Venlo型温室在鞍山地区适用性初探.doc

1、 1 Venlo 型温室在鞍山地区适用性初探 摘要 温室作为一种重要的保护地栽培设施，在鞍山地区的发展已历经几十年。但其类型仍集中在以土坯墙为蓄热体的焊接式日光温室。作为作物种植用途的现代化的连栋温室在鞍山地区仍较少见。本文根据鞍山地区的地理及气候背景，结合目前国内主流的温室理论经验，对鞍山地区现有的 Venlo 型温室适用性进行了分析、探讨。探讨结果认为，鞍山地区从技术角度上是适合建设中等或大型规模的 Venlo 型温室的。但考虑经济层面和认知层面的因素，鞍山地区的 Venlo 型温室建设尚不能形成规模。因此， Venlo 型温室在鞍山地区的发展还需要政策的扶持和农技推广部门的努力。 关键词

2、 Venlo 温室；鞍山地区；适用性；设施农业推广 鞍山地区地理位置及气候背景 鞍山市地理位置及气候背景概述 鞍山位于辽东半岛中部，松辽平原的东南部边缘，东依千山山脉，西有辽河、浑河、太子河、饶阳河四大河流。鞍山辖区狭长，地理坐标位于东经 122 10 123 41，北纬 40 27 41 34。鞍山地处中纬度，暖温带大陆性季风气候区。由于鞍山地区东部、北部有群山遮挡，南部平原延伸至海湾。 所以鞍山地区气候特点更接近于营口、大连等滨海城2 市，与相距仅 90km 的辽宁省省会沈阳气候特点大不相同。鞍山地区气候特点为四季分明，降水充沛，温度适宜。光照充足，剧烈的灾害性天气相对较少，是非常适合人类

3、居住和发展农耕的地方。 历史上鞍山地区出现剧烈灾害性天气的情况相对较少，但是冬夏两季仍有发生剧烈灾害性天气的可能。冬季，鞍山地区东部、北部群山垂直高度较低，无法阻挡所有的冬季寒流，特别近年来气候变化剧烈，致使本地区影响工农业生产和人民生活的暴雪灾害频发。夏季，由于鞍山地区面向海湾，无天然屏障，且有一条影响我 国的主要热带气旋路径行经辽东半岛，致使本地区有发生热带气旋灾害或洪涝灾害的可能。 鞍山市区气候背景数据 气温 鞍山市年平均气温为 9.6，最高为 11.3 (1998 年 )，最低为 8.4(1976 年 )。鞍山的气温波动幅度很大，历史上极端最低气温为 -30.4，极端最高气温为 36.

4、9。 降水 鞍山年平均降水量为 708mm，最多为 1042mm(1986 年 )，最少为384mm(1989 年 )。 日照 鞍山市日照比较充足，年平均日照时数为 2543h，最多 2716h(1975年 )，最少 2303h(1990 年 )。生长季 (4 9 月份 )的日照时数也有 1200h 1400h，基本可以满足农业生产的需要。 3 湿度 鞍山市年平均相对湿度为 58，最高为 67、最低为 52。湿度的月际变化也比较大，一年中 3、 4 月份最低，平均为 47 49， 7、 8 月份最高，可达 75左右。 鞍山基本气候情况 (月值 ) 鞍山市基本气候情况如表 1、图 1 所示。 鞍

5、山地区各类型温室发展沿革 据资料，鞍山地区自 20 世纪 30 年代开始便出现以早育为目的 的不加温日光温室。它不同于我国清代王公贵族家中为名贵花木越冬而建造的“暖房”，其特点为：以农业生产为目的，不加温，利用太阳光转换热能，加强采光面保温性等现代目光温室所具备的基本特性。可以说，鞍山地区出现的日光温室是中国日光温室的雏形，鞍山也是中国目光温室的发祥地。 1960 1980 年间，鞍山地区日光温室发展获得了长足的进步。其间出现了适合辽东地区使用的鞍型、鞍型等日光温室类型。 1990 年以后，受鞍山市“大工业城市”身份的影响，设施农业发展缓慢。同时期国内许多大中城市已经开始发展现代化连栋温室种植

