（农业机械化工程专业论文）利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究.pdf

y9 0 5 9 7 7 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行科学研 究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要 贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本声明的法律责任由本 人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规 定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送交论文纸质 本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定。 。 论文作者签名：翻越 导师签名：也刁 日期：丛，矿 山东农业大学硕士学位论文 搁要 温室是保护地栽培的主要设施，体现了一个国家设施农业的发展水 平。近年来，国内针对温室的框架结构、控温控湿设施、自动化设施、覆 盖材料等方面的研究取得了很多成果，同时，多项温室设施的标准化规范 陆续出台，为温室行业的健康发展提供了保障。本文为解决我国现有日光 温室以塑料薄膜为覆盖材料所存在的问题，如保温能力差、使用寿命短、 劳动强度大等，利用玻璃钢高强度、高透光性、低热导率、易成形等优点， 尝试性地用玻璃钢作为日光温室前坡面覆盖材料，并对改造后的日光温室 与普通目光温室进行了对比试验。 本文综述了国内外温室的发展现状，点明了温室的发展趋势，结合我 国的温室发展现状和我省的实际情况，阐述了利用玻璃钢对日光温室进行 技术改造的必要性和重要性。 本文选取了满足气候条件、交通、生产配套设施、管理、推广等要求 的试验温室，保证试验的顺利丌展。研究了试验温室的结构和参数，保证 试验的结果具有普遍性。 分析了温湿度对温室作物的影响，由此对试验温室进行技术改造，重 点解决了玻璃钢代替普通塑料薄膜作为试验温室前坡面覆盖材料后带来 的安装、密封等方面的问题，并利用玻璃钢本身的特性改造了试验温室的 上下换气孔。 对比试验过程中在试验温室中种植同期番茄，并保证外部条件和种植 方法的同一，使试验结果更准确地反映试验温室本身的差别。研究了试验 器材的布置方位，确定了试验数据的记录方法。 本文在对试验数据进行科学整理的基础上，寻找试验温室内温度、湿 度的变化规律，通过分类比较试验数据，论证了玻璃钢在目光温室中大面 积使用的技术可靠性和经济可行性。在此基础上，展望了玻璃钢在大型连 栋温室中的使用和建造全玻璃钢温室的前景。 关键词：日光温室；玻璃钢；对比试验；推广 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 a b s t r a c t t h eg r e e d h o u s ei st h em a i nf a c i l i t yo ft h ep r o t e c t o r a t ec u l t i v a t i o n ，i t m a n i f e s t st h en a t i o n a l1 e v e lo ft h ef a c i l i t ya g r i c u l t u r ed e v e l o p m e n t i nr e c e n t y e a r s ，m a i l yw o r k s9 1 1 a r a n t e et h eh e a l m yd e v e l o p m e mo ft h eg r e e 】m o u s e p r o f e s s i o n ，s u c ha s ai o to fr e s u l 招w e r e 如e 】do n 行a m ec o n s t 兀】c t i o no ft h e 静e e n h o u s e ，c o n 在d lf a c i l i t yo f t h et e m p e r a n l r ea 1 1 dh u m i d i t y ，a u t o m a t i cf a c i i i t y c l a d d i l l gm a t e r i a l e t ca tt h es a m et i m e ，s o m ec o d e s l s t a n d a r d so ft h e 昏e e l l l l o u s ef a c i l i t yh a v eb e e np u ti n t oe f f e c t s u n i i g h tg r e e n h o u s et a k ef h e c l a d d i n gm a t e r i a lw i t 王1t h ep l a s t i cm e m b r a n e ，e x i s ts o m eq u e s t i o n sa sb a dh e a t p r e s e n ，a t i o na b i l i t y ， s h o r