一种棚内中型装配式工程塑料保温棚

1.本实用新型属于农业种植设施技术领域，更具体地说，特别涉及一种棚内中型装配式工程塑料保温棚。


背景技术：

2.我国北方地区冬季寒冷干燥，并且在最近几年，我国北方冬季雾霾天气多发，这对设施蔬菜生产造成了很大影响，为保证蔬菜周年均衡且充足的供应，各种农业栽培设施应运而生。目前我国镀锌钢管装配式大棚比较常见，最早是由中国农业工程研究设计院于1982年设计定型，国内生产的跨度有6m、8m、10m等几种，长度30～66m，矢高2.5～3m，均为拱圆形大棚。此设施虽然结构合理，棚体坚固，无支柱，棚内操作管理方便，便于通风、透光，应用年限长。但是，在自然环境中受恶劣气候影响较大，棚膜在经过损耗污染后保温性能也会大幅下降，且蓄热能力较差。
3.因此，设施农业中的冬季温控工作一直是一大难题，尤其是对于瓜类蔬菜来说，我国栽培的瓜类蔬菜有10余种，最为重要的有黄瓜、西瓜、甜瓜、苦瓜、冬瓜、南瓜、西葫芦等。瓜类喜温耐热，怕寒冷，生长适温20～30℃，15℃左右生长缓慢或生长不良，10℃以下引起生理障碍以至受害，而设施保温性能较低，冬季加温投入成本高且不能达到理想状态，所以瓜类蔬菜生产量在此时期大大减少，同时导致此类蔬菜价格上涨。
4.另外，随着雾霾天的增加，补光也成为一个亟待解决的问题，瓜类都属于需光照较强的作物，较强的光照有利于生长，尤其是果实的生长和着色，光照充足时植株生长良好，果实生长快且品质好，若光照不足，则植株生长不良，且易化瓜和染病。
5.由于以上问题的存在，即使使用现有的设施生产出来的瓜类蔬菜，冬季产出的瓜类蔬菜不只价格昂贵，而且品质较差。以西瓜为例，相较夏季，冬季西瓜价格成倍上涨，且品质较差，个头小、甜度低，水分少等问题突出。所以，需要一种新型设施来改善上述问题。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种棚内中型装配式工程塑料保温棚，用于解决现有设施在冬季寒冷时期种植瓜类等喜温作物的保温、加温和补光问题。
7.本实用新型采用的技术方案是：一种棚内中型装配式工程塑料保温棚，所述保温棚包含有骨架，所述骨架由pom塑料厚壁方管通过pom塑料方管多通向连接件插接搭建而成，所述骨架顶部每隔5～6m设置弹簧卷帘机构，所述骨架侧部宽度方向上中部设置有弹簧卷帘机构，所述骨架其他位置均由pc中空板填充，所述骨架内侧设置有光照传感器，所述光照传感器连接光照自动控制器，光照自动控制器连接led灯带开关控制装置，所述led灯带开关控制装置将led灯带与光伏电源系统串联在一起，所述光伏电源系统包括太阳能板（光伏板）、光伏充电控制器、蓄电池、负载和功率转换器，所述骨架内侧设置有温度传感器，所述温度传感器连接温度自动控制器，温度自动控制器连接落地式工业暖风机开关控制装置，所述落地式工业暖风机开关控制装置将落地式工业暖风机光伏电源系统串联在一起。
所述弹簧卷帘机构包含有卷帘机和卷轴上的eva棚膜，所述eva棚膜两侧以硅橡胶密封条固定于骨架的pom塑料方管内。
8.进一步的，所述pom塑料厚壁方管中空，四面设置有向内凹陷的凹槽i；所述pom塑料方管多通向连接件设置有中心点，从中心点出发设置有若干向外延伸的连接柱，所述连接柱设置为实心，所述连接柱四面设置有向内凹陷的凹槽ii，所述连接柱尺寸与pom塑料厚壁方管内的中空部分的尺寸相同。
9.进一步的，所述凹槽i的槽口宽3mm，深4mm；所述凹槽ii的槽口宽7mm，深6mm。
10.进一步的，所述pom塑料方管多通向连接件分别为设置有向三个方向延伸的三通向垂直立体内连接角件、向四个方向延伸的四通向垂直立体内连接角件向四个方向延伸，其中三个方向垂直、一个方向45度角的四通向内连接角件、向五个方向延伸的五通向垂直立体内连接角件、向五个方向延伸，其中四个方向垂直，一个方向45度角的五通向内连接角件。
11.进一步的，所述led灯带采用18w。
12.本新型设施的突出效果为：
①
