裝配式節(jié)地節(jié)能高性能日光溫室及其建造工藝的制作方法
【專利摘要】裝配式節(jié)地節(jié)能高性能日光溫室及建造工藝，本發(fā)明日光溫室采用整體輕鋼骨架與吸熱儲熱保溫多層復合圍護體相結合的建筑結構。其建造采用標準化、模數(shù)化部品裝配工藝，各部品均為固定件連接。這種溫室可節(jié)地50％，室溫提高4℃以上，在北緯43°也不須加溫，實現(xiàn)了高性能。
【專利說明】
裝配式節(jié)地節(jié)能高性能日光溫室及其建造工藝
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于現(xiàn)代農業(yè)技術領域，涉及一種日光溫室，尤其是一種裝配式節(jié)地節(jié)能高性能第三代日光溫室及其建造工藝。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)代農業(yè)的方向之一，就是發(fā)展以溫室設施為代表的高效種植業(yè)。在歐美發(fā)達國家，荷蘭為代表，以發(fā)展大型連棟現(xiàn)代溫室為主，但由于其投資大，加溫能耗高，在我國的發(fā)展受到限制。我國以發(fā)展中國原創(chuàng)的日光溫室為主。由于日光溫室投資小，不加溫或只需輔助加溫，以日光為主要熱源，所以適應了國情，得到空前發(fā)展，占全國溫室總量的80%以上。在未來相當長的時期內，日光溫室將因其可以節(jié)能，仍會成為我國的主導性溫室。
[0003]對于我國現(xiàn)有的日光溫室，中國農大李青云教授在其所著《高產蔬菜日光溫室設計建造與管理》一書中，根據(jù)全國日光溫室協(xié)作網(wǎng)專家組的理論，將其分為第一代和第二代。其分代主要依據(jù)對室溫影響很大的采光屋面角。屋面角采用合理采光屋面角的日光溫室稱為第一代日光溫室，而采用合理光時段屋面角的溫室，稱為第二代日光溫室。目前，第二代日光溫室采光量大，室溫高，效益好，代表我國溫室的先進發(fā)展水平。
[0004]雖然我國第二代日光溫室已經十分先進，促進了我國設施農業(yè)的快速發(fā)展，但縱觀現(xiàn)在已投入使用的第二代日光溫室，仍普遍存在許多問題。因此，有必要加快我國第三代溫室的開發(fā)，克服第二代溫室的不足，促使我國日光溫室成功升級換代，從而帶動我國現(xiàn)代農業(yè)的更快發(fā)展。
[0005]開發(fā)我國第三代日光溫室，已經不能像前兩代那樣，以研究合理的采光屋面角等采光設計參數(shù)為主要技術措施。如今，經幾代人近50年的艱辛努力，日光溫室的采光結構設計參數(shù)已基本趨于合理和科學，如前屋面角，后坡仰角，后坡水平投影，脊高，后坡高，寬高比，寬長比，溫室方位角等關鍵要素。雖然，采光結構設計的許多參數(shù)還會有繼續(xù)改進的可能，但其挖掘潛力的余地已很小。若想繼續(xù)提高采光量，增大日光有效利用來提高溫室性能效果會很有限。另外，前坡面透明覆蓋物及保溫坡，也都采用了目前國際最先進的材料，在近年很難會再有重大突破，要想在這方面技術升級來提高室溫也已不大可能。相比較而言，先進墻體材料的研發(fā)和使用，墻體結構的優(yōu)化，墻體保溫、儲熱、吸熱性能的提高，墻體工藝的現(xiàn)代化等方面，現(xiàn)有技術則著力相對較少，致使日光溫室墻體成為短板，問題最多，對日光溫室的升級影響最大。另外，現(xiàn)有日光溫室的骨架與建造工藝也十分落后，問題也不少。因此，我國日光溫室要升級到第三代，技術改進重點應放在墻體和溫室骨架結構、建造工藝三個方面。