ts e r v i c e 1 i f e ，b i g 1 a b o r i n t e n s i t y f i b e rg l a s s r e i n f o r c e dp l a s t i c s ( f r p ) h a v eh i 曲s t r e n g t h ，h i 曲1 i 豇t a d m i m n gq u a l i ty ， 1 0 wh e a tc o n d u c t i v i t y e a s yt of 0 硼a n ds oo nt h em e r i 拈，s ow ee x p e r i m e n t a l l y a p p l yf r pt ot h es u n l i g h t 掣e e n h o u s ea sc l a d d i l l gm a t e r i a lo ft h e 正r s ts l o p e f a c e ，a n dc a r r yo nc h e c ke x p e r i m e n tw i mt r a n s f 0 珊e ds u n l i g h tg r e e n h o u s ea n d o r d i n a r ys u n l i g h tg r e e n h o u s e t h ea r t i c l es u m m a n z e st h e d e v e l o p m e n to fd o m e s t i c a n df o r e i g r l ；玎e e n h o u s e s ，p o i n t so u tt h et r e n do fd e v e l o p m e n tu n i 厅e st h es t a t e o f - t h e a n o fo u rc o u n t r y s g e e n h o u s ea i l d a c t u a ls i t u a t i o no fo u rp r o v i n c e ，a n l c l e e x p o u n d st h en e c e s s i t ya n dt h ei m p o r t a n c eo ft h et e c h n o l o g i c a lt r a n s f o n n a t i o n u s 血gf r pt ot h es u n l i 曲tg r e e n h o u s e t h ea r t i c l ea c c e s s e st h et r i a l g r e e r 山o u s et h a ts a t i s f yt h er e q u e s t so f c l i m a t i cc o n d i t i o n ，t r a n s p o r t a t j o n ，n e c e s s a r yf a c i i j ty ，m a n a g e m e n t ，p r o m o t i o n a n ds oo nt h es t u c t u r ea n dp a r a m e t e ro ft r i a lg r e e n h o u s ew e r es t u d l e di n o r d e rt oo b t a i nt h eu n i v e r s a le x p e n m e n ir e 虬l l t b a s i n g o na n a l y z i n gi n n u e n c eo ft h et e n l p e r a t u r ea n dh u m i d i t yt o 里e e n h o u s ec r o p s ，w er e b u i l dt h et r i a lf e e l l h o u s e ，s p e c i a l i ys o l v et h ep r o b 】锄 o fi n s t a l l m e n ta n ds e a lt h a ta p p l yf r pr e p l a c i n gt h eo r d i n a r yp l a s t i c 厅1 mt ot h e s u n l i g h tg r e e n h o u s ea sc i a d d i n gm a t e “a lo ft h e 打r s ts l o p ef a c e ，a n dr e b u 订dt h e u p p e ra n d1 0 w e r a i r - v e n to f t h eg r e e n h o u s eu s i n gt h ec h a r a c t e l i s t i co f f n w ep l a n ts y n c h r o n o u st o m a t oi 1 1t 】_ i a l 笋e e n h o u s ea 1 1 dg u a r a n t e et h es a m e e x t e m a lc o n d i t i o na n dt h ep l a n t