生物环境工程课程设计-温室设计方案.doc

生物环境工程课程设计说明书题 目 贵州省贵阳市温室设计学 院 工程技术学院专 业 农业建筑环境与能源工程年 级 2005级学 号 222005081903025姓 名 佘 颖指导教师 吴达科 副教授成 绩 日 期 2008年6月30日目录第一章 总述1第一节 概述1第二节 项目概况1第三节 温室所建地(太原市)地理位置、水土及气候特征1第二章 温室方案3第三章 温室设计方案分析第一节 温室设计参数第二节 温室土建工程第三节 温室主体骨架第四节 温室覆盖材料第五节 温室通风降温系统第六节 采暖系统第七节 温室内遮阳系统第八节 温室外遮阳系统第九节 补光系统第十节 活动式苗床第十一节 温室控制系统参考文献附录：温室设计方案第一章 总述第一节 概述项目建设地点：贵州省贵阳市建设方（甲方）： 承建方（乙方）：项目拟建8连栋温室，建筑面积2432m2。项目性质：连栋温室第二节 项目概况随着中国经济体制改革的深入，随着中国加入WTO后的发展方向的调整，农业已成为中国未来发展的重点，上至国家机关，下至各级地方政府，都对农业的发展倾注了大量的精力，由于中国农业面广底薄，区域性复杂等特点，一次性全面提升中国农业的想法是不符合实际的，故此，通过建立区域性的高新科技农业指导、示范、讨论中心，实现分区分片的农业科技的示范、科普教育等，从而有序地全面提升中国农业水平的农业发展思路得到国家政府与市场的。认可。第三节 温室所建地(太原市)地理位置、水土及气候特征地理位置：贵阳市是贵州省省会，位于中国西南云贵高原东部。东经1062710703，北纬26112655之间属全国东部向西部高原过渡地带。地形、地貌走势大致呈东西向延展，地势起伏较大，南北高，中部低。奇特的喀斯特地貌大量分布，既有高原山地和丘陵，又有盆地和河谷、台地，海拔最高为1762米，最低506米，市区平均海拔1071米。东与龙里、瓮安县接壤，南靠惠水、长顺县，西接平坝、织金县，北邻黔西、金沙、遵义县。贵阳市辖六区一市三县，市域总面积8034平方千米，市区面积2403平方千米。城区东起龙洞堡，西至百花山脉、阿哈水库，南起桐木岭，东北至洛湾，西北至麦架，包括中心区和外围龙洞堡、二戈寨、小河、花溪、新添、白云、三桥、金阳八个片区，面积约495平方千米。城市行政区划辖七区（云岩区、南明区、小河区、金阳新区、白云区、乌当区、花溪区）、一市（清镇市）、三县（修文县、开阳县、息烽县）。全市土地总面积8034平方千米，占全省土地总面积的4.56% 。其中，云岩、南明、小河区为贵阳市城区，面积为220.31平方千米，占全市面积的1.97%；花溪、乌当、白云区为贵阳市郊区，面积为2194.5平方千米，占全市面积的27.99%；清镇市、修文县、息烽县、开阳县总面积5625.5平方千米，占全市面积的70.04% 。贵阳市是一个五方杂处、多民族杂居的城市，汉族人口占大多数，布依族次之，苗族人口居第三位，除此之外，还有回族、侗族、彝族等 20多个民族，但人数较少，多为解放后从外省迁入，当前人口密度为403人/平方千米。气候资源：贵阳属亚热带湿润温和型气候，夏无酷暑，冬无严寒，阳光充足，雨水充沛。空气不干燥，四季无风沙，年平均气温在15.3左右。其中，最热的七月下旬，平均气温为24，最高可达30左右；最冷的一月上旬，平均气温是4.6最低可达0左右。