[0006]第二代日光溫室存在的問題如下:
[0007]墻材落后。大多數(shù)日光溫室墻材均為粘土和粘土磚。輕質保溫防火的優(yōu)質新型墻材應用極少。使用粘土和粘土磚破壞土地，違背國家保護耕地及墻改的國策，且保溫性差。
[0008]墻體過厚。目前，粘土墻一般4-9m厚，幾乎與室寬相等，磚砌復合墻則1_1.5m，壓占土地也不少。如此厚的墻體，使日光溫室的土地利用率僅為30% -40%,大量土地被墻體侵占，不符合國家節(jié)土節(jié)地的政策。
[0009]日光溫室整體結構設計缺乏先進性?，F(xiàn)有墻體多為夯土結構，壓土結構，磚砌復合結構。而沒有采用建筑業(yè)普遍使用的承重框架加輕質保溫圍護體的先進結構，溫室骨架缺乏整體性，承重能力差。致使拱架不能大型化，溫室跨度小，室內面積小，難以實現(xiàn)溫室大型化和連棟化。同時，也沒有使用輕質保溫圍護體。
[0010]日光溫室建造工藝落后。現(xiàn)在已進入現(xiàn)代化社會，而日光溫室墻體還在用人工夯土工藝，壓土工藝，砌磚工藝，而沒有采用現(xiàn)代先進的裝配式建造工藝，建設速度慢，不符合現(xiàn)代農業(yè)建筑產業(yè)化發(fā)展方向。
[0011]日光溫室性能仍不理想。由于主要墻材為粘土、粘土磚，夾心或外貼保溫材料為聚苯泡沫板、秸桿、爐渣、珍珠巖。這些材料中，聚苯泡沫板的保溫性能很好，但儲熱性能很差，夜間室溫下降快。而其他材料則具有良好的儲熱性能，保溫性能卻較差。由于所用墻材保溫儲熱的綜合性能差，以至于墻體只能靠加大厚度來提高保溫效果。但即使如此，第二代日光溫室也只能使最低室溫在不加溫情況下達到8°c，仍然偏低，在北瑋43°以北地區(qū)，夜間仍需加溫，節(jié)能還不理想。

【發(fā)明內容】

[0012]針對現(xiàn)有第二代日光溫室的不足，本發(fā)明提供一種第三代裝配式節(jié)地節(jié)能高性能日光溫室.該溫室通過采用整體骨架加輕質保溫圍護體的技術，來提高墻體性能，同時，采用裝配式工藝，實現(xiàn)了對第二代日光溫室的換代升級，為第三代溫室的研發(fā)創(chuàng)造了條件。
[0013]本發(fā)明還提供了一種裝配式日光溫室的建造方法。
[0014]本發(fā)明的具體實施方案詳述如下:
[0015]—種裝配式節(jié)地節(jié)能高性能第三代日光溫室。其主要技術特征是在第二代日光溫室利用合理采光時段屋面角，優(yōu)化采光設計參數(shù)的基礎上，采用整體承重骨架與輕質保溫高性能復合圍護體相結合的先進溫室結構，且重點采用吸熱、儲熱、保溫、圍護預制板材復合墻體和后坡裝配式建造新工藝。其復合墻體和后坡由主要保溫儲熱材料板、輔助保溫材料板、儲熱材料板、面板、吸熱層所組成。
[0016]本發(fā)明采用的主要墻體和后坡保溫儲熱材料，是泡沫混凝土，或聚苯顆粒泡沫混凝土，或輕集料泡沫混凝土，或輕集料混凝土，或聚苯顆?；炷?。這些材料已普遍用于住宅建筑工程或其它建筑工程。
