设施园艺:第五章-园艺设施的规划与设计课件.ppt
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1、第五章第五章 园艺设施的规划与设计园艺设施的规划与设计l温室园区规划设计温室园区规划设计l日光温室的设计日光温室的设计l园艺设施规划设计的重要性:设施园艺园艺设施规划设计的重要性:设施园艺的高投入决定了必须要将规划设计放在的高投入决定了必须要将规划设计放在重要地位重要地位l设施类型选型是否合理设施类型选型是否合理l设施建筑方位是否合理设施建筑方位是否合理l设施建造是否牢固设施建造是否牢固l设施建造成本与经营管理设施建造成本与经营管理第一节第一节 温室园区规划设计温室园区规划设计l园艺设施的建筑特点与要求园艺设施的建筑特点与要求l必须适合园艺作物的生长发育必须适合园艺作物的生长发育l环境条件的相
2、对可控环境条件的相对可控l设施内部空间结构合理设施内部空间结构合理l具有坚固的结构具有坚固的结构l建筑成本不宜太高建筑成本不宜太高武汉蔬菜园武汉维尔福种苗有限公司北京小汤山农业科技园具备观光性质的现代化农业园区上海种都农业示范园海南简易平棚设施覆盖栽培场地的选择(与结构性能、环境调控、经场地的选择(与结构性能、环境调控、经营管理、工程造价有关)营管理、工程造价有关)地块的选择(地质、土壤质地和肥力状况)地块的选择(地质、土壤质地和肥力状况)对水源的要求对水源的要求对地质的要求对地质的要求对于交通要求对于交通要求电力供应电力供应园艺设施的场地布局1、地形与地质条件、地形与地质条件v地势平坦、开阔
3、的场地或坡度地势平坦、开阔的场地或坡度10度以下、度以下、向南的缓坡地为最佳场地;向南的缓坡地为最佳场地;v地质条件好的地段地质条件好的地段 地基承载力地基承载力50t/m2;黏质土:黏质土:20t/m2。由于温室和大棚的大型化,利用坡地平整时费工且由于温室和大棚的大型化,利用坡地平整时费工且增加费用,整地时使挖方处土层遭到破坏,使填方处增加费用,整地时使挖方处土层遭到破坏,使填方处土层容易被雨水冲刷下沉。土层容易被雨水冲刷下沉。2、土壤条件、土壤条件土质肥沃、土层较厚、地下水位较低、排水土质肥沃、土层较厚、地下水位较低、排水顺利的土壤(例如壤土、沙壤土)是适于顺利的土壤(例如壤土、沙壤土)是
4、适于建造温室的良好土壤。自然土壤栽培的温建造温室的良好土壤。自然土壤栽培的温室,土壤特性尤为重要。室,土壤特性尤为重要。无土栽培温室,可充分利用土质恶劣的土地。无土栽培温室,可充分利用土质恶劣的土地。选择地基土质坚实的地方,否则容易下沉,选择地基土质坚实的地方,否则容易下沉,需加大基础或加固地带而增加造价需加大基础或加固地带而增加造价3、局部气象条件、局部气象条件 气象条件是影响温室安全和经济性的重要因素之一,主要气象条件是影响温室安全和经济性的重要因素之一,主要包括温度状况、风向、风压、雪压状况和雨量状况。包括温度状况、风向、风压、雪压状况和雨量状况。q气温气温 掌握各个可能建造温室地域的气
5、温变化过程,对冬季加温掌握各个可能建造温室地域的气温变化过程,对冬季加温和夏季降温的能源消耗进行估算。和夏季降温的能源消耗进行估算。q风风 在选址时需考虑风速、风向和风带的分布。在选址时需考虑风速、风向和风带的分布。冬季生产的温室或寒冷地区的温室应选择背风向阳的地带冬季生产的温室或寒冷地区的温室应选择背风向阳的地带建造。建造。全年生产的温室还应注意利用夏季的主导风向进行自然通全年生产的温室还应注意利用夏季的主导风向进行自然通风。风。避免在强风口或强风地带建造温室,以利于温室结构安全。避免在强风口或强风地带建造温室,以利于温室结构安全。避免在冬季寒风地带建造温室,有利于保温节能。避免在冬季寒风地
6、带建造温室,有利于保温节能。q雪雪 对于大中型连栋温室,排雪困难,应避免在大雪地区和地带对于大中型连栋温室,排雪困难,应避免在大雪地区和地带建造。建造。q雹雹 在多雹区不宜建温室。在多雹区不宜建温室。4、场区周围环境状况场区周围环境状况 温室生产中,空气、水源、土壤受到污染将严重影响温室产温室生产中,空气、水源、土壤受到污染将严重影响温室产品的品质,在选址时避免温室周围有污染大的工业企业,品的品质,在选址时避免温室周围有污染大的工业企业,或选在这些工厂的上风向以及空气流通良好的地带。或选在这些工厂的上风向以及空气流通良好的地带。5、场区外围基础设施条件、场区外围基础设施条件交通交通 考虑场区与