第二章 温室方案一、温室选型由以上介绍的建设地环境、经济、实用等方面的综合考虑，本温室选择三尖顶文洛型连栋温室。骨架全部采用热镀锌钢骨架，顶部采用PC板覆盖，侧面采用玻璃覆盖。外观大方、力学性能优越、多雨槽（有利于排水与排雪）温室内部可利用空间大、空间浪费少、节能省材等。二、温室方位考虑到贵阳市的气候特征（属属亚热带湿润温和型气候），太阳高度角变化、风向等条件，温室方位采用跨度方向坐北朝南，有利于采光、档风等。三、温室主体温室主体采用热镀锌钢骨架，承载力强、抗风能力强、整体性好、使用时间久、在潮湿环境中也不生锈。四、温室覆盖顶部采用PC板覆盖，四周采用玻璃墙体，透光率高、耐久、结露少。非常适合生产研究、观光休闲使用。五、环境调控1） 湿帘风机强制降温系统2） 天窗自然通风系统3） 内外遮阳系统4） 灌溉系统5） 施肥系统6） 采暖系统7） 移动式苗床系统8） 温室自动化控制系统第三章 温室设计方案分析第一节 温室设计参数（一） 温室整体性能参数主要性能参数1、抗风载： 0.65KN/m22、抗雪载：0.40KN/m23、抗震等级：设防烈度6度4、恒载：0.5KN/m25、作物吊重：15KG/m26、最大排雨量：100mm/h7、温室整体采光率：70%8、温室最大降温量：149、温室最大升温量：2310、配电参数：220V /380V，50Hz图1 温室屋架的铅垂荷载图2 檩条、大梁的荷载（二）、温室规格尺寸，见下表：东西向总跨度（m）768跨度（m）9.6跨数8南北总长度（m）32开间（m）4.0开间数8檐高（m）54顶高（m）4.8屋面角建筑面积（m2）2432门(2m*2m ) 6个（三）、温室排列方式：温室屋脊为南北走向，总长度32米。东西方向为跨度方向，总跨度76.8米第二节 温室土建工程温室基础对整个温室结构起到稳定和加固作用，同时也起到隔绝地温的作用，对温室的保温性能有很大的提高，充分考虑到贵阳市的气候特点，避免不均匀沉降和风荷载引起的柱子扭曲和剪切变形造成玻璃破裂的现象。1） 温室四周采用370mm条形基础。基础埋深1.2m，四周砌60cm高砖墙，顶部180 mm厚钢筋混凝土圈梁压顶，其上预留埋件，采用焊接方式连接上部结构柱。并在展示区与餐饮区间隔处设置伸缩逢。温室四周设1m散水。2） 中间采用点式基础。均采用500500mm钢筋混凝土独立基础，基础深埋0.6m，基础顶部预留埋件，采用焊接方式连接上部结构柱。整个基础结构的设计综合考虑了保温性能、经济性能和美观等因素。计算过程：考虑风载，雪载，作物吊重，恒载等上部传到基础的力N55KN.查表有： 取d=1.00m3） 简图如下Z1:Z2: 第三节 温室主体骨架温室骨架采用中国农业大学富通公司设计的文洛型三尖顶连栋温室骨架，骨架形状及材料规格均经过严格周密的计算，并最终通过计算机辅助设计、绘图并制造，确保他们符合建筑标准和耐久性要求。结构计算依据最不利的情况，甚至考虑到各种荷载同时作用下进行了测试，以确保结构的可靠性，各种型材的壁厚除考虑强度满足外还充分考虑了各种锈蚀、腐蚀的作用。经验证明，结构的稳定性及强度都达到标准。温室骨架全部采用定型模具生产、热浸镀锌处理，镀锌质量符合国家标准。1、主要骨架材料规格：a、 立柱：80402.75矩形管 指温室四角柱与跨度方向每9.6米处与开间方向每4米处的立柱。b、 格构架：40202.0矩形管及20*20矩形管 指温室四周立柱之间的格构件（即纵横撑）。