6、 技术，而鞍山地区的设施农业还停留在农户自主建造的圆钢焊接土坯墙玻璃或塑料薄膜日光温室阶4 段。 2000 年以后，鞍山地区出现了第一栋以植物工厂化生产为目的的中等规模 Venlo 型连栋温室。其覆盖材料为聚碳酸酯中空板 (即 PC 板 )，设有湿帘一风机降温系统和内遮阳保温系统。相对来说，其配置基本达到当时国内现代化连栋温室中档水平。 2009 年，海城三星农业公司建造了一栋全单层玻璃覆盖的中等规模 Venlo 型连栋温室，其覆盖材料为单层浮法玻璃，设有外遮阳系统、内遮阳保温系统、湿帘一风机系统等。其配置为目前鞍山地区最为先进 的种植用 Venlo 型温室。 Venlo 型温室在鞍山地区的应

7、用现状 Venlo 型温室概述 Venlo 为荷兰小镇名， 20 世纪 50 年代，一种小屋面尖项的连栋温室在此地诞生。因此，这类温室便被命名为“ Venlo 型”。 Venlo 型温室的基本特点是小屋面、可连栋、顶部和四周覆盖高透光保温材料。 1980 1990 年，中国曾大批量从荷兰直接引进原装 Venlo 型温室。事实证明，几乎所有的原装 Venlo 型温室在中国大江南北皆遭遇“水土不服”的不适应情形。造成这一情形的根本原因是中国和 荷兰的气候不同。中国地域辽阔，大陆地区北至北温带的北端，南端则属亚热带、热带。全境四季分明，夏热冬冷，年温差大，气候差异大。荷兰面积仅比我国台湾省略大，受北

8、大西洋暖流影响，四季湿润，降水充沛，日照时数少，温差较小，夏季平均气温为 16，冬季平均气温为 3，全年基本无霜。因此，荷兰5 温室以追求高光照为主要目标，设计上力求一切可能遮挡光照的结构与设备，而对保温性基本没有要求。中国的气候条件则要求温室若进行周年生产，则必须具有冬季保温、加温，夏季遮阳、降温的基本功能。 鞍山地区的 Venlo 型温室应用现 状 鞍山地区的第一栋 Venlo 型温室顶部覆盖材料为 8mm 厚的 PC 板，设有内遮阳保温系统、水暖加温系统和湿帘一风机降温系统。原为远洋农业公司生产蝴蝶兰用 (2007 年因遭遇一场百年不遇的暴雪而倒塌 )。该温室在应用过程中发现，外遮阳系统

9、的缺失导致湿帘一风机系统的夏季负荷加大，降温困难，即便使用内遮阳也于事无补。另外，由于该温室在设计过程中为了将温室与办公楼相连接，设计人员将湿帘设计在温室通道内，利用顶部开窗作为湿帘进气通道，这使得湿帘进气量小，过帘风速低，导致湿帘蒸发效率大幅降低，降温效果不好。这是实用向虚 华的一次妥协，这一妥协为日后的使用留下了隐患。温室北侧与高大建筑物的连接终也成为其倒塌的根本原因。 海城三星农业公司的 Venlo 型温室于 2008 年底设计施工， 2009 年初投入使用，用于工厂化育苗。该温室采用全单层玻璃覆盖，配置有外遮阳、内遮阳保温系统、湿帘一风机系统等。由于刚刚启用，并无更多的使用反馈。 Ve

