單跨溫室
單跨溫室
單跨溫室(freestanding)顧名思義是指不依附于其他建筑結構的溫室。它可以是沒(méi)有側墻的簡(jiǎn)易拱形結構，也可以有較矮的側墻，或者有2.4～3m高的側墻。它和另一種常見(jiàn)的溫室一一連棟溫室是相對而言的。連棟溫室通常由多個(gè)跨連接而成一個(gè)大型溫室。
簡(jiǎn)單歷史
塑料，兒子，塑料!”。這并不是我父親在給我說(shuō)什么，而是我在電影院觀(guān)看20世紀60年代經(jīng)典電影《畢業(yè)生》時(shí)聽(tīng)到的一句對白。當時(shí)，達斯汀?霍夫曼在游泳池旁一邊被羅賓遜夫人追趕一邊向她討要職業(yè)方面的建議。合成塑料，特別是聚乙烯薄膜促進(jìn)了現代花壇植物產(chǎn)業(yè)的形成，同時(shí)也是現代單跨溫室發(fā)展的推動(dòng)力。
在第二次世界大戰以前，所有的溫室都采用木結構或鋼結構，外覆玻璃材料。第二次世界大戰推動(dòng)了航空航天和造船工業(yè)開(kāi)發(fā)更輕更結實(shí)的新型材料的步伐，這些材料作為鋼材的補充用于建造國家防御設施。其中的塑料工藝改進(jìn)在不同的行業(yè)內孕育了巨大的市場(chǎng)機遇，包括農業(yè)和園藝行業(yè)。
在應用塑料材料之前，溫室結構都是按照玻璃覆蓋來(lái)設計和建造的。塑料出現后，農場(chǎng)主、花農和育苗專(zhuān)業(yè)戶(hù)可以采用這種新型的塑料材料作為現有小型木結構溫室的透光材料，而不再用玻璃這種昂貴、易碎而且沉重的材料。雖然塑料薄、壽命短且幅寬偏小(當時(shí)僅有61cm或91cm寬)缺點(diǎn)，但它在資金、時(shí)間等方面要求較低，使得新的種植者容易進(jìn)入園藝生產(chǎn)這個(gè)行業(yè)。
不過(guò)，為持續獲得市場(chǎng)青睞，要求塑料提高其幅寬和使用壽命。根據溫室建設地點(diǎn)不同，最早91cm寬的塑料使用壽命僅為3～4個(gè)月。當時(shí)在沒(méi)有抗紫外線(xiàn)添加劑的情況下，塑料聚合物迅速降解，塑料材料的彈性和強度都會(huì )迅速下降。
隨著(zhù)塑料幅寬的增加，溫室建造者開(kāi)發(fā)了非木結構的溫室，比如鋼結構溫室，在溫室尺寸、形狀和強度方面不亞于木結構，但建造投資更低，使用期內的維護費用也更低。這也為鋼結構玻璃溫室提供了另外一種經(jīng)濟上可行的溫室，溫室建造成本從采用玻璃的4～7美元/ft2(43～75.25美元/m2)降低到采用塑料的0.8～1.5美元/ft2(8.6～16美元/m2)。
早期設計的單跨溫室構件比較粗糙簡(jiǎn)單，但卻是有效的。在設計中考慮了氣候因素和風(fēng)載，但當時(shí)在材料應力和耐久性方面都是新課題，尚沒(méi)有試驗驗證。唯可參考的數據資料來(lái)自匡西特活動(dòng)房屋(Quonset，即拱形屋頂覆蓋瓦楞鐵的建筑)或帳篷類(lèi)建筑等這些臨時(shí)性建筑?？镂魈鼗顒?dòng)房屋(Quonsett得名自Rhode島的一個(gè)城市，在其附近建造了早期的這種拱形軍事建筑)非常容易建造和進(jìn)行屋面覆蓋，相比之下當時(shí)較窄幅寬的塑料膜只能部分覆蓋溫室的結構，在結構設計時(shí)要考慮覆蓋材料分塊安裝的情況，這就需要一些額外的、剛度足夠的、縱跨溫室長(cháng)度的專(zhuān)門(mén)構件將覆蓋材料固定在結構上。典型的單跨溫室跨度14～30ft(4.3～9.1m)，長(cháng)度200(61m)，整個(gè)跨度為一個(gè)或兩個(gè)結構件。根據溫室大小和建設地點(diǎn)，溫室立柱一般埋入地下2ft(61cm)或3ft(91cm)。
以上的技術(shù)發(fā)展促進(jìn)了全新鋼結構溫室的設計，當然在框架上固定塑料覆蓋溫室公司的設計人員和建筑領(lǐng)域的監理人員及經(jīng)驗豐富的工藝人員緊密合作時(shí)，木材有時(shí)仍然是必要的。