c、 端面及侧面围梁：8040202.5“C”钢 指温室矮墙上的横撑。d、 排水天沟：3mm板冷轧成型后热镀锌e、 人字型梁：几字型热镀锌钢材 每隔4米一组。f、 檩条：几字型热镀锌钢材 每个3.2米的小尖顶布置三根。g、骨架的连接均采用镀锌螺栓和自攻螺丝组装。2、防结露结构温室防结露问题在很长时间内都是温室建设中的一个难题，它不但影响了温室的耐久性，同时对室内作物生长产生了严重影响。中农大富通公司经过理论研究与实践，终于解决了这一难题，从温室主体结构、覆盖材料、附加防结露系统等几个方面同时着手，形成了温室整个防结露系统。 从温室主体骨架方面考虑：中国农大富通温室特有的“几”字型梁与檩条结构，可有效地收集屋面PC板与玻璃的结露水，通过导水槽汇集引至地面。 天沟下设置专用露滴收集槽，接收由于天沟产生的结露水。 从覆盖材料方面考虑：选用具有良好防结露功能的材料，如双层PC板、专用玻璃等。第四节 温室覆盖材料1）、温室屋面采用拜耳8mm厚PC板，透光率85%。具备良好的光学性能和力学强度性能；其采光面积大、室内光照均匀。 PC板与骨架连接采用PC板专用型材，并用自攻钉阵列连接。PC板材料特性:又称聚碳酸酯结构板，简称聚酯板或PC板，与传统的覆盖材料相比，有着许多显著的优点。抗冲击性 比玻璃高200倍，比丙烯酸板高8倍。阻燃性 在极高温度下，PCSS只熔化而不扩展。节能 与单层玻璃覆盖相比，节能50%，每年每平方米节约油耗23.5升（或相当于26立方米燃气）。透光率高 。良好的适应性和安全性 在安装使用时不会产生断裂或破碎。重量轻 只有玻璃的1/6，丙烯酸板的1/3防滴功能 防滴层能防止结露成水滴；通过减少K值，在湿度非常高的情况下，防滴层使结露水滴一致，在内表面形成薄薄的水层沿倾斜的方向流下，而不会形成水滴。质保期 提供十年的抗黄化和断裂保证，防滴提供五年保证。防冰雹 聚酯板可防冰雹，产品通过瑞士、南非、美国等几个国家防雹检测。聚酯板的外层挤出表面，在生产时加入特殊涂层以延长寿命，在长时间的使用后仍能保持原有的强度，抗冲出性。PC板配套安装PC板的安装连接采用PC板专用型材和自攻钉。 2）、温室四周采用玻璃覆盖材料，透光率达到95%，具有优良的光学性能和平面内的力学性能，美观整洁。玻璃与骨架连接采用专用铝合金安装型材，并用自攻钉阵列连接。玻璃材料特性: 采光面积大，室内光照均匀。 玻璃的强度较高，但抗冲击性差，重量大 。 玻璃的物理性稳定，具有良好的防腐性，阻燃性 。 玻璃具有很高的透光性，可达90%以上，且不随时间衰减 。 通常情况下玻璃无须进行老化实验，只要不出现破碎，玻璃的使用寿命可达20年以上。 保温能力较差。玻璃安装：为了温室整体密闭性能与美观性能，设计采用铝合金专用型材安装玻璃。铝合金专用型材有专用的玻璃安装槽,且配有胶条密封槽,全部采用组装式安装,不但保证了玻璃安装的安全性，同时也保证了系统的密封性与保温性能，而且避免了由于安装工艺对主体骨架或其它材料的性能破坏。第五节 温室通风降温系统本温室通风部分由自然通风和强制通风两部分组成。主要采用屋脊自然通风、湿帘风机强制通风。一、自然通风：顶窗通风系统本温室采用屋脊开窗自然通风。夏季，在无强制通风条件下，温室内温度高于室外时，利用热空气向上聚集的空气对流特性，在屋脊处单侧开窗。在冬季，短时间的开窗通风还起到排湿的作用，为了避免风从天窗处倒灌,和保证温室使用性能可靠，天窗开启角度一般在30。