pom是一种性能优良的工程塑料，有“夺钢”、“超钢”之称，pom具有类似金属的硬度、强度和钢性，不易老化，能够发挥骨架结构的承载功能和其机械性能；在很宽的温度和湿度范围内具有极佳的自润滑性和良好的耐疲劳性，减少与eva膜的摩擦损耗，保持棚膜的保温性能；此外还具有较好的耐化学品性，并且成本低于其他许多工程塑料；采用工程塑料制成的方管和连接角件构成骨架取代了螺栓螺母的固定方式，使安装更加简单；骨架构件仅由方管和连接角件构成，不仅构件简单，而且可以根据实际施工场地确定其规模大小甚至形状，类似于积木的搭建，灵活机动。
②
自动加温控制装置实现了加温设施的自动化加温，温度低时进行加温，温度达到适宜状态后自动停止加温，以变频加温的形式保证植物在整个生长周期内均处于适宜生长的温度内，不需要人工的频繁观察和控温。
③
自动补光控制装置可以实现补光设施的自动化补光，能够比较精确的为植物提供科学的光照强度与时长，根据不同的补光要求对光照传感器配置不同的量程，并将相关信号传输至开关控制装置，通过开关控制装置控制开关进行补光工作；由于led补光灯是将对植物光合作用贡献最大的蓝光和红光进行适当配比，所以不仅能提供较为优质的光强和光质，促进植物生长，还能在一定程度上弥补低温影响。
④
设施栽培中的加温、补光是一大成本支出，使用太阳能板作为能源，大大减少了加温、补光方面的成本；根据上面所述的加温设备、补光设备和太阳能板的数据，易知，暖风机1小时需耗3度电，led灯带6小时耗电不会超过2度，一块1
㎡
的200w单晶硅太阳能电池板在正常晴天情况下8小时产出1.6度电，假设暖风机一天中需使用6个小时，那么只需要12
㎡
的太阳能板即可实现耗电需求。
⑤
现实中，由于偶尔出现阴雨天的影响，会导致太阳能板的产电量有所下降，假如影响不大，可以通过增加太阳能板的数量进行解决，如果阴雨天较重，只需给蓄电池充电，便能保证设备的正常使用，但是依旧比完全使用常规电源节省成本。
⑥
使用弹簧卷帘机构替代电动卷帘机或减速电机，不但减少了骨架所承受的重量，还减少了能源消耗，节省了成本。
⑦
使用eva塑料膜，主要是因为其保温性能好，防雾滴性好，而且具有良好的柔软性和透明性，抗老化且无毒性，成本也相对较低。
⑧
pc中空板又称太阳板，不但透光率高达80％～90％，还具有良好的保温性能，比普通玻璃和塑胶的导热率都低，热传导率仅为玻璃的1/4；具有良好的耐溶剂性、耐老化性和耐化学腐蚀性；强度高，耐温性在长期承载条件下允许温度为－40℃～
＋120℃，尺寸稳定性高；pc材料本身无味无毒，不易结霜结露，据国家gb8624
‑
97测试属阻燃b1级，且成本较低，可以回收利用，是一种经济环保材料；质量轻，相同体积下仅为玻璃的1/2，大大减少了骨架荷载。
⑨
硅橡胶密封条能够固定棚膜的两侧，起到良好的密封保温作用。
⑩
由于本设施搭建简易灵活，顶部屋面可搭建为平屋面、阶梯式屋面与人字形屋面，所以适用于多种环境、作物和外部设施的要求。
13.综上，此棚内中型装配式工程塑料保温棚，主要用于冬季寒冷时期瓜类蔬菜的设施种植和冬季育苗，能大大减少能源消耗，设施用材成本低，经济环保，可进行自动加温和自动补光，安装更加方便快捷，灵活机动。本设施能有效改善我国北方地区现有装配式镀锌钢管大棚在冬季寒冷时期种植瓜类等喜温蔬菜的温度及光照条件，满足作物对温度和光照的需求。适宜的温度和充足的光照，使植物的根系发达、品质好。同时，减少了生产成本和能源消耗，保证了瓜类蔬菜在冬季寒冷时期的优质高产和周年充足均衡的供应市场。
附图说明
14.为了更清楚的说明本设施的技术方案，下面将对此设施描述所需要使用的附图作简单的介绍。其中，落地式工业暖风机、led灯带、硅橡胶密封条、塑料胶水、太阳能板等常见设备、构件及设备内部电路不再作附图介绍。显而易见的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本设施的平屋面骨架结构示意图；
16.图2为方管垂直连接角件的结构示意图；