[0017]本發(fā)明采用的輔助墻體后坡保溫材料，是聚苯泡沫板，擠塑板，酚醛泡沫板。這些材料均有市售。
[0018]本發(fā)明采用的輕鋼整體骨架與復合輕質保溫非承重墻體和后坡相結合的溫室結構。它以輕鋼骨架承重受力，支撐溫室拱架，增大墻體和后坡的抗風壓能力。輕質復合保溫非承重墻體和后坡則主要承擔保溫、儲熱、吸熱作用，成為溫室圍護體。
[0019]本方明的輕鋼骨架由拱架和墻體、后坡框架組成。拱架以螺栓與墻體、后坡框架連為一體。墻體后坡框架由組合立柱和橫梁組成。橫梁沿墻體長度方向安裝。組合立柱間距與圍護體各層板材的寬度相等。組合立柱固定于混凝土基座上，橫梁固定于立柱頂端和后坡頂端，橫梁使所有組合立柱連為一體，增加墻體和后坡的整體性，并與組合立柱一起承受溫室荷載并抗風壓。另外，輕鋼墻體和后坡框架還起到支撐輕質保溫復合圍護材料的作用。后坡框架是后墻框架后上的延伸。后墻的組合立柱向上延伸折轉為后坡豎向骨架。
[0020]本發(fā)明的輕質保溫復合圍護體由多層組成。從內側到外側各層依次是:吸熱層、內側面板、儲熱材料層、主要保溫材料層、輔助保溫材料層、外側面板。各層材料固定于輕質墻體和后坡鋼框架內，形成一個完整的墻體和后坡。
[0021]本發(fā)明墻體的一個主要特征，是它直接深入地下，超過當?shù)貎鐾翆?cm以上，省去第二代溫室墻體外側的防寒溝，可以起到比防寒溝更好的切斷土層傳熱的作用。
[0022]本發(fā)明墻體的另外一個重要特征，是它的后墻向上延伸，直接成為溫室保溫后坡，使后坡與后墻成為一個整體，克服了第二代溫室后墻與后坡分離，后坡保溫簡單，影響室溫的不足，其后坡圍護體與骨架結構與后墻完全相同，而且與后墻為一體。其豎向骨架是墻體立柱的上延部分，其橫向骨架與立柱橫梁平行，位于后坡最頂端，上下兩側各一根，呈東西方向把后坡的豎向骨架連為一體。
[0023]本發(fā)明墻體的另外一個特征是設有與后墻結構相同的保溫前墻。前墻位于溫室前側地腳處，地下深于凍土層1cm以上，地上高30cm。地下部分起絕熱作用，切斷土層室內外熱交換，提高室溫?？朔说诙展鉁厥也辉O前墻，另設防寒溝的不足，減少了溫室占地，降低了造價，提高了性能。
[0024]本發(fā)明日光溫室的裝配式建造工藝是:
[0025]在廠內或現(xiàn)場按模數(shù)化和標準化尺寸，加工好溫室結構的拱架、墻體組合立柱、橫梁、復合圍護體內外側面板、主要保溫材料板、輔助保溫材料板、儲熱材料板、連接固定件、通風窗及開窗器、室門等，其中，主要保溫材料也可以采用現(xiàn)場澆注工藝，不需予制。各層墻體板材長度應與墻高相同，寬度應與立柱間距相同。立柱采用組合式。它由兩根豎向鋼管為立柱主體，再以兩根橫向鋼管把兩根豎向鋼管連為一體。其中，一根橫管焊接于豎管頂端，另一根焊接于地面處。豎管高度為墻高加后坡寬，橫管長度為墻厚。
[0026]挖出墻體基坑，基坑深度應大于凍土層1cm以上。然后，在坑內按組合立柱間距澆注立柱基座，基座應預埋螺栓。
[0027]將組合立柱用螺栓固定于基座上，然后將兩根橫梁用固定件固定于墻體頂端組合立柱的內外兩側，另一根橫梁用固定件固定于后坡頂端。再將拱架用固定件裝配于后墻坡頂部的橫梁上及溫室前墻內側的橫梁上。隨即將門框用螺栓固定于一頭山墻的立柱上。通風窗框及開窗器也用螺栓固定于拱架上，溫室整體骨架完成。
