1、科学设计是降低温室大棚建设成本的最有效的途径第一讲我讲了传统大棚的钢筋混凝土基础有明显的力学失误 ，第二讲我讲了传统温室墙体有明显的建筑热学失误 ，第三我讲了大棚骨架设计中的降本潜力 。这一讲（第四讲）的题目是大棚骨膜、保温被、大棚门窗及采暖设备的选择也会影响到建设成本及运行成本随着科技发展和市场经济的需要，农林牧渔业生产正在向产业化、高科技、高效益的方向转变。被誉为“白色革命”的温室大棚以其巨大的生命力出现在人们面前！随着这场革命的不断深入，相关科学技术和发明创造的日新月异，温室大棚的规模、水平、效益和应用范围得到了前所未有的大发展。到目前为止，温室、大棚是现代农林牧渔业最常用的生产工具，已
2、无需论证。但实践效果有时却不随人愿，也给我们留下许多遗憾与无奈。其中有三点主要表现形式：1、建设成本高，投资回收期长，是最无情的现实和无奈。直接影响到温室、大棚的建设和推广。2、结构抗自然灾害能力差，特别是面对大风、冰雹，暴雨的袭来，往往只能是听天有名和灾后重建。即产生二次建设成本，又给生产带来突如其来的损失。3、生产环境差，温度、湿度、空气成分不适合操作人员的身体健康，有时还会影响产品的质量。以上问题在全国普遍存在，且长期困扰着广大的投资者和各级政府（要支付大量的救灾款和补贴） 。在许多人看来，似乎这是一件无法解决的难题。怎么能建设造价低，抗灾能力强，工作环境较好的温室大棚（以下简称大棚）呢
3、？这首先要从大棚的科学属性来谈这个问题。大棚本身是农业，林业技术吗，不是。大棚是畜牧，水产业技术吗，也不是。难怪，多年来由农业专家牵头的大棚改良一直在不断地照猫画虎，难以切中要害，也就不可能将成本大幅度地降下来，将抗灾能力提上去了。大棚与我们的住房一样，属于建筑技术。只有用研究建筑技术的方法去分析目前大棚的现状和存在的问题，才能提出降低温室大棚的造价、提高抗灾能力，和改善环境的正确思路。原来，目前许多大棚，存在的建设造价高，抗灾能力低及工作环境差，都是出在没有精准的建筑设计或是结构本身不合理的问题上。遗憾的是目前主持研究大棚的专业技术人员绝大多数是学农林牧渔的专家、乡村的能人或是包工队长， （
4、他们只能凭经验，而许多经验本身就是错误的） 。很少有建筑设计师介入这一领域。但这也同时给建筑设计留出改进、降本的空间。我是一位专业从事建筑结构设计的高级工程师，叫高和林，退休前曾任内蒙古包头钢铁公司设计院院长，土建专业高级职称评审委员会组长。1997 年由我亲手设计的中国第一座塑料大棚双标准池游泳馆建成并投入使用，比北京“水立方”提早了十年，我也从此走上了“塑料大棚设计”之路。大棚设计中我本着以下标准要求自己：同等强度，追求造价最低；同等造价，追求材质最优；同等材质，追求跨度最大；同等跨度，追求强度最坚。如今我是位退休十多年的老人，大家都称我高老师。我设计的各类塑料大棚，经过在全国各地十多年的
5、实践，获得成功。已在内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、江西、河北、江苏、广西、山西、陕西、甘肃、山东、湖北、新疆、河南、云南等二十几个省推广、建成了数千余栋，效果良好，并经历了特大风暴和大雪、冰雹的考验，十年前在包头建的大棚、膜未换，还在使用。为什么说，只有科学设计才可能真正有效地降低建设成本呢。因为，只有经过建筑理论科学分析计算，才能选择最合理的墙体，基础形式；风阻最小的外形尺寸；合理的太阳入射角度；抵御雨雪冰雹的合理曲线；最小的钢材断面；最大的拱架间距，最大的单拱跨度。从而使材料的性能既得到充分发挥其极限效能，又能满足最大的抗力需求。从而最大限度地减少材料用量，材料少了，成本自然会降下来。曾经有
