DB37T-大跨度下挖式日光温室建造技术要求编制说明

———《大跨度下挖式日光温室建造技术要求》山东省地方标准编制说明一、工作简况（一）任务来源根据山东省市场监督管理局、山东省农业农村厅《关于下达2019年度农业领域地方标准计划的通知》（鲁市监标字〔2019〕373号），《大跨度下挖式日光温室建造技术规程》列入2019年山东省地方标准制修订计划（第78项），立项时间为2019年9月19日。本标准由山东省农业农村厅提出、山东省农业标准化技术委员会归口。（二）起草单位、主要起草人及任务分工1.主要起草单位山东省寿光蔬菜产业集团有限公司、潍坊科技学院、全国蔬菜质量标准中心、山东寿光蔬菜产业集团温室科技有限公司、寿光市消费维权服务中心、潍坊种子谷农业科技发展有限公司、青岛绿色硅谷科技有限公司、山东省蔬菜工程技术研究中心有限公司。2.主要起草人田素波、丁俊洋、胡永军、李红岩、魏珉、辛晓菲、王凯燕、亓烨、唐明涛、张传伟、王腾、张梅志、韩宪东、夏海波、张晓丽、冯燕青、王冠杰、王月娟、邱常亮、杨杰、刘广庆。3.任务分工山东省寿光蔬菜产业集团有限公司主要负责标准的立项需求调研、标准编制进度把关、协助征集相关方意见等事项。潍坊科技学院、全国蔬菜质量标准中心、山东寿光蔬菜产业集团温室科技有限公司主要负责标准文本及编制说明的起草修改完善、征求意见的汇总、归纳和处理。寿光市消费维权服务中心、潍坊种子谷农业科技发展有限公司、青岛绿色硅谷科技有限公司等主要负责文献研究、实验调查和数据分析。其中：田素波作为标准起草负责人，组织标准起草工作，把握标准制定技术方向，组织协调标准制定所需资源。丁俊洋作为标准起草负责人，组织确定标准制定方案，组织推进标准制定程序和进度，组织协调标准制定所需资源。胡永军、魏珉负责组织讨论确定标准框架、编写思路，组织起草组人员讨论确定标准化对象需要规范的技术要素。李红岩、辛晓菲负责组织实施标准制定方案，调度起草组成员推进标准制定程序和进度，组织标准审查、报批等工作。王凯燕、亓烨负责协助组织讨论确定标准框架、编写思路，协助组织起草组人员讨论确定标准化对象需要规范的技术要素。唐明涛、张传伟负责组织起草组人员进行调研、收集素材，组织起草人员编写标准，参与标准编写，整理标准相关技术文档，组织召开标准研讨会，组织征求意见等。王腾、张梅志负责提供标准编写所需的资料、素材，参与标准编写，协助征求意见等。韩宪东、王蕾、夏海波、李天华、张大龙、张晓丽、王冠杰等参与标准调研、标准编写、标准讨论，协助整理标准相关技术文档，参与办理征求意见，办理标准研讨会、标准专家审查会等具体事务等。（三）起草过程标准的起草工作共分为四个阶段：第一阶段是成立工作组和完成标准草稿编写。2019年9月成立标准起草工作组，并提出标准草稿提纲。起草组关于大跨度下挖式日光温室建造的关键技术研究，研究了大跨度下挖式日光温室建造的结构参数、建造材料、建造技术和辅助设施等相关环节的指标。试验结果为《大跨度下挖式日光温室建造技术要求》的制定提供了大量、翔实的试验数据和实际应用验证资料，为制定本地方标准提供了极为丰富的参考资料。起草组完成已有标准、文献资料的收集、分析和总结。截至目前，仅查询到国家标准JB/T10595-2006《寒地节能日光温室建造规程》和行业标准NY/T3024-2016《日光温室建设标准》，对日光温室的结构设计、建造材料、施工方法等提出了相关技术要求，也对本标准的起草和编写提供了参考。起草组成员在前期研究工作以及实地调研的基础上，对日光温室建造的结构参数、建造材料、建造技术和辅助设施等进行系统总结，并查阅了大量的国内外文献资料，确定了山东省地方标准《大跨度下挖式日光温室建造技术要求》的基本内容和思路，形成了标准的基本构架，经过内部多次讨论及专家意见征集等形式，至2020年4月完成了标准草稿的编写工作。