10、nlo 型温室在鞍山地区适用性分析 6 Venlo 型温室适用性的研究进展 早在 1999 年。周长吉等人就已经对荷兰 Venlo 型温室在北京地区的适应性做过分析，当时的研究对 象是刚刚开始大批量引进中国的原装荷兰Venlo 型温室。其结论为：大面积的单体 Venlo 型温室用于中国，在夏季降温、冬季加温方面都将困难，不可照搬荷兰模 式。其后，学术界和温室企业一直没有停止对 Venlo 型温室在各地适应性的研究。从结构性能、覆盖材料、环境控制、节能技术，到前期规划，无不涵盖，发表了大量总结性和探索性文章。 时至今日，对于各类温室适应性的研究已经转为适用性的研究。因为，某一地区发展完善的温室类

11、型都不可能完全适应另一地区的气候条件，对某种类型的温室进行针对当地气候条件的适用性设计或改造， 远比单纯研究某一类型温室能否适合该地应用更加实际。所以，汲取其优点，摒弃其缺点，发挥其长处，改善其不足是适用性设计的根本目的。 20 世纪 80 年代 90 年代，一波又一波的进口温室引进潮不仅留给了我们经验教训，而且也给设施农业研究设计人员和农技推广人员一次观念更新。总结 10 多年前的失败经验不难发现，当时我国引进温室的主流思想是引进某一种温室类型或种植模式来解决各地的问题。虽然当时各企业也都逐渐意识到原装温室“水土不服”的问题，并对各地的气候特点和温室对气候的适应性予以重视，但针对关键技术、设

12、计方案、问题解 决措施等项目的研究仍较少，国家对关键技术研究开发支持的力度小，缺乏相关的技术标准，少数企业内部实行的企业标准也不完备。在现代化农业园区项目大批上马的大背景下，正确的声音缺乏力度，错误的观念被华丽的表7 象所掩盖。直到 21 世纪初，“温室设计和建设应因地制宜”的理念才逐渐成为主流，逐渐树立起温室建设要“有明确的目的性”、“明确各类设施的主要作用”、“要适应当地的气候条件”、“要考虑其他因素”的基本设计理念。 目前国内主流 Venlo 型温室在鞍山地区的适用性分析 结构荷载 一般，国内厂 商提供的 Venlo 型温室设计说明中标称的风荷载为0.5kN/m2，雪荷载为 0.3kN/

13、m2 0.35kN/m2。据相关设计标准要求，基本风雪压取值按当地 30 年一遇标准，风载、雪载基本可以达到要求。 但是，目前我国尚未对温室厂商设计中的荷载部分进行强制要求。国内温室厂商的设计说明中虽标明风雪载，却无法给出该数据的计算依据。并且，国内温室厂商无论何种类型的温室设计，其设计说明中的数值基本相同。这不难看出，国内温室厂商的设计说明中所列数据，只能说是经验数据，而并非计算数据或测试数据。这也从侧面说明了中国温室 行业设计能力的不足。 经调查发现，造成中国温室行业设计能力不足的原因有很多，主要原因则集中在中国农业体制方面。中国农产品价格低廉，因此，在农业生产的各个环节，成本因素都要着重

14、考虑。若比照建筑行业的设计模式将耗费大量的人力、物力和财力，这无形中会大幅增加温室的建设成本，影响农产品的价格。其次，我国设施农业从业人员收入偏低，设计人才中稍优秀8 者均投奔建筑、环境等相关行业，人才流失较大。此外，设施农业标准尚不健全，缺少专业设计软件 (即便有某些温室专业软件，其适用性也非常窄 )，缺少专业的测 试机构，缺乏具有足够影响力的行业组织。因此，温室行业目前仍呈企业间各自为战、设计能力停滞不前的状态。 温室顶部及四周的保温材料的保温性能均不及同等厚度的不透光材料。相对而言，温室表面传热很大。一座正常生产的温室其散出的热量可以融化温室顶部部分积雪，降低雪压。 总结以上原因，苛求温