左右，其顶部配置进口的齿轮齿条式电动开窗通风机构。本系统维护方便，经济实用，而且已达到国际先进水平。温室屋脊天窗按展示区与餐饮区分开布置，温室共布置4套天窗系统、整体布置以屋脊为轴线布置。中间四跨顶窗的开启与闭合由1套传动机构独立控制。1） 天窗布置：在中间四跨上开天窗，共4套顶窗系统。天窗边框用铝合金型材，它不但具有一定的承载力，而且有专业的PC板连接槽，还配有密封条安装槽，所以具有密闭性能好，安装简便，美观大方等优点。2） 侧窗：东西两侧各开高2.4m宽4m的侧窗8个，总共16个。3） 天窗边框用铝合金型材，它不但具有一定的承载力，而且有专业的PC板连接槽，还配有密封条安装槽，所以具有密闭性能好，安装简便，美观大方等优点。4） 天窗开启用齿轮齿条启动方式。电机驱动驱动轴转动，驱动轴再经由齿轮齿条推动天窗天启或闭合，设有固定的行程控制，天窗开启到设定角度后，将自动停止。基本配置：减速电机GW80、2.6rpm.0.75kw、380v,扭矩800Nm.齿轮齿条：THG42R.S900 行程：900mm、长度L=1250mm 。计算过程如下：温室面积AS9.6848=2457.6m2夏季室内最温度控制在29以下，=29, =24.5,设h=80%, 必要通风率：L00.027 则必要通风量LASL066.4，La=L,则k=91.9设Ab：Aa=2：1, Ab=316m2, Aa=158m2二、风机-湿帘降温系统：该系统主要用于盛夏季节、室外温度达30oC以上的高温时期的降温。温室采用该系统。在温室南墙设置8台玻璃钢9fj-1250型风机，一跨一台。静压25流量30000m3/h，直径1250mm，叶轮转速320,电机功率0.75KW/台。温室东墙每开间中央装一台风机，风机两边装两根风机边纵支撑。在温室北墙安装湿帘。湿帘采用中国农业大学富通温室集团的获奖产品“ZB系列纸制湿帘降温系统”，湿帘全长32米，高1.5m，厚0.12m，配备1套水循环系统和2台水泵（0.75KW/台）。该系统是目前我国温室、畜禽舍、高温厂房等大面积生产设施最经济有效的降温方式。湿帘纸由湿帘边框固定在温室骨架上，湿帘边框均为热镀锌钢材，湿帘上边框里配有供有系统，湿帘下边框安装回水槽，水从湿帘水池被强力送到湿帘上边框的供水管中，再通过湿帘渗透后，从湿帘回槽留回到湿帘水池内，形成一个完成的封闭循环系统。计算过程如下：风机台数：235800/305008台湿垫面积：取48m2取，则蒸发水量供水量，选用一台IS50-32-125单级单吸式离心泵，流量6.3循环水池工作原理：湿帘装在密闭的温室一端山墙或侧墙上、风机装在另一端山墙或侧墙上。当温度高时，风机通电进行抽风，室内产生负压，迫使室外未饱和的空气流经多孔湿润湿帘表面，从而使得湿帘表面的水分蒸发,迫使进入室内的空气温度下降, 湿度增加。 因为这个降温过程是基于自然蒸发原理实现的, 从湿帘通过的空气流使水分蒸发，湿帘的多孔结构使水分能充分与空气接触, 从而能大幅提高蒸发量，达到降温的目的，该系统一般可使室内最高气温比室外最高气温降低3-7。而设备费用只为空调的七分之一，运行费用只为空调的十分之一。三、循环风机通风系统夏天，按定向方式排列的风机,按接力的方式持续抽动空气，使室内气流形成定向持续流动,造成室内局部气流过强和局部空气死角；冬季为了保温节能，温室内的环境相对封闭，空气流通不畅，室内局部空气成分失调相对湿度较大。