第二阶段为修改完善完成标准征求意见稿。2020年5月-6月，起草组根据调研及专家意见，凝练大跨度下挖式日光温室建造技术要求的技术要求，明确了标准定位，修改完善了标准的总体框架，进一步明确标准的目的和适用范围，细化了大跨度日光温室的结构参数，并根据结构参数确定了日光温室的建造材料，形成了标准征求意见稿。第三阶段为征求意见阶段，并修改完善最终形成标准送审稿。2020年7月，为做好《大跨度下挖式日光温室建造技术要求》的修改和征求意见工作，力求编制标准内容切合实际，适合于生产需要，起草小组经过认真考虑选择了山东省农业科学院蔬菜花卉研究所、山东省农业科学院植物保护研究所、山东农业大学、寿光市农业技术中心、安丘市农业农村局、昌乐县植物保护站、山东垦源现代农业发展有限公司、潍坊市蔬菜协会、寿光蔬菜瓜果产业协会共10家单位作为标准征求修改意见单位，向上述单位致函征求修改意见。收到回函的单位或专家10个共计10条意见：对前屋面角的角度、栽培床下挖深度、拱梁的材料和结构、防水台的修建提出了修改意见。针对各有关单位和专家提出的不同修改意见和建议，起草小组逐条进行研究和讨论，查阅、搜集相关内容的相关资料，对有争议的问题通过电话和电子邮件等联系方式向有关单位的专家请教和探讨。起草小组通过讨论，统一意见后，其中10条意见全部予以采纳，详细内容见《征求意见汇总处理表》。第四阶段为审查阶段。标准起草组根据有关单位和专家的建议和意见，对标准进行认真修改完善，并按照山东省地方标准管理有关规定，形成送审材料。2020年11月15日，山东省农业标准委员会蔬菜分技术委员会在济南组织召开了标准审查会。来自山东农业大学、山东省农业技术推广总站、山东省农业对外合作经济中心、青岛农业大学、山东省农业科学院蔬菜花卉研究所、山东省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所、山东省农业技术推广总站等单位共7位专家组成了审查委员会。会上起草组认真汇报了标准的基本概况、主要内容、编制过程和有关征求意见反馈与处理情况，审查委员会听取了有关情况汇报，对标准文本进行了逐章、逐条审查，提出了有关内容、结构等方面意见，经评审委员会充分讨论，一致同意该标准通过审查。会议要求起草单位尽快形成报批材料后上报省市场监督管理局。二、标准制定的目的和意义日光温室是一种单体式太阳能建筑，为了保证喜温果菜冬季在日光温室内能正常生产，在光照时间最短的冬季必须保证每栋温室至少有4-6h的全地面光照时间，因此，两栋温室之间必须留有足够的空间以防遮荫。此外，在温室的两端还必须留出运输和操作空间，以便布置道路和操作间。在满足上述要求的前提下，温室建设的土地利用率只有40%左右。日光温室生产充分利用了冬季土地的休闲时间，生产反季节蔬菜具有较高的经济效益，但由于日光温室是半永久性建筑，不足50%的土地利用率，按土地的全年利用来讲仍然是很大的浪费。因此，提高日光温室的土地利用率就显得尤为重要。大跨度温室作为一种新型南北走向的钢骨架覆膜温室，解决了传统日光温室土地利用率低、空间狭小的问题。由于目前没有统一的设计和建造规范，大跨度下挖式土墙日光温室存在着建造质量差，抵抗本地风雪灾害、雨水洪灾能力差等问题，制定大跨度下挖式日光温室建造技术规程意义重大。下挖式土墙日光温室具有明显的地方特色，已成为山东省主体推广棚型，有必要制定山东省地方标准。通过制定大跨度下挖式日光温室建造技术要求，进一步细化、补充和完善大跨度下挖式日光温室建造技术指标。有利于各地按技术要求进行操作，规范大跨度下挖式日光温室的建造，提高土地利用率，保障设施蔬菜生产的效益具有重要意义。