日光温室大棚

暖棚
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节能日光温室的俗称
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日光温室大棚一般指暖棚
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基本信息
日光温室是采用较简易的设施，充分利用太阳能，在寒冷地区一般不加温进行蔬菜越冬栽培，而生产新鲜蔬菜的栽培设施日光温室具有鲜明的中国特色，是我国独有的秋冬春农牧业保温设施。暖棚用途广泛，可以用来农作物栽培、种子培育、幼苗培育，马、羊、猪、牛、鸡、鸭的养殖育肥，花卉栽培，冬季摄影、农家乐旅游等等。 
结构分类
日光温室的结构各地不尽相同，分类方法也比较多。
按墙体材料分主要有干打垒土温室，砖石结构温室，复合结构温室等。
按后屋面长度分，有长后坡温室和短后坡温室；
按前屋面形式分，有二折式，三折式、拱圆式、微拱式等。
按结构分，有竹木结构、钢木结构、钢筋混凝土结构、全钢结构、全钢筋混凝土结构、悬索结构，热镀锌钢管装配结构。
前坡面夜间用保温被覆盖，东、西、北三面为围护墙体的单坡面塑料温室，统称为日光温室。其雏型是单坡面玻璃温室，前坡面透光覆盖材料用塑料膜代替玻璃即演化为早期的日光温室。日光温室的特点是保温好、投资低、节约能源，非常适合我国资源有限、人口众多的国情。作为一个新兴产业来说，占地少安置就业人口多，可农产品社会供给，促进社会稳定，开发绿色能源减少碳排放。
效益分析
就投资效益比来说，暖棚投资效益具有风险小、收益高的特点。
以北方农牧业为例，夏季牛羊吃草肥胖了，但是秋冬春三季节又瘦了。寒冷季节正是牛羊需要保温的时候，但是为了吃饱，牧人又不得不把牛羊赶到冰天雪地中寻找食物，这种情况下北方要想养成一只商品羊需要2-3年时间。如果有暖棚便可减少寒冷季节的能量损失，借助于充足的饲料进行育肥，秋冬春三季节牛羊不掉膘，一年商品羊既可达到出栏销售的要求，节省了大量的时间，效益提高优化，故而暖棚对于牧区牧民的致富具有重要作用。如地处新疆北部的塔城地区，大力发展农区畜牧业，实施暖棚工程，使各族农牧民实现了增产又增收。图为该市阿布都拉乡中阿村东乡族农民马秀兰和她的两个孙子在自家的暖圈棚里。 
同样，对于一般饲养猪、兔、鱼等专业户来说，暖棚也有同样的效用。
花卉栽培、旅游开发方面，暖棚也有不错的优势，在温暖的暖棚内栽培花卉即可用来旅游观光也能拿来销售获利。如在象山贤庠丰泰粮食全程机械化专业合作社2100平方米的智能温控大棚内，8000株红掌、凤梨争奇斗艳。这座总投资230多万元的智能温控大棚，是该县水稻工厂化温室育秧中心，也是我市三座工厂化育秧示范中心之一，主要进行早、中、晚三季水稻育秧。为了用足用好大棚资源，开始在育秧间隙试种红掌、凤梨、蝴蝶兰等高档盆景花卉，预计销售收入百万元，不到2年即可收回投资。 
暖棚对于蔬菜等经济作物栽培也有重要作用。反季节蔬菜的栽培上市不仅可以满足消费者需要对于栽培来说也是一条致富途径，更由于在寒冷冬春也可安排闲散人员就业而促进社会稳定，提高了资源和人力的利用率。如胶南市六汪镇下河山村的百亩佳莱生态茶园，该茶园为保障茶苗过冬，新上冬暖式大棚6个 ，暖式小拱棚20余个 ，为来年的茶叶丰产提供了良好的生长环境。 
