一、场地选择标准
地势地形:应选地势平坦、开阔之处,利于大棚搭建及内部设备安装与布局。若有坡度,坡度宜在 1%-3%,且朝向要利于排水,防止积水对大棚基础和作物生长造成不良影响,像建造蔬菜大棚,若地势低洼积水,蔬菜根系易腐烂。同时,要避开风口,否则大棚易受强风破坏,增加保温难度和能源消耗。
光照通风:充足光照是关键,周边不能有高大建筑、树木等遮挡阳光。一般要求大棚周边开阔,无遮挡物距离大棚至少 10 米以上。良好通风同样重要,在南方高温地区,夏季通风散热需求大,通风不良会使棚内温度过高、湿度过大,引发作物病虫害。例如,种植花卉的大棚,通风不佳易导致花卉白粉病等病害发生。
土壤条件:优先选择肥沃、疏松、排水良好且酸碱度适宜(pH 值在 6.5-7.5 之间)的土壤。种植前需对土壤进行检测,若土壤肥力不足,可通过改良措施,如添加有机肥、生物菌肥等提升土壤质量。像种植草莓的大棚,肥沃疏松土壤能让草莓根系生长良好,提高产量和品质。
水源与水质:要有方便且充足的水源供应,满足灌溉需求。水质要符合农业灌溉标准,无污染、无过多杂质和盐分。例如,可通过打井、连接附近河流或水库等方式获取水源,同时配备蓄水池,保证在干旱或用水高峰期有足够水量。
交通便利性:交通便捷利于农资运输和农产品销售。大棚应靠近公路等交通干道,减少运输成本和时间,提高生产效率。若交通不便,农资运输困难,农产品也难以及时运往市场,影响经济效益。
电力供应:需有稳定电力供应,满足温控、通风、灌溉等设备用电。可与当地供电部门沟通,确保电力容量能满足大棚设备运行需求,必要时配备备用电源,如发电机,以防停电影响大棚正常运作。
周边环境:周边环境应无污染源,如工厂废气、废水、废渣排放等。同时,要远离畜禽养殖场等易传播病虫害的场所,为作物生长营造良好环境。
土地合法性:建设大棚前,需确认土地性质符合农业设施用地规定,办理相关用地审批手续,避免违规建设带来的经济损失和法律风险。
气候适应性:考虑当地气候特点,如在冬季寒冷地区,要注重大棚保温性能;在多风地区,加强大棚抗风设计;在暴雨频繁地区,强化排水系统设计。例如,北方地区冬季种植蔬菜,需采用双层保温膜、加厚墙体等措施提高保温效果。
二、设计标准
结构安全设计
荷载计算:依据当地气象资料,精确计算风荷载、雪荷载、雨荷载等自然荷载,以及大棚自身结构、设备、作物等产生的荷载。比如在东北地区,冬季雪量大,雪荷载计算尤为重要,确保大棚能承受积雪重压。
结构形式选择:常见结构形式有单栋钢架大棚、连栋钢架大棚、日光温室等。应根据种植需求、气候条件、投资预算等选择合适形式。南方地区种植花卉,可选用连栋钢架大棚,通风和空间利用好;北方冬季种植蔬菜,日光温室保温性强更合适。
材料强度要求:骨架材料如钢材、铝合金等,需有足够强度和稳定性,符合相关国家标准。钢材应采用热镀锌处理,提高防腐性能,延长使用寿命。例如,热镀锌钢管的镀锌层厚度一般要求不低于 80μm。
连接与固定:各结构部件连接要牢固,采用合适连接件和连接方式,如螺栓连接、焊接等,并进行防锈处理。基础要稳固,埋深和尺寸根据当地土壤条件和大棚结构确定,确保大棚整体稳定性。
保温隔热设计
覆盖材料选择:选用保温性能好的覆盖材料,如双层或多层中空玻璃、聚碳酸酯板(PC 板)、保温被等。北方冬季,保温被配合塑料薄膜使用,能有效减少热量散失。不同覆盖材料保温性能有差异,如双层中空玻璃的保温性能优于单层玻璃。
墙体与屋面保温:墙体可采用保温材料填充,如聚苯板、岩棉板等。屋面设计可采用保温隔热结构,如在屋面内层铺设保温材料。日光温室后墙和山墙常采用厚土墙或夹心墙结构,增强保温效果。