溫室公司的設計人員和建筑領(lǐng)域的監理人員及經(jīng)驗豐富的工藝人員緊密合作，開(kāi)發(fā)了固定塑料膜的積極安全的實(shí)用方法?即鋁合金卡具固膜方法。鋁合金材料的重復使用性能有利于降低兩件套式的鋁合金固膜卡具成本。最早的鋁合金固膜系統的卡具底座是用螺栓或螺釘等機械方法固定在溫室結構上，然后用壓條將塑料膜卡進(jìn)底座中緊固的，溫室從上到下的塑料膜都采用這種方法固定住?，F在的覆蓋材料安裝方法則更加簡(jiǎn)單和容易了。為了節能，溫室建造者開(kāi)始采用雙層膜覆蓋溫室，通過(guò)鼠籠式鼓風(fēng)機在兩層膜之間充氣產(chǎn)生隔熱保溫效果。新開(kāi)發(fā)的固膜卡具對單層膜和雙層膜都能夠適用(連棟溫室中也采用相同的工藝)。
一棟單跨塑料溫室可以在幾天之內建成并投入使用，而一棟玻璃溫室則需要幾周甚至幾個(gè)月的時(shí)間才能建成。這些溫室的基本用途是相似的，不過(guò)現在單跨塑料溫室更多地用于種苗繁育(例如露地蔬菜的種苗生產(chǎn))、木本或多年生苗木的越冬生產(chǎn)等。以往一直采用玻璃溫室進(jìn)行盆栽植物和花壇植物生產(chǎn)的種植者開(kāi)始嘗試采用新的塑料溫室，他們發(fā)現塑料溫室和玻璃溫室相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，塑料溫室的密閉性比玻璃溫室要好得多，因為玻璃覆蓋材料之間一般存在空隙，容易造成空氣的逸漏。此外，塑料溫室可獲得的太陽(yáng)能等于或略高于玻璃溫室(雖然塑料比玻璃的透光率約低15％)，而且室內溫度保持更持久。溫室環(huán)境的這些新變化為各種園藝生產(chǎn)活動(dòng)提供了更多的獨特溫室環(huán)境。傳統的種植者和新生代的種植者都可以采用這種全新的種植環(huán)境進(jìn)行作物的栽培生產(chǎn)了。
密封性能更好的塑料溫室需要更多的環(huán)境控制設施。幾十年來(lái)，玻璃溫室一直采用燃煤、燃油或燃燒天然氣的大鍋爐產(chǎn)生熱蒸汽或熱水來(lái)加熱溫室，利用側墻和屋面通風(fēng)口的空氣對流進(jìn)行自然通風(fēng)。經(jīng)驗豐富的溫室建造商還會(huì )為玻璃溫室用戶(hù)提供可選擇的加溫和通風(fēng)設備(類(lèi)似于畜禽含上所用的設備)，尤其是那些常常要創(chuàng )造區域小氣候的研究單位的溫室，更需要這些調控設備。單跨塑料溫室可以使用小型的燃油、燃氣或燃燒液化氣的熱風(fēng)機加熱，可以采用機械方式進(jìn)行通風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口安裝百葉，出風(fēng)口安裝排風(fēng)扇。
塑料溫室的出現使傳統的種植者遭遇了巨大的壓力。新進(jìn)入的種植者可以快速建設溫室開(kāi)始生產(chǎn)園藝產(chǎn)品。這種情況導致市場(chǎng)上種植者數量大大增加，而且環(huán)境的改善縮短了植物的生產(chǎn)上市時(shí)間。同樣的產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短了，資金占用也減少了但產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格相同，商業(yè)溫室產(chǎn)品的市場(chǎng)自此水遠改變了。
單跨溫室(freestanding)顧名思義是指不依附于其他建筑結構的溫室。它可以是沒(méi)有側墻的簡(jiǎn)易拱形結構，也可以有較矮的側墻，或者有2.4～3m高的側墻。它和另一種常見(jiàn)的溫室一一連棟溫室是相對而言的。連棟溫室通常由多個(gè)跨連接而成一個(gè)大型溫室。
簡(jiǎn)單歷史
