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温室知识

单跨温室

       单跨温室
       单跨温室(freestanding)顾名思义是指不依附于其他建筑结构的温室。它可以是没有侧墙的简易拱形结构,也可以有较矮的侧墙,或者有2.4~3m高的侧墙。它和另一种常见的温室一一连栋温室是相对而言的。连栋温室通常由多个跨连接而成一个大型温室。
       简单历史
       塑料,儿子,塑料!”。这并不是我父亲在给我说什么,而是我在电影院观看20世纪60年代经典电影《毕业生》时听到的一句对白。当时,达斯汀・霍夫曼在游泳池旁一边被罗宾逊夫人追赶一边向她讨要职业方面的建议。合成塑料,特别是聚乙烯薄膜促进了现代花坛植物产业的形成,同时也是现代单跨温室发展的推动力。
       在第二次世界大战以前,所有的温室都采用木结构或钢结构,外覆玻璃材料。第二次世界大战推动了航空航天和造船工业开发更轻更结实的新型材料的步伐,这些材料作为钢材的补充用于建造国家防御设施。其中的塑料工艺改进在不同的行业内孕育了巨大的市场机遇,包括农业和园艺行业。
       在应用塑料材料之前,温室结构都是按照玻璃覆盖来设计和建造的。塑料出现后,农场主、花农和育苗专业户可以采用这种新型的塑料材料作为现有小型木结构温室的透光材料,而不再用玻璃这种昂贵、易碎而且沉重的材料。虽然塑料薄、寿命短且幅宽偏小(当时仅有61cm或91cm宽)缺点,但它在资金、时间等方面要求较低,使得新的种植者容易进入园艺生产这个行业。
       不过,为持续获得市场青睐,要求塑料提高其幅宽和使用寿命。根据温室建设地点不同,最早91cm宽的塑料使用寿命仅为3~4个月。当时在没有抗紫外线添加剂的情况下,塑料聚合物迅速降解,塑料材料的弹性和强度都会迅速下降。
       随着塑料幅宽的增加,温室建造者开发了非木结构的温室,比如钢结构温室,在温室尺寸、形状和强度方面不亚于木结构,但建造投资更低,使用期内的维护费用也更低。这也为钢结构玻璃温室提供了另外一种经济上可行的温室,温室建造成本从采用玻璃的4~7美元/ft2(43~75.25美元/m2)降低到采用塑料的0.8~1.5美元/ft2(8.6~16美元/m2)。
       早期设计的单跨温室构件比较粗糙简单,但却是有效的。在设计中考虑了气候因素和风载,但当时在材料应力和耐久性方面都是新课题,尚没有试验验证。唯可参考的数据资料来自匡西特活动房屋(Quonset,即拱形屋顶覆盖瓦楞铁的建筑)或帐篷类建筑等这些临时性建筑。匡西特活动房屋(Quonsett得名自Rhode岛的一个城市,在其附近建造了早期的这种拱形军事建筑)非常容易建造和进行屋面覆盖,相比之下当时较窄幅宽的塑料膜只能部分覆盖温室的结构,在结构设计时要考虑覆盖材料分块安装的情况,这就需要一些额外的、刚度足够的、纵跨温室长度的专门构件将覆盖材料固定在结构上。典型的单跨温室跨度14~30ft(4.3~9.1m),长度200(61m),整个跨度为一个或两个结构件。根据温室大小和建设地点,温室立柱一般埋入地下2ft(61cm)或3ft(91cm)。
       以上的技术发展促进了全新钢结构温室的设计,当然在框架上固定塑料覆盖温室公司的设计人员和建筑领域的监理人员及经验丰富的工艺人员紧密合作时,木材有时仍然是必要的。
       温室公司的设计人员和建筑领域的监理人员及经验丰富的工艺人员紧密合作,开发了固定塑料膜的积极安全的实用方法・即铝合金卡具固膜方法。铝合金材料的重复使用性能有利于降低两件套式的铝合金固膜卡具成本。最早的铝合金固膜系统的卡具底座是用螺栓或螺钉等机械方法固定在温室结构上,然后用压条将塑料膜卡进底座中紧固的,温室从上到下的塑料膜都采用这种方法固定住。现在的覆盖材料安装方法则更加简单和容易了。为了节能,温室建造者开始采用双层膜覆盖温室,通过鼠笼式鼓风机在两层膜之间充气产生隔热保温效果。新开发的固膜卡具对单层膜和双层膜都能够适用(连栋温室中也采用相同的工艺)。
       一栋单跨塑料温室可以在几天之内建成并投入使用,而一栋玻璃温室则需要几周甚至几个月的时间才能建成。这些温室的基本用途是相似的,不过现在单跨塑料温室更多地用于种苗繁育(例如露地蔬菜的种苗生产)、木本或多年生苗木的越冬生产等。以往一直采用玻璃温室进行盆栽植物和花坛植物生产的种植者开始尝试采用新的塑料温室,他们发现塑料温室和玻璃温室相比具有很多优点。首先,塑料温室的密闭性比玻璃温室要好得多,因为玻璃覆盖材料之间一般存在空隙,容易造成空气的逸漏。此外,塑料温室可获得的太阳能等于或略高于玻璃温室(虽然塑料比玻璃的透光率约低15%),而且室内温度保持更持久。温室环境的这些新变化为各种园艺生产活动提供了更多的独特温室环境。传统的种植者和新生代的种植者都可以采用这种全新的种植环境进行作物的栽培生产了。
       密封性能更好的塑料温室需要更多的环境控制设施。几十年来,玻璃温室一直采用燃煤、燃油或燃烧天然气的大锅炉产生热蒸汽或热水来加热温室,利用侧墙和屋面通风口的空气对流进行自然通风。经验丰富的温室建造商还会为玻璃温室用户提供可选择的加温和通风设备(类似于畜禽含上所用的设备),尤其是那些常常要创造区域小气候的研究单位的温室,更需要这些调控设备。单跨塑料温室可以使用小型的燃油、燃气或燃烧液化气的热风机加热,可以采用机械方式进行通风,进风口安装百叶,出风口安装排风扇。
       塑料温室的出现使传统的种植者遭遇了巨大的压力。新进入的种植者可以快速建设温室开始生产园艺产品。这种情况导致市场上种植者数量大大增加,而且环境的改善缩短了植物的生产上市时间。同样的产品生产周期縮短了,资金占用也减少了但产品市场价格相同,商业温室产品的市场自此水远改变了。

