周博士考察拾零(六十八)一种以涤棉轻质保温材料为墙体和后屋面的组装式日光温室

本文所述的组装式日光温室，专指后墙不能自承重且无被动储放热功能，前屋面骨架、后屋面骨架和后墙立柱一体化组装的日光温室结构。笔者曾报道过的草墙结构日光温室[1]、滑盖式日光温室[2]以及大棚式日光温室等都属于此种结构类型。

组装式结构日光温室，如同连栋温室和装配式塑料大棚结构一样，所有骨架在工厂加工、现场组装，现场焊接的作业少甚至完全没有焊接作业，因此，施工速度快，钢结构表面防护损伤小（尤其对热浸镀锌钢材），材料使用寿命长，且便于异地搬迁拆装。由于采用了轻质的保温材料做墙体和后屋面围护结构，温室骨架承受的结构自重荷载大大减轻，骨架截面尺寸也可相应减少，并最终体现在结构材料用量减少和造价降低上。但由于缺少了后墙被动储放热的能力，对温室夜间密封、保温和隔热性能的要求就必然提高。选择价廉、质轻、密封、高保温性能的后墙和后屋面保温隔热材料是保证这种温室正常生产的关I。组装式排架结构自身的结构强度和安装节点的处理也是保证整体结构抗风、抗雪和承载其他载荷的重要因素。所以，结构形式及其构件连接方式和保温材料的选择是这类温室成功与否的关键因素。

草苫、草砖、彩钢板、发泡水泥、珍珠岩等都是此类温室在不同地区试验和应用过的保温隔热材料，有的地方也曾用日光温室前屋面保温被做后屋面和后墙的保温材料，但总体上看，到目前还没有一种保温隔热材料获得大家的一致认可，进而推而广之。

2017年3月16日，笔者在新疆和田市团结新村考察时见到了一种用涤棉被做保温材料覆盖温室后屋面和墙体的组装式日光温室，虽然温室中还没有种植作物，其生产运行的性能还有待考证，但这种保温材料和组装结构还是引起了笔者极大的兴趣，现介绍给读者，供大家研究和实践。

温室结构

从外形上看（图1），这种温室和普通的日光温室一样，门斗、后墙、后屋面、前屋面和保温被等都完全与传统日光温室相同，但由于围护门斗、温室后墙、山墙和后屋面的覆盖材料采用了一种如同保温被一样完全柔性的涤棉材料，使温室的承力结构及其与覆盖材料的连接方式都发生了根本性的变化。

由图2可见，温室的承力骨架采用了完全的组装式结构，前屋面、后屋面和后墙立柱采用了一体化的组装结构，结构安装时如同塑料大棚骨架安装一样，可在地面上将一榀骨架（包括前屋面骨架、后屋面骨架和后墙立柱功能的一体化骨架）连接好后，2个人抓住骨架两端同时用力（或在骨架中部再施加第3个力），即可将骨架竖起并安装在两端的基础上，将所有骨架按同样的方式安装完成后，再安装山墙立柱（具体安装程序可视具体情况而定，可以是从温室中部开始向两侧延伸安装，也可以从温室两端山墙开始向中部靠拢，还可以从温室一端山墙向另一端山墙延伸安装），温室主体骨架的排架结构安装即告结束。所以，这种骨架现场安装方便、快速。

在主体骨架的排架结构安装完成后或在安装的过程中，还需同时安装温室骨架纵向系杆，包括屋脊梁、墙梁和前屋面系杆。由于是组装式结构，在主体骨架与纵向系杆连接时，采用了专用的连接件（图2b）。该连接件用自攻自钻螺钉首先固定在主体骨架上，再将纵向系杆穿过连接件凹槽后用契形销钉固定，即完成温室主体骨架与纵向系杆的牢固连接。骨架拆装时，只要反向用力将契形销钉退出，即可将纵向系杆与主体骨架分离。所以，安装和拆装都十分方便，而且不会对任何构件造成表面损伤。主体骨架用纵向系杆连接后即形成完全的排架结构。为了保证排架结构的纵向稳定性，一是在温室内山墙立柱的顶端设置了2根固定在地面上的斜撑（图3a）；二是在温室后墙的中部设置了“门”式刚性支撑（图3b），对于较长的温室（温室长度超过100 m），应在温室后墙立柱上设置2道刚性支撑，分别置于温室后墙距离山墙1/3长度位置的立柱上；三是在温室屋面靠山墙的第2根骨架和第3根骨架之间采用了连续的柔性斜撑（图4），该柔性斜撑可以是钢索、绳索、布带或其他材料，其设置位置，除了在靠近山墙的第2根骨架和第3根骨架间外，对于较长的温室还应在温室中部如同“门”式刚性支撑一样增加斜撑设置数量。这种斜撑设置应该说是完全按照国家规范针对轻钢结构中排架结构斜撑设置的要求而设置，能够满足排架结构纵向稳定的要求（具体施工程序应该是先安装带斜撑的骨架，然后再顺序安装不带斜撑的骨架，同时用纵向系杆将所有骨架纵向连接，以保证安装过程中结构的整体稳定性和安全性）。

