多跨溫室和單跨溫室在生產規模、可用土地、設備需求以及未來發展潛力等許多因素上存在差異。兩種結構並無絕對優劣之分,因為每種設計都服務於不同的商業種植需求。
差別在於種植區域的組織方式不同。多跨溫室由多個結構單元連接而成,形成大型設施。單跨溫室只有一個主結構跨度,而多跨溫室則將多個跨距連接成一個更大的結構。
這種組織方式的差異會產生可衡量的結果。連通式結構降低了裸露牆面與種植面積的比例,因此每平方米的熱量損失更少;它還將排水集中到一個共用的排水溝系統中,需要更長的公用設施管道,並且更容易劃分成獨立的氣候區。這些影響都可以用數字來表示,這也是在兩者之間進行選擇的最可靠方法。
所選的建築設計可能會影響溫室的土地利用和經營管理。了解多跨溫室和單跨溫室之間的差異至關重要,以確保買家的需求與設計方案相符。
單跨溫室適用於企業需要有限面積或特定種植區域的情況。由於其結構獨立,因此可以輕鬆地針對特定作物、生產系統或較小規模的生產區域進行程式設計。
對於需要更大連片種植空間的企業而言,多跨溫室較為適合。多個跨度可以建造更寬的生產廠房,並為作物、服務設施、通道和設備提供統一的框架。典型的多跨模組,覆膜式溫室的跨度為 6 米或 8 米,玻璃 Venlo 式溫室的跨度為 6.4 米、8.0 米和 9.6 米,排水槽高度為 3 米至 6 米。選擇時應根據預期產量而定,而不僅僅是選擇兩者中較大的。
土地的可用性會對溫室的選擇產生重大影響。單跨結構佔地面積小,可單獨放置,這對於場地內有多個可用區域的情況尤其有利。
對於狹長且連片的場地,採用多跨溫室設計將不同的種植區域連接起來,可以更有效地利用空間。這可以最大限度地減少生產區域之間不必要的分隔,從而形成一個統一的設施。企業在決定溫室結構之前,必須先對整個場地進行考察。如果土地不規則或被道路分割,即使連接起來的溫室週長與面積比更小,幾個獨立的單跨溫室通常也比一個大型矩形溫室更能有效地利用場地。
單跨溫室內部結構非常簡單,可以分隔成多個區域用於同一條生產線。甚至可以將溫室專門用於種植特定作物或生產階段。
多跨溫室為分區提供了更多可能性。每種作物的不同品種、播種日期和灌溉方式都可以分配到不同的區域。不同的區域可以種植多種不同的作物,並採用不同的播種日期和灌溉方式。這對於同時進行多種生產活動的商業企業來說非常有用。在連通式結構中,可以在結構模組的排水槽線上劃定區域邊界,這意味著每個區域都可以運行獨立的通風、遮陽和灌溉程序。
兩種設計方案均可配備灌溉、通風、冷卻、暖氣系統和其他生產設備。然而,對於面積更大的多跨溫室,各系統之間需要更協調的運作。設備應圍繞作物以及規劃的氣流路徑或設備使用路線進行佈置。
兩種結構均適用兩條尺寸設計規則,但這些規則與建築面積成正比,因此在大型連通住宅的設備預算中佔據主導地位。夏季冷凍高峰期的空氣交換量設計為每小時 40-60 次換氣,冬季可控的最低換氣量約為每小時 1 次;為實現此換氣量,屋頂和側面通風口的總面積應至少佔建築面積的 15%-20%。室內循環是另一個單獨的要求,其風扇容量約為每平方英尺建築面積 2 CFM(約 0.6 立方米/分鐘/平方米)。
在最終確定結構配置之前,最好允許…多跨溫室製造商提供設備需求。對於規模較小的企業,單跨結構的簡單佈局可能就足夠了。企業在比較不同結構之前,應先明確自身的生產目標。重要因素包括:
作物產量:估算目前和預期產量需求。
可用土地:確定場地適合建造獨立式建築或連體式建築。
設備:確定通風、灌溉、冷卻、加熱和監測需求。
工作流程:規劃工人移動、收割、儲存和維護路線。
擴張:考慮未來是否需要額外的生產能力。
單跨結構和多跨結構的選擇也會影響公用設施在廠區內的分佈。水、電、排水和氣候控制系統的規模應根據計畫的生產區域來決定。
單跨溫室由於生產面積較小,灌溉系統佈局可能較為簡單。而多跨溫室可能需要多個灌溉區域、更長的管道、更多的閥門以及更大的水泵容量。
系統設計應針對每個生產區域所需的流量和壓力,而不是對所有溫室都採用相同的配置。管道運作應以最遠端區域的壓力損失為依據進行檢查,而不是在水泵處檢查,因為長距離連接造成的摩擦損失通常是導致設計良好的系統在遠端灌溉不均勻的原因。
多跨溫室可以從更大的相連屋頂區域收集雨水。因此,需要對整個建築結構進行排水溝、落水管、地面排水和收集系統的規劃。
屋簷排水溝的尺寸應根據當地設計降雨強度,並結合整個屋頂平面面積來確定,而不是根據單一跨度來確定。在玻璃結構的芬洛式住宅中,屋簷排水溝還能排出屋頂內側的冷凝水,並透過玻璃條凹槽引導冷凝水流向此處,防止冷凝水滴落到農作物上——這是許多小型獨立住宅無法以同樣方式實現的。
獨立的單跨建築可能擁有獨立的排水系統,這可以使一些維護或改造更容易,但也需要為每個建築物單獨制定排水規劃。
當一個生產區域能夠在相似的條件下運作時,單跨溫室可能較為適當。而當不同作物或生長階段需要不同的環境條件時,多跨溫室可以劃分為不同的氣候區。
溫室分區數量應與作物種植計畫以及通風、冷氣、暖氣、灌溉和控制系統的容量相符。此時,遮陽網值得重點考慮:節能遮陽網通常可減少 30%–50% 的供暖能耗,而反射遮陽網比相同遮光率的黑色遮陽網可使溫室溫度降低 4–8°C,因此,在設計時就考慮安裝遮陽網的溫室往往運行成本更低。
最好的溫室並非總是最寬敞的,而是最符合企業經營模式的。對於生產流程整合的大型企業而言,多跨溫室可能更具優勢;但對於生產規模較小或生產環節較為獨立的企業來說,單跨溫室或許更為實用。
單跨結構可以縮短服務路徑,並減少需要維護的連接系統。而多跨結構則可能需要更周密的規劃,因為設備、灌溉管道、排水溝、通風口和控制系統分佈在更大的區域內。
無論採用哪種設計,水泵、風扇、通風口、過濾器、控制面板和其他易維護設備都應便於檢修。維護路線的規劃應避免對作物生產造成不必要的干擾。
溫度、濕度、氣流、灌溉和光照應根據特定作物的需求進行控制。如果整個區域採用單一的環境控制方案,單跨溫室的運作可能更為簡單。而對於更大的多跨溫室,可以創造獨立的生長空間,但溫室的大小對環境控制策略的影響更大。
通風和監測應覆蓋整個生產區域,而不僅限於某一特定區域。原因在於幾何關係:隨著連接區域的擴大,空氣從進氣口到出氣口的路徑長度增加,因此即使總換氣量達到標準,空氣分配的標準也會隨之提高。應檢查各區域的換氣率以及溫濕度的均勻性。
多跨溫室可以規劃為一個連通的生產設施,而單跨建築可以隨著生產的成長而單獨添加。
最佳方案取決於可用土地、公用設施容量、道路交通、排水系統以及預期產量成長。在建造第一棟建築物之前,應考慮未來的擴建計劃,以免後續擴建與現有公用設施或生產區域發生衝突。
企業需要與多跨溫室製造商洽談未來所需的產能。關鍵問題在於,原有的排水溝、排水系統、通風驅動系統和紗窗系統是否能滿足新增屋頂面積的需求——如果不能,擴建就意味著更換這些系統,而不是簡單地延長現有系統。
