、农药、肥料、水电、架材、 采暖 间接生产成本间接生产成本 固定资产折旧费、人工费、土地使用费、 贷款利息、办公费等 生产不可预见费生产不可预见费 （三）经济效益分析（三）经济效益分析 年产值年产值 年利润年利润 = = 年产值年产值 年成本年成本 投资回收期投资回收期 产值利润率产值利润率 全员劳动生产率全员劳动生产率 人均利润人均利润 一、荷载的类型 恒载、活载 垂直荷载、水平荷载 均布荷载、集中荷载、局部荷载 荷载组合 第三节 园艺设施的荷载 作用在园艺设施永久性结构上的重量， 即长期（30天）受结构支撑的荷载。（ 墙体、屋架、覆盖材料、悬吊的固定设备 、作物吊重等） 恒载 活载 在园艺设施使用过程中产生的临时荷 载。（风、雪、地震、施工、人员走动和操作等 ）。 风荷载：即风压。建筑荷载规范的基本风压 是以一般空旷平坦地面离地10米高，统计得到的 30年一遇、10分钟平均最大风速为标准计算。 计算温室大棚风荷载大小应乘以调整 系数0.80.9和风载体形系数（2.5米高为0.56） 雪荷载 n堆积在屋面上雪的重量，是最深积雪深 度和积雪比重的乘积。 n建筑规范规定的基本雪压是以一般空旷 平坦地面上的30年一遇最大积雪深度为标 准计算出的。 n实际计算温室大棚雪压时，应乘以积雪 单位体积重量系数0.80.9和屋面积雪分布 系数。 雪荷载 第四节 高效节能日光温室 的设计与建造 一、节能日光温室的采光设计 节能日光温室在冬、春、秋三季 进行反季节园艺作物生产，以冬季生产为 关键时期，特别是11月份至翌年3月份5个 月的光照和温度条件必须满足喜温园艺作 物生长发育的需要。 （一）日光温室的最佳方位角 n节能日光温室在冬季太阳高度角低， 为了争取太阳辐射多进入室内，建造日 光温室应采取东西延长，前屋面朝南的 方位，但根据具体情况，有时候前屋面 应适当偏东或偏西510 。 （二）日光温室的采光屋面角 n根据前面有关温室光照环境的内容，为提高 温室屋面的透光率，应尽量减小屋面的太阳光线 人射角。入射角越小，透光率越大；反之透光率 就越小。太阳光在日光温室前屋面的人射角， 当太阳正对日光温室前屋面时，可以计算为: = 90- 式中，太阳高度角，度； 屋面倾角，度。 图6-2 太阳高度角和采光屋面角示意图 图5-1太阳高度角和采光屋面角示意图 由于透光率与入射角的关系并不是 直线关系，人射角在040之间，透 光率降低 不超过5%；入射角大于40后，随 着入射角的加大，光线透过率显著降低 。 根据张真和提出合理采光时段理论 ： n屋面倾角可按下式计算: 50 + （510） 式中太阳高度角按冬至日正午时刻计 算。例如，北京地区冬至日太阳高度角为 26.5，则由上式可知合理的屋面倾角为 28.533.5。 但如果是主要用于春季的温室，因太 阳高度角比冬季大，则屋面倾角可以取小一 些。 （三）日光温室的跨度和高度 日光温室的跨度影响着光能截获量、温室 总体尺寸、土地利用率。跨度越大截获的直射光 越多，如7m跨度温室的地面截获光能为4m跨度温 室的1.75倍 图5-2 日光温室跨度与截获光能示意图 a. 跨度为4m b. 跨度为7m 跨度、最高采光点位置与拦截直射光的关系 （四）采光屋面形状的确定 当跨度和最高采光点被设定之 后，温室采光屋面形状就成为温室截获 日光能量的决定性因素(此处不涉及塑料 膜品种、老化程度、积尘厚度、磨损程 度等因素)，因此设计者对棚形设计应予 以高度重视。 