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2008年2月26日 作者:xwz2367609 [返回]
物理技术的充分运用是穹顶温室的最大特点

 

(1)       所谓穹顶结构温室,其实就是一个半球型的构造,球形具有最小的表面积与最大的空间利用率特性,刚好成为它具有强大抗风性与空间最大化的穹顶温室特征,也成为它比其它温室有更好保温蓄热性的物理保障,白天可以蓄积更多的热空间,晚上又有更小的散热表面积,实现冬季最佳的蓄热保温效果,同样空间具有最小的占地表面积,又大大减少了土传散热所耗的能量,所以说它具有更高的聚能特性与保温性。

(2)       从结构力学来说,球体能充分发挥它的“薄壳效应”可以达到最大化的抗压性,特别是积雪厚重的地区,半球型的穹顶温室就可以起到强大的耐压保护性。再加上穹顶温室构建时采用短截的钢管进行三角型的切点连接构建,让每个点分布在均匀的球面上,又让点点相连成稳固的三角构建,又充分发挥了“铁三角效应”使构造变成稳定而扎实,另外,从球体弧面节点的联接来说,又发挥了它的“拱桥效应”。这三种效应的叠加,构成了温室的最大抗压性与最大的稳固性。球体还具有多方位弹性与最大的抗风性,任何角度的大风遇到球体后都得以化解,这也是高层建造或者太空屋及飞蝶采用球体或穹顶构建的主要力学因素,同时这种拱型的球体是依靠拱撑的力量搭建,内无任何支撑柱,从而又产生了最大的抗震性,据结构力学检测,球体构造可抗风,每小时220公里,即使在台风肆掳的台风地区也能安然无恙,抗震性可达7级,这与它的无支柱性及多方位弹性有关。所以穹顶的球体温室可以在沙漠极地甚至未来的太空外星球构建。

(3)       从通风系统来说,温室通风是否高效直接关系到温室气候的调节与控制,也关系到运行之成本。穹顶温室的通风一般采用太阳能被动式通风,可以实现无动力的烟囱效应,这也是穹顶温室最大特点,也是保持夏季适宜室温的关键。一是球体的设计可以让热风在球内形成上升的涡旋,具有进风加速的效果,可因球内热空气的负压效应及涡旋效应而使热空气迅速上升,从顶部的风口排出。那么其通风设计是如何结合物理技术以实现科学的通风呢?首先,是在穹顶温室的周围的5个方向设立下进风口,在空气对流时,以利吸进冷风,而且通风口的开启与关闭,采用蜡质膨胀式自动拉杆或记忆弹簧,当温度升高时,拉杆内的蜡质填充包遇热膨胀而顶开门窗,当温度下降收缩则自动关闭。顶出风口的设计也可以运用热膨胀顶杆,以开启顶窗,当然也可用记忆弹簧。目前还可选择利用负压原理设计的无动力通风机,当温室内温度与室外温度产生温差时,或者室外风速较大时,就可无需动力在启动风扇加速热空气外排,温差越大或风速越大,则转速越快,排放速度也越快。除了这些设计外,对于大温室,还可以利用光伏发电的太阳能板技术,为温室提供直流风扇通风的电能,一般在进风口安装110V的对流风扇,起到加速作用。除了空气的烟囱式上下对流降温与通风外,为了起到更好的调温效果,还增设了地通风设计,也就是在建造时,于耕作土壤下方均匀埋设灌溉用的通风管,再于入风口安装一个太阳能板供电的直流小风扇,当冬季太阳出现室温升高时,风扇开始工作,把温室的热空气抽排至埋地的通风管,起到土壤加温作用,当夏日高温时,热空气排入耕作底层土壤又可以加速土壤的传导降温,起到了热天与寒季的温度均衡调节作用。

(4)       太阳能蓄热设计,水具有最大比热的物理性状,升温或降温所需吸收与释放的热量是所有物质中最大的。所以在温室中引入水体的设计是也该温室的最大特点,水体的大小可因温室的空间大小而定,这样可以达到最佳的调节效果。在具体设计时,一般水体都是以太阳养殖池的方式设计,而且冬季通常以深黑色的池体为好,这样更利于水体对太阳能的吸收,也可设计成透光式,让更多的阳光进入水体。冬日白天水体吸收大量的热能,晚上随着温室温度的下降得以释放起到很好的调节作用。为了让水系统发挥其调控的最佳效果,通常在布设时一般放置于穹顶温室的北墙,而北墙的设计一般作隔热与反射板处理,于穹顶的2/5处直至墙根覆贴绝热良好的泡沫板或者填充玻纤材料,再于表面处理反光涂层,让其发挥最佳的光反射与热聚焦,对水体起到很好的加温作用,在夏日又有隔热板的遮光,从而又可以发挥其最佳的冷却作用,为整个温室冬暖夏凉环境的创造发挥了至关重要的调控效果。大大减少温度调挥的能源消耗,设计科学的温室基本可达到无能源供热,仅靠天然光照与蓄积的能量就可满足冬日能源或者夏日降温能源的需要,所以也叫被动式太阳能温室,不需太多的人工加温,与太大的能源投入,就能维持温室植物生长发育的需要。

(5)       电磁波效应也能在穹顶温室的科学设计上得以淋漓尽致的发挥,从穹顶温室的构建材料来说,它是一个巨大的钢架构金属球,这种球体具有强大的电磁波屏蔽的效果,可以把宇宙射线中一些有害的电磁波得以屏蔽与干扰。但对光波则有更好的穿透性,因为球体是由一个个切面三角型组合而成,不管光照射的偏角如何变化,同一方位总有一些光照是与切面相垂直射入的,所以说,在穹内你可以感受到更加柔和的光照度。而且光波或者声波及电场波,在球内可以实行重复反射或者聚光聚能,这也是球体内冬天有更高温度与保温效果的原因所在。从某种角度说,穹顶温室是一个能量收集器,可以比常规温室聚焦更多的宇宙能量。如果在穹顶温室内结合声波喷雾技术,可以让声音回旋而产生更好的播放刺激之效果,如果结合穹体中心部位的放电处理,可以让整个球体充满电场,达到更好的处理效果。

(6)       根据蜂窝张力理论,穹顶温室具有最大化的表面张力,犹如鸡蛋,有最小的表面积,有最大的抗压承受力。是其它任何类型温室都难以比拟的,所以建造时无需大规格材料与重型钢管,就可以达到超强度的力学指标,也是实现其最轻最强空间最大三大优势结构的前提。蜂窝构造的张力可以使强度数十倍甚至上百倍地提高,从而实现了轻型的效果,一般一亩地的温室如果用不28#的不锈钢管建造,其总重量不超过400公斤,是任何一种常规温室所达不到的。因其表面积小,而大大节省相同空间的温室建筑材料,只需原来所需材料30-50%,而且空间利用率却数倍的提高,对于当前资源紧张建材价高的时代,也是一种节省资源减少投入的最佳设计,在相同面积的情况下,建造穹顶温室与普通拱棚温室的成本相当,但其空间的高度却是数倍地提高。所以它成为当前栽培高大植物的最理想设施与最省成本的设计。蜂窝构造的表面张力成为它抗风抗压的技术基础,也成为它在巨大外界压力下能保持原型的主要原因,所以,它也被广泛地用于雷达罩、天文台或者高层建筑屋顶上,以发挥恶劣气候下最强大的保护作用。

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