e rm e t h o di nc h e c ke x p e 订m e n tt h a ti h e e x p e r i m e n t a lr e s u l t sa c c u r a t e l yr e n e c tt h ed 瓷r e n c eo ft 1 1 et r i a lg r e e n h o u s e i t s e l fw es n i d yt h ep o s i t i o no ft h ee x p e r i m e n t e de q u i p m e n ta n dd e t e n u i n et h e r e c o r d i n 2m e t l l o do ft h ee x d e r i m e n td a t a 2 山东农业大学硕士学位论文 b a s i n go nm es c i e n t i f i cr e o 略a n i z a t i o no ft h ee x p e “m e n td a t a ，a r t i c l e s e e kt h ec h a n g i n gr u l eo ft e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t yi n d o o r ，c a t e g o r ym e e x p e r i m e n td a t a ， i no r d e rt od e m o n s f r a t et h e e n g i n e e r i n gr e l j a b i l i t ya n d e c o n o m i c a lf e a s i b i l i t ym a tf r pi sw j d e 】y 印p l i e di ns u n l i g h tg r e e n h o u s e i 【l t 1 1 i sf o u n d a t i o n ，a r t i c l ef o r e c a s tt h ep r o s p e c tt h a tf r pi su s e di n t oi a 喀e s c a l e c o m p a n yg r e e r 山o u s ea n df r pg r e e i l h o u s ei sc o n s t r u c t e d k e y w o r d s ：s u n i i g h tg r e e n h o u s e c h e c ke x p e “m e n t ； ；曲e rg l a s sr e i n f o r c e dp l a s t i c s g e n e r a i j z a t i o n 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 1 绪论 1 1 课题研究的目的 农业是社会安定，经济发展，民族昌盛，国家富强的基础，实现农业 的现代化是实现整个国民经济现代化的必要条件。从自然条件来看，我国 自南至北跨热带、亚热带和温带三大气候带，大部分地区处于东亚季风气 候区，大陆性气候特征明显，表现为农业干扰非常明显，对我国食物安全 生产造成很大威胁。对于我国这样一个发展中的农业大国，人口多、耕地 少，土地资源缺乏，以世界耕地面积总数的9 养活了占世界总数2 1 的 人口，所获得成就令世界瞩目，但仍面临着人口持续增长与资源不断短缺 的双重压力。据预计，到2 0 5 0 年，我国人口将达到1 5 亿，人均耕地面积 也将由现在的o 1 l l l i 】1 2 降至o 0 6 71 1 n 1 2 以下，人口压力和人民日益增长的 对农副产品的要求将进一步加剧。党的十六届三中全会提出的国家农村 工作问题，在目前多项改革都取得丰硕成果的情况下，使我们必须考虑如 何加快新农村的建设步伐。在当前阶段，有效地进行农村产业结构调整， 大力发展保护地栽培，推进设施农业的发展，特别是大力推进符合我国国 情的同光温室的发展是社会主义新农村建设必不可缺的一个环节。”1 温室是保护地栽培的主要设施，它主要是通过人为的调控，使温室内 部形成不同于周围环境的适宜气候条件，以满足作物的生产需要”1 。广义 上的日光温室是指不加温或少加温的塑料薄膜拱棚系列与温室系列，狭义 上的日光温室专指有后墙、后坡，坐北朝南、东西延长，全年不加温或少 量补温的生产设施“1 。本文所指日光温室为后者。 2 0 世纪8 0 年代以来，我国先后从国外引进了各种大中型温室，消化、 吸收国外先进的温室生产经验，在此基础上大力发展符合我国国情的国产 高科技温室。但由于引进的温室价格和运行成本过高，效益低下，示范推 广工作进展不大，发展国产的高科技温室势在必行”1 。近年来，随着新材 料、新技术的不断出现，为提升日光温室品质提供了条件，将玻璃钢大范 围的应用于温室，可以大大提高温室的采光性和保温性，更有利于增加农 作物的单位面积产出，提高生产效率和农产品的品质，增加经济收入。 同时，随着我国现代化建设的快速发展和生活水平的不断提高，在城 市建设和美化上的投入目益加大，尤其是在北方城市，应用玻璃钢的目光 山东农业大学硕士学位论文 温室将以其强度高、寿命长的特点，在城市建设和美化方面发挥更大作用。 