7、附近地区交通网的连接状况,场区距机场、火车考虑场区与附近地区交通网的连接状况,场区距机场、火车站、港口、产品集散地的距离,选择交通便利地区。站、港口、产品集散地的距离,选择交通便利地区。电力电力l 现代温室对电的依赖性很大,必须从电力供现代温室对电的依赖性很大,必须从电力供应的数量、稳定性、管线架设的便利性等多方应的数量、稳定性、管线架设的便利性等多方面综合考虑。面综合考虑。l 避免生产关键时刻停电造成经济损失,应考避免生产关键时刻停电造成经济损失,应考虑双路供电或自备发电设备。虑双路供电或自备发电设备。l 为了节约能源,减少建设投资,降低生产开为了节约能源,减少建设投资,降低生产开支,应尽量
8、选择有工厂余热或地热的地区建造,支,应尽量选择有工厂余热或地热的地区建造,充分利用这些热能充分利用这些热能水源及排水水源及排水水源和水质是选址时必须考虑的因素。水源和水质是选址时必须考虑的因素。考虑场区周围给水管网或水源条件,应尽量靠考虑场区周围给水管网或水源条件,应尽量靠近河流等水源地,并注意水质。近河流等水源地,并注意水质。采用城市供水管网,应确保管网的可靠性,并采用城市供水管网,应确保管网的可靠性,并建立小型储水设施和提灌设备以备管网出现故建立小型储水设施和提灌设备以备管网出现故障时刻之需。障时刻之需。选择土质好,地下水位低,排水良好的地方。选择土质好,地下水位低,排水良好的地方。地下水
9、位高,易使作物发病地下水位高,易使作物发病l园艺设施一般采取集中管理,在布局上要考虑各个设园艺设施一般采取集中管理,在布局上要考虑各个设施单元之间的联系(水源、变电所、仓库、作业场地、施单元之间的联系(水源、变电所、仓库、作业场地、办公室等附属建筑物的联系)办公室等附属建筑物的联系)l在布局上要考虑人工作业的路线图,动作多、频率高在布局上要考虑人工作业的路线图,动作多、频率高的支线应尽量缩短,一的支线应尽量缩短,一般将与般将与单个设施相互连接的作单个设施相互连接的作业室、锅炉房、仓库等放在中心部位业室、锅炉房、仓库等放在中心部位l园艺设施的布局应园艺设施的布局应优先考虑温室区,使其处于场地的优
10、先考虑温室区,使其处于场地的采光、通风的最佳位置(采光、通风的最佳位置(考虑方向、道路的设置、设考虑方向、道路的设置、设施之间的间隔等)施之间的间隔等)l水源、电源、锅炉房的安排,以方便管理、降低能耗水源、电源、锅炉房的安排,以方便管理、降低能耗为基础进行设计为基础进行设计园艺设施园区布局1 集中管理、连片配置集中管理、连片配置l设施生产在集中经营管理中多数是连片设施生产在集中经营管理中多数是连片生产,集中管理,多种形式相结合。生产,集中管理,多种形式相结合。l对于加强科学管理,合理利用土地,节对于加强科学管理,合理利用土地,节约劳动力,配套生产时十分有利。约劳动力,配套生产时十分有利。l一般
11、管理栋、作业场、电气室、锅炉房等一般管理栋、作业场、电气室、锅炉房等应设在中心,便于管道、线路设计,节约应设在中心,便于管道、线路设计,节约工事费和热量消耗。工事费和热量消耗。l锅炉不能够离温室过远,同时不要建筑在锅炉不能够离温室过远,同时不要建筑在温室的上风口,造成烟尘对温室的污染。温室的上风口,造成烟尘对温室的污染。锅炉两边要有足够的堆煤场和灰渣场。锅炉两边要有足够的堆煤场和灰渣场。2 2 因时因地,选择方位因时因地,选择方位l温室大棚的方位是指屋脊的延长方向(走向)温室大棚的方位是指屋脊的延长方向(走向),大体分为南北延长和东西延长两种方位。,大体分为南北延长和东西延长两种方位。l温室大
12、棚的方位与采光有很大关系。当太阳温室大棚的方位与采光有很大关系。当太阳光照到温室大棚时,室(棚)内光照的强度光照到温室大棚时,室(棚)内光照的强度主要取决于直射光的入射角主要取决于直射光的入射角l入射角小,室内光照强度高;入射角大,室入射角小,室内光照强度高;入射角大,室内光照强度低内光照强度低l透射率透射率+吸收率吸收率+反射率反射率=100%=100%l吸收率是物体本身固有的特性,是一个常吸收率是物体本身固有的特性,是一个常数。这样反射率愈小,透射率愈大。而反数。这样反射率愈小,透射率愈大。而反射率与光线的入射角有关,当入射角为零射率与光线的入射角有关,当入射角为零时,反射角也为零,这时反