15、室厂商严格根据当地风雪条件进行设计是不现实的。经调查不难发现，只要是合格的温室厂商，其产品设计均可以满足30 年一遇的设计要求。即便是 2007 年初远洋公司倒塌的温室，也归咎于在大风的作用下堆积在办公楼与温室连接处的积雪太厚 (近 1m 厚的积雪 )，该温室其他部位基本完整良好。 采光性能 现代温室就是利用太阳光，将光能转化为热能的农业建筑。采光性能的优劣直接影响到温室日间能否获得足够的光照和热能。 Venlo 型温室目前常见的覆盖材料主要是玻璃和聚碳酸酯中空板 (PC 板 )两种。二者相比，透光性方面，玻璃 (约 90 )优于 PC 板 (约 75 -80 )，保温性能方面，PC 板 (传

16、热系数 3.3W?m-2? -1， 8mm 中空 )优于玻璃 (传热系数6.4W?m-2? -2， 5mm)。 对于年总光照时数达到 2000h 3000h 的鞍 山地区来说，除非自然光照明显不足，否则玻璃和 PC 板材料从采光性能来讲，是基本一样的。 9 保温性能 温室保温性能的优劣直接决定温室冬季夜间温度能否达到种植者要求，或能否将加温成本控制在种植者可以接受的范围内。 从上述数据可以看出， 8mmPC 板的保温性能优于 5mm 玻璃。考虑加温成本，玻璃明显不适合作为鞍山地区 Venlo 型温室的顶部覆盖材料。如图2，荷兰地区的年温差远小于鞍山地区，且荷兰地区的最高、最低月平均气温均在较为

17、舒适的范围内。即便如此，荷兰近年来的 Venlo 型温室也大量采用 PC 板作 为保温材料，那么，鞍山地区更应避免采用单层玻璃作为温室顶部覆盖材料。 从保温角度考虑，一般，厚度越厚、层数越多的 PC 板保温性能越好，荷兰小镇维荷芬 2002 年建成的一座温室即采用 T4 层 16mm 厚的 PC 板。但使用厚度值过大及层数过多的 PC 板会影响透光率。因此，对以栽培某些光照需求较高的作物为目的的温室而言，厚度值过大及层数过多的 PC 板并不适用。 提高温室的保温性能，采用高保温性透光覆盖材料仅仅是其中一种方法。加装第二保温层、加装夜间不透明覆盖物等也都是常用的保温手段。其基本原理是：人为增加温

18、 室内空气间层，利用静止空气的保温性进行保温；减小温室内加温空气体积：不透明材料较透明材料的保温性具有绝对优势等。 10 加温方式 目前。在各类加温方式中，燃煤水暖加温方式是成本最低、最为普遍的加温手段。与燃煤、燃油或电热加温机以及辐射采暖等常规采暖手段相比，其供热面积大，升温、降温曲线平缓，成本低廉。一般来说，在结构形式、覆盖材料和加温方式基本相同的条件下，温室面积越大，单位面积热耗越小。但其缺点是污染性是最大的。 目前，国内部分学者正在探索热泵技术在温室加温方面的应用。其实验结论基本为 ，热泵采暖比燃煤水暖更加节能环保。例如地源热泵系统较燃煤水暖系统节能、减排 58以上。但是，限于热泵系统的初期投资和设备维护费用，目前温室热泵加温技术还难以在温室加温中大面积推广。 遮阳方式 目前， Venlo 型温室仅有外遮阳和内遮阳两种遮阳方式。其基本原理相同，但外遮阳的降温效果明显优于内遮阳。 由于遮阳系统同时肩负着调节光照度、降温、保温、降低自然灾害影响等多重任务，因此根据作物需求和当地气候条件，选择合适的遮阳类型非常重要。如对顶部覆盖材料为玻璃的温室而言，外遮阳具有一定的降低冰雹危害的作用：采用铝箔内遮阳幕布或其他隔热保温材料制作的内遮阳幕布具有分隔温室内空气间层，减少温 室内加温空气体积的作用，具有保温功能。 降温方式