周長吉

年9月8日，筆者有機會訪問了哈薩克斯坦國家馬鈴薯與蔬菜研究所，并參觀了他們從韓國引進(jìn)的馬鈴薯脫毒苗擴繁和蔬菜品種試驗溫室。該溫室在建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境控制、設(shè)備配置方面都有一些獨到技術(shù)，現(xiàn)介紹給大家，供業(yè)內(nèi)同仁研究和借鑒。

溫室建筑結(jié)構(gòu)

從外形上看，該溫室為圓拱屋面連棟塑料溫室，山墻直立，側(cè)墻傾斜（圖1a，傾斜側(cè)墻有利于提高溫室的抗風(fēng)性能，在風(fēng)力比較大的地區(qū)較為多見）。表面上該溫室似乎和國內(nèi)普通的連棟塑料溫室沒有什么區(qū)別，但走進(jìn)溫室仔細(xì)觀察就會發(fā)現(xiàn)溫室的結(jié)構(gòu)承力體系與國內(nèi)溫室有很大不同。國內(nèi)溫室結(jié)構(gòu)承力體系一般為立柱支撐天溝，天溝支撐屋面拱桿（圖2b、圖2c），或在柱頂安裝連接件，將天溝、屋面拱桿及其弦桿等承力構(gòu)件全部連接于一點（圖2a）。其中天溝是重要的承力構(gòu)件，兼顧排水與承力雙重功能，在實際運行中還是屋面檢修、換膜等日常管理作業(yè)的通道。但韓國溫室完全摒棄了天溝承力體系，用柱頂縱梁（沿溫室天溝方向的梁）替代天溝承力，屋面拱桿全部連接在柱頂縱梁上，天溝僅起到屋面排水作用，因此天溝的用材變薄，柱頂與天溝的連接也省去了復(fù)雜的專用連接件，采用簡易的抱箍連接（圖3a、圖3b），因此溫室整體結(jié)構(gòu)全部由鋼管構(gòu)件組成，大大減少了鋼材用量并降低溫室造價，同時溫室的承載能力也得到了提升。

除天溝承力的區(qū)別外，國內(nèi)常用的主拱、副拱結(jié)構(gòu)形式一般會在立柱位置安裝主拱（圖2a）和柱間安裝副拱（圖2b），主拱除屋面拱桿外一般還包括腹桿和弦桿，副拱可能僅為1根單管，而韓國溫室的屋面拱桿則全部采用了統(tǒng)一的單管拱桿（國內(nèi)個別溫室企業(yè)也有類似做法，但多用管徑較小的大棚管），這樣做不但統(tǒng)一了溫室屋面用桿件，有利于提高拱桿工廠加工和現(xiàn)場安裝的效率，而且溫室內(nèi)也比較整潔、美觀（圖1b、圖1c）。

為了增強結(jié)構(gòu)的整體強度，溫室沿跨度方向接近柱頂位置設(shè)置了柱間水平拉桿（圖1b、圖1c），其功能相當(dāng)于屋面主拱的下弦桿，或者更準(zhǔn)確地講是將溫室立柱與柱頂水平拉桿形成了“門式結(jié)構(gòu)”承力體系，這樣柱頂拉桿實際上就成為門式結(jié)構(gòu)的橫梁。為了加強門式結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接，該溫室立柱與橫梁之間采用了腳手架抱箍連接（圖3c），此外，在溫室立柱上還增設(shè)了連接橫梁的短斜撐（圖1b、圖1c），使橫梁的結(jié)構(gòu)計算長度縮短，進(jìn)一步提高了結(jié)構(gòu)的整體強度。

對于排架結(jié)構(gòu)的溫室，除了跨度方向的承力體系外，長度方向的支撐體系更是不可或缺的考慮因素。該結(jié)構(gòu)在溫室縱向長度方向，不僅增加了柱間斜撐，而且還增加了屋面斜撐（圖4）。其中柱間斜撐設(shè)置在靠近山墻的第1～2個開間（圖4a，傳統(tǒng)的溫室室內(nèi)柱間斜撐多采用剪刀撐，一般設(shè)置在溫室緊靠山墻的第二個開間，針對山墻的斜撐則可設(shè)置在溫室外），而屋面斜撐則從山墻屋脊位置開始一直延續(xù)到了第4個開間的柱頂，橫跨了15個屋面拱桿（國內(nèi)大棚規(guī)范要求至少連接6個拱桿）。柱間斜撐和屋面斜撐的設(shè)置大大增強了溫室承載縱向荷載（主要為風(fēng)荷載）的能力，使溫室的整體承載能力得到顯著提升。