如在城市广场设置玻璃钢温室，在冬季可培养花卉，还起到美化环境、供 人观赏和示范推广作用，成为一道新的风景线。 1 2 国内外温室发展现状 从全球看，发达国家的温室已具备了技术成套，设施设备完备，生产 比较规范，产量稳定，质量保证性强等特点，并在向高层次、高科技和自 动化、智能化方向发展，将形成全新的技术体系1 。1 7 世纪玻璃在欧洲问 世，荷兰便有了最早的玻璃温室；二战后塑料薄膜在美国的发明及其后来 在现代温室上的应用带来了世界范围内设施农业的一场革命。2 0 世纪7 0 年代以来，随着现代工业向农业的渗透和微电子技术的应用，集约型设施 农业在荷兰、以色列、美国和日本等一些发达国家得到迅速发展，并形成 了强大的支柱产业。目前，荷兰拥有现代化玻璃温室约15 万公顷，占世 界玻璃温室的1 4 。以色列拥有各类温室3 0 0 0 多公顷，年产鲜花1 0 亿 支以上，花卉出口列世界前三位。现在，这些国家的现代化温室已达到能 根据植物对环境的不同需要，由计算机对设施内的温、光、水、气和肥等 因子进行自动监测和调控”1 。 我国设施栽培历史悠久，特别是改革开放后以日光温室为代表的农业 设膪大面积快速发展起来，现已成为农业产业结构调整的重要科技内涵。 7 0 年代末，我国自行设计制造了北京玉渊潭连栋温室；北京四季青从日本 引进第一栋玻璃温室，从此开始了我国研究和发展连栋温室的历程m 。在 8 0 年代，随着改革开放的逐步深入，我国在引进国外现代化温室和装配式 塑料大棚的基础上，消化吸收国外技术，并研究开发自己的技术产品，初 步形成了自己的技术体系。1 9 9 5 年以后，随着我国第二次引进国外温室的 高潮及取得的成功，刺激带动了我国温室业的快速发展。据2 0 0 2 年统计， 全国以日光温室、塑料大棚为主体的设施园艺栽培面积已达1 6 6 7 万公顷， 位居世界首位，其中日光温室以利用光能、蓄热保温、节约能源、低投资、 高效益的特点受到广大群众的青睐，得到各级政府的高度重视，推广面积 迅速扩展，截至2 0 0 2 年底统计，全国蔬菜日光温室总设施面积近5 0 万公 顷，已经起到左右全年蔬菜生产的主导作用，对增加农户的收入，改善北 方地区的蔬菜供应，特别是冬春蔬菜生产淡季的供应状况以及减少南菜北 利用玻璃铜对日光温室进行技术改造及其性能研究 运的压力与节省大量能源方面发挥了重要作用。在发展过程中，日光温室 从有立柱到无立柱，从竹竿( 片) 到塑料、刚架，从土墙到砖墙、复合材 料保温墙，围绕采光、蓄热、保温不断改良温室，提高性能，出现了多种 类型的日光温室。另外，温室应用范围也不断扩大，设施栽培的内容从单 一的蔬菜种植向花卉、瓜果、茶叶、食用菌种植等方向发展a ”1 取得成绩的同时，我们也要看到我国温室整体水平仍较低，与温室生 产发达的国家距离还很远。绝大部分的塑料大棚和目光温室设施水平较 低，只能起到保温作用，对光、温、湿、气等环境因子的调控能力和抗御 自然灾害的能力较差。目前，国内已引进了荷兰、以色列等国先进的设施 农业成套技术和完整的设施设备，体现了其生产的规范化和可靠性。但是 从运行情况看，生产成本太高，加之技术力量薄弱，使总的经济效益不好。 所以我们不能照搬国外的东西、走他们的老路子，应本着符合国情的原则， 向既先进又适用的方向发展。现在，国内从事温室制造的企业已从2 0 世 纪8 0 年代的5 6 家发展到3 0 0 余家4 1 。 将玻璃钢作为温室的覆盖材料最早出现在2 0 世纪5 0 年代后期“”， 玻璃钢温室是目前比较先进的技术，但因其价格昂贵，限制了大面积推广。 即使在荷兰、美国等发达国家的设施栽培面积中也只占较小比例a 我国自 行研制生产玻璃钢温室是近十几年的事，大连市旅顺口区江西镇德聚盛庄 园的王发德设计发明了全新无机玻璃钢日光温室“”，获取了这项发明的 国家专利，目前已开始了批量生产。 这种温室主要以无机玻璃钢的 园材 和板材为主，具有防火、防水、俐腐蚀、不伤膜、成本低、安装简便等优 点，使用寿命比钢铁框架棚长l 倍，是竹木棚的5 6 倍以上，玻璃钢覆盖 材料更是比塑料薄膜的寿命长1 0 以上。另外，其抗风雪、采光、保温等 性能都远远优于其他的传统温室，具有较高的推广价值，受到了很多农民 的欢迎。 1 3 我国常见温室存在的问题 我国设施栽培历史悠久，但现代化温室设施的研究起步较晚。国内常 用的温室类型主要有玻璃温室、日光温室、连栋温室和塑料大棚( 含中小 拱棚) 。其存在的主要问题为“1 ： ( 1 ) 绝大部分为塑料大棚和日光温室，设施水平较低，只能起到保 山东农业大学硕士学位论文 温作用，对光照、温度、湿度、气候等环境因子的调控能力和抗御自然灾 害的能力较差，覆盖材料易老化、抗御自然灾害及抵抗逆境的能力较弱， 使用寿命短，成本亦较高，不适应设施栽培向高层次发展。 ( 2 ) 覆盖材料为塑料薄膜的日光温室，其透光性低于玻璃温室，因 而存在春冬季采光不足，室内空气污染，夏季后墙挡风，温度过高的缺点。 与现代化温室相比，环境控制水平与土地生产力太低。 ( 3 ) 从我国现阶段的生产、管理和销售情况来看，采用大型现代化 温室来进行温室生产的企业为数不多，而这些企业的温室及其设备还大部 分是国外引进的。