典型的单跨温室
       持续的改进

       自第一栋单跨塑料温室诞生后的40多年时间里,温室塑料覆盖材料发生了巨大的变化。长寿、宽幅、无滴、保温、硬质塑料等都成为种植者的塑料覆盖材料的选择。曾经有段时间,玻璃钢(FRP)板材很受欢迎,因为玻璃温室用户转向使用玻璃钢覆盖所引起的“文化”方面的落差比转向塑料薄膜要小。使用玻璃钢浪板覆盖一方面可以降低温室的建造成本,另一方面也避免每隔两三年更换塑料薄膜的麻烦。不过,对玻璃钢的热情很快结束了,因为人们发现其极易燃烧,而且会迅速造成大面积的破坏。

       在过去的数年中,温室其他方面也得到了持续的改进。比如结构材料更结实,更轻,以及抗腐蚀能力更强,温室空间变得更宽,更高,更长等。此外,在温室硬件连接的用户友好性方面、温室环境控制包括温度、湿度、光照水平、灌溉以及气象预测等的一体化方面也取得了许多进展。
由于能源成本不断增长,近年来设计人员将大跨度连栋玻璃温室上常用的自然通风方式应用到单跨温室上。他们采用手摇柄或电动卷膜器将温室侧墙和屋面的塑料膜卷起来,使得空气在温室内外流动起来,从而节省风机运转的能量消耗。

       优点和缺点

       在决定建设单跨温室还是连栋温室时需要考虑几个问题,包括土地成本、税收政策、生产计划、作物种类、劳动力数量、公用工程费用以及建造时间等。
  • 单跨温室单位设施面积的建设投资最低。但是由于每栋温室都需要有独立的加温和风设备,単跨温室的加温和逝风系统投资较高。
  • 当温室总的生产面积超过0.5英商(0.2hm2)后,单跨温室的人工成本和机械化生产的成本通常要高于连栋温室,因为在单跨温室内很难使用轨道、传送和移动式栽培床等设备运输作物,虽然从技术上并非不能实现。
  • 单跨温室比连栋温室要占用更多的土地,因为每个温室之间总要留出空间如果建设地点的建设用地资源非常宝贵,那在规划布置好所有其他必须配套的单体建筑设施后,在剩余的建设用地上确定温室形式时,单跨温室的低成本优势与连栋温室的节约土地优势相比几近于无。
  • 如果作物生产要求温室环境控制水平和操作自动化水平较高,比如生产花坛植物穴盘苗,可以考虑采用连栋温室。
  • 当遇到虫害或病害时,采用单跨温室很容易隔离。
  • 如果场区布局需要改变,单跨塑料温室比连栋温室更容易进行搬迁。
      许多种植者成功地采用单跨温室进行大规模的生产。美国几个最大的种植者,如俄勒冈州的 Harts Nursery of Jefferson采用了几百栋单跨温室生产花坛植物,这类温室具有简单、灵活和建造快的优点。


摘自:保尔红皮书《温室及设备管理》

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