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2016年12月5日 作者:xwz2367609 [返回]
适于北方的2400平方米矩型鸟巢雾培蔬菜工厂设计

前言
    温室设施栽培瓜果蔬菜已是当前菜篮子工程建设,实现高效安全生产的重要手段,目前国内温室设施分为拱棚温室、联栋温室、玻璃及阳光板温室、及适合北方的冬棚式日光温室。特别是北方地区采用冬暖式大棚是寒季蔬菜生产保障的主要温室类型,它利用北墙挡风蓄热利用保温被或草帘覆盖保温,确保寒季温室蔬菜的正常生长。但带墙的日光温室为了提高蓄热保温性往往需要建设很厚的后墙,甚至达几米,劣土垛墙建设费工投入大,土地利用率也大大降低。从生态及资源利用角度来说,并非科学模式。当前虽然也有各种改良型日光温室,但跨越性创新元素较少。
    北方寒季生产对温室要求,主要从三方面着手,一是提高温室蓄热性,二是绝缘保温性,三是温室的密闭性。其中蓄热通常利用北墙蓄热,白天土墙吸收热量,夜晚释放热量,或者采用白天热空气通入耕作层,扩大耕作层的蓄热性,但在自然界中成本最低获取最易而且应用方便的蓄热材料要数水,水的比热是普通土与岩石的三至五倍。所以新型的水墙温室诞生将成为未来蓄热材料的重要替代。作为温室的隔热保温材料,目前大多采用草帘或保温被,采用外覆的方式,在寒季往往大雪纷飞或者雨雪并袭,这些覆盖材料往往容易吸收受潮,导致热阻下降影响保温性,而且不方便卷帘起放,同时也常会污染薄膜而影响采光,藉于此未来温室改良措施将采用内覆盖保温方式,内覆盖温室单位面积的覆盖物小,相当于保温空间变小,更利于保温或者加温。另外室内覆盖也方便做好密封性,解决渗漏透风降温。当前日光温室往往设有北墙后坡与东西侧墙,采用面只是半拱坡采光,白天摄扩太阳光幅射少,影响温室热能积蓄。采用内覆盖保温后,温室可以建成全透光,大大提高了温室白天太阳光能的摄入。另外如果温室配有加温设施,由于内覆盖压缩了加温空间,更为节能。经改良后的新型温室,冬季可以提升蓄热性,而夏季可以撤离水墙,解决原来日光温室夏季温室室温过高问题。以下就温室改良及内部雾培耕作方案作详细介绍。

设计动画链接:http://v.ku6.com/show/5KNwe96soum2tx-fXlO0PA...html
温室设计
    温室采用大跨度天圆地方的鸟巢设计风格,与以往球形鸟巢相比,可以更充分利用地块,减少球形的边角浪费。也方便内部的工厂化设施布局及耕作管理。每幢温室即每单元面积为2400平方米,温室宽为40米长为60米。温室地缘垂高为3米,穹顶高为10米,空间容量大,采用好,有利于蓄热。温室采用外三角内蜂窝的空间桁架构造,形成双层温室钢构,内蜂窝安装卡槽后,可以覆内膜形成双层保温,双层夹层厚度约为30-70厘米。温室穹顶处均匀开设四道三角通风窗,用于自然对流通风,每道五扇共20扇三角窗。为了解决夏日高温问题,于温室两端安装湿帘与风机,用于夏日降温。温室座落方向以东西向为宜,即长边60米走向为东西向。温室出入口门开设于长边中线处,门为玻璃推拉门,门宽为3米高为2.4-3米,在北方可以设双道缓冲门。

矩型温室外面


内部布局
    内部全部采用梯架式雾培设计,从出入口大门进入设宽2米的横截主过道,即中线处宽2米长40米过道,把耕作区分为东西两大耕作区。每耕作区两侧即近温室地缘处各退进2.8米,用于育苗空间,设宽1.2米宽深0.3米的水培育苗床与基质育苗床。温室两端头各退进0.9米,方便湿帘风机的通风降温管理。
    东西两大耕作区是温室的主体生产区,为方便保温被的覆盖,两大耕作区采用钢构建成立方体支撑架构,耕作区顶处形成网架平台,在设计时于梯架上方外延组装倒梯形钢架即可,各组雾培耕作梯架连成一体化的立方体构造,寒季的晚上,可以于网架平台上用自走式卷帘机自动覆盖保温棉被,立方体耕作区四周的四个面采用人工悬挂覆盖或者同样采用机械起落装置。覆盖保温被时认真检查做到严密无漏风缝隙,形成了立方体的隔热保温区。在布设雾培栽培架时,每隔四组栽培架相间穿插一排蓄热水墙,实现白天采暖晚上放热,以减少加温能耗或者免加温耕作。以下就立方体雾培耕作区的具体设计作介绍。