塑料，兒子，塑料!”。這并不是我父親在給我說(shuō)什么，而是我在電影院觀(guān)看20世紀60年代經(jīng)典電影《畢業(yè)生》時(shí)聽(tīng)到的一句對白。當時(shí)，達斯汀?霍夫曼在游泳池旁一邊被羅賓遜夫人追趕一邊向她討要職業(yè)方面的建議。合成塑料，特別是聚乙烯薄膜促進(jìn)了現代花壇植物產(chǎn)業(yè)的形成，同時(shí)也是現代單跨溫室發(fā)展的推動(dòng)力。
在第二次世界大戰以前，所有的溫室都采用木結構或鋼結構，外覆玻璃材料。第二次世界大戰推動(dòng)了航空航天和造船工業(yè)開(kāi)發(fā)更輕更結實(shí)的新型材料的步伐，這些材料作為鋼材的補充用于建造國家防御設施。其中的塑料工藝改進(jìn)在不同的行業(yè)內孕育了巨大的市場(chǎng)機遇，包括農業(yè)和園藝行業(yè)。
在應用塑料材料之前，溫室結構都是按照玻璃覆蓋來(lái)設計和建造的。塑料出現后，農場(chǎng)主、花農和育苗專(zhuān)業(yè)戶(hù)可以采用這種新型的塑料材料作為現有小型木結構溫室的透光材料，而不再用玻璃這種昂貴、易碎而且沉重的材料。雖然塑料薄、壽命短且幅寬偏小(當時(shí)僅有61cm或91cm寬)缺點(diǎn)，但它在資金、時(shí)間等方面要求較低，使得新的種植者容易進(jìn)入園藝生產(chǎn)這個(gè)行業(yè)。
不過(guò)，為持續獲得市場(chǎng)青睞，要求塑料提高其幅寬和使用壽命。根據溫室建設地點(diǎn)不同，最早91cm寬的塑料使用壽命僅為3～4個(gè)月。當時(shí)在沒(méi)有抗紫外線(xiàn)添加劑的情況下，塑料聚合物迅速降解，塑料材料的彈性和強度都會(huì )迅速下降。
隨著(zhù)塑料幅寬的增加，溫室建造者開(kāi)發(fā)了非木結構的溫室，比如鋼結構溫室，在溫室尺寸、形狀和強度方面不亞于木結構，但建造投資更低，使用期內的維護費用也更低。這也為鋼結構玻璃溫室提供了另外一種經(jīng)濟上可行的溫室，溫室建造成本從采用玻璃的4～7美元/ft2(43～75.25美元/m2)降低到采用塑料的0.8～1.5美元/ft2(8.6～16美元/m2)。
早期設計的單跨溫室構件比較粗糙簡(jiǎn)單，但卻是有效的。在設計中考慮了氣候因素和風(fēng)載，但當時(shí)在材料應力和耐久性方面都是新課題，尚沒(méi)有試驗驗證。唯可參考的數據資料來(lái)自匡西特活動(dòng)房屋(Quonset，即拱形屋頂覆蓋瓦楞鐵的建筑)或帳篷類(lèi)建筑等這些臨時(shí)性建筑?？镂魈鼗顒?dòng)房屋(Quonsett得名自Rhode島的一個(gè)城市，在其附近建造了早期的這種拱形軍事建筑)非常容易建造和進(jìn)行屋面覆蓋，相比之下當時(shí)較窄幅寬的塑料膜只能部分覆蓋溫室的結構，在結構設計時(shí)要考慮覆蓋材料分塊安裝的情況，這就需要一些額外的、剛度足夠的、縱跨溫室長(cháng)度的專(zhuān)門(mén)構件將覆蓋材料固定在結構上。典型的單跨溫室跨度14～30ft(4.3～9.1m)，長(cháng)度200(61m)，整個(gè)跨度為一個(gè)或兩個(gè)結構件。根據溫室大小和建設地點(diǎn)，溫室立柱一般埋入地下2ft(61cm)或3ft(91cm)。
以上的技術(shù)發(fā)展促進(jìn)了全新鋼結構溫室的設計，當然在框架上固定塑料覆蓋溫室公司的設計人員和建筑領(lǐng)域的監理人員及經(jīng)驗豐富的工藝人員緊密合作時(shí)，木材有時(shí)仍然是必要的。
溫室公司的設計人員和建筑領(lǐng)域的監理人員及經(jīng)驗豐富的工藝人員緊密合作，開(kāi)發(fā)了固定塑料膜的積極安全的實(shí)用方法?即鋁合金卡具固膜方法。鋁合金材料的重復使用性能有利于降低兩件套式的鋁合金固膜卡具成本。最早的鋁合金固膜系統的卡具底座是用螺栓或螺釘等機械方法固定在溫室結構上，然后用壓條將塑料膜卡進(jìn)底座中緊固的，溫室從上到下的塑料膜都采用這種方法固定住?，F在的覆蓋材料安裝方法則更加簡(jiǎn)單和容易了。為了節能，溫室建造者開(kāi)始采用雙層膜覆蓋溫室，通過(guò)鼠籠式鼓風(fēng)機在兩層膜之間充氣產(chǎn)生隔熱保溫效果。新開(kāi)發(fā)的固膜卡具對單層膜和雙層膜都能夠適用(連棟溫室中也采用相同的工藝)。