[0028]安裝墻體保溫儲熱吸熱圍護體。先安裝主要保溫儲熱材料板，再安裝輔助保溫材料板和儲熱板，最后安裝內側與外側纖維水泥面板。內側纖維水泥板的板面，另黏貼一層吸熱材料。各層材料板均鑲嵌于墻體框架兩相鄰組合立柱之間，并用固定件與輕鋼框架連結。但纖維水泥面板則用螺釘固定在立柱上，成為墻面。后坡面由于與后墻為一體，所以已隨后墻一起完成。
[0029]安裝通風窗和室門，覆蓋前坡面塑料膜并固定，最后覆蓋保溫被并安裝卷簾機。溫室安裝結束。
[0030]當后墻主要保溫儲熱材料不是板材，而采用澆注成型時，其墻體建造工藝為:先在輕鋼龍骨的內側用螺釘固定內側纖維水泥板，將輔助保溫材料和外側面板用螺栓固定于龍骨的外側，形成墻體空腔。最后，向空腔內澆注主要保溫材料漿體。漿體硬化后，將內側面板、外側輔助保溫材料、龍骨，粘結成一體，形成墻體。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:
[0032](I)為日光溫室由第二代向第三代升級開辟更為合理先進的技術道路，克服目前日光溫室技術開發(fā)重于優(yōu)化結構采光參數(shù)，以提高采光率為增大室溫主要技術手段的不足，轉而采取在現(xiàn)有優(yōu)化結構采光參數(shù)，提高采光率的基礎上，重點開發(fā)新的墻體材料及墻體結構，提高墻體吸熱、儲熱、保溫綜合性能。(2)節(jié)地。降低日光溫室墻體的占地面積，提高土地利用率至少50%。(3)進一步提高節(jié)能效果。實現(xiàn)日光溫室不加溫，即使在在北瑋43°C以北的高寒地區(qū)也可不加溫生產，比第二代溫室節(jié)能10%以上。(4)實現(xiàn)日光溫室高性能，其最低室溫提高4°C，達到夜間最低氣溫不低于12°C，室內外溫差最高達35°C以上，將日光溫室的應用推進到北瑋43°的以北地區(qū)。(5)實現(xiàn)日光溫室建設裝配化，產業(yè)化，裝配率達80%以上，改變目前夯土、壓土、砌筑的落后工藝，帶動日光溫室建設現(xiàn)代化。
【附圖說明】
[0033]圖1:本發(fā)明整體結構示意圖。
[0034]圖2:本發(fā)明墻體及后坡保溫圍護體結構示意圖。
[0035]附圖1中:1為地面，2為拱架，3為后坡框架，4為后坡復合保溫圍護體，5為組合立柱位于墻體頂端的橫向連接鋼管，6為墻體復合保溫圍護體，7為組合立柱，8為組合立柱位于地面的橫向連接鋼管，9為立柱基座。
[0036]附圖2中:1為主要保溫儲熱層，2為儲熱層，3為內側纖維水泥面板，4為吸熱膜層，5為輔助保溫板層，6為外側纖維水泥面板。
【具體實施方式】
[0037]建造一種全裝配式適用于北瑋44°地區(qū)的日光溫室。它的墻體和后坡主要保溫儲熱材料采用預制大型聚苯顆粒泡沫混凝土板。其輔助保溫材料采用厚度20cm擠塑板。其儲熱材料采用市售通用儲熱板，厚度10cm。其吸熱材料采用市售通用吸熱膜。各層墻體材料的規(guī)格均立于聚苯顆粒泡沫混凝土板相同。該裝置采用整體式輕鋼結構，拱架與墻體和后坡框架連為一體。室內跨度設計為12m，比普通日光溫室寬4m，屬于大跨度溫室。其前屋面采用先進的合理時段采光角。
[0038]首先開挖基礎，深度1.5m，超過當?shù)貎鐾翆印Ｔ诨觾劝?.2m中心間距饒注高
0.5m的組合立柱混凝土基座。