日光温室性能
节能型日光温室的透光率一般在60%~80%以上，室内外气温差可保持在21~25摄氏度以上。
1.日光温室采光
一方面太阳辐射是维持日光温室温度或保持热量平衡的最重要的能量来源；另一方面，太阳辐射又是作物进行光合作用的唯一光源。
2.日光温室保温
日光温室的保温由保温围护结构和活动保温被两部分组成。前坡面的保温材料应使用柔性材料以易于日出后收起，日落时放下。 
基本分类
辽宁海城式和河北永年2/3式
这两种棚型共同的特点是跨度较小，为6—7米；后屋面占2—2．2米，后墙矮而厚，高1米、厚1—1．2米；屋脊高2．6—2．7米，后屋面角度35度；中柱高1．9米，后柱高2—2．2米。透光弧度顶角10度，中角30度，底角60度。此棚前屋面占全棚长度2/3，所以冬季保温效果妤，进光多，升温也快，严冬一般可达18℃左右，不加温或稍加温即可冬季生产黄瓜、番茄。早熟栽培1—2月份即可上市，适于冬季较寒冷地区应用。此棚冬季加草帘和纸被双层覆盖。但春季太阳北移增高后，后屋面遮阳光较多，室温增高，通风不良，所以做早熟栽培应大幅度提早播种，争取5月份以前拔秧。
辽宁盐城、瓦房店3/4单坡面大棚
此棚在海城式棚基础上进行改进，黄河流域推广面积较大。后墙提高到 1．6—1．7米，墙厚稍减为70—80厘米，屋脊即后柱高度增至 2．7—2．9米，跨度6—7米，后屋面1．5米，后墙增设通风窗，透光棚面占棚长的3/4。全棚用竹竿、竹片或钢筋建成，有拱形，也有坡形。覆盖物较厚，棚前设防寒沟，冬季棚温可达 15℃以上，进光量大，保温增温效果都好，能使瓜果类蔬菜生长，春早熟栽培也能在2月份上市。但春季后屋面遮荫较多，也存在温度高、升温快、通气不良的缺点，作物最好在5、6月份拔秧。
改良式棚
近几年，冬暖式棚在各地发展很快，各地都根据本地特点建造了不同改良式冬暖型棚。如某村的冬暖棚棚宽6米，后墙高1．5米，厚 70厘米，并在后墙堆积柴草1．5米厚，在高1．1米处设通风窗，每隔2．5米1个，立柱3排，后柱高2．7米，中柱高2．2米，前柱高1．2米，棚面角为30度。后屋面每2．5米设一通风孔，屋面上玉米秸厚度40厘米，冬季平均气温达14．1℃；还有根据本地特点设计出6．5和7米跨度冬暖棚，7米棚又叫济南Ⅱ型棚，棚面角32度，拱型，后墙高1．8米，厚0．8米，后墙至后柱距1．4米，后屋坡2．2米，后柱高2．9米，后屋坡超后柱0．39米，坡顶至地面3．2米，后坡仰角38度零20分，透明坡与后坡面垂直距离比为3．1：1。
冬春兼用式棚
1． 后墙空心，厚80厘米，高1．5米，顶厚50厘米，跨度增至7—7．5米。特点是在屋面前沿冬季增加临时保温的后屋坡，春季拆除，以增加进光量。此棚冬季可达15—16℃，采用多层覆盖，保温好，冬季可种植茄果类。后墙设有通风窗，春季保温好，后期温度不太高，通风良好。
2．GBS型无柱棚 前屋面用玻璃纤维早强水泥预制成平均成30度弧形拱，前屋面下无立柱。后墙高1．7米，厚60厘米，后墙从棚内取土，将表土堆于棚外，用心土打墙，并用麦秸泥抹面加厚10厘米左右。棚高2．?米，跨度7—7．5米，后屋面1．5米(不包括后墙)，棚面平均27度。此棚坚固抗风，冬季可在后屋面前增加50厘米临时防寒屋面，春季拆除，天再热可除去后墙玉米秸，露出通风窗进行通风。  