温室保温材料及其固定

在温室主体钢结构骨架安装完成后第2道施工工序应该是安装温室的墙体和后屋面覆盖材料。

新型的涤棉保温被材料，厚度2～3 cm，保温芯为涤棉丝，内外两侧用防水胶布包裹，轻质、柔软，如同草苫墙体围护材料一样，如何紧密地将其固定在温室主体结构的承力骨架上，是这种温室结构的一大创新。

为了避免传统的用“穿钉”等方法从外部穿透保温材料后再将其固定在温室骨架上造成保温材料透气、渗水和“冷桥”等问题，设计者采用了在保温被加工过程中增设“固定带”的做法，在保温被的四周周边以及保温被沿温室墙体和后屋面固定方向的中部设置固定带（其中，中部固定带设置的数量和位置可根据温室墙体高度和后屋面宽度确定），沿温室的长度方向通过固定带将保温被牢固地固定在温室的骨架上（图5）。

所谓固定带，就是在保温被的面层材料上缝制（或粘贴）1根用帆布条（或其他材料）围成的布筒，在布筒的外表面间隔一定距离开洞。在布筒内通长穿1根钢丝或其他柔性绳索，在布筒的每个开洞处，用布带或绳索连接布筒内的绳索并将其固定在连接温室骨架的纵向系杆或基础地梁上。

受加工、运输设备和条件的限制，墙体和后屋面保温被材料的长度不可能做到与温室等长（设备受限时可能沿温室墙体和屋面方向铺设的长度也可能不能一次成型），所以，在温室长度（或跨度）方向对接保温被是不可避免的。为了解决两幅保温被对接的问题，温室设计者将保温被沿温室长度方向铺设的两端也预置了“固定带”，如同沿温室长度方向固定保温被一样，在两幅保温被连接处分别将保温被预置固定带通过内部绳索和外部绳索将其固定在同1根温室骨架上（图6）。2幅相邻保温被边缘搭接后用胶带粘接，可实现保温被的无缝连接。由于采用了专用粘接的方法，在保温被出现破损或划伤时也可以采用相同的方法粘接。这种粘接方法如同修补自行车内胎一样，在清洁完粘接表面后，双面涂上粘接剂，紧压抹平，可立粘立干，粘接强度高、密封性好。

按照这种连接方式安装的温室后墙和后屋面保温被，连接牢固，密封性能好，温室基本不存在冷风渗透形式散热现象的发生。由于保温材料自身表面光滑、防水，温室墙体和屋面的密封性能好，所以，温室的排湿就成为了这种温室的主要问题，否则温室内的空气相对湿度将会很高，容易引起种植作物的病害。

温室环境调控设备配置

该温室配置的环境控制设备包括通风设备和卷帘机。由于温室还未进入生产状态，这次考察中没有看到其他配套设备。

不像传统的日光温室通风窗设置，该温室没有设置屋脊通风窗，而分别在温室前屋面基部和后墙基部设置了通风窗（图7）。其中，前屋面基部的通风窗为连续卷膜开窗，采用电动卷膜器控制（图7a），可根据室内设置温度控制卷膜器的启闭；后墙基部通风窗则采用了间隔布置的矩形上悬通风窗，通风窗覆盖所用材料与墙体材料相同，手动启闭，在窗口覆盖材料的下沿缝制布带，窗户关闭时与窗口下沿的布带紧系，窗户开启时与窗口上沿的布带紧系即可完成对窗户的启闭作业（图7b）。由于完全采用人工启闭控制，温室后墙窗户启闭需要花费的时间长、劳动作业强度大，而且对室内环境控制的实时控制程度也不高。

从整体通风系统看，前屋面和后墙的通风口都非常靠近温室地面，温室通风时冷空气容易冻伤作物，此外，由于湿热空气往往在温室室内较高的位置，H仅依靠近地面的通风口很难将这部分湿热空气交换出去，所以，这种通风系统的通风效率不会太高。建议在条件许可的情况下，日光温室应尽量设置屋脊通风口，或者在温室后屋面开设通风口，以提高温室通风换气和降温排湿的效率。

温室的前屋面保温被采用了当地比较通用的针刺毡保温被，采用中卷式卷轴卷帘机卷被（图7b）。从现场情况看，这种保温被的质量不高，厚度较薄，保温芯的质量也较差，估计保温性能难以与后墙和后屋面保温被相匹配。笔者认为，如果能采用与墙体和后屋面保温材料相同的材料做温室前屋面保温被估计效果会更好，哪怕保温被的厚度较墙体保温层厚度薄点都是可以接受的，在今后的同类温室建设中不妨一试。

由于在考察中没有看到温室储放热系统或温室的加温系统，在严寒的冬季不考虑储热、加温，仅用严密保温是否能够安全越冬，目前还不得而知，笔者希望有机会跟踪这种温室实际种植条件下的运行情况，以全面、客观地评价这种温室的性能。

参考文献

[1] 周长吉.周博士考察拾零（五） 草墙结构日光温室[J].农业工程技 术，2011，31（19）：32-34.

[2] 周长吉.周博士考察拾零（五十八） 滑盖式日光温室[J].农业工程技术， 2016，36（19）：12-17.