從溫室側(cè)墻斜面、屋面斜撐以及山墻斜撐的設(shè)置看，該溫室設(shè)計更注重結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性，說明當(dāng)?shù)爻Ｄ昊蚣竟?jié)性風(fēng)力較大。中國沿海臺風(fēng)多發(fā)地帶、內(nèi)陸風(fēng)力比較大的地區(qū)以及山口地帶建設(shè)溫室可學(xué)習(xí)借鑒這種設(shè)計方法。天溝是溫室結(jié)構(gòu)用鋼量較大的構(gòu)件，該溫室采用梁柱結(jié)構(gòu)，取消了天溝的承力功能，使天溝用材量大大減少（事實上，中國的海南等一些熱帶區(qū)域，筆者曾看到用塑料薄膜或防蟲網(wǎng)替代鋼或鋁合金材質(zhì)天溝的類似梁柱結(jié)構(gòu)溫室），從而也顯著降低了溫室造價和建設(shè)投資。有興趣的企業(yè)和研究單位不妨深度剖析一下這種結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)的整體強度和用料方面給出更精確的量化指標(biāo)。

溫室通風(fēng)

該溫室不僅在溫室結(jié)構(gòu)上有所創(chuàng)新，其溫室通風(fēng)也更全面地集成和展示了通風(fēng)技術(shù)。從圖1a溫室的外觀可以明顯看到，溫室在山墻、側(cè)墻和屋面都分別配置了電動卷膜通風(fēng)系統(tǒng)，基本配全了塑料溫室全部的自然通風(fēng)系統(tǒng)。此外，溫室的山墻頂部還配置了排風(fēng)風(fēng)機（圖1a、圖5b），使溫室屋面和墻面在全封閉的條件下也可以進(jìn)行排濕降溫。

溫室內(nèi)還配置了屋頂排風(fēng)風(fēng)機（圖5a）和室內(nèi)空氣循環(huán)風(fēng)機（圖5c）。所有的風(fēng)機，除了配置自動控制外，還配置了手動控制開關(guān)，對高位風(fēng)機采用拉線開關(guān)（圖5a），方便人工控制，同時也不影響室內(nèi)作業(yè)。從風(fēng)機的配置看，該溫室也基本配齊了除濕簾風(fēng)機降溫用大流量排風(fēng)風(fēng)機外的所有風(fēng)機類型。溫室沒有配置風(fēng)機濕簾降溫系統(tǒng)主要是因為當(dāng)?shù)叵募臼彝饪諝鉁囟炔桓?，最熱月份的平均溫度最高不超過30℃（當(dāng)?shù)?月份平均溫度為29.8℃），依靠側(cè)墻和屋脊通風(fēng)口的自然通風(fēng)和安裝在屋脊、山墻上的機械排風(fēng)機，基本能夠滿足夏季溫室的降溫要求。

另外，該溫室內(nèi)的側(cè)墻卷膜用的壓膜帶尤其引起筆者興趣。國內(nèi)卷膜通風(fēng)使用的壓膜帶大都使用專用的扁絲壓膜帶（圖6a，和屋面、墻面塑料薄膜壓膜線為相同的材料），同時配有專用掛帶卡（掛帶卡固定在卡槽中）。但該溫室沒有用專用壓膜帶，而是用一條塑料薄膜帶來替代（圖6b），塑料薄膜帶的兩端如同掛帶卡一樣固定在兩端的塑料薄膜固膜卡槽中，材料可就地取材，不僅價格便宜，還能充分利用安裝剩余的材料邊角料，未來材料更換也更方便、便宜。事實上，國內(nèi)也有溫室公司使用遮陽網(wǎng)材料按照類似的方法制作壓膜帶的案例（圖6c），但遮陽網(wǎng)對溫室的透光影響較大。

從以上溫室的配置，筆者體會到，出口的溫室產(chǎn)品在功能上應(yīng)在經(jīng)濟的前提下盡量全面綜合考慮各種配置（如該溫室項目中的自然通風(fēng)和風(fēng)機通風(fēng)），在材料和構(gòu)件選擇上要盡量減少規(guī)格和種類（如該溫室的屋面拱桿、卷膜用壓膜帶等），以方便安裝和更換，還能降低溫室造價。