三、标准编制原则、主要技术内容和依据（一）标准的编制原则本标准充分注重规范性、完整性、科学性、先进性、实用性和协调统一性的编写原则，既保持技术上的科学性和先进性，又具有生产上的实用性和可操作性。规范性：本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作到则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。完整性：标准包含范围、规范性引用文件、术语和定义及大跨度日光温室的建造场地选择、结构参数确定、建造材料选用、施工技术要求及辅助设施配备，结构完整。科学性：在标准编制期间，查阅了国内外相关资料，通过大量的科学试验研究，对相关过程和保存环境进行完善和改进。确保科学、准确，明确、具体，切实可行，可操作性强。先进性：本标准技术指标与我国现有的技术水平相衔接，所依据的技术型文件涵盖了近年来我国制（修）定的适于日光温室建造等技术性文件。实用性：“大跨度下挖式日光温室建造技术要求”是针对规范大跨度下挖式日光温室建造技术的需求进行编制的，符合产业实际，具备在山东省范围内进行实施的社会基础和技术基础，实用性强。协调统一性：标准章条层次严谨，结构清晰，内容协调统一。（二）标准编写的主要依据1.编制依据根据《中华人民共和国建筑法》（2019年修订）、国务院《建筑工程质量管理条例》、GB/T51183《农业温室结构荷载规范》、NY/T610《日光温室质量评价技术要求》、NY/T3024《日光温室建设标准》、DB37/T2900《下挖式土墙日光温室建造技术规范》、《新型抗灾害日光温室结构设计及性能观测研究》（北方园艺，2019年07期）、《不同屋面倾角对日光温室光照环境的影响模拟》（北方园艺，2019年16期）、《寿光日光温室的发展历程及创新点》（中国蔬菜，2019年100期）等文件、标准或文章，确定了大跨度下挖式日光温室的结构参数、建造材料及施工技术。（三）主要技术内容本文件主要内容包括范围、规范性引用文件、术语和定义、大跨度下挖式日光温室建造的基本要求、场地选择、结构参数、建造材料、建造技术和辅助设施等。标准内容说明如下：1.规范性引用文件该标准引用的主要标准：GB/T51183农业温室结构荷载规范、NY/T610日光温室质量评价技术要求、NY/T3024日光温室建设标准、DB37/T2900下挖式土墙日光温室建造技术规范等国家和行业标准。2.术语和定义本章对标准涉及的相关术语进行定义，包括大跨度下挖式日光温室、双排立柱型温室和多排立柱型温室。3.结构参数①角度前屋面角27.9°-31.9°，方位角和后屋面角符合DB37/T2900的要求。前屋面角确定依据：日光温室棚面形状及日光温室棚面角是影响日光温室日进光量和升温效果的主要因素，在进行日光温室建造时，必须考虑当地情况合理选择设计。在各种日光温室棚面形状中，以圆弧形采光效果最为理想。日光温室棚面角指日光温室透光面与地平面之间的夹角。当太阳光透过棚膜进入日光温室时，一部分光能转化为热能被温室棚架和棚膜吸收（约占10%），部分被棚膜反射掉，其余部分则透过棚膜进入日光温室。棚膜的反射率越小，透过棚膜进入日光温室的太阳光就越多，升温效果也就越好。最理想的效果是，太阳垂直照射到日光温室棚面，入射角是零，反射角也是零，透过的光照强度最大。简单地说，要使采光、升温与种植面积较好地结合起来，日光温室宽和高的比例就要合适。以“冬至”正午时温室采光斜面上，太阳光投射角度为56°（即太阳光入射角度为34°）为设计参数来确定温室的棚面角度。