这样的环境会明显抑制作物对养分的吸收，从而影响作物的光合作用，在此情况下，合理地使用环流风机，有助于消除温室内的冷点、热点和稠密叶面区的高湿点。可以保证室内湿度、温度、CO2 浓度的均匀分布，并在室内形成适宜气流运动从而保证室内作物生长的一致性。设计在温室内交错布置20台环流风机。本产品配有不锈钢片定风圈、使风的方向性更强；风叶采用轴流式设计使风力更加平稳；加长的风机筒具有风力柔和、送风远等特点。环流风机的主要参数型号风（m3/h）转（rpm）电压（V）功率（W）横向距离产地D&M5004820138022023579米德美第六节 采暖系统温室采用水暖加温系统。系统组成：系统由锅炉房、输送管道及温室加热系统三部分组成。该系统主要是在寒冷季节或早春、晚秋夜间，为了维持必要的室温而进行补充采暖，该系统分侧墙加温系统和苗床加热系统。温室四周处加温：该系统采用直径为75毫米的园翼型散热器。每米散热量600W。在管道整体布置上采用同程式布置，在温室内沿温室侧墙四周距离墙体100mm距离地面300mm,布置两排圆翼型散热管。计算过程如下:温室面积，体积覆盖材料面积为3950由气候资料知道冬季最冷月平均温度4.6，冬季要求温室内保持在15 ， 散热器长度为225357.2/600375.6m苗床加热系统：在温室苗床下布置散热器，每个苗床下布置2根管径为DN32热浸镀锌圆翼型散热器，以保证温室内温度的均匀一致和地温的恒定。冬季和早春采用该系统取暖、可使能耗节省2025%，大大降低运行成本。同时具有使用寿命长、防腐、防锈、造型美观、占地省等优点。主要研究区加温研究区加温采用地热加温系统。餐饮要求温度分布均匀，局部温差梯度小，气流流动平缓，地热加温系统是满足以上要求的理想选择。地热加温系统也是利用热水加热的原理，只是把热水管道埋在地下，利用传导原理，热水热量通过暖气管道传导于传热系数很高的地面，再利用传导与对流原理，把地面积蓄的热量传给室内空气。对于室内空气来说，整个地面形成了一个表面积大的热源，热量的传递均匀而平缓，不会形成很大的空气对流流动气流。设计：地表面采用水泥硬化，在水泥屋中每隔300mm均匀布置一定规格的暖气管道。第七节 温室内遮阳系统夏季晴天可根据作物光照需求启、闭，进行遮阴与降温；冬季夜间可关闭保温。该系统可以从多方面来改善作物的生长环境，保障阳光的合理化运用。浸铝合成纤维条能有效的折射掉部分阳光，起到遮阳降温的作用。加装遮阳幕后，室内气温比室外气温低4-7，这样，遮阳幕不但保证了作物免遭强光灼烧而发黄枯萎，获得更为适宜的生长环境，延长收获期，增加产量，而且能大大提高作物的品质。此外，该系统在夜间还起到隔热保温的作用，能有效地阻止热量的散失，降低冬季温室的运行成本。用于不加温温室，可提高室内温度2-3.5；用于加温温室，节能率达40%-70%，温室全年能耗费用可降低20%-40%。该系统还在某种程度上可减少温室内作物及土壤水分蒸发，减少灌溉用水量，达到节水效果。这样可就最大限度的提高温室的保温性能，大大减少了温室能耗，降低了运行成本。技术性能电机型号GW80行程(米)3.70扭矩800Nm电源380V电机功率（KW）0.75温室内按展示区与餐饮区设计安装二套内遮阳系统。系统基本组成1、电机温室内遮阳系统由2台拉幕电机控制， 电机通过传动机构驱动传动轴缓慢运转，起到开闭遮阳网的目的。该电机采用减速电机功率为0.75KW、电压380V、GW80型减速电机，电机内配备有行程开关，根据遮阳网的宽度来设定电机行程。