13、射率为零,透时,反射角也为零,这时反射率为零,透射率为最大。射率为最大。l直射光的入射角除了受太阳高度角变化影直射光的入射角除了受太阳高度角变化影响之外,还受温室大棚的方位和屋面角的响之外,还受温室大棚的方位和屋面角的影响。影响。温室的方位温室的方位q建筑方位就是温室屋脊的走向。朝向为南的温室,其建筑方建筑方位就是温室屋脊的走向。朝向为南的温室,其建筑方位为东西走向。位为东西走向。q日光温室:方位东西走向,坐北朝南。日光温室:方位东西走向,坐北朝南。高纬度地区(北纬高纬度地区(北纬40 以北)、雾大气温低的地区,偏西以北)、雾大气温低的地区,偏西5-10 ;低纬度地区,偏东低纬度地区,偏东5-
14、10 。q连栋温室:连栋温室:以北纬以北纬40 为界为界 40 地区,以东西方位建造为佳;地区,以东西方位建造为佳;40 地区,以南北方位建造为佳;地区,以南北方位建造为佳;对于东西方位温室,为增加上午的光照,建议朝向略向东偏对于东西方位温室,为增加上午的光照,建议朝向略向东偏转转5-10 为宜。为宜。l在我国北方地区纬度较高,为了适应这一特点,在我国北方地区纬度较高,为了适应这一特点,单层面温室以东西延长为好,即坐北朝南,这单层面温室以东西延长为好,即坐北朝南,这样在一天太阳光较充足的情况下,温室里可以样在一天太阳光较充足的情况下,温室里可以得到较强的光照。根据测定计算,中纬度地区得到较强的
15、光照。根据测定计算,中纬度地区温室冬季透光率,东西延长的比南北延长的光温室冬季透光率,东西延长的比南北延长的光照多照多12%12%l一般而言,南北延长的大棚光照分布是上午东一般而言,南北延长的大棚光照分布是上午东部受光较好,下午西边受光好,但就日平均来部受光较好,下午西边受光好,但就日平均来说,受光基本相同,且棚内不产生说,受光基本相同,且棚内不产生“死阴影死阴影”,而东西延长的大棚,南北受光不均匀。南部,而东西延长的大棚,南北受光不均匀。南部受光强,北部受光弱,在骨架粗大时,还容易受光强,北部受光弱,在骨架粗大时,还容易产生产生“死阴影死阴影”造成作物长势不匀的现象。造成作物长势不匀的现象。
16、3 3 邻栋间隔,合理设计邻栋间隔,合理设计l温室和温室的间隔叫做栋间隔,如果从土地利温室和温室的间隔叫做栋间隔,如果从土地利用率上考虑,其间隔越窄越好。但从通风遮阴用率上考虑,其间隔越窄越好。但从通风遮阴上考虑,过狭窄不利。上考虑,过狭窄不利。l塑料大棚前后排之间的距离应在塑料大棚前后排之间的距离应在5m5m左右,即棚左右,即棚高的高的1.5-21.5-2倍,这样在早春和晚秋,前排棚不会倍,这样在早春和晚秋,前排棚不会挡住后排棚的太阳光线。挡住后排棚的太阳光线。l大棚左右的距离,最好是等于棚的宽度,并且大棚左右的距离,最好是等于棚的宽度,并且前后排位置错开,保证通风良好。前后排位置错开,保证
17、通风良好。l为了提高土地利用效率,塑料大棚前后排的距为了提高土地利用效率,塑料大棚前后排的距离可缩小到离可缩小到3m3m左右,左右大棚的间隔可缩小到左右,左右大棚的间隔可缩小到1.5m1.5m左右。左右。间距:从采光考虑,以冬至日前排温室的阴影不影响后排温间距:从采光考虑,以冬至日前排温室的阴影不影响后排温室的采光为计算标准。室的采光为计算标准。相临两温室间隔距离相临两温室间隔距离L3可用下式计算:可用下式计算:L3=(H+h1)/tghb (m)式中式中H 日光温室高度,日光温室高度,m;h1卷起后的棉被(或草苫)高度,卷起后的棉被(或草苫)高度,m;h 当地冬至正午太阳高度角,(当地冬至正