17.图3为厚壁方管的结构示意图；
18.图4为方管与其连接角件的横截面及其相关数据的示意图（单位：mm）；
19.图5为弹簧卷帘机构与eva棚膜的结构示意图；
20.图6为部分垂直连接角件的结构示意图；
21.图7为光伏电源系统与自动补光、加温系统电路示意图；
22.附图中，各标号所代表的部件及相关结构如下：
23.a1α、a2α、a3α、a4α
‑‑‑
分别代表7种pom塑料方管多通向连接件中的1种，具体如图2所示；l1α
‑‑‑
1.4米长pom塑料厚壁方管；l2
‑‑‑
1.8米长pom塑料厚壁方管；l3
‑‑‑
0.99米长pom塑料厚壁方管；l4
‑‑‑
1.98米长pom塑料厚壁方管；j
‑‑‑
弹簧卷帘机；m
‑‑‑
eva棚膜。（注：α＝0,1,2,3,4... ...）。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。
25.基于对设施结构稳定性与方便使用的考虑，对本设施的安装方面作以下几点说明：
①
搭建为平屋面与阶梯式屋面的设施顶部结构必须全部由1.4m长的厚壁方管组成，为了方便农事操作，设施四周结构建议使用1.8m长的厚壁方管；
②
宽度≤2.8m时不设立柱，在宽度为2.8m的基础上，宽度方向上每增加2.8m需在增加范围内的长度方向上组装一排立柱，增加不满2.8m的按2.8m算进行立柱组装，且如果加装立柱后再在柱间加装pc中空板，则能实现分区域的种植管理；
③
搭建为人字形屋面的设施顶部结构时，屋脊部分使用1.4m的厚壁方管，开间部分不宜过大，开间可搭建为1.4m或2.8m，根据开间大小选用0.99m或1.98m
的厚壁方管搭建屋面；人字形屋面结构是在平屋面结构上的延伸，是在平屋面的结构基础上搭建的；人字形屋面开间不宜超过2.8m，过大会造成结构的不稳定，若需大跨度使用此屋面结构时，需以2.8m或1.4m的开间跨度为组成单位进行拼接组合。
④
在设施长度方向上两侧全部使用pc中空板封闭；宽度方向上两侧面中间位置各使用1组弹簧卷帘机与eva棚膜封闭，其余部分使用pc中空板封闭；顶部在长度方向上每5.6m安装一组弹簧卷帘机构和eva棚膜封闭，其余部分使用pc中空板封闭，注意弹簧卷帘机构的均匀分布且1个弹簧卷帘机构能且只能附于2根方管上。
⑤
自动加温控制装置中的传感器须放置于设施内部中央位置或具有代表性温度的位置，暖风机放置在设施内部中间一侧地面即可，出风口朝斜上方，气流切勿直接对向植物，以免造成热害。
⑥
为方便操作，小型控制箱与外部装配式镀锌管棚的控制箱放置在一起即可，若现有控制箱能容纳本设施装置，则可弃用此小型控制箱。
26.实施例1：
27.如图1～7所示，本设施整体骨架由pom塑料厚壁方管组成，各连接点均由各种pom塑料方管多通向连接件直接插接固定，pom塑料厚壁方管与pom塑料方管多通向连接件如图2、图3、图6所示，各类型中部分连接角件的适用位置如图1所示；led灯带直接使用塑料胶水分别固定于方管l10、l11、l12、l13、l14、l15、l16、l17、l18、l19的底面，各方管位置如图1所示；硅橡胶密封条只需安装于eva棚膜展开时的两侧，以便起到更好的封闭效果，eva棚膜与弹簧卷帘机构的组合方式如图5所示；pom塑料厚壁方管与pom塑料方管多通向连接件的尺寸大小如图4所示，连接角件插入方管中的长度为12～15cm即可，且安装时连接角件与方管契合的部分务必全部插入方管内；pc中空板的安装方式为直接嵌入骨架结构凹槽内即可，安装后pc中空板应略显松弛，以应对各种力的作用。
28.本设施各构件对其材质与规格有一定的要求。pom塑料方管多通向连接件有7种规格，2种三通向垂直立体内连接角件，3种四通向垂直立体内连接角件，2种五通向垂直立体内连接角件，均为实心，且所有连接件均为厚壁、带凹槽，槽口宽7mm，深6mm。pom塑料厚壁方管规格为30mm
×
30mm
×