密封处理:对大棚各部位缝隙进行密封,如门窗边缘、通风口周边等,防止热量泄漏。可使用密封条、密封胶等材料,提高大棚气密性,减少热量损耗。
采光通风设计
朝向与角度:大棚朝向一般为南北向或根据当地光照情况适当调整,保证充足均匀光照。屋面角度要根据当地纬度和太阳高度角计算确定,使光线能最大程度进入大棚。例如,在华北地区,日光温室屋面角度一般在 25°-35° 之间。
采光面积:合理设计大棚尺寸和结构,增大采光面积。减少骨架等遮挡物,选用透光率高的覆盖材料,如玻璃透光率可达 90% 以上,塑料薄膜透光率在 70%-90% 之间。
通风系统设计:设置合理通风口,包括顶部通风口、侧面通风口等,根据大棚面积和种植作物需求确定通风口大小和数量。配备通风设备,如排风扇、通风机等,保证空气流通,调节温湿度和二氧化碳浓度。夏季高温时,通过通风可降低棚内温度,防止作物热害。
排水设计
排水坡度:大棚内地面要有一定排水坡度,一般为 0.5%-1%,确保积水能迅速排到排水沟。
排水沟设置:在大棚周边设置排水沟,沟深和宽度根据当地降雨量和大棚面积确定,保证排水畅通,避免积水倒灌进入大棚。排水沟可采用明沟或暗沟形式,明沟便于清理和维护,暗沟排水效果好且不占用空间。
智能化设计(若有需求)
环境监测系统:安装温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器等,实时监测大棚内环境参数。传感器数量和位置根据大棚面积和布局合理设置,确保监测数据准确可靠。
控制系统:配备智能化控制系统,根据设定参数自动控制通风、遮阳、灌溉、加温等设备运行,实现精准环境调控。例如,当温度过高时,系统自动开启通风设备和遮阳系统降温。
数据传输与存储:将监测数据通过无线传输技术传输到管理平台,进行存储和分析,为种植管理提供数据支持,以便及时调整种植策略。
其他设计考虑
操作便利性:设计合理的操作空间和通道,方便人员在大棚内进行农事操作,如种植、施肥、采摘等。通道宽度一般不小于 0.8 米。
设备安装空间:预留足够空间安装灌溉、施肥、植保等设备,确保设备安装和维护方便。例如,安装滴灌设备时,要考虑管道铺设和喷头安装空间。
美观与协调性:在满足功能需求前提下,注重大棚外观设计,使其与周边环境相协调,提升整体美观度。
耐久性设计
材料选择:除考虑结构强度和保温性能外,材料还需具有良好耐久性,能抵抗自然环境侵蚀,如紫外线照射、雨水侵蚀等。例如,PC 板具有抗紫外线性能,可长期使用不老化。
防腐处理:对金属结构部件进行防腐处理,除热镀锌外,还可采用喷漆、涂防锈漆等方式,延长使用寿命。
定期维护:制定定期维护计划,对大棚结构、覆盖材料、设备等进行检查和维护,及时发现和处理问题,确保大棚长期稳定运行。
特殊功能设计(根据种植作物需求)
防虫网设置:种植易受虫害作物时,在通风口等部位安装防虫网,防止害虫进入大棚,减少农药使用。防虫网目数一般根据害虫大小选择,常见为 40-60 目。
遮阳系统:对于喜阴或对光照敏感作物,设置遮阳系统,调节光照强度。遮阳系统可采用外遮阳、内遮阳或内外遮阳结合方式,遮阳网遮阳率可根据作物需求选择。
加湿系统:某些对湿度要求高的作物,如兰花等,可配备加湿系统,通过喷雾等方式增加空气湿度。
标准化设计
遵循国家标准:大棚设计要严格遵循国家和地方相关标准规范,如《种植塑料大棚工程技术规范》(GB/T 51057 - 2015)、《农业温室结构荷载规范》(GB/T 51183 - 2016)等,确保设计质量和安全性。