一棟單跨塑料溫室可以在幾天之內建成并投入使用，而一棟玻璃溫室則需要幾周甚至幾個(gè)月的時(shí)間才能建成。這些溫室的基本用途是相似的，不過(guò)現在單跨塑料溫室更多地用于種苗繁育(例如露地蔬菜的種苗生產(chǎn))、木本或多年生苗木的越冬生產(chǎn)等。以往一直采用玻璃溫室進(jìn)行盆栽植物和花壇植物生產(chǎn)的種植者開(kāi)始嘗試采用新的塑料溫室，他們發(fā)現塑料溫室和玻璃溫室相比具有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，塑料溫室的密閉性比玻璃溫室要好得多，因為玻璃覆蓋材料之間一般存在空隙，容易造成空氣的逸漏。此外，塑料溫室可獲得的太陽(yáng)能等于或略高于玻璃溫室(雖然塑料比玻璃的透光率約低15％)，而且室內溫度保持更持久。溫室環(huán)境的這些新變化為各種園藝生產(chǎn)活動(dòng)提供了更多的獨特溫室環(huán)境。傳統的種植者和新生代的種植者都可以采用這種全新的種植環(huán)境進(jìn)行作物的栽培生產(chǎn)了。
密封性能更好的塑料溫室需要更多的環(huán)境控制設施。幾十年來(lái)，玻璃溫室一直采用燃煤、燃油或燃燒天然氣的大鍋爐產(chǎn)生熱蒸汽或熱水來(lái)加熱溫室，利用側墻和屋面通風(fēng)口的空氣對流進(jìn)行自然通風(fēng)。經(jīng)驗豐富的溫室建造商還會(huì )為玻璃溫室用戶(hù)提供可選擇的加溫和通風(fēng)設備(類(lèi)似于畜禽含上所用的設備)，尤其是那些常常要創(chuàng )造區域小氣候的研究單位的溫室，更需要這些調控設備。單跨塑料溫室可以使用小型的燃油、燃氣或燃燒液化氣的熱風(fēng)機加熱，可以采用機械方式進(jìn)行通風(fēng)，進(jìn)風(fēng)口安裝百葉，出風(fēng)口安裝排風(fēng)扇。
塑料溫室的出現使傳統的種植者遭遇了巨大的壓力。新進(jìn)入的種植者可以快速建設溫室開(kāi)始生產(chǎn)園藝產(chǎn)品。這種情況導致市場(chǎng)上種植者數量大大增加，而且環(huán)境的改善縮短了植物的生產(chǎn)上市時(shí)間。同樣的產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短了，資金占用也減少了但產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格相同，商業(yè)溫室產(chǎn)品的市場(chǎng)自此水遠改變了。
典型的單跨溫室
持續的改進(jìn)
自第一棟單跨塑料溫室誕生后的40多年時(shí)間里，溫室塑料覆蓋材料發(fā)生了巨大的變化。長(cháng)壽、寬幅、無(wú)滴、保溫、硬質(zhì)塑料等都成為種植者的塑料覆蓋材料的選擇。曾經(jīng)有段時(shí)間，玻璃鋼(FRP)板材很受歡迎，因為玻璃溫室用戶(hù)轉向使用玻璃鋼覆蓋所引起的“文化”方面的落差比轉向塑料薄膜要小。使用玻璃鋼浪板覆蓋一方面可以降低溫室的建造成本，另一方面也避免每隔兩三年更換塑料薄膜的麻煩。不過(guò)，對玻璃鋼的熱情很快結束了，因為人們發(fā)現其極易燃燒，而且會(huì )迅速造成大面積的破壞。
在過(guò)去的數年中，溫室其他方面也得到了持續的改進(jìn)。比如結構材料更結實(shí)，更輕，以及抗腐蝕能力更強，溫室空間變得更寬，更高，更長(cháng)等。此外，在溫室硬件連接的用戶(hù)友好性方面、溫室環(huán)境控制包括溫度、濕度、光照水平、灌溉以及氣象預測等的一體化方面也取得了許多進(jìn)展。
