日光温室一般指塑料薄膜日光温室,是我国特有一种栽培设施,国外则很少见到(国外主要以玻璃温室为主)。因其起源于民间,且其结构受其所处地理位置影响,因此目前尚无统一的技术规范和标准,不同地区其结构形式也不完全相同,但根据前屋面结构的形状,可将日光温室分成半拱圆形和一斜一立式两大类型。
前屋面为1/4圆形、1/4椭圆形、抛物线形和双弧面形的日光温室,称半拱圆日光温室。半拱圆日光温室依其后墙的高矮和有无、后坡的长短和有无,又可分为矮后墙(小于1米)长后坡(2~3米)、高后墙(大于1.5米)短后坡(小于2米)、高后墙无后坡和长后坡(大于3米)无后墙四个类型,但对黄瓜生产而言,以前三种为主。
一斜一立式日光温室是传统的一斜一立式玻璃温室发展来的,由于采用竹竿作拱杆,前屋面覆盖薄膜,建造比较容易,于是扩大了跨度,抬高了前立窗,中脊高2.5~2.5米,前立窗0.8米。但采光角度小,升温慢,保温也较困难。沈阳市及其以北地区的一斜一立式温室,跨度多为6米,前立窗高0.6米,脊高2.3~2.4米,冬季只能生产耐寒的叶菜类蔬菜,遇到灾害性天气还需要临时辅助加温。20世纪80年代中期以来,一斜一立式日光温室的采光保温设计已进行多次改进。
(1)矮后墙长后坡日光温室此类型温室的典型代表是感王式日光温室和永年日光温室。感王式日光温室(图29、图30)后墙高0.6~0.7米,后坡长3.5米左右,跨度5.5~6米,脊高2~2.3米,长多为60~70米,其后墙为土筑,后坡骨架为中柱、柁、檩结合而成的“柁檩”结构,柁的下端担在后墙顶上或穿过后墙直插到后墙外的地面上,后坡为草、泥的复合结构。前屋面为1/4圆形和1/4椭圆。原始的感王式日光温室除后坡下的中柱外,前坡下还有前后立柱。晚间覆盖草苫和纸被进行保温。
图29 感王式(原始型)日光温室1.柁 2.脊檩 3.檩 4.中柱 5.前柱 6.横梁 7.拱杆 8.后墙 9.后坡 10.培土
图30 长后坡矮后墙半拱形日光温室结构示意图(单位:米)
感王式日光温室白天升温快,寒冬季节阳光可直射后墙里侧和后坡的下表面,受光和贮热多,保温效果好。缺点是春季种植果菜时,后坡遮光面大,土地利用率较低。80年代以来,感王式日光温室几经改进,先后形成了海城1、2、3型日光温室,温室性能和生产效果有了很大的提高。
永年日光温室吸取了感王式日光温室保温性能好的优点,结合本地区气候和物质条件而设计的温室。这种温室适合河北省中南部、山东省大部、河南省大部,以及11月至翌年4月日照时数不少于650小时,日照率不低于50%,极端最低气候一般不低于8℃,冬季可生产各种喜温的果菜类蔬菜的地区。永年温室虽然在感王温室基础上有所改进,但是仍属于矮后墙长后坡日光温室,进行黄瓜生产有效利用面积较小,增产潜力不易提高,近年来也在不断进行改进。(2)高后墙短后坡日光温室20世纪80年代中期以来,由于喜温果菜类蔬菜季节栽培技术的发展,矮后墙长后坡日光温室的不足之处越显突出,亟待改进。在总结矮后墙长后坡日光温室优缺点的基础上,又逐步形成了高后墙短后坡的日光温室(图31、图32)。在北纬40°以北地区,这种温室的跨度为6~7米,脊高2.5~3.2米,后墙高1.8~2米,后屋面水平投影为1.2~1.6米。
图31 高后墙短后坡日光温室1.后坡 2.后墙 3.中柱 4.腰柱 5.前柱 6.横梁 7.横梁 8.拱杆 9.柁
图32 短后坡高后墙半拱形日光温室示意图(单位:米)
这种温室由于加高了后墙,缩短了后坡,相对增加了采光面积,加大了温室空间,提高了土地利用率,增温效果较好,中午前后比矮后墙长后坡温室温度高。由于夜间散热面比矮后墙长后坡温室相对为大,保温性能不及后者。但由于扩大了采光面,增加了采光量,在一定程度上弥补了夜间保温能力差的不足。这种温室土地利用率高,作业方便,有利于黄瓜等喜温果菜生产,20世纪90年代以来各地新建的日光温室已开始向这一类型发展,并在采光角度和保温措施等方面不断地进行改进。其代表型结构主要有以下4种:
①竹木结构悬梁吊柱式日光温室 这是比较原始的一种结构类型。温室前坡下每3米设一道立柱,同排立柱上设一道横梁(拉杆),横梁上用吊柱,下端固定在横梁上,上端顶着竹拱(图33)。悬梁吊柱式日光温室的优点是减少了温室下的立柱,压膜线容易压紧棚膜;缺点是在压膜线的作用下,棚膜会形成有规则的波浪式起伏,对温室采光不利。