如图1所示：图1：日光温室棚面角度设定∠C是日光温室采光斜面上太阳光投射角，为56°；∠D是日光温室采光斜面上太阳光入射角，为34°；无论在南北不同地理纬度的各地区建造寿光日光温室，其日光温室采光斜面上“冬至”正午时的太阳光投射角度，都应是56°（即太阳光入射角34°）。棚面上这样的太阳光投射角度等于北纬10.5°地区“冬至”正午时太阳光投射于地平面的角度和光照强度。因此，在各地建造的寿光日光温室，都采光性好，升温快。寿光日光温室采光斜面上太阳光投射角56°（入射角34°）的采光率，比投射角90°的采光率不仅比正午时低不了3个百分点，而且在太阳高度角比正午时低5°51′-6°17′的午前2小时内和午后2小时内的采光率，也低不了3个百分点。以日光温室采光斜面上“冬至”正午时太阳光投射角56°为设计参数建造的寿光日光温室，与假设以“冬至”正午时太阳光投射角90°建造的日光温室相比较，棚面角（∠A）小34°，建成的日光温室不那么高而窄和造价那么高；而是比较矮而宽和造价较低，经济适用。上述日光温室采光斜面上太阳光投射角56°为设计参数，在不同地理纬度地区建造寿光日光温室的棚面角度的计算方法是：棚面角度∠A=56°–当地冬至正午时的太阳高度角∠B。并因为冬至正午时的太阳高度角∠B=90°–建棚场地所处地理纬度+赤纬度（冬至时赤纬度在南纬23.5°，故北半球冬至时赤纬度为-23.5°）。故在地处北纬41°地区（如河北省承德、赤城、栾平等地）建造日光温室，其棚面角度∠A=56°–[90°–41°+（-23.5°）]=56°–25.5°=30.5°，而在地处北纬35°地区建造日光温室，其棚面角∠A=56°–[90°–35°+（-23.5°）]=56°–31.5°=24.5°。同理要在地处北纬32°地区（如安徽省肥东县）建造日光温室，其棚面角度∠A=56°–[90°–32°+（-23.5°）]=56°–34.5°=21.5°，因日光温室前坡采光斜面的水平宽度/温室棚脊高度，是棚面角∠A的余切函数值。不同地理纬度地区建造的寿光日光温室的棚面角度不同，所以前坡采光斜面的水平宽度与温室棚脊高度的比值也不同。但设计的采光斜面上太阳光投射角度是相同的。②温室跨度与高度跨度：单排立柱型温室内前屋面底部与后墙内侧基部的距离宜为14.0m-16.0m；多排立柱型温室内前屋面底部与后墙内侧基部的距离宜为16.0m-18.0m。脊高：单排立柱型温室脊高宜为6.4m-7.3m；多排立柱型温室脊高宜为7.3m-8.2m。后墙高度：单排立柱型温室后墙高度宜为5.0m-5.9m，参照图A.1；多排立柱型温室后墙高度宜为5.9m-6.8m。栽培床下挖深度：栽培床下挖深度宜为0.6m-1.0m。立柱高度：单排立柱型温室后立柱紧贴后墙基部，地上部分垂直高度6.4m-7.3m；多排立柱型温室立柱8排，第1排立柱（后立柱）在走道后面紧贴后墙，地上部分垂直高度7.3m-8.2m。其它各排立柱地上部分高应满足前屋面角的要求。日光温室宽与高的比例确定依据：不同地区合适的日光温室高与宽的比例是不同的。经过试验和测算，日光温室宽与高比值的计算方法可以用下面的公式计算：日光温室宽：高=ctg理想日光温室棚面角理想日光温室棚面角=56°-冬至正午时的太阳高度角冬至正午时的太阳高度角=90°-（当地地理纬度-冬至时的赤纬度）例如：山东寿光地区在北纬36°-37°，冬至时的赤纬度约为23.5°（从数学角度看，北半球冬至时的赤纬度应视作负值），所以寿光地区合理的日光温室宽：高，按以上公式计算约为2-2.1：1。河北中南部、山西、陕西北部、宁夏南部等地纬度与寿光地区相差不大，日光温室宽：高基本在2-2.1：1左右。江苏北部、安徽北部、河南、陕西南部等地，纬度较低，多在北纬34°-36°，冬至时的太阳高度角大，理想日光温室棚面角就小，日光温室宽：高也就大一些，约在2.2-2.4：1。