2mm，有四种长度规格，分别为1.4m、1.8m、0.99m和1.98m，所有方管四个侧壁均带凹槽，槽口宽3mm，深4mm。自动加温控制装置中的落地式工业暖风机功率为3000w。定时补光装置中的led灯带采用18w。自动加温控制装置与定时补光装置中的太阳能板采用单硅晶太阳能电池板且功率为200w。所用弹簧卷帘机构长度均为2.8m，eva棚膜展开长度为2.8m，最多可覆盖4个1.4m
×
1.4m的骨架格子。pc中空板的规格为1407mm
×
1407mm
×
3mm和1807mm
×
1407mm
×
3mm。
29.自动加温控制装置与定时补光装置使用同一光伏电源系统。电量供给方面，蓄电池连接太阳能板作为常用电源，另外可连接农业用电作为备用电源；供给设备方面，光伏电源系统一边与自动加温控制装置相连，一边与自动补光控制装置相连。其中，自动加温控制装置的连接顺序为：光伏充电控制器将蓄电池、负载和光伏板连接为一个整体，另接功率转换器共同组成光伏电源系统，功率转换器连接温度自动控制器，温度自动控制器一边通过数据同步传输电缆连接温度传感器，一边连接落地式工业暖风机开关控制装置，落地式工业暖风机开关控制装置连接落地式工业暖风机；定时补光装置的连接顺序为：光伏电源系统连接光照自动控制器，光照自动控制器一边通过数据同步传输电缆连接光照传感器，一边led灯带开关控制装置，led灯带开关控制装置与led灯带串联在一起。除传感器、暖风机、led灯带、太阳能板外，其余部件放置在控制箱内。具体电路连接方式如图7所示。
30.本设施属于棚内棚，不适合单独在自然环境下作温室大棚使用，需要配合现有装配式镀锌管棚进行使用。在我国北方地区冬季寒冷时期，以西瓜生产为例：
①
补光：西瓜为喜光作物，其光饱和点为80000lx，光补偿点为6400lx，较长的日照时数和较强的光照对西瓜生长发育、产量的形成和品质的提高极为有利。所以，每天早晨在外部装配式镀锌管棚揭毡之前3个小时开启自动补光系统补光，晚上覆盖保温被之后再延迟关闭2个小时，立冬后雾霾天较多，或者在阴天，进行适当的补光能促进作物生长，改善长势。此外，在光照强度达不到所需条件时，亦可进行自动补光处理。
②
加温保温：西瓜种子发芽的最适温度为28～30℃，根伸长的最适温度为32℃，植株发育生长的最适温度为20～35℃，其中幼苗为22～25℃，伸蔓期最适温度为25～30℃，结瓜期最适温度为30～35℃。在外部装配式镀锌管棚正常操作下，晴朗的白天，通过热量交换的方式增温，温度适宜的情况下可以收拢eva棚膜并且关闭加温设备；下午温度降低时展开eva棚膜并打开自动加温装置，通过双层膜减弱传热进行保温，并使用自动加温控制装置将温度控制在合适的范围内。
③
除湿：西瓜喜高温干燥。空气湿度过大时，可短时间内收拢eva棚膜进行排湿，此时开启暖风机排湿效果更佳。
31.基于对设施结构稳定性与方便使用的考虑，对本设施的安装方面作以下几点说明：
①
设施顶部结构不可使用1.8m长的厚壁方管搭建，为了方便农事操作，设施四周结构建议使用1.8m长的厚壁方管；
②
宽度≤2.8m时不设立柱，在宽度为2.8m的基础上，宽度方向上每增加2.8m需在增加范围内的长度方向上组装一排立柱，增加不满2.8m的按2.8m算进行立柱组装，且如果加装立柱后再在柱间加装pc中空板，则能实现分区域的种植管理；
③
在设施长度方向上两侧全部使用pc中空板封闭；宽度方向上两侧面中间位置各使用1组弹簧卷帘机与eva棚膜封闭，其余部分使用pc中空板封闭；顶部在长度方向上每5.6m安装一组弹簧卷帘机构和eva棚膜封闭，其余部分使用pc中空板封闭，注意弹簧卷帘机构的均匀分布且1个弹簧卷帘机构能且只能附于2根方管上。
④
自动加温控制装置中的传感器须放置于设施内部中央位置或具有代表性温度的位置，暖风机放置在设施内部中间一侧地面即可，出风口朝斜上方，气流切勿直接对向植物，以免造成热害。
⑤
为方便操作，小型控制箱与外部装配式镀锌管棚的控制箱放置在一起即可，若现有控制箱能容纳本设施装置，则可弃用此小型控制箱。