溫室保溫與采暖

韓國溫室一貫重視對溫室的保溫，其中室內(nèi)多重保溫最為著名。阿拉木圖冬季溫度較低（1月份最低平均溫度為-9.6℃），因此對溫室保溫節(jié)能的要求較高。該溫室采用室內(nèi)雙層保溫幕保溫措施（圖7a），保溫幕采用內(nèi)置保溫棉的保溫被材料，雙層平鋪在溫室天溝下部位置，兩者間距20 cm左右。這種保溫系統(tǒng)的保溫被本身的保溫性能就很好，再加上雙層保溫，溫室的保溫性能就更好了。尤其值得注意的還有保溫幕的密封性，除了水平面上相互搭接處要求密封外，在保溫幕的兩端更要將保溫幕垂落到地面（圖7b），使保溫幕與山墻之間也能形成多重保溫，這樣從屋面到墻面均能形成多重保溫，從而形成封閉的多重保溫系統(tǒng)，增強溫室的整體保溫性。

中國溫室室內(nèi)保溫幕多采用閉孔結(jié)構(gòu)的綴鋁材料，在寒冷地區(qū)也經(jīng)常采用雙層保溫幕形式，但相比韓國溫室的保溫材料，材料自身的保溫性能有較大差距，而且溫室內(nèi)保溫往往忽略了保溫幕的密封性，導(dǎo)致山墻、側(cè)墻處經(jīng)常存在很大間隙，更談不上與墻面之間形成封閉的多層空間保溫。近年來，國內(nèi)的溫室企業(yè)也開始注意到這個問題，也有溫室將山墻側(cè)保溫幕垂落到地面的案例，但該方法還沒有普及。

中國在日光溫室外保溫被方面開發(fā)出很多產(chǎn)品，但針對連棟溫室室內(nèi)用的多層厚保溫被材料至今仍處于空白，針對這種厚保溫被的拉幕系統(tǒng)的開發(fā)也較少，從形式上與室內(nèi)遮陽網(wǎng)的拉幕系統(tǒng)沒有多大區(qū)別，但由于采用厚保溫被后，保溫被收攏后的體積將很龐大，如何收攏才能使收攏后的體積減小以最大限度減少室內(nèi)陰影是該拉幕系統(tǒng)的特點和需研究解決的難點。

優(yōu)越的保溫為溫室的采暖減輕了很大的負(fù)荷，同時，高效的散熱又可大大節(jié)省溫室的供熱量。該溫室在散熱器選擇上采用了一種翅片式鋁合金材料散熱器（圖8）。鋁合金材料，相比鋼材，導(dǎo)熱速度快，質(zhì)量輕，是近年來溫室采暖用的一種新的散熱器形式，具有國內(nèi)溫室采暖常用的鋼串片圓翼形散熱器多翅片的特點，散熱面積大，散熱效率高，而且遠(yuǎn)距離運輸重量輕、安裝方便，由于散熱效率高，相同面積溫室配備的散熱器數(shù)量也相應(yīng)減少，雖然鋁合金散熱器單位長度的造價可能比圓翼形鋼串片散熱器高，但由于配置數(shù)量減少，溫室采暖系統(tǒng)的總體造價不一定高多少，溫室企業(yè)和設(shè)計單位不妨在綜合經(jīng)濟、技術(shù)、管理等多方面的基礎(chǔ)上來分析和選擇合適的散熱器形式。

其他配套設(shè)施與設(shè)備

該溫室除了通風(fēng)降溫、保溫、采暖的基本設(shè)備配置之外，還配套了溫室人工補光系統(tǒng)（圖1b、圖7a），采用高壓鈉燈補光，主要用于冬季光照不足季節(jié)溫室的人工補光。

溫室栽培床

馬鈴薯育苗和蔬菜栽培采用了不同的形式。馬鈴薯育苗采用固定式高架苗床（圖7a），蔬菜種植采用固定式地面栽培槽栽培。不同形式栽培床的選擇主要是考慮種植的需求，馬鈴薯育苗由于秧苗高度矮，采用高架栽培床，工人工作時不彎腰，操作方便；蔬菜種植由于果菜莖蔓長，高架栽培空間受限，采用了地面栽培床。針對不同種植品種和種植工藝合理選擇種植苗床也應(yīng)該是溫室設(shè)計的重要內(nèi)容。

溫室灌溉系統(tǒng)

不論是馬鈴薯育苗還是蔬菜栽培，均采用了滴灌帶灌溉，這是一種高效用水的灌溉模式，國內(nèi)溫室灌溉基本也采用了這種方式，在此不作過多贅述。