由于能源成本不斷增長(cháng)，近年來(lái)設計人員將大跨度連棟玻璃溫室上常用的自然通風(fēng)方式應用到單跨溫室上。他們采用手搖柄或電動(dòng)卷膜器將溫室側墻和屋面的塑料膜卷起來(lái)，使得空氣在溫室內外流動(dòng)起來(lái)，從而節省風(fēng)機運轉的能量消耗。
優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
在決定建設單跨溫室還是連棟溫室時(shí)需要考慮幾個(gè)問(wèn)題，包括土地成本、稅收政策、生產(chǎn)計劃、作物種類(lèi)、勞動(dòng)力數量、公用工程費用以及建造時(shí)間等。
自第一棟單跨塑料溫室誕生后的40多年時(shí)間里，溫室塑料覆蓋材料發(fā)生了巨大的變化。長(cháng)壽、寬幅、無(wú)滴、保溫、硬質(zhì)塑料等都成為種植者的塑料覆蓋材料的選擇。曾經(jīng)有段時(shí)間，玻璃鋼(FRP)板材很受歡迎，因為玻璃溫室用戶(hù)轉向使用玻璃鋼覆蓋所引起的“文化”方面的落差比轉向塑料薄膜要小。使用玻璃鋼浪板覆蓋一方面可以降低溫室的建造成本，另一方面也避免每隔兩三年更換塑料薄膜的麻煩。不過(guò)，對玻璃鋼的熱情很快結束了，因為人們發(fā)現其極易燃燒，而且會(huì )迅速造成大面積的破壞。
在過(guò)去的數年中，溫室其他方面也得到了持續的改進(jìn)。比如結構材料更結實(shí)，更輕，以及抗腐蝕能力更強，溫室空間變得更寬，更高，更長(cháng)等。此外，在溫室硬件連接的用戶(hù)友好性方面、溫室環(huán)境控制包括溫度、濕度、光照水平、灌溉以及氣象預測等的一體化方面也取得了許多進(jìn)展。
由于能源成本不斷增長(cháng)，近年來(lái)設計人員將大跨度連棟玻璃溫室上常用的自然通風(fēng)方式應用到單跨溫室上。他們采用手搖柄或電動(dòng)卷膜器將溫室側墻和屋面的塑料膜卷起來(lái)，使得空氣在溫室內外流動(dòng)起來(lái)，從而節省風(fēng)機運轉的能量消耗。
優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
在決定建設單跨溫室還是連棟溫室時(shí)需要考慮幾個(gè)問(wèn)題，包括土地成本、稅收政策、生產(chǎn)計劃、作物種類(lèi)、勞動(dòng)力數量、公用工程費用以及建造時(shí)間等。
- 單跨溫室單位設施面積的建設投資最低。但是由于每棟溫室都需要有獨立的加溫和風(fēng)設備，単跨溫室的加溫和逝風(fēng)系統投資較高。
- 當溫室總的生產(chǎn)面積超過(guò)0.5英商(0.2hm2)后，單跨溫室的人工成本和機械化生產(chǎn)的成本通常要高于連棟溫室，因為在單跨溫室內很難使用軌道、傳送和移動(dòng)式栽培床等設備運輸作物，雖然從技術(shù)上并非不能實(shí)現。
- 單跨溫室比連棟溫室要占用更多的土地，因為每個(gè)溫室之間總要留出空間如果建設地點(diǎn)的建設用地資源非常寶貴，那在規劃布置好所有其他必須配套的單體建筑設施后，在剩余的建設用地上確定溫室形式時(shí)，單跨溫室的低成本優(yōu)勢與連棟溫室的節約土地優(yōu)勢相比幾近于無(wú)。
- 如果作物生產(chǎn)要求溫室環(huán)境控制水平和操作自動(dòng)化水平較高，比如生產(chǎn)花壇植物穴盤(pán)苗，可以考慮采用連棟溫室。
- 當遇到蟲(chóng)害或病害時(shí)，采用單跨溫室很容易隔離。
- 如果場(chǎng)區布局需要改變，單跨塑料溫室比連棟溫室更容易進(jìn)行搬遷。
許多種植者成功地采用單跨溫室進(jìn)行大規模的生產(chǎn)。美國幾個(gè)最大的種植者，如俄勒岡州的 Harts Nursery of Jefferson采用了幾百棟單跨溫室生產(chǎn)花壇植物，這類(lèi)溫室具有簡(jiǎn)單、靈活和建造快的優(yōu)點(diǎn)。
摘自：保爾紅皮書(shū)《溫室及設備管理》
摘自：保爾紅皮書(shū)《溫室及設備管理》