内部分为矩形的东西两大耕作区,采用内部覆保温被方式保温

宽2米横截主过道

营养液池及水培育苗床

顶处保温被

水墙垛

叶菜与瓜果套种

内保温被


    每耕作区宽为34.2米长为27.6米,投影面积为943.92平方米,保温隔断的耕作区高为3米,创造了2831.76立方米的生产空间。立方体钢构架耕作区的下层为雾培梯架,雾培梯架底宽为1米斜面为1.5米,上梯面宽为0.4米,梯架间留出宽0.8米操作道。宽34.2米可布设雾培梯架16组,每隔四组插入一排采用化工桶垒成的水墙,为了减少水墙挡光影响耕作采用,建设水墙的化工桶选择200L桶,桶直径约为63厘米,高约83厘米,作两列两六排两层垒砌,水墙高为1.6-1.7米,而且水墙垒两侧离栽培架留出约0.7米空间,减少水墙挡光也方便操作。水墙垛砌成后宽为1.25米长为3.6米,作间距7.2m排列,水墙垛间留出3.6米空间,大大小减挡光,也利于桶表面吸热(化工桶表面作涂黑处理有利于吸热蓄热)。每排水墙共设四垛,计48桶,三排水墙垛总计144桶,可容水28800升,以水的热容4.2KJ/L计,让水温降低一度可释放潜热总计120960KJ。以温室内水墙昼夜温差5度计,通过水墙设计,寒季每晚可释放潜热604800kJ。北方温室一般加温以晚上9点至第二天早晨9点的12小时加温计算,在2831.76立方米的耕作空间在覆盖保温被(假设保温被的导热系数为0.23)条件下,以温室内最低温室-10度,预设加温确保耕作空间10度。需配以每小时224100KJ的热源,12小时总计供热需2689200KJ,扣除水墙放热120960KJ,还需加温供热2568240KJ,以每公斤煤20934KJ,需夜供暖耗煤122公斤。以叶菜足月生产计,在北方寒季(外界温度零下20度天气)的极寒天,需月耗3660公斤,折3.6吨,东西两区块月耗煤约为7吨,以每吨800元计,2400平方米温室月耗煤的成本为5600元。
    下层雾培栽培架每区16组,每组长为27.6米,两区块共32组,可创有效耕作表面积为(1.5X2+0.4)X27.6X32=3002.88平方米。以定植板株行距0.1mX0.15m计,可一次性定植叶菜200192棵,以年至少生产十批计,可日收获叶菜5560棵,以普通生物量每十棵一公斤计,可日收获叶菜556公斤。以寒季生产日耗能122公斤煤,以煤每吨800元计,日耗能投入约为97.6元(约100元),即每公斤蔬菜寒季生产能耗成本为0.18元/公斤。因寒季蔬菜价格高,波动空间大于0.18元,该温室寒季生产所带来的效益实用可行。另外一般梯架种植为了提高空间利用率,还可以实行瓜果的隔组套种32组梯架,可实行16组套种,16组梯架可创套种栽培线总长为16X27.6=441.6米,以上梯面两侧定植,间距0.6米计,可创瓜果株位1472棵,以每株位年至少生产瓜果子10公斤计,可年套种增收瓜果14720公斤。
    温室两边侧建成宽1.2米深0.2-0.3米的育苗床,可以分为水培床与基质床两种育苗方式。营养液池建于近中线出入口处一边侧,池宽为2米深为1.5米长为4米,作两格池毗邻而建。

投资估算

投资回报

    2400平方米改良型北方寒季雾培工厂温室,可年生产叶菜200160公斤,折产200吨,年产瓜果14720公斤,折产约15吨,总计2400平方米雾培蔬菜工厂可年产蔬果215吨,折亩产60吨。以每吨平均售价6000元计,可创产值129万元,以每吨生产成本1000元计,可获利107.5万元。以总投资862141元计,估计8-10月收回成本。

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