模块化设计:采用模块化设计理念,便于大棚搭建、拆卸和扩展。各模块尺寸和接口标准化,提高生产和安装效率。
设计审核与优化
专业审核:设计完成后,邀请专业结构工程师、农业专家等对设计方案进行审核,评估方案合理性和可行性,提出改进意见。
模拟分析:利用计算机模拟技术,对大棚在不同气候条件下的性能进行模拟分析,如温度分布、通风效果等,根据模拟结果优化设计方案,提高大棚性能。
三、材料标准
骨架材料
钢材:常用热镀锌钢管,具有良好强度和耐腐蚀性。钢管规格根据大棚规模和结构确定,如一般单栋钢架大棚可选用直径 25-32mm、壁厚 1.5-2mm 的热镀锌钢管;连栋钢架大棚因承载要求高,可能选用直径 40-60mm、壁厚 2-3mm 的钢管。钢材质量应符合《碳素结构钢》(GB/T 700)等相关标准。
铝合金:铝合金材料质轻、强度高、耐腐蚀,常用于高端温室大棚。其合金成分和力学性能需符合相应国家标准,如 6061 铝合金等。铝合金型材表面一般进行阳极氧化处理,增强耐候性。
竹木材料:在一些简易大棚中,会使用竹木作为骨架材料。竹子应选用质地坚硬、无虫蛀的毛竹等,直径一般在 5-10cm。木材需进行防腐处理,如涂刷防腐剂,防止腐朽。竹木材料成本较低,但使用寿命相对较短。
覆盖材料
塑料薄膜:常见有聚乙烯(PE)膜、聚氯乙烯(PVC)膜和乙烯 - 醋酸乙烯共聚物(EVA)膜。PE 膜价格较低、透光性较好;PVC 膜保温性和抗老化性能较强;EVA 膜综合性能优良,具有高透光率、良好保温性和耐候性。塑料薄膜厚度一般在 0.08-0.15mm,透光率应不低于 70%,使用寿命 1-3 年不等。
玻璃:温室大棚常用浮法玻璃,具有高透光率(可达 90% 以上)、良好的热稳定性和抗冲击性。玻璃厚度一般为 4-10mm,可根据需求选择单层、双层或中空玻璃。双层或中空玻璃保温性能更好,但成本相对较高。
聚碳酸酯板(PC 板):分为实心板和中空板。PC 板具有质轻、强度高、透光率高(85% - 92%)、抗紫外线、耐候性好等优点。中空 PC 板保温隔热性能优良,广泛应用于温室大棚。PC 板厚度一般为 4-10mm,使用寿命可达 10-20 年。
保温材料
保温被:常见有针刺毡保温被、泡沫保温被等。针刺毡保温被以针刺无纺布为原料,中间填充保温材料,具有保温性能好、重量轻、防水等特点。泡沫保温被采用聚苯乙烯泡沫板等材料制作,保温效果显著。保温被厚度一般在 3-8cm,保温性能应满足当地气候条件下大棚的保温需求。
隔热棉:如岩棉、玻璃棉等,具有良好的隔热性能。岩棉防火性能好,玻璃棉吸声性能优。隔热棉一般用于墙体、屋面等部位的保温隔热,厚度根据保温要求确定,通常在 5-10cm。
反光膜:在大棚内铺设或悬挂反光膜,可增加光照反射,提高棚内光照强度和温度。反光膜一般采用镀铝聚酯薄膜等材料,反光率应不低于 80%。
其他材料
密封材料:用于大棚缝隙密封,如橡胶密封条、密封胶等。橡胶密封条应具有良好的弹性和耐候性,密封胶要能有效密封缝隙,防止雨水和空气渗漏。
连接件:包括螺栓、螺母、垫片、卡箍等,用于连接大棚骨架部件。连接件材质一般为热镀锌钢材或不锈钢,保证连接牢固且耐腐蚀。
防虫网:采用尼龙、聚乙烯等材料编织而成,具有防虫、通风等功能。防虫网目数根据防治害虫种类选择,一般为 20-80 目。
材料质量检测
进场检验:所有材料进场时,需进行外观检查,查看是否有破损、变形、腐蚀等缺陷。同时,检查材料的质量证明文件,如合格证、检验报告等,确保材料符合设计要求和相关标准。