节能型日光温室屋面形状有两大 类：一类是由一个或几个平面组成的折线 型屋面，其剖面由直线组成；一类是由一 个或几个曲面组成的曲面型屋面，其剖面 由曲线组成。 几种采光面（曲线）上直射光入射情况 理想的采光屋面形状应能同时满足 以下4个方面要求:能透进更多的直射辐射 能;温室内部能容纳较多的空气；室内 空间有利于园艺作业;造价较低。 （五）日光温室后坡面仰角 日光温室后坡面仰角是指日光温室后坡 面与水平面之间的夹角(图5-3中的2)。日光温 室后坡面角的大小对日光温室的采光和保温性均 有一定的影响。 图5-3 日光温室后坡面仰角及水平投影 后坡面仰角应视温室的使用季节而定 ，但至少应该略大于当地冬至日正午的太 阳高度角。在冬季生产时，尽可能使太阳 直射光能照到日光温室后坡面内侧；在夏 季生产时，则应避免太阳直射光照到后坡 面内侧。一般后屋面角取当地冬至正午的 太阳高度角再加58。 （六）日光温室的后坡水平投影长度 日光温室后坡的长短直接影响日光 温室的保温性能及其内部的光照情况。 当日光温室后坡长时，日光温室的 保温性能提高，但这样当太阳高度角较大时， 就会出现温室后坡遮光现象，使日光温室北部 出现大面积阴影；而且日光温室后坡长，其前 屋面的采光面将减小，造成日光温室内部白天 升温过慢。 反之，当日光温室后坡面短时，日光 温室内部采光较好，但保温性能却相应降 低，形成日光温室白天升温快，夜间降温 也快的情况。日光温室的后坡面水平投影 长度ll一般以1.01.5m为宜。 二、节能日光温室的保温设计 （一）日光温室墙体的材料、结构与厚 度 1.墙体厚度 节能型温室的墙体厚度 ，土墙以7080cm为宜；砖墙以5060cm为宜 ，有中间保温隔层则更好 2.墙体的材料与构造 节能型日光温 室墙体有单质墙体，如土墙、砖墙、石墙等 ，以及异质复合墙体(内层为砖，中间有保 温夹层，外层为砖或加气混凝土砖)。异质 复合墙体较为合理，保温蓄热性能更好。 两层之间一般使用隔热材料填充，如 珍珠岩、炉渣、木屑、干土和聚苯乙烯泡沫 板等，阻隔室内热量向外流失。 （二）后屋面的结构与厚度 一般由多层组成，有防水层、承 重层和保温层。一般防水层在最顶层、承重 层在最底层，中间为保温层。保温层的材料 通常有秸轩、稻草、炉渣、珍珠岩、聚苯乙 烯泡沫板等导热系数低的材料。 （三）前屋面保温覆盖 前屋面是日光温室的主要散热面， 散热量占温室总散热量的73%80%。所以前屋 面的保温十分重要。节能型日光温室前屋面 保温覆盖方式主要有2种。 一种是外覆盖，即在前屋面上覆盖轻 型保温被、草苫、纸被等材料。另一种是内 覆盖，即在室内张挂保温幕，又称二层幕、 节能罩，白天揭晚上盖，可减少热损失 10%20%。保温幕多采用无纺布、银灰色反光 膜或聚乙烯膜、缀铝膜等材料。 （四）减少缝隙冷风渗透 后屋面与后墙交接处，前屋面薄 膜与后屋面及端墙的交接处都应注意不留缝 隙。前屋面覆盖薄膜不用铁丝穿孔，薄膜接 缝处、后墙的通风口等，在冬季严寒时都应 注意封闭严密。 （五）设置防寒沟 防寒沟一般设在温室南侧，挖一条 宽3040cm、深度不小于当地冻土层厚度、略 长于温室长度的沟，在沟中填充马粪、稻壳、 麦糠或碎秸秆等，踩实后再盖土封严，盖土厚 15cm以上， 可减少温室内热量通过土壤外传 ，阻止外面冻土对温室的影响，可使温室内土 温提高3以上。 