从北京、哈尔滨和上海所引进的六座温室近十年的运转 情况来看，即使在不计折旧费的情况下，也仅仅只有两座到1 9 8 7 年才做 到收支平衡，其他大多每年亏损。这主要是燃料、水电费开支大，产量、 产值低造成的。其内在的原因就是工业产品和农业产品不合理的差价。 ( 4 ) 我国温室标准化进程相对缓慢，相应的造成现有温室多数缺乏 合理的设计、严格的制造加工和施工安装等的技术标准，所以不是造成材 料大量浪费，不能充分发挥温室的设施农业生产的效率，就是安全得不到 保证。 1 4 课题的主要研究内容 一、试验温室的选择和参数 二、试验温室的技术改造 ( 1 ) 试验温室前坡面覆盖材料的更换 ( 2 ) 换气孔的设计及安装 三、试验设计和数据收集 ( 1 ) 温湿度采集点的设计和布置 ( 2 ) 数据收集和整理 四、试验分析及结论 1 5 国内外文献综述及课题的依据 我国目光温室的历史悠久，推广范围大，但整体水平比较低，技术含 量较低。8 0 9 0 年代我国引进了一些国外的先进温室，尽管这些温室的 技术含量较高，但却因为种种原因，未达到预期的目的，见表1 1 叫1 。因 此我们应该立足于发展国产温室，同时使引进温室国产化，降低一次性投 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 资，降低运行成本和管理费用，使之能充分地适应我国的人文、经济和地 理环境。 表ll 部分温室运行情况表 1 曲l e l lt h et a b l eo f p 邮j a lg r e e n h o u s er u ni n s t a 工l c e 温室的覆盖材料投资在温室的总投资中占有很大的比例，而且需要重 复投资，在荷兰、美国、法国、以色列等温室较为发达的国家，他们的农 产品价格较高，这些国家的温室制造商并不把主要精力放在节省能源和投 资上，而是把主要精力放到对温室内的光、温、湿、气等环境的自动调节 和控制上，如何尽可能的降低劳动强度和节省劳动力。而在我国，由于农 产品价格较低，必须要考虑温室建造、生产过程中的成本和重复投资问题。 因此我们应该大力发展国产温室，使引进温室国产化，使之能够真正为农 业、为农民服务。 近年来国内外对温室的研究都很重视，投入的人力物力也很多，取得 了很多成果。但大多数是从温室的光、温、气、湿等环境出发，重点放在 对温室的采光、保温、传热等方面的研究“”；如文献”7 是从总体规划 的角度出发，对日光温室的朝向，问距进行了深入的研究。也有的科技工 作者对温室结构优化做了较为深入的研究，但其出发点仍是温室的光温环 境“2 ”，在一定程度上，仍属于环境上的优化。 本课题是某企业的科研项目，目的是在示范工程的基础上，力争使温 室建设实现次投资，长期受益的目的，在降低成本、减轻劳动强度的前 提下，提升温室品质，增加经济效益，促进玻璃钢在目光温室中的使用， 为下一步全玻璃钢温室在我国的推广应用，推动我国工厂化农业的发展奠 定基础。 山东农业大学硕士学位论文 2 试验温室的选择和参数 2 1 试验温室的选择 山东省寿光市享有中国蔬菜之乡的美称，1 9 8 9 年，山东省寿光市孙 家集镇三元朱村党支部书记王乐义发明了冬暖式大棚以来，使“阳光”变 成了“财富”。此后，大棚蔬菜便以锚天盖地的发展势头席卷了寿光大地， 迅速成为寿光农民的增收支柱。目前，寿光市的蔬菜种植面积己达8 0 万 亩，其中无公害蔬菜基地6 0 万亩。2 0 0 4 年，寿光农民人均纯收入5 0 1 6 元，来自蔬菜的收入占到7 成以上。 3 03 1 】 我们的试验温室就选择了位于寿光市城区东部的寿光国际蔬菜博览 园内的两个目光温室( 以下简称温室a 和温室b ) 。将试验温室选在此处 的主要原因，一是该地区在北纬3 6 。5 3 左右，属暖温带季风气候类型，降 水集中、雨热同季，春秋短暂、冬季较长，年平均气温在1 2 以下。最 冷月一月平均气温在零度以下，最热月7 月平均气温在2 5 左右，极端 最低气温在零下1 1 2 0 ，极端最高气温在3 6 4 0 。气候条件在我国 北方地区具有代表性，非常适合目光温室的发展。二是该园区由政府出资 建设，通过反租倒包、招标承包、使用权拍卖等方式，由农民承包经营， 大面积温室种植蔬菜、花卉，是一个集生产、科研、经贸于一身的综合性 农业园区，整个园区交通方便，水、电等配套设施齐全，管理规范，方便 课题的开展。三是该园区是山东省乃至全国的大型的展览农业生产新设 备、新技术、新品种的综合性园区，园区以南北向的三条路为主路，路东 西两侧各分布两排东西方向延长的目光温室，平时参观学习的人流量大， 并且每年的3 月份都在该园区召开国际蔬菜博览会，非常利于课题成果的 推广。 2 2 试验温室简介 试验用温室a 和温室b 为我国北方地区常见的铁砖结构日光温室大 棚，光能利用率高，保温控湿性能强，节能效果显著。温室主要由墙体、 支架、前坡面、后坡面、透明覆盖物和不透明覆盖物、防寒沟、调温蓄水 池等组成。 2 2 1 墙体 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 墙体是日光温室的重要组成部分，分为后墙和山墙，为土砖结构，起 承重和保温作用。后墙内填充炉渣、岩棉、泡沫等保温材料，墙厚1 4 米， 墙高2 1 米，在后墙上沿东西方向每隔1 0 米开有一个4 0 5 0 c m 的换气窗； 山墙厚1 6 米，最高处距地面3 8 米，其中在东侧山墙留有1 5 米高，o 8 米宽的门，为了防止外界冷空气直接进入温室，在门外建有一缓冲间，同 时作为休息室和工具室。 