抽样检测:对于关键材料,如骨架钢材、覆盖材料等,应按规定进行抽样检测。检测项目包括材料的力学性能、透光率、保温性能、耐候性等。例如,对钢材进行拉伸试验,检测其屈服强度和抗拉强度;对塑料薄膜进行透光率和耐老化性能检测。
定期复查:在大棚使用过程中,对易老化、易损坏的材料,如塑料薄膜、保温被等,定期进行复查,评估材料性能变化,及时更换损坏或性能下降的材料,保证大棚正常运行。
材料环保要求
无毒无害:大棚建设材料应无毒无害,不会对土壤、水源和农产品造成污染。特别是与作物直接接触的材料,如灌溉管道、种植基质等,要符合食品安全相关标准。
可降解或可回收:尽量选用可降解或可回收利用的材料,减少对环境的影响。例如,可降解塑料薄膜在一定时间后可自然分解,避免塑料废弃物污染;对于废弃的钢材、铝合金等材料,可进行回收再利用。
材料性价比考量
成本控制:在满足大棚建设标准和使用要求的前提下,综合考虑材料成本。不同材料价格差异较大,如玻璃价格相对较高,塑料薄膜价格较低。通过合理选择材料,平衡初期投资和长期使用成本,实现经济效益最大化。
使用寿命与维护成本:除材料采购成本外,还要考虑材料的使用寿命和维护成本。一些高质量材料虽然初期投资高,但使用寿命长、维护成本低,从长期来看更具性价比。例如,PC 板使用寿命长,且日常维护简单,相比需要频繁更换的塑料薄膜,综合成本可能更低。
材料的适用性与当地资源结合
因地制宜:根据当地气候、地理条件和资源情况选择合适材料。在风力较大地区,优先选用强度高的骨架材料;在盛产竹子的地区,可充分利用当地竹子资源搭建简易大棚,降低成本。
本地材料优先:在保证质量的前提下,优先选用本地生产的材料,减少运输成本,同时也有利于材料供应的及时性和稳定性。例如,当地有生产热镀锌钢管的企业,可优先考虑采购其产品。
材料的更新与创新应用
关注新材料发展:随着科技进步,不断有新型建筑材料和农业设施材料涌现。关注这些新材料的性能和应用案例,如新型纳米保温材料、自清洁覆盖材料等,适时将其应用于大棚建设,提升大棚性能和生产效益。
创新应用方式:对传统材料进行创新应用,如将废弃的塑料瓶、易拉罐等回收利用,制作成大棚内的装饰品或简易灌溉设施,既环保又能降低成本。同时,探索不同材料的组合应用方式,发挥各自优势,提高大棚综合性能。
四、施工标准
基础施工
基础定位:根据设计图纸,使用测量仪器精确确定大棚基础位置,确保各基础位置偏差在允许范围内,一般横向偏差不超过 ±5mm,纵向偏差不超过 ±10mm。基础定位要考虑大棚整体布局和周边环境,如与道路、灌溉系统等的衔接。
基础开挖:按照设计尺寸进行基础开挖,深度和宽度要符合要求。对于土质较差的区域,可采用换填、夯实等方法处理地基,提高地基承载力。基础开挖过程中,要注意保护周边土壤,避免对土壤结构造成过大破坏。
基础浇筑:采用钢筋混凝土浇筑基础,钢筋规格和布置要符合设计要求。混凝土标号一般不低于 C20,浇筑过程中要振捣密实,保证基础强度和稳定性。基础表面要平整,平整度偏差不超过 ±5mm。在基础浇筑完成后,要进行养护,养护时间不少于 7 天。
骨架安装
材料检查:在骨架安装前,对骨架材料进行再次检查,查看是否有变形、损伤等情况。对不符合要求的材料进行修复或更换,确保安装质量。
安装顺序:按照设计方案确定骨架安装顺序,一般先安装立柱,再安装横梁、拱杆等。安装过程中要使用专业工具,保证各部件连接牢固。立柱垂直度偏差不超过 ±3mm,横梁水平度偏差不超过 ±5mm。
连接固定:采用规定的连接件和连接方式进行骨架连接,如螺栓连接要拧紧。