温室结构的优化与新材料

《温室结构的优化与新材料》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、序言日光温室是我国重要的作物栽培设施，其建造和运行成本低，合乎我国国情，适合中国经济发展的需要，而且伴随着能源的短缺，日光温室将成为今后我国大面积温室园艺产业发展的必然选择。但由于对日光温室光温性能和结构强度设计等方面的研究还不成熟，大量农民建造日光温室缺乏科学的理论指导，导致日光温室在生产应用中达不到节能、高效、高产的理想效果,甚至事故频发。另外随着我国设施园艺现代化进程的推进与发展，其他行业的各种新技术、新材料也越来越广泛的应用于这一领域。所以，优化结构设计与新材料的开发的与应用，已经成为了继续推

2、进日光温室发展的时代所迫。一.日光温室结构优化日光温室结构优化首先应该满足可靠性准则，即安全性、适用性和耐久性。日光温室结构优化的内容是确定合理的几何尺寸，使其在特定建设条件下能满足种植作物生长的温光要求，同时在满足结构安全性准则的基础上达到结构用材最省。过去20多年，我国在日光温室结构优化的研究中取得了很大成绩，但就目前日光温室的应用现状和研究水平看，要进一步规范日光温室建设，提高其经济性能，下列问题有待研究解决。(1)科学合理的设计荷载温室结构设计荷载规范中针对日光温室很多参数的取值方法不太明确，

3、缺少针对性，如风荷载体型系数、坡屋面积雪分布系数等没有具体明确的规定。此外，日光温室的保温被荷载取值及其在卷放保温被过程中荷载的变化、日光温室内保温材料的设计荷载等在设计规范中都没有具体规定。所以在温室结构设荷载规范的基础上，研究针对日光温室的荷载取值和不利荷载组合是日光温室结构优化首要解决的问题。(2)日光温室桁架结构的优化目前日光温室普遍采用桁架结构，但很少有基于日光温室的采光条件和室内作物生长模型对日光温室的桁架结构进行优化。对这种结构现有的设计方法还停留在根据经验首先确定桁架的结构参数(如桁架

4、的高度，腹杆的分布)，然后再对结构进行受力校核。(3)大型日光温室的合理几何尺寸目前很多地区都出现了大型日光温室，但都处于探索阶段，如何确定大型日光温室的合理尺寸，使之达到光热环境合理，又节约土地的目的，是目前大型日光温室需要急迫研究的问题。(4)土堆后墙的合理尺寸土堆后墙，可以节约建筑材料，提高目光温室的保温性能，特别在大型目光温室运用较多。但目前的土堆后墙普遍存在尺寸过大、强度无标准等问题，从目光温室的蓄热、保温和结构强度等方面考虑，研究合理的土堆后墙的尺寸，对减少目光温室建造的土方量、节约土地具

5、有重要意义。综上所述，日光温室的结构优化主要从日光温室的光环境、热环境和结构受力方面进行综合优化，寻求各参数的平衡点。从日光温室的荷载、几何尺寸、建筑材料等方面进行研究，提高日光温室的生产力，节约材料和土地，控制投资成本，使日光温室建造适合当地经济发展的水平，使栽培者获得更大的经济效益，以促进我国设施农业的持续健康发展。二.新材料的创新应用1.LED用于温室补光。光照是作物进行光合作用的必备要素之一，光照条件的好坏直接影响作物的产量和品质。温室内的光照度除与地理纬度、季节和天气状况关外，还与温室结构、

6、管理措施及材料的透光性能等密切相关。由于温室覆盖材料、灰尘以及结构遮光等因素的影响，温室内的光照状况要比露地差得多，一般仅为露地的30％～70％，尤其是在冬季和早春季节，太阳高度角低，日照时间短，温室内光照度往往不能满足作物生长的需求，人工补光成为众多可控环境温室管理的必然选择。目前，温室人工补光主要考虑三个方面要素：一是对光照度的要求。以主要作物光补偿点为依据，番茄、黄瓜、辣椒的光补偿点分别为3000Lx、2000Lx和1500Lx，光饱和点为70000Lx、55000Lx和30000Lx，因此，温

7、室补光光照度一般要求在作物冠层达到1000Lx～3000Lx。二是对光质的要求。作物的光合作用主要利用400nm～500nm的蓝紫光、600am～700nm的红橙光以及少量700nm～800nm的远红外光，温室补光一般根据作物不同，对R／B(红／蓝)和R／FR(红／远红)有特定要求。三是对光周期的要求。自然界昼夜交替、周而复始的现象形成了光周期，作物在漫长的进化过程中适应了这种明暗变化。但是，在冬至前后或连阴天时，光照时间往往不能满足作物生长发育需求，需要人工补光来增加光照时间。近年来，温室人工补光已

8、经成为设施园艺生产的重要手段，各种人工光源也得到了快速发展。目前，常用的温室人工补光光源主要有荧光灯、高压钠灯、低压钠灯、金属卤化物灯等。近年来，随着大功率LED的研制成功，新型节能光源LED也引起了广泛关注。普通荧光灯提供较多的绿光，约为50％，其余部分大多为红、蓝光，又分别约占总光谱的25％，远红色光谱比例很低。荧光灯发光效率较高，寿命长(约12000h)，但是功率较小(目前常用有28W和36W两种)，满足一定光照度所需灯具多。由于含有很多的绿光，容