电机可电动（手动）、自动控制，并能中途停止，中途运行。2、传动方式：B型齿轮齿条传动3、传动部分：传动部分由减速电机及配套部件组成，通过电机带动传动轴使齿轮齿条往复运动，传动轴采用32X3.5热镀锌管；每间隔3.2米布置1套齿轮齿条，推拉杆采用32X2热镀锌管，每套齿条连1列，与温室纵向长度基本相等，且遮阳幕活动端铝合金型材与推拉杆固定，带动遮阳保温幕沿4.0米开间方向开闭。4、传动轴布置传动轴布置在温室东西方向，电机安装在传动轴中间，使之两端受力平衡，为了安装及检修方便在电机两端装有联轴器，传动轴采用内套管螺栓连接。 5、幕线幕线采用国产聚酯线，其主要参数为：直径：1.8*2.5mm、抗拉裂强度220kgf、断裂弹性0.08、在-4070温度范围内，能完好地保持机械和体形的稳定性。每跨布置13根托幕线，6根压幕线。6、遮阳网遮阳保温幕采用国产的AIS铝箔遮阳网，该遮阳网遮光率为75%，颜色铝色，比重85克/米2，使用寿命8年。宽度4.25米。第八节 温室外遮阳系统功能及特点外遮阳系统能有效的将光线阻挡在温室外面，从而起到降温遮荫作用。遮阳网通过减速机及齿轮齿条传动，由控制系统控制开启与关闭。特点：1、系统主要适用于夏季的遮荫、降温，使部分阳光进入温室，保证作物避免强光灼伤，同时降低温室温度。2、通过调节遮阳网的开启关闭，来满足温室对光线的需求。3、高强度的遮阳网具有防雹保护作用。系统基本组成1、遮阳网采用国产黑色遮阳网，该遮阳网遮光率60%。采用高密度聚乙烯，经紫外线稳定剂及防氧化处理后制作而成。具有不脱线、抗风力强、防紫外线、抗老化、平整度好等优点。使用寿命5年以上。2、通过传动轴转动带动齿轮齿条往复运动，每间隔3.0米布置1套B型齿轮齿条，推拉杆采用32X2热镀锌管，每套齿条连1列，且遮阳幕活动端铝合金型材与推拉杆固定，带动遮阳保温幕沿4.0米开间方向开闭。3、根据温室面积外遮阳保温系统由2台拉幕电机控制，电机通过传动机构驱动传动轴缓慢运转（1.5转/分），起到开闭遮阳网的目的。该电机采用减速电机功率为0.75KW、电压380V、扭矩800Nm、GW80型减速电机，电机内配备有行程开关，根据遮阳网的宽度来设定电机行程。电机可电动（手动）、自动控制，并能中途停止，中途运行。4、系统支撑立柱采用40*40*2.5mm热镀锌方管固定在天沟上，利用支座连接，并在支撑立柱顶部沿每个天沟方向布置一根40*20 “C”形钢以加强外遮阳骨架的稳定。在外遮阳骨架南部及北部立柱顶部沿跨度方向各安装一根40*40*2.5mm通长热镀锌方管，将托幕线（间距0.5米/根分托幕线和压幕线）方管上，托幕线采用黑色聚酯线。每跨分别布置上线和下线各13根沿温室每个跨度方向（即东西方向）各布置一根F2mm不锈钢丝。遮阳网平铺在托幕线上，用小黑夹将遮阳幕与不锈钢丝固定作为不动端，活动端采用铝合金型材固定遮阳幕在动力的驱动下作水平移动。5、传动轴布置在开间的中部，传动轴采用F32*3热镀锌管，电机安装在传动轴中间，使之两端受力平衡，为了安装及检修方便在电机两端装有联轴器，传动轴采用内套管螺栓连接。 第九节 补光系统本系统用于展示区种植作物的补光。展示区主要是种植各种植物，展示其品种、种植方式等。所以，为了满足本区植物种植对光的需要，在本区设置补光系统。在补光灯的设计中，我们既考虑了使光强、光质达到作物生长要求并均匀分布，又考虑了降低温