三、日光温室的建造步骤（以砖石钢骨架 结构为例） （一）场地定位及平地放线 场地定位就是依据设计图先将场内道 路和边界方向位置定下来。道路和边线定位的 方法是，首先用罗盘仪测出磁子午线，然后再 根据当地磁偏角调正并测出真子午线，再测出 垂直道路的东西方向线(即东西道路的方向线) 。 场地道路定位后，要对温室建设用地 进行平整，清除各种杂物，再对各栋温室定位 。 （二）温室基础建造 为防止土壤冻融的影响，温室基础的 埋深应大于当地的冻土深度。在北纬3842 地区，基础一般埋深0.51.2m；北纬4346 地区，埋深1.01.8m；北纬4748地区，埋 深1.62.4m；北纬4950地区，埋深 2.22.8m。基础下部全部采用干沙垫层30 cm， 可防止由于冻融引起墙体开裂。 （三）墙体建造 温室前墙厚24 cm，高出地平 面6 cm，上设预埋件；后墙的厚度可根 据不同纬度来确定，一般内墙为2437cm ，外墙为1224cm，中间为空心，内加聚 苯乙烯泡沫板，两侧用塑料薄膜包紧； 如温室内墙里侧采取红砖勾缝， 内墙也可采用蜂窝状墙体，便于贮热;温 室外墙外侧采取水泥砂浆抹面，上留防 水沿，防止雨水直接淋蚀温室后墙；内 外墙间采用拉筋连接。 （四）前屋面的建造 温室前屋面钢筋拱架的上弦多采用 1416，下弦1214，腹筋810，拱架 间距0.9l m，拱架间设置3道10纵向水平 拉筋。上下弦最大间距250 mm，拱高 500600mm。采光屋面为圆拱形，拱架底角为 65。温室后坡面角为3034，脊高 3.23.5m。 图5-4 后坡檩条的摆放和固定图 图5-5 檩椽结构与安装 图5-6 钢结构日光温室的前屋面骨架 （五）后坡的建造 后坡水平投影宽度1.31.5m。通常 采用聚苯乙烯发泡板做保温层，其厚度根据当 地气温条件，在515cm范围选取。 后坡的组成为：下层为23cm厚承 重木板，往上依次为油毡纸或厚塑料膜(隔绝 水汽)、聚苯乙烯泡沫板(保温)、油毡防水层( 二毡三油)、40mm厚水泥砂浆面层(抹至后墙挑 檐)。 保温层也可以采用56cm厚的聚 苯乙烯发泡板，上铺1020cm厚的珍 珠岩或炉渣，之上用铁丝网覆盖后， 用水泥砂浆抹平，上面再做防水层。 （六）通风口设置 通风口位置可设在距内墙面 最高点20 cm以下，规格为500mm500 mm，间距5m， 双层窗。墙体厚如果超 过1.5m，通风口可设在后坡上，但要做 好防水、防雨处理。 （七）前屋面覆盖 前屋面的薄膜要在霜冻出现以前覆 盖，尤其是日照率低的地方应提早覆盖，以 利冬前蓄热，安全越冬生产。塑料薄膜应选 用耐低温、抗老化的长寿无滴膜。目前使用 的薄膜主要是聚氯乙烯无滴膜和聚乙烯长寿 无滴膜，前者幅宽多为3m，后者幅宽4m。 （八）安装或修建辅助设备 节能日光温室的辅助设备是指生产 运行中具备的辅助设备，以及可以提高劳动效 率和有利于作物生长发育的设备。 灌溉系统 作业间 卷帘机 加温 设备 反光幕 蓄水池 四、节能日光温室应注意的问题 1. 建造温室前，一定要根据当地条 件、资金和材料等情况，确定要建造的温 室类型和结构，然后画出温室断面图和平 面图，以便准备材料和做到心中有数。 2. 建造温室的地方，地势要高 。