2 2 2 支架 温室支架对整个温室的稳定和安全非常重要，采用目前国内北方地区 日光温室普遍使用的铁木结构。立柱4 根，间距1 5 米，净高3 8 米；前 坡面主体支架以角铁为主，竹竿为辅，角铁东西间距3 o 米，共2 4 根， 其间采用南北向竹竿支撑，间距o 7 5 米，共7 5 根。 2 2 3 前、后坡面 前坡面是目光温室接受阳光照射、吸收太阳能的重要部分，采用普通 农用塑料薄膜，用东西、南北双向铁丝固定，坡面仰角3 2 0 ，其中前坡面 距前脚l 米处角度3 0 。4 0 。，距前脚1 3 米处达到1 0 。2 0 。，距前脚3 4 米处为5 。1 0 。这样的前坡面弧度合理，前部陡度大，便于深冬季节 采光，中后部较平缓，有利于春季采光。前坡面总面积7 8 7 5 m 2 。后坡面 是温室御寒保暖的重要部分，采用保温材料的复合结构，以泡沫、苯板和 石棉瓦构成，满足吸热、蓄热、隔热、放热的要求，达到了保温要求，后 坡仰角4 0 0 。 2 2 4 覆盖物 温室前坡覆盖物为幅宽3 米，厚o 1 2 毫米的聚氯乙稀无滴膜( p v c ) ， 在温室前沿和顶端开有东西向薄膜上下重叠的排气缝，主要用来采光、控 湿，在冰雹、风雪等恶劣天气条件和冬季夜间保暖的情况下，会加盖草苫， 草苫用稻草打成，长1 1 米，宽1 2 米，每床草苫重约5 0 公斤，由安装于 棚顶的卷帘器进行草苫的收放；后坡以土砖结构为支撑，覆盖物主要使用 保温泡沫。 2 2 5 防寒沟 防寒沟是冬暖型节能温室的重要结构部分，是温室前沿的一条深5 0 厘米，宽4 0 厘米，长与温室同长的沟，沟底垫有塑料薄膜( 防止地下水 o 山东农业大学硕士学位论文 分上返) ，沟内填有4 5 厘米厚压实的麦糠、杂草等保温材料，用不漏水的 塑料薄膜覆盖并用土盖住。防寒沟能有效阻挡温室内土壤热量外传，防止 温室前沿的作物根系受低温伤害。 2 2 6 调温蓄水池 调温蓄水池尺寸为长2 0 米，宽1 5 米，深1 5 米，温室内东西两端 各有一个。生产时池内蓄水，利用水的比热小，温度变化慢的特点，对室 内温度进行调控，主要起到保温作用，同时承担温室内供水和控湿需要。 2 1 3 温室结构图及参数 试验温室a 、b 结构相同( 见图2 1 ) ，坐北朝南，东西延长，偏西5 度，温室长度7 8 2 米，南北邻排温室间距9 米，室内设有两个2 1 5 1 5 调温蓄水池；后墙为土砖结构，填充炉渣、岩棉、泡沫等保温材料，厚 1 4 米，高2 6 米；山墙为土砖结构，厚1 6 米，最高处距地3 8 米；后坡 覆盖材料采用保温材料的复合结构，以泡沫、苯板和石棉瓦构成，后坡仰 角4 0 。；前坡仰角3 2 。，覆盖材料为p v c ，配套保温草苫；上、下设有换 气孔，无辅助加热控湿装置，冬季极冷天气在温室内燃烧秸秆增温。温室 前坡面主体支架使用角铁，东西间距3 o 米，共2 4 套，其间采用纵向竹 竿支撑，间距o 7 5 米，共7 5 根。 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 a 图2 1 试验温室结构 f i 9 2l s t 兀l c t u r eo f t h ee x p e r i m e n t a i 舒e e n b o u s e 跨度a d = l o 5 米 脊高h 2 = 3 8 米 后坡投影w 2 = 0 8 米 后墙厚度w 3 = 1 4 米 温室净宽“l + ”2 = 1 0 5 米 北侧保温墙高h i = 2 6 米 下侧通风口a b = 1 1 米 上侧通风口c d = 1 4 米。 2 t个lll k lil一 山东农业大学硕士学位论文 3 试验温室的技术改造 本课题试验是选择生产条件( 气候、地理位置、结构、参数、种植作 物、种植方法) 近乎相同的两个温室a 、b ，通过对温室a 进行技术改造 ( 主要是利用玻璃钢替换塑料薄膜) 后，比较温室a 、b 内的温湿度变化， 通过分析，论证使用玻璃钢替换塑料薄膜在日光温室中的使用和大范围推 广的可行性。试验温室改造的原则是：充分发挥采光、蓄热、保温性能， 有利于新设备装配，新技术实施，有效降低劳动强度，以提高温室生产经 济效益为目的。”2 。印 3 1 温湿度对作物生长的影响 温度是作物生长的重要影响因素，日光温室内温度的增加主要靠吸收 太阳能并通过保温来实现。作物对温度的极限适应范围在5 3 5 之间， 一般作物在7 时将停止生长，低于5 就会发生冻死冻伤现象。同时，温 室内温度不是越高越好，一般以不超过3 0 为宜。温度过高，会造成作 物的生长速度过快，发生早衰现象，作物的盲长还会造成果实减少，品质 下降的问题。长期处于高温状态下，会导致作物的死亡。因此在寒冷天气 要做好日光温室的保温工作，如温室前坡面加盖草苫，温室内增加热源等： 炎热季节及冬季白天正午时间要注意温室内人工降温，日光温室的降温以 自然通风为主，加盖防晒网为辅。 湿度也是温室生产中必须要调控的因子。湿度的大小不仅影响着设施 内作物蒸腾与地面蒸腾量，而且直接影响着作物光合强度与病毒的发生。 