6、这样一组调查数据，一套科学的设计图纸将会给建设者节约最少 20%至80%的资金。另外，只有科学设计才能保证大棚结构的安全，以满足抵抗可预见最大外来荷载（如狂风、大雪、冰雹、暴雨）的能力。为了使我对“科学设计是温室大棚降低建设成本的最有效的途径“这一论点加以阐述，必须针对目前传统大棚进行深入分析比较，肯定其合理的部分并提出存在的问题。以下，我将分几讲阐明我的观点，并提出较合理的解决方法。这一讲的题目是（第四讲） 大棚膜、保温被、大棚门窗的选择也会影响到建设成本及运行成本 。1、先说说大棚膜，目前棚膜存在的主要问题是，在风雨较大的地区，棚膜的使用年限过短，一两年就需要换一次，运行成本很高，棚内农作
7、物面临风险也很大，其原因主要是强度不足。二是有些膜透光率低，棚内温度上升过慢，摄取的太阳能不足。再就是幅宽较小（最宽 12 米）不适合大跨度的需要。有没有同时满足以上三条要求的大棚膜呢？目前我尚未发现。下面截取一篇文章推荐给大家：高强、耐久、防老化，农用塑料大棚膜目前国内使用的塑料大棚膜强度偏低，耐久性差，一般使用两年。且抗雹、抗风雪性差。有的每年夏季还要拆卸，十分麻烦。我推荐采用新型农用编织大棚膜，获中国名牌产品证书。这种膜抗撕性特别强，能抵抗 8 级大风。这种棚膜经包头市塑料制品研究所鉴定：强度为普通棚膜的 3.5 倍,抗老化性是普通膜三倍，透光率 80%（见附件：质检报告）到目前为止，六
8、年前在包头麻池乡的数百座大棚，绝大多数从未换过棚膜，还在使用。另外这种膜抗撕性特别强，不会被牲畜误食，并且耐受住西北地区多次八级大风的考验。这种塑料布耐晒耐冻，一年四季不需拆除，夏季只要将塑料布下边缘撩起 1.3 米高，便会有良好的穿堂风。人和庄稼避免暴晒、暴雨、冰雹和虫害的侵袭，从而延长了挂果期，提高了农作物产量和品质。这种膜的更大优点是：使用了这种膜，大棚的整体造价会降低到本地区最低。这使许多人感到不理解：为什么高质量膜比一般膜贵，但造价还会降低呢？原因是这样的：运用科学的结构计算，发现目前普遍使用的棚架都没有进行结构计算,存在大量的力学富裕现象。说明架子间距还可拉大。有的可减少了一半，加
9、上同时减少的基础、地锚勒绳等，从而大幅度降低了骨架的建设成本。 但这需要有抗拉强度很高，且不会被拉薄的大棚膜。棚膜用大棚山墙两端的压膜槽中固定，整个棚子被绷得很紧，即使三米一个支架，膜也不会因松弛塌腰而碰到纵向连杆上，膜也就不会被磨破，这是目前广泛使用的其他膜所不能比拟的。棚子绷得紧对抗风抗雪都有利。另外，这种膜特别宽，且有可缝性，一块膜便可覆盖整个大棚，即使棚子再大，如高 7 米，跨度 20 米的大棚。棚子高大，容积就大，棚内热容量大幅度提高，保温性随之提高。该膜除以上优点外，因为有纵横编制纹理，露滴沿纹理向两侧下滑，以防止滴落人的身上。近年来，随着对温室大棚保温被提出更高的要求，该厂研制出
10、防热辐射从而达到保温效果的银蓝反光膜，经多地实验取得了较好的效果。开创了防水保温被的新思路（下面我还要单讲） 。下面的照片就是用编织膜扣起来的大棚，已使用 6 年。目前，还有一种日本技术中国制造的高透光（92%） （可提高棚内温度） 、长寿（4 年） 、高保温、高强度的流滴膜，以其卓越品质为农作物提供高产。这种膜除寿命略低于编织农用大棚膜，最宽 12 米，其他指标均有优势，深受农民兄弟的喜好。还有一家上海的进口 pep 利得膜效果也不错。2、说完了大棚膜再来说大棚被。大棚被在大棚保温上起到了决定性作用，这是毋庸置疑的。到目前为止在保温效果上还没有比保温被更有效的了。目前大棚被的种类繁多，带有引
11、领性的应该是向防雨水渗入、无霉变、低价格的大棚被（目前有棉被、无纺布毛毡、发泡材料、银蓝反光保温膜等） 。读者可在网上收索找到最适合的产品。34目前人们对大棚被存在认识上的误区，并带来了严重的不良后果。下面我们一起来剖析这一误区，进而提出一些新的观点，以改变这一严重不合理的现状：许多承揽大棚建设的包工队承诺：在寒冷地区，只要墙厚，棉被厚，不需要供暖设备，便能保证棚内凌晨达到 15 度左右的温度，满足挂果蔬菜的温度需求。这一说法的错误所在于它违背能量守恒定律。大家可以想象一下，当不配备采暖设施时，棚内所有热能的来源只是太阳，遇到极寒天气，如大风降温天气，又遇上连阴雪。此时射入棚内的太阳能明显不足