如果建庭院温室，地势低洼要先垫 土，地势加高后再建，防止温室内潮 湿，造成土温过低而影响作物生长. 3. 地基要坚实牢固，防止墙壁变形 倒塌。温室的墙不同于一般房屋的墙， 它的重心总是偏向高度低的一侧，因此 比一般房屋的墙要求严格，土墙应厚些 ，砖墙砌筑的砂浆水泥标号，要高些。 4.土木结构温室，凡埋入土里或 砌人墙内的木料，在土里的部分必 须涂沥青防腐；钢筋、铁管埋到土 里或插入墙内的部分，要镀锌或涂 防锈漆。 5.土木结构温室各个连接部位，或木 杆有节子的地方，要用铁角板、螺栓或铁 钉连接 加固。 6.为了提高温室保温性，门的外面最 好装缓冲间，如果温室面积超过200m2，应 设作业室室。作业室代替缓冲间与外面相 通，保温性会更好。 一、塑料大棚的设计 1. 场地选择 应选择交通方便，地势平坦、开阔，排水方 便，有蓄水池、河流或地下水丰富，地势高燥，避风 向阳，地下水位0.5米以下，土壤深厚肥沃的地方。 2. 方位 东西向南北延长为好。 3. 长度和跨度 以40-60米为宜，最长不超过100m；棚宽多 为8-12米，不超过15m。 第五节 塑料大棚的设计与建造 4. 高度 竹木结构大棚中脊高多为1.8-2.5m，侧 高为1.0-1.2m；钢架大棚中脊高多为2.8- 3.0m，侧高为1.5-1.8m；宽：高为10：1.2- 1.5，最高不超过10：2，最低不小于过 10：1 5.棚面破度 一般自然拱形，只要高度、宽度设计合 理，坡度角没有具体要求。 6.棚头、棚边与门 7.棚膜安装 竹木结构大棚用8#铅丝或压膜线固定棚 膜，钢架大棚用卡槽与蛇形钢丝固定棚膜脊 高多为2.8-2.0m，侧高为1.5-1.8m； 8.通风 大棚宽度小于10m，两侧通风；大于10m 棚顶中部应设通风带。 9.面积 单栋面积多为333.3-666.7m2 二、塑料大棚的建造步骤 按骨架材料可分为竹木大棚、竹木水 泥与钢管大棚；按大棚的栋数可分单栋大棚 与连栋大棚 。 pvc塑料管材和 无滴塑料膜建成 的育苗大棚 每个大棚占地 约0.4亩，成本 约为1500元 钢架大棚 拱棚育苗 1.材料准备圆竹结构大棚及覆盖用料(建1亩 大棚的用料) 建造步骤建造步骤 材料名称规 格数 量用 途 细圆竹 大棚膜 压膜线 竹扦或小扦 塑料绳 铅丝 毛竹片 小棚膜 遮阳网 地膜 长4.55米，中径2.5厘米 厚0.08毫米，幅宽6米的聚乙烯 无滴长寿膜 专用塑料线 长50厘米，粗头5厘米 包装绳 8# 长2.5米，宽22.5厘米 厚0.05毫米，宽22.5厘米的无 滴聚乙烯膜 黑色，遮光率60% 幅宽1.5米，厚0.015毫米 650700根 80公斤 10公斤 500根 1公斤 2公斤 400根 50公斤 400平方米 5公斤 拱杆、拉杆 外覆盖 压膜固定棚体 压膜线地锚 绑线 绑线 小棚拱杆 内覆盖保温 搭荫棚 地面覆盖 2. 定位放样 按照大棚宽度和长度确定大棚4 个角，使4个角均成直角，后打下定位 桩，在定位桩之间拉好定位线，把地基 铲平夯实，最好用水平仪矫正，使地基 在一个平面上，以保持拱架的整齐度。 3. 搭拱架 按拱杆间距(圆竹结构50厘米，竹 木结构6080厘米)将作拱架的竹竿或 竹片依次垂直插入土中(竹竿粗头朝下) ，入土深度40厘米。入土部分要涂沥清 防腐，另一侧按同样方法对应插好，然 后，弯成弧形，对接用绳绑结实成拱架 。 4.插立柱 圆竹结构