湿度低，作物叶面蒸发量大，严重时导致根部供水不足，作物体内水分减 少，细胞缩小，气孔率降低，光合作用产物减少。湿度高，作物叶片水势 变高，电导率变低，蒸腾变慢，根部被动吸水受牵制，对矿质养料的吸收 受阻，光合作用速率降低，严重时体内水分过多，导致茎叶增大，影响产 量。在2 5 9 0 的相对湿度下，作物能够正常生长，但以5 0 8 5 最适合作物生长。湿度对作物的另一个影响是病虫害。在湿度高于9 0 时，为作物病原物提供适宜的侵染和蔓延环境而易产生病害，导致产量降 低，品质变劣。在湿度过低时，作物容易发生白粉病及虫害。臼光温室内 对湿度的调节主要通过自然通风和加热的方法实现。吣7 叫 不同作物对温度、湿度要求不同，应根据不同的作物品种及所处生长 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 期对温湿度进行调控。 3 2 试验温室框架的改造 温室的框架包括温室支架和墙体，关系到整个温室结构的牢固性和使 用的安全性。框架的技术改造采用保留原温室主体结构的办法，即温室a 原有结构不变，只是为了下一步安装玻璃钢覆盖材料而拆除了原塑料薄 膜、7 5 根纵向支撑竹竿和东西、南北双向的固定铁丝”。 3 3 试验温室后坡面屋脊改造 温室后坡面是保温和承重的重要部分，对后坡面屋脊进行了加固处 理，特别是温室顶部的加固，以安装玻璃钢覆盖材料；后坡覆盖材料更换 为新的保温石棉瓦、聚苯板和泡沫，并加固，后坡仰角度不变“4 ”。 3 4 调温蓄水池改造 调温蓄水池为温室内就地挖取的土坑改造而成“”。调温蓄水池尺寸 为长2 o 米，宽1 5 米，深1 5 米，位于温室内东西两端。生产时池内蓄 水，利用水的比热小，温度变化慢的特点，对室内温度进行调控，同时承 担保证室内湿度和供水的需要。温室a 、b 内调温蓄水池尺寸相同，使用 方法相同。 3 5 试验温室前坡面改造 温室前坡面是接受阳光照射、吸收太阳能的重要部分。采光性能是影 响温室中作物生长和发育的重要因素，是目光温室结构设计的基础，是提 高温室经济效益、发展设施农业的关键。影响日光温室采光量的因素较多， 如高跨比、屋面坡度、覆盖材料等。本实验中温室前坡面的改造主要是将 覆盖材料用玻璃钢替代原聚氯乙烯( p v c ) 塑料薄膜。4 棚1 玻璃钢单片长l o 5 米，宽1 o 米，厚1 _ 2 毫米，两侧带有卡槽( 见图 3 1 ) 。玻璃钢用紧固螺丝固定在支架，表面用2 号铁丝拉紧固定，搭接处 卡槽连接并用硅酮胶粘为一体，在保证了极好的密封性能的同时提高了整 体刚度。m 1 山东农业大学硕士学位论文 图3 1 玻璃钢卡槽剖面 f i 醇l g ds e c t i o no f t h e 舳e rg l a s sr e i n f o c e dp i a s t i c s 3 6 换气子l 的改造 目光温室主要是通过控制温湿度来给种植物提供合适的生长环境，换 气孔在日光温室生产中的重要功能就是根据不同作物的喜好、外部气候条 件、产品上市时间等因素调节温室内的温湿度以满足作物生长的需要。 原温室的上下换气孔是根据塑料薄膜柔软、可随意折叠的特性制作而 成，在温室前坡面的前沿底脚和顶端由薄膜上下重叠形成贯穿东西方向的 排气缝，人工扒缝通风，使用时根据天气条件和作物生长要求通过塑料薄 膜的掀盖来改变开口大小，这种换气孔成本低，目前的温室生产中应用广 泛，但因塑料薄膜本身的缺点使得换气孔密封性差，保温控湿能力弱，开 关不方便，使用寿命短。 对试验温室换气孔的改造主要是为了配合温室前坡面的改造，根据玻 璃钢质地结实耐用，刚度高，又有一定韧性的特性，采用推拉窗的方式开 启换气孔。“” 下换气孔采用每间隔3 米，垂直开设一个宽i 0 米，高0 5 米的换气 孔，共1 9 个。换气孔为单轨道推拉窗( 见图3 2 ) ，推拉窗材料全部为玻 璃钢，并与覆盖用玻璃钢通过硅酮胶粘为一体，结构牢固，密封性好”叫。 上换气孔采用每间隔一米，在前坡面顶端沿弧面向前沿开设一个宽 o 8 米，长1 o 米的换气孔，共4 1 个。换气孑l 利用玻璃钢自身的卡槽和强 度，通过推拉块宽1 o 米，长1 4 米的玻璃钢片实现开关( 见图3 3 ) ， 滑动部位用毛条密封，既方便使用，又节约了成本。 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 图3 2 温室a 下换气孔推拉窗剖面 f i 9 32t h es k j d d i “gw i n d o w s s e c t i o no f l h el o w e rb i o w h o i eo nl b eg r e e n h o u s ea 图33 温室a 上换气孔推拉窗剖面 f i 9 33 n es k l d d i n g w i n d o w s s e c f l o no f f h e “p s i d e b l o w h o l eo n t h 。g r e e n h o u s e a 经过对换气孔的改造，在成本增加不大的情况下大大提高了温室的密 封性和保温调湿能力，使用寿命和使用简易性也有大幅提高，降低了劳动 强度和后续经济投入，而且，改造后的换气孔面积达到了4 2 - 3m 2 ，当室 内温度由于日照而提高时，热空气会因密度降低而上浮由上换气孔溢出， 外界空气则由下换气孑l 流入形成对流，温度差异愈大其流速愈快，从而满 足对温室内温湿度的控制和高温天气下对温室的降温要求。 