暖棚发展趋势
对新型前屋面保温材料的研制和开发主要侧重于便于机械化作业、价格便宜、重量轻、耐老化、防水等指标的要求。
随着新技术的普及应用，电子科技等逐渐得到运用，自动化程度得到提高。
日光温室主要由围护墙体、后屋面和前屋面三部分组成，简称日光温室的“三要素”，其中前屋面是温室的全部采光面，白天采光时段前屋面只覆盖塑料膜采光，当室外光照减弱时，及时用活动保温被覆盖塑料膜，以加强温室的保温。
由于塑料工业的发展，加之玻璃易破损，农村日光温室大多以塑膜为屋面材料。特别是我国北方在土温室基础上兴起的塑料日光温室，具有明显的高效、节能、低成本的特点，深受菜农及消费者的欢迎，是发展高产、优质、高效农业的有效措施之一，将会得到更快的发展。实践证明，凡室外最低温度不低于－25℃的，利用塑料日光温室的特殊结构性能，可使室 内保持5℃以上的温度时，均可获得满意结果。
建造设计
主要是总体设计，具体建造尺寸另述。
1．场地选择 冬暖棚建造成本高，设计较复杂，建后移动困难，所以要选交通方便、地势平坦、浇排水及时、最好离市场近的地块为好。
2．布局合理 为便于集中管理、看管，有利产前、产中、产后系列化服务，便于集中销运和传播技术，应以村为单位集中地块进行规模化生产。棚与棚之间为防止遮闭，距离应不少于8米，最好为16米，这样棚间可综合利用，适当建造部分阳畦和小拱棚，以形成一个优良的小气候环境。
3．棚的方位 以面向正南、东西方位为好。因为冬暖棚主要生产期是12—3月份，这个期间正南方向上午见光及时，全天见光最多，而偏东和偏西都不好，特殊情况如有地形限制时可偏东或偏西不超过5度角。
4． 建造时间 大棚内的秋冬茬栽植早，最早可在9月份，所以应在9月底建好，如定植晚做冬春茬栽培也应在10月中旬建完，以使墙体干透，有充足时间进行定植前的整地、施肥、熟化土壤及“烤地”工作。
5． 棚的大小 根据山东省5年经验认为：棚长以50米为宜，不足50米总体空间小，不利于保温；超过50米因棚太长，运送操作不便，揭草帘需时太长，缩短作物见光时间。
棚宽以6—7米为宜，超过7米则需加高后墙和后柱高度才能保持冬季最佳阳光入射角，而且不经济，费工、成本高，如小于6米则种植面积小，也不实用。
棚高即脊高，以3米为宜，如高或低10厘米，则会破坏总体设计，造成人力物力浪费。高度确定后，后柱至后墙距离以 1．4—1．5米为宜。 
暖棚制造要求
冬暖棚也叫单坡面日光温室，总体要求是在冬季最大限度地透过、吸收、利用太阳光线，以满足作物生长发育的需要，而夜间又要最大限度的保温，并具有坚固耐用、抗风吹雪压、造价低且易于建造的棚型结构。
最大限度透光
即应最大限度的透光量，充分利用太阳光的热能。要想达到这一点，由以下4方面决定。
1．透光面角度 经各方面计算以25—30度为宜，在高度、高跨比、后坡面大小、仰角和建造等均适宜的条件下，角度越大越有利于透光。关于棚面，根据球形透光最好的原理，改为拱弧形，特别是接地的南坡，改立窗形为拱形，相对的加大了角度，增加了光的透射，又扩大了棚的空间，还有利于建造和通风。
2． 减少骨架遮荫 在整个建造过程中应考虑这一点。既要减少遮荫，又要易于建造，造价低。可进又以下2方面的改进：一是改细竹竿铁丝固定薄膜为粗竹竿支起薄膜，外用压膜线，里顶外压，将膜崩紧，可每亩棚减少5000余个孔眼透风滴水，既减少遮荫、有利保温，又便于通风；二是取消立柱，采用圆钢焊接拱梁或用菱镁土拱梁，东西每3米一拱梁代替立柱，形成琴弦，弦梁上用竹竿支撑，可解决骨架遮荫问题。