[0039]安裝組合立柱。組合立柱用螺栓固定于混凝土基座上。組合立柱每1.2m安裝一個。每個立柱由4根鋼管焊成。其中，兩根豎管相當于墻高加后坡寬(含地下1.5m)，兩根橫管相當于墻厚和后坡后。一根橫管焊接于兩根豎管頂端，一根橫管焊接于地面處。橫管把兩根豎管連為整體，形成組合式立柱。組合立柱應在廠內預制。
[0040]安裝連接橫梁，沿墻體長度方向，在組合立柱墻體頂端的內外側，各以螺栓固定一根鋼管作為橫梁，把所有組合立柱連為一個整體。再在后坡頂端的上下側也各安裝一根橫梁，使后坡骨架成為一體。
[0041]安裝拱架。以螺栓將拱架一端固定到后坡頂端前側的橫梁上，另一端以螺栓固定到前墻立柱(僅高出地面30cm)頂端內側的橫梁上。
[0042]安裝墻體和后坡各層圍護材料。首先安裝大型預制保溫儲熱材料聚苯顆粒泡沫混凝土板，將該板鑲嵌于兩個立柱之間。板的下端立于基坑底部，埋入地下1.5m，既使墻體穩(wěn)固，又可取代防寒溝。板之間填充密封膠。板和組合立柱之間采用固定件固定。然后在聚苯顆粒泡沫混凝土板外側，安裝15cm厚聚苯泡沫板，作為輔助保溫層。接著在聚苯顆粒泡沫混凝土板的內側，安裝1cm儲熱板。最后，在墻體內外兩側，安裝纖維水泥板作為墻體面層，板縫用密封膠密封并粘貼防裂帶。在內側纖維水泥板的板面，可粘貼一層吸熱材料膜。墻體和后坡安裝結束。
[0043]在拱架頂部安裝通風窗和開窗器，在一頭山墻上安裝室門。
[0044]安裝前坡高透明塑料薄膜。
[0045]安裝保溫被及卷簾機。
【主權項】
1.裝配式節(jié)地節(jié)能高性能日光溫室及其建造工藝，本發(fā)明采用整體輕鋼骨架與吸熱儲熱保溫多層復合圍護體相結合的建筑結構和裝配式建造工藝。2.權利要求1所述整體輕鋼骨架包括拱架與墻體和后坡框架，以及門窗框，拱架、墻體和后坡框架、門窗框架，安裝后為一個整體溫室骨架。3.權利要求1所述吸熱儲熱保溫多層復合圍護體，其主要保溫儲熱材料板位于墻體和后坡芯部，其外側為輔助保溫材料板，其內側為儲熱材料板，輔助保溫材料板和儲熱材料板的外層為纖維水泥板面層，在內側纖維水泥板面，則復合有吸熱材料層。這一圍護體既用于墻體，也用于后坡，安裝時用固定件固定于墻體和后坡框架中。4.權利要求2所述墻體和后坡框架，由組合立柱與橫梁組成，組合立柱由兩根豎向鋼管作為立柱主體，豎向鋼管于墻體頂部、后坡頂部、地面部的位置分別用橫向鋼管將兩根豎向鋼管連接成組合立柱，各個組合立柱的頂部內側和外側分別用鋼管橫梁沿墻體長度方向連接為墻體和后坡的整體框架，組合立柱為豎向支撐，橫梁為橫向支撐。后坡與后墻的輕鋼框架是一個整體，后坡框架實際是后墻框架向上的延伸，二者結構形式完全相同。東西山墻只有墻體輕鋼框架，沒有坡面框架。5.權利要求3所述主要保溫儲熱材料為泡沫混凝土板，或聚苯顆粒泡沫混凝土板，或陶粒泡沫混凝土板，或聚苯顆?；炷涟?，或陶?；炷涟濉?.權利要求3所述輔助保溫材料為聚苯泡沫板，或擠塑板，或酚醛泡沫板。7.權利要求1所述裝配式建造工藝，所用輕鋼骨架材料與吸熱儲熱保溫多層復合圍護體材料、固定件，均采用標準化、模數(shù)化預制加工，然后運至現(xiàn)場裝配施工，輕鋼骨架材料與復合圍護體材料采用固定件固定為整體。
【文檔編號】A01G9/14GK105875271SQ201410786944
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】閆振甲
【申請人】閆振甲