18、午太阳高度角,(););b 日光温室后墙及后屋面水平投影,日光温室后墙及后屋面水平投影,m。温室的出入口和畦的配置温室的出入口和畦的配置l温室的配置,除了间距问题外,还有通路,温温室的配置,除了间距问题外,还有通路,温室的出入口和畦的配置。室的出入口和畦的配置。l道路配置应有利于作业用机器,产品,生产用道路配置应有利于作业用机器,产品,生产用料等运输,一般宽度在料等运输,一般宽度在3m3m以上。以上。l辅助设施区应放置在入口附近,与温室区通过辅助设施区应放置在入口附近,与温室区通过道路相连,保证便于对温室区的管理和对外的道路相连,保证便于对温室区的管理和对外的联系。联系。l温室的出入口,有两种
19、类型温室的出入口,有两种类型园区出入口的配置园区出入口的配置园区主路的配置园区主路的配置园区支路的配置园区支路的配置一、日光温室的建筑尺寸一、日光温室的建筑尺寸跨度跨度 B脊高脊高 H后墙高度后墙高度 h后屋面水平投影长度后屋面水平投影长度 b后屋面仰角后屋面仰角 前屋面角前屋面角 长度长度 L第二节第二节 日光温室的设计日光温室的设计二、采光设计二、采光设计1、前坡屋面角与屋面形状的设计、前坡屋面角与屋面形状的设计(一)、前屋面角度与阳光透过率之间的关系(一)、前屋面角度与阳光透过率之间的关系l阳阳光光照照射射到到薄薄膜膜屋屋面面时时被被分分为为三三部部分分:吸吸收收、反反射射、透射。透射。
20、l三者关系为:吸收率三者关系为:吸收率+反射率反射率+透光率透光率=100%l干干净净的的塑塑料料薄薄膜膜的的吸吸收收率率为为10%左左右右,剩剩余余的的90%左左右即为反射率与透光率之和。右即为反射率与透光率之和。l反反射射率率越越大大,透透光光率率就就越越小小。反反射射率率的的大大小小取取决决于于光光线的入射角线的入射角,入射角,入射角越小,反射率就越小。越小,反射率就越小。入射角入射角=0时,透光率最大;时,透光率最大;当当40时时,透透光光率率随随入射角的变化较为明显;入射角的变化较为明显;当当60时时,透透光光率率就就急急剧剧下下降。降。因因此此,入入射射角角应应保保持持在在40以以
21、内内,才才能能保保证证有有较较大大的的透透光光率,即具有较好的采光性能。率,即具有较好的采光性能。(二)、建筑日照计算的基本知识 在一天之内的任意时刻,当阳光照射在坡度为在一天之内的任意时刻,当阳光照射在坡度为的朝向的朝向正南的日光温室的前坡屋面上时,太阳入射角正南的日光温室的前坡屋面上时,太阳入射角满足以满足以下表达式:下表达式:cos=sincoshcosA+cossinh cos=sincoshcosA+cossinh 5-15-1 其中其中:太阳入射角;太阳入射角;温室前屋面角;温室前屋面角;h h太阳高度角;太阳高度角;A A太阳方位角,太阳方位角,方方位位角角为为光光线线的的水水平
22、平投投影影与与正正南南向向的的夹夹角角(下下午午为为正正,上午为负),可用如下公式计算:上午为负),可用如下公式计算:sinA=(cossin)/coshsinA=(cossin)/cosh夏至立夏立秋春分秋分立春立冬冬至6月21日5月5日8月7日3月20日9月23日2月5日11月7日12月22日+2327+1620+162000-1620-1620-2327太阳高度角:阳光射线与地平面的夹角,其大小与地理纬度、太阳高度角:阳光射线与地平面的夹角,其大小与地理纬度、季节和一天中的时间有关;季节和一天中的时间有关;sinh=sinsin+coscoscos 式中:式中:h太阳高度;太阳高度;当地
23、的赤纬角;当地的赤纬角;地理纬度;地理纬度;太阳时角,太阳时角,=15t(),),t为偏正午的时为偏正午的时 间(小时)。间(小时)。正午时正午时=0,太阳高度角为:,太阳高度角为:h0=90-+赤纬角:地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角。赤纬角:地球中心与太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角。(三)、理想屋面角、合理屋面角和最佳屋面角的计算(三)、理想屋面角、合理屋面角和最佳屋面角的计算 1 1、理想屋面角:、理想屋面角:使冬至日正午太阳入射角为零使冬至日正午太阳入射角为零 的温室前屋面角。的温室前屋面角。计算式为:计算式为:=-例例1 1:西西安安地地理理纬纬度度为为3434151
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