3． 合理采光面 采光面大，光线入射多，但采光面越大，散热也越多；后坡大，保温好，但白天易遮光，后坡的角度不应小于当地春分中午时太阳的高度角，
4． 薄腊的质量 以前用聚氯乙烯和聚乙烯膜，这两种膜上易结水珠，可减少透光率10%—20%，近几年试验聚氯乙烯无滴膜和多功能复合膜效果良好。对棚膜的要求是无滴，抗老化，透光率高，不易污染，拉力强等优点。
最大限度保温
即最大限度的减少热量流失，在建棚材料中以土坯，特别是麦秸草土坯最好，其次是土打墙、砖墙、木墙等；钢铁及混凝土保温性差。当然某些作物秸秆，特别是麦秸适当压实也较好。
1． 墙体 包括后墙及东西墙，墙厚度大，保温性能好，但墙太厚，成本高用工多，一般以80厘米厚为宜。关于后墙的高度，墙越高散热量越多，但考虑到开天窗、后坡仰角、加大棚内空间等因素，以1．8米最佳，墙若太矮，棚面斜度小，阳光入射量则小。墙后可堆土或堆作物秸秆保温。
2． 后坡 即后屋顶，其取材应着眼质轻、导热系数小的材料，一般用塑料薄膜或苇箔衬里，从坚固和保温着眼以高梁秸箔为最好，上面密排直径20厘米的玉米秸捆，其上再铺一层麦秸或稻草，填平压实，为防止雨雪下渗，可再盖一层塑料薄膜，膜上抹5—10厘米的麦秸泥，再覆一层黄土保温。当然后坡厚度大，保温好，但太厚了也不经济实用。
关于后坡的宽度，过窄保温不好，仰角小，影响棚面的坡度，但过宽，春分后和秋分前遮光多，影响坡下的阳光射进，对作物生长不利。
3． 透光面(棚面) 其保温好坏主要取决于透光面的宽度、材料以及夜间保温覆盖物的结构和厚薄。透明材料以无滴膜最好，不透明夜间保温覆盖已发展到多层，即贴棚面先盖数层牛皮纸做成的纸被，有保温兼保护棚面作用，纸被上盖 2层稻草帘或一厚蒲草席，上面再缝覆一层薄膜以防雨雪水。另外，草帘厚度不能小于5厘米，长短应在夜间放盖后盖住防寒沟为好。
4． 减少棚地和缝隙放热 棚地系指棚中土壤热量的散失，棚东、西、北3面有较厚土墙，散热不多，冬季还可堆积墙周作物秸秆保温，但南端紧接棚外的冻土层，为减少热量外传，应在棚南端沿棚根挖一深超过冻土厚(50厘米)、宽40厘米的防寒沟，沟内填充锯末、麦糠、粗炉渣等，上覆薄膜，可割断棚内热量外传。
缝隙指门、通风窗、通风口及任何缝孔。①冬暖棚的门不能从棚墙向外直开，应在北墙中部北侧或棚东西侧盖一工作间或小屋，进入工作间的门应和通入棚内门错开，棚内门还应再张挂棉帘或草帘，可彻底解决开门降温问题。②窗：开于北墙，一般4—5米一窗，距地面高1米，窗不要过大，一般高40厘米，宽50厘米。冬季应将其沿内外墙垒死，天暖需通风时再打开。⑧通风口：以“三大块，两条缝”棚顶薄膜覆盖为好，两膜相交不少于20厘米，两膜边缘要焊设拉绳，天冷时拉紧封严，天热时根据情况开启通风口。④缝隙：尽量减少管理时弄破薄膜，再是用新压膜线“里顶外压”固膜，可减少里外竹竿夹固膜法造成的众多孔眼。
5． 其他 严冬棚内可再挂覆天幕，也叫二道幕，白天拉下，夜间拉覆；棚内也可搭小拱棚或地膜；墙体底部可用石或砖砌，地基应夯实，内墙应泥平、压光或涂白；再是为防超低温天气，可每5间棚设一火炉及加温烟道，可临时升温救急。