價格只是成本考量的一部分。包括建造要求、設備、維護、公用設施、勞動力、營運效率以及未來擴建等在內的各種因素都會影響溫室的總價值。
如果產量不大,且企業希望逐步擴大產能,那麼單跨溫室系統可能就足夠了。但如果企業產能需求已經很高,需要連結多個溫室,那麼多跨溫室可能才是更好的選擇。
在評估過程中,週長與建築面積之比是一個有用的比較指標,因為它直接影響熱損失。考慮兩種種植面積均為 2000 平方米的佈局方案:五棟獨立的單跨房屋,每棟尺寸為 8 米 × 50 米;以及一棟相連的多跨房屋,尺寸為 40 米 × 50 米。獨立的房屋總週長約為 580 米,而相連的房屋週長約為 180 米。相連的方案每平方米種植面積的牆體面積減少了約三分之二,這正是相連房屋供暖成本更低的結構原因——當然,這取決於實際指定的覆蓋材料和遮擋物規格。
這取決於生產需求。多跨溫室通常更適合需要較大連通種植面積的企業,而單跨溫室則更適合規模較小或特定用途的生產運作。連通式溫室單位種植面積的暴露週長更小,因此熱損失更低,但也需要更長的公用設施線路和更精細的通風設計。
在其他條件相同的情況下,連體結構更具優勢,因為隨著跨距的增加,週長與建築面積之比會降低。舉例來說,在種植面積相同的情況下,五棟 8 米 × 50 米的單跨房屋的周長約為 580 米,而一棟 40 米 × 50 米的連體建築的周長約為 180 米。遮陽設施的選擇也強化了這種差異:節能遮陽設施通常可以節省 30% 至 50% 的供暖能源,而反射遮陽設施則比同等規格的黑色遮陽設施能使房屋溫度降低 4 至 8 攝氏度。
設計參數相同,但在連通結構中較難滿足。屋頂和側面通風口的總面積至少應佔樓面面積的15%至20%(有效自由面積需扣除桁架、機械裝置和遮擋物),設計時夏季製冷高峰期每小時換氣40至60次,冬季每小時至少換氣1次。連通面積越大,空氣從進氣口到出氣口的距離就越長,因此,空氣分配和內部循環(設計時風量約為每平方英尺樓面面積2立方英尺/分鐘)而非總通風面積成為限制因素。
如果場地規劃得當,兩者都可以擴建。多跨系統可以支援連通式擴建,而單跨建築則可以作為獨立的生產單元進行添加。連通式住宅的實際限制在於,原有的排水系統、簷槽、通風管道和篩網的容量是否足以應付更大的屋頂面積;如果容量不足,則需要更換這些系統,而不是進行擴建。
多跨式溫室通常需要更周密的規劃,因為設備、灌溉管線、排水溝、通風口和控制系統分佈在更大的區域內。單跨式溫室的管線較短,連接的系統也較少。無論哪種情況,水泵、風扇、通風口、過濾器和控制面板都應在不穿越作物區域的情況下易於檢修。
在連體房屋中,屋簷排水溝和落水管的尺寸應根據當地設計降雨強度,並基於整個連體屋頂平面面積而非每個跨度進行計算,同時應允許屋簷排水溝排出屋頂冷凝水和雨水。獨立的單跨房屋則需要分別進行排水計算,但其中一棟房屋的排水問題不會影響其他房屋。
多跨溫室和單跨溫室的選擇應基於生產需求、場地條件、作業流程和長期發展規劃。連通式溫室可提供寶貴的產能和區域劃分選擇,而獨立式溫室則能為規模較小或專業化營運提供便利。
企業在進行投資前應評估當前和未來的需求。與經驗豐富的多跨溫室製造商合作,有助於使溫室結構與作物生產、環境控制、設備整合、維護和未來擴建計劃相匹配。