大跨度外保温塑料温室设计与应用
目前，塑料温室和日光温室是北方地区主要的园艺设施类型。塑料温室建设成本低、建设速度快、土地利用率高，适合我国南北气候区，全国各地均有分布，可用于种植蔬菜、花卉、食用菌、果树等，也可用于蔬菜育苗、水稻育苗、畜牧水产养殖等。但塑料温室在河南省主要用于早春、晚秋栽培，保温性能低，不能用于冬季栽培，制约了其开发利用。北方冬季栽培主要采用日光温室，日光温室可保证室内外温差28℃，河南省主要进行喜温性果蔬的长季节栽培。但日光温室土地利用率低，降温效果差，夏季生产困难。
河南是我国早春蔬菜的重要供应基地，早春作物在冬季末期播种，早春是结果高峰期，前期以保温为主，后期要加强通风。为满足栽培作物的要求，近年来河南出现了外保温塑料温室（图1）。在塑料温室中采用日光温室的外覆盖保温系统，提高冬春两季的保温性能，增加温室高度，利用上下通风口对流降温，增加通风量，进行夏季栽培。将塑料温室和日光温室两者的优点结合起来，实现全年生产。
结构与设备
结构参数
为保证光照均匀，温室呈南北向延伸，长度100m，跨度20m，单栋建筑面积2000m2。屋脊高度6.2m，拱顶平均屋面倾角31.5°，底角处屋面倾角75°，屋脊位置屋面倾角15°。温室外侧覆盖保温毯，采用机械卷起。沿温室长度方向设置底部通风口和顶部通风口。
承重结构
结构是温室的承重体系，是抵抗室外风雪荷载、室内作物荷载、设备荷载（如保温毯、保温帘、吊挂设备等）的承重构件的集合，也是安装塑料薄膜等围护材料的载体。大跨度外保温塑料温室跨度大、高度高，设计时要充分考虑结构安全性。温室承重结构包括基础、骨架（由立柱、拱架、脊梁、纵拉杆等组成）和山墙（图2）。
◎基础温室四周设置无钢筋混凝土条形基础，基础埋置深度不小于0.5m。基础顶部设置200mm高钢筋混凝土圈梁，并设置预埋件，以方便安装拱架。圈梁顶面高出室外地面0.2m，防止雨水倒灌入温室内。基础外侧贴100mm厚聚苯乙烯保温板，基础及圈梁高出地面部分表面抹水泥砂浆防护。同时外侧设置排水沟，防止雨水渗入基础。中柱底部设置预制混凝土独立基础，基础顶部留有预埋件，以方便中柱连接（图3）。
◎温室骨架由中柱、横梁、拱架、柱间纵拉杆、剪刀撑、斜撑组成。温室中部设一排立柱，立柱采用矩形镀锌钢管制成，间距为3m。中柱下部固定在独立基础预埋件上，上部用螺栓与横梁连接。横梁采用钢桁架，钢桁架上下弦杆采用矩形镀锌钢管制成。桁架上每隔1m设置一根矩形钢管作为竖向腹杆（图4），用于安装拱架，其他位置均设置斜腹杆。钢桁架顶部设置一对等边角钢，用于固定保温毯。温室拱架间距1m，采用装配式C型钢桁架结构。桁架上下弦杆采用冷弯C型钢，腹杆采用冷弯钢板，腹杆与上下弦杆用螺栓连接，拱顶上部与钢桁架竖向腹杆螺栓连接，下部与条形基础圈梁上预埋的预埋件连接。
为增强温室整体稳定性，沿温室长度方向设置纵向拉杆，纵向拉杆采用专用连接件与拱架下弦杆连接，纵向拉杆间的水平投影间距为2m。靠近山墙的5排拱架采用斜撑连接，斜撑采用冷弯C型钢河南温室钢结构大棚，在靠近山墙的拱架两侧斜向交叉设置，以提高温室端部的承载力。为增强温室的整体性和沿长度方向的承载力，每隔20m在立柱间交叉设置一根剪刀撑。
◎北山墙采用240mm厚砖墙，增加整体安全性。北墙加长，防止冬季西北风吹起保温毯，减少缝隙散热。南山墙采用钢架覆盖塑料薄膜，钢架由立柱和横向压膜槽组成（图5），采用两根拱形钢管加强山墙结构稳定性。保温毯悬挂在温室内侧河南温室钢结构大棚，白天揭开，晚上覆盖，在不影响采光的情况下提高温室保温性能。
配套设备