而在北京、辽宁、内蒙古等地，纬度较高，在北纬40°地区，日光温室宽：高也就小一些，约在1.8-1.9：1。建造日光温室要根据当地的纬度灵活调整。根据山东省生产实际矫正为1:2.2。③厚度后墙厚度：后墙底部宽4.5m-6.0m，顶部宽2.0m-2.5m，参照图A.1和图A.2。山墙厚度：山墙底部宽3.5m-5.0m，顶部宽2.0m-2.5m。墙体厚度确定依据：墙体厚度的确定主要取决于当地的最大冻土层厚度，以最大冻土层厚度加上0.5m即可。如山东地区最大冻土层厚度在0.3-0.5m，墙体厚度0.8-1m即可。辽宁、北京、宁夏等地的最大冻土层厚度甚至达到1m，墙体厚度需适当加厚0.3-0.6m，应达1.3-2.0m。江苏北部、安徽北部、河南等地，最大冻土层厚度低于0.3m，墙体厚度在0.6-0.8m即可满足要求。墙体厚度薄了保温性差，厚了浪费土地和建造资金。在大跨度半地下日光温室开发设计中，为增加保温贮热能力和便于建设施工。墙体一般基部在3.5-4m，顶部在1.5m左右，墙体内侧基本切成与栽培床面垂直的墙面，外侧成斜坡，由于建墙大量用土来自栽培床面，使床面挖深达100cm左右。通过几年实践证明，由于体的加厚，贮热能力加大，墙体的增高，使日光温室前坡面采光角度增大，增温效果显著，并且通过下挖充分利用了地温，在冬季比非地下温室温度增高3℃-5℃，蔬菜在外界零下27℃的严寒地带照常生长良好。大跨度半地下日光温室的墙体之所以选用生土筑成而不用砖或石砌成，就是因为土的容积热容量较大，而砖石的容积热容量较小。干土的容积热容量为600千卡/m3•/℃是空气容积热容量0.3千卡/m3•/℃的2000倍。当白昼晴日，日光温室采光升温，温室内空气温度往墙体补充，2000m3空间的空气1℃的热量，补充到比空气温度低的土墙体中，才使1m3土墙体上升1℃。因此，可使日光温室白昼晴日的气温不会上升得过快、过高。当冬季的夜间，日光温室内的气温降得快，当气温低于土墙体50cm内层的温度时，墙体内层的温度则往温室内空气中释放，1m3土墙释放1℃的热量，可使温室内2000m3空气上升1℃，再加上约等于墙体厚度1/3厚的后坡层，是两膜夹玉米秸秆、草坭和干草构成的，储热保温性能也很好，故温室效应相当好。④温室长度及间距温室长度：以120m-200m为宜，也可根据地形或实际规划而定。温室间距：应为前温室后墙底部至后温室前沿5.5m-6.5m。日光温室间距确定依据：日光温室建造的方位应座北面南，东西延长，则日光温室内光照分布均匀。两日光温室之间距离过大，浪费土地，过近影响日光温室光照和通风效果，并且固定日光温室棚膜等作业也不方便。理论上，前后两温室之间相距多少m前面的温室才不会遮到后面的温室，是由前面温室的高度和当地冬至时太阳高度角所决定的。冬至时太阳高度角最小，同样的墙体对后面的地块遮阴最多，所以就以当地冬至时太阳高度角来计算。以寿光为例，冬至时太阳高度角为29.5°，其余切值就是1.762。它表示前排温室最高点的地面投影到后排温室最前端的距离与前排温室最高点的高度加草苫直径的和的比值是1.762。所以两温室间不遮阴的最小距离=（前排温室最高点的高度+草苫的直径）×1.762-前排温室高点的地面投影到北墙体外沿的距离。举例说明，假如前排温室的最高点高度是5m，所用草苫直径是1m。前排温室最高立点的地面投影到到北墙体外沿的距离是6m。那么建温室时两温室间不遮阴的最小距离就是（5+1）×1.762-6=4.572m。在实际应用中，前排温室墙体后沿到后排温室前沿的合适距离为不遮阴最小距离加一个修正值K，K的具体大小可根据情况自定，K值大，后排温