图33 悬梁吊柱式日光温室1.后坡 2.拱杆 3.腰柱 4.前柱 5.吊柱 6.横梁②竹木结合加强架日光温室 这是一种比较原始型的前坡下无柱式结构(图34)。温室前坡下每3米设一道加强架。加强架的结构是:用小头直径10厘米的原木,上端固定在柁头上,下端在前立柱上。在原木上、中、下适当位置各设1个小立柱,各小立柱之间用横梁。在3道小立柱上固定竹片,此乃桁架式竹木结合的加强架。各加强架间按60厘米距离设置拱杆,拱杆上端固定在脊檩上,中间由上而下担在3道拉杆和前立柱的横梁上,下端插入土中。竹木结合式加强架日光温室虽然取消了前坡下的立柱,方便了作业和有利于2次覆盖,但由于加强架的下梁仍比较低矮,种植黄瓜及在室内操作仍显不方便。
图34 竹木结合式加强架日光温室1.后坡 2.中柱 3.加强架 4.拱杆 5.吊柱 6.前支柱③钢加强架前坡下无柱式日光温室 这是在竹木结合式加强架基础上,新形成的一种前坡下无柱式日光温室(图35)。温室前坡每隔2.5~3米设一道钢质的加强架,加强架上弦用6分镀锌管,下弦用?12圆钢,拉花用?10圆钢焊接。加强架上端固定在脊榱横梁拉杆或8号铁丝。两加强架间按60~65厘米设竹拱。
图35 钢加强架日光温室1.土墙 2.钢加强架 3.横拉杆④钢架全室无柱式日光温室 钢架全室无柱日光温室的跨度、高度、前屋面形状与竹木骨架温室无大差异,但是墙体和层面差别较大,其山墙、后墙是用空心砖或黏土砖砌筑成的夹心墙,内填珍珠岩或炉渣,后屋面覆盖水泥预制板。前后屋面的骨架用钢材料焊接为一体,其中上弦用6分镀锌钢管,下弦用?12圆钢,拉花用?10圆钢焊成,上端焊接在后墙顶梁上,下端焊接在底脚地梁上。拱架上下弦距离20厘米,拱架间距75~80厘米,拱架用3道?14圆钢作横向拉筋(图36)。代表温室有鞍Ⅱ型日光温室(图37),辽沈Ⅰ型日光温室,熊岳第二代节能日光温室,冀优Ⅱ型日光温室等。
图36 钢架全室无柱日光温室
图37 鞍Ⅱ型日光温室结构示意图(单位:米)
(3)高后墙无后坡日光温室20世纪70年代前期,辽宁省不少地方建造无后坡日光温室,只有山墙和后墙,不设后屋面。后墙高2.32~2.4米,用竹竿作拱杆,顶部直接担在后墙上,前屋面半拱形(图38)。夜间覆盖纸被草苫。这种温室因为不设后屋面,节省了建筑材料,降低了造价,光照充足,白天升温快,温度高,但是保温困难,夜间降温快,黄瓜不能进行越冬栽培,只能进行春提早或秋延后黄瓜栽培生产。
图38 高后墙无后坡日光温室1.后墙 2.拱杆 3.中柱 4.腰柱 5.前柱 6.横梁(4)普通一斜一立式日光温室普通一斜一立日光温室的后屋面骨架和构造与半拱式基本相同,前屋面拱杆用小头直径3~4厘米竹竿做成,拱杆间距50~60厘米,上端固定在脊檩上,下端固定在前立窗上。前立窗是用木桩支起一道横梁构成的。北纬40°以北地区跨度多为6米,后屋面水平投影1.4~1.5米,脊高2.4~2.5米。前立窗宽60厘米,前屋面采光角23°左右(图39、图40)。这种温室前屋面没有弧度,薄膜不容易压紧,遇到大风天气,屋面薄膜容易鼓起,随着风速的加快而出现上下摔打现象,往往造成薄膜破损,必须用竹竿或木杆压杆才能压牢。
图39 普通一斜一立式日光温室1.后墙 2.柁 3.中柱 4.脊檩 5.腰檩 6.拱杆 7.前立窗 8.前柱 9.横梁 10.后坡
图40 一坡一立式日光温室结构简图(单位:米)
(5)琴弦式日光温室琴弦式日光温室是瓦房店农民创造的,其跨度7米,脊高3.1米,后屋面水平投影1.25米,前立窗高80厘米,后墙高2.2~2.3米。前屋面每隔3米设防桁架用木杆或钢管做成。架上端固定在脊檩上,下端固定在前底脚木桩上。在桁架上东西横拉8号铁线,铁线间距30~40厘米,两端固定一东西山墙外的地锚上,使前屋面呈琴弦状。在8号铁线上按75厘米间距,用2.5厘米直径的竹竿作拱杆。琴弦式日光温室前屋面采用钢管桁架可不设立柱,木杆桁架强度不够时,可设一排支柱。琴弦式温室固定薄膜不能用压膜线,在薄膜外面用细竹竿压在拱杆上,用细铁丝穿透薄膜,把上下细竹竿拧紧(图41)。
图41 琴弦式日光温室1.前立柱 2.前立窗 3.钢管桁架 4.脊檩中柱 5.横拉8号铁线 6.细竹竿骨架 7.山墙 8.山墙外8号铁线 9.地锚琴弦式日光温室的优点是建材截面小,桁架数量不多,遮荫面小,室内光照充足,作业方便。缺点是固定薄膜要穿透很多孔洞,不但增加了缝隙放热量,薄膜也容易从穿孔处破损。琴弦式日光温室冬季栽培黄瓜等喜温果菜类获得成功后,很快在华北和黄淮等地区发展起来,尤其山东、河南推广面积较大。