山东农业大学硕士学位论文 4 试验设计和数据记录 4 1 试验设计 试验选择的两个日光温室a 、b ，它们的生产条件如气候、地理位置、 结构、种植作物、种植方法等基本相同，这样可以有利于试验的开展。对 温室a 进行技术改造( 主要是利用玻璃钢替换塑料薄膜) 后，通过分析 比较温室a 、b 内的温湿度变化，论证使用玻璃钢替换塑料薄膜在日光温 室中的使用和大范围推广的可行性。为保证试验结果的准确，温室a 、b 内种植同期冬春茬番茄。”“”1 试验针对两个温室进行对比，温室a ：对普通温室进行技术改造后的 玻璃钢温室；温室b ：未进行技术改造的普通温室 4 2 试验器材及分布 4 2 1 试验器材 本试验的主要试验器材是2 0 1 干湿温度计。干温温度计适宜挂置在被 测环境中较有代表性的中间状态的位置，注意避开被测环境中冷源或热 源、潮湿源或干燥源地方等，以利测定正确数据。使用时干湿温度计的塑 料壶内注入清水，将纱带浸入壶中，以后经常保持壶内有水并注意保持清 洁。2 0 l 干湿温度计以摄氏度查算相对温度。查法举例：如果干表温度为 2 5 o ，湿表温度是2 3 5 ，则此时该处的干湿差度是15 ：转动滚筒， 使铝罩上“干湿差度”箭头指正“1 5 ”字行，再看铝罩上2 5 线条，( 干 表温度) 所指的( 滚筒上) 对照表数字为：“8 6 ”，则此时此处空气中相对 湿度为8 6 。 试验前干湿温度计分别在o 、5 、1 5 、3 0 0 c 下进行校正，选择 温度误差在o 2 内的作为试验观测使用。 4 2 2 试验器材的分布 本试验主要对比温室a 、b 内的温湿度条件，为保证试验数据的可比 性，两温室内干湿计布置点相同。 试验温室内选取有代表性的三个观测点a ( b ) l 、a ( b ) 2 、a ( b ) 3 ，位置 参数见表4 1 ：试验器材设置点参数。巧3 5 4 1 在温室a 、b 内的各三个观测点设置干湿温度计( 见图41 ) ，取三个 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 数值的平均值为当时温室内的温度、湿度。 表4 1 试验器材设置点参数 t a b i c ll e s t 曲l i s h m e 呲s p o t sp a r 锄e t 盯o fn l ee l p 州m e n t a l 。q u i p m e n t 图4l 温室内干湿温度计位置 f i 酣1 p o s l f 】o no f t h ep s y c h r 。m e t e r1 ng r e e n h o u s o 试验温室外于湿温度计安装在温室缓冲间外离地1 5 0 c m 处。 4 3 试验数据的记录 试验从2 0 0 4 年1 1 月2 2 日开始，至2 0 0 5 年3 月7 日结束，共记录 1 0 6 天的温湿度数据。 试验中由温室承包者负责在每天的2 点、6 点、1 0 点、1 4 点、1 8 点、 2 2 点、2 4 点采集温室a 、b 内各三个、温室外干湿温度计的干湿度数据 共4 9 对，每日填写玻璃钢覆盖和普通塑料薄膜覆盖目光温室室内温湿 度变化对比试验数据记录表( 以下称记录表，见附录) 。填写记录 山东农业大学硕士学位论文 表时，除了准确记录每天7 个观测时间的7 对数据外，还要注明当天的 天气状况，在需要使用草苫的天气，需写明收放草苫的时间。盱5 、5 6 1 为保证试验的顺利进行，与温室承包人签订了玻璃钢覆盖和普通塑 料薄膜覆盖日光温室室内温湿度变化对比试验数据记录委托协议书，保 证试验数据的准确可靠。 利用玻璃钢对日光温室进行技术改造及其性能研究 5 试验分析 试验从2 0 0 4 年1 1 月2 2 日开始，至2 0 0 5 年3 月7 日结束，共记录 1 0 6 天的温湿度数据，期间温室a 、b 内种植同期番茄。通过分析温室a 、 b 内外旬平均温度变化、典型天气情况下温度日变化、不同保温措施温度 变化、不同天气情况温度变化、旬平均湿度变化及与温度的关系等，寻找 温室内温湿度变化规律，对比温室a 、b 冬季生产的控温控湿能力，分析 温室a 模式大范围推广的可行性。 5 1 旬平均温度分析 研究试验期间旬平均温度变化有助于我们掌握此阶段环境温度的变 化及对温室内温度的影响。以平均法得到自2 0 0 4 年1 1 月下旬至2 0 0 5 年 3 月上旬在6 点、1 0 点、1 4 点、1 8 点、2 2 点、2 4 点、2 点7 个观测时刻 的旬平均温度( 见表5 1 ) 。” 由表5 1 可见，室外旬平均温度最高值出现在1 4 点，最低值出现在6 点，这与常识规律相符合。与室外温度变化相对应的是温室a 、b 内旬平 均温度最高、最低值也普遍出现在1 4 点和6 点，这是因为温室a 、b 在 生产过程中除了使用草苫被动保温外没有采取其它保温增温措施，使得室 内温度随室外温度的升降而相应变化的趋势明显。在白天上午的时候，因 为阳光照射、温室充分吸收光能的原因，温室内温度上升较快。在i 每近中 午时刻要根据温室内外条件适时打开上、下换气孔，这样既可以通过换气 降低温室内绝对湿度和相对湿度，防止夜间湿度过大产生病虫害，又可以 避免白天温