◎通风孔为保证塑料大棚的通风要求，利用压膜槽（图2）在大棚两侧设置顶部通风孔和底部通风孔，通风孔宽度为1.0m。通风孔用膜卷裹住薄膜通风，内设防虫网，防止室外昆虫进入室内。底部通风孔下缘距室内地面0.5m。顶部通风孔与屋脊水平距离为1.5m，内设网格支撑，防止积水。为防止大风时膜卷轴前后摆动，在通风孔处绑有多条横向压膜线，将薄膜固定在通风孔处。
◎出入口在温室中心柱西侧南、北山墙上设置两个出入口，在温室内部设置缓冲间，缓冲间采用塑料薄膜作为围护材料，缓冲间的门与温室门应错开，以减少人员进出时冷风的侵袭。两门道之间设置走道，早晨保温毯形成的阴影带投射在走道附近，可减少遮光对作物光合作用的影响。
◎ 外保温装置外保温材料应防水、平整、轻便、耐用，传热系数小于2.0W/(m2•℃)，温室两侧铺保温毯，每条保温毯搭接宽度不小于10cm，采用两台卷帘机，使保温毯形成整体，减少缝隙散热。
性能特征
提高土地利用率
该塑料温室与日光温室相比，为全采光结构；与普通塑料温室相比，由于增加了中心柱，增加了温室跨度；且温室底角屋面倾角为75°，保证了充足的栽培空间，土地利用率明显提高，可达80%；与日光温室相比，土地利用率提高30%以上。
保温性能好
由于外保温覆盖，温室跨度大，增加了缓冲能力，这种塑料温室的保温性能比普通塑料温室好很多。经试验，大跨度外保温塑料温室室外温度为-15℃时，室内温度为6℃，室内外温差为21℃，与日光温室性能相近。河南省冬季末期可进行喜温蔬菜的栽培生产，西红柿1月下旬播种，3月下旬产品即可上市，比普通塑料温室早50天左右。
抗灾能力强
塑料温室结构合理，基础牢固，上部自重小，对强降雨、大雪等自然灾害具有较强的抵抗力。温室高大，屋脊处屋面倾角大于15°，大部分位置大于20°，不易结雪，抗雪灾能力强。2018年1月，河南遭遇强降雪，驻马店地区积雪厚度超过30cm。在驻马店市平舆县建设的大跨度外保温塑料温室运行正常，经受住了灾害天气的考验。
应用范围广泛
该温室与普通温室相比，内部空间较大，便于机械化作业，不仅适用于蔬菜种植生产，也适用于果树栽培。
表现
大跨度外保温塑料温室在河南省主要应用于早春、秋冬季栽培，种植喜温性果蔬，一年可收获两季。以番茄栽培为例，早春12月初育苗，次年1月下旬栽培，温室内加保温帘，提高温室保温性能，保温毯按控温管理，3月下旬开始收获。秋冬季7月下旬育苗，9月下旬栽培，11月上旬收获。
效益分析
塑料温室株距3m，两边道路6m，占地面积约2438m2。温室净可用面积1985m2，建设成本约120元/m2。以设施栽培西红柿为例，测算成本及效益。
生产和运营成本
①年生产成本：有机肥25m3，120元/m3，共计3000元；种子2100元；化肥1000kg，2元/kg，共计2000元；农药1200元；土地租金4000元；共计12300元。
②温室折旧费用：温室薄膜、防虫网、压膜线折旧3年，平均3500元/年；保温毯折旧6年，平均4900元/年；温室主体折旧10年，平均15000元/年；设施维护费平均1000元/年；合计24400元。
③人工、营销管理费用：2人管理1栋温室，每月1800元，每栋温室年人工成本43200元；管理、营销按平均每年2000元计算；共计45200元。每栋大跨度外保温塑料温室年总生产成本81900元，每667m2生产成本27500元。
输出
早春番茄一茬产量7500公斤/667平方米，平均价格3.0元/公斤，产量2.25万元/667平方米；秋冬季番茄一茬产量5000公斤，平均价格3.0元/公斤，产量1.5万元/667平方米；年产值3.75万元/667平方米。
效益分析
每栋大跨度外保温塑料温室年纯收入3万元，平均每667m2耕地年纯收入8500元。