12、，棚内白天的温度就上不去，再经过一夜的温度失散，到了早上七八点钟，温度降至 0 度或以下都是有可能的。可以设想一下，在植物的生长期内，就是有 60 天的15 度，但只要遇到一两天的 0 度或以下，你想还能有好果子吃吗？国家要求设计人员，对于临时建筑，要采用 10 年一遇的最不利状态作为前提去开展方案设计，因为，只有这样才能避免重大损失，而不是被动地去承受灾难的来临或是盼望没有灾难。在人类走向文明的时候，人们就选择了借助燃料来取暖，而不是将希望一味地寄托在加强房间的保温上，更不会把墙砌到 6 米厚（目前已经有 6 米墙的大棚） 。如此简单的道理。还是举个例子：你家里冬天很冷，有人告诉你，只要将房
13、间加强保温，温度就会上来，你信吗？可到了温室大棚，道理变成了谬误。在北方，许多地区的温室大棚就是墙很厚，棉被也很厚，但就是没有安装采暖设备。这种大棚的使用情况如何呢。我做过一定范围（北纬 42 度以北）的调查研究，其结果叫人痛心不已：大量的温室冬天是闲置的，到了夏、秋两季，由于棚内通风等环境不好，也处于撂荒状态。国家的补贴和农民的血汗钱就这样白白地变成了垃圾。而与之相反的是，目前，江南的许多大棚，并没有将钱用在过度的保温上，而是配备了热风机（分燃油、燃煤、燃气和电热风炉等） ，不管天气如何变化，棚内的温度都能够随时调整到满足动植物不同时期对温度的需求的范围。况且，极端天气一年加起来也没有多少天
14、，所花的运行费用远远要低于所获得的收益。目前的暖风机一般都是小型可移动式的，几个大棚配备一台，轮换使用，费用就更低了。棚内增设了采暖设施，夜间的温度高了，棚内相对湿度随之也降下来，二氧化碳浓度也有了来源。看来江南人的文化水平高些，的确给他们带来了经济效益。123 4讲到这里，应该对“保温被”做出一个结论性的意见了。但由于我国南北温差极大，大棚的用途各异，用户对棚温的要求也不同，我还是以一种多方案推荐的方式，供使用者选择：方案一，大棚膜+棉被+热风炉（费用高效果好）方案二，大棚膜+银蓝保温膜+热风炉（费用低效果中）方案三，大棚膜+热风炉（费用低只适合江西以南地区）方案四，大棚膜+棉被（费用高仅适
15、于温度要求不高的大棚）方案五，大棚膜+银蓝保温膜（费用低仅适于温度要求不高的大棚）方案六，仅有大棚膜（费用最低仅适于温度要求不高的大棚）其中，方案二，大棚膜+银蓝保温膜+热风炉，及方案五，大棚膜+银蓝保温膜，是我比较推崇的方案，它体现了我在大棚设计中始终追求的哪种：在多方案比较中选择即能基本满足使用要求，一次性投资又最低的方案。因为，国家建筑设计原则就是：实用、经济，美观的三排序。上图为我设计并建成的单拱双侧落地式盖保温被大棚。双侧铺设银蓝色反光保温膜（其原理是减少辐射带来的热损） 。清晨将保温被卷起（可双侧卷也可单侧卷） ，晚上将保温被落下。两端山墙为双层透明膜中空结构。实现单拱落地式大棚带保温层的历史性跨越。银蓝膜夏天还可以起到遮阳作用。棚内可配备暖风机。从实际效果来看，这类大棚可减少建设投资，降低劳动强度，便于积雪滑落，避免了大雪将大棚压塌。3、大棚门窗的选择大棚设计必须留有门窗，但有许多地方却忽视了这一点。我这里只介绍一种压膜槽锁边加门帘的简易大门，即严密又方便，几乎不用花钱。如上图所示。科学设计是降低温室大棚建设成本的最有效的途径，是个十分有意义的大课题，也是个难度不大的课题，同时也是未被提到议事日程的边缘课题，可谁能想到，他同时也是全年能为国家和人民节约上亿元的利国利民的大文章。下一讲的题目是（第四讲） 双层大棚是否能降低建设成本
