傳統(tǒng)日光溫室大都采用外保溫方式，相應配套卷放保溫被的卷簾機有擺臂式、二連桿式等[1]。近年來，在一些高寒地區(qū)，為了進一步提高日光溫室的保溫性能，相關機構研究開發(fā)了多層保溫系統(tǒng)，包括雙膜雙被保溫系統(tǒng)[2]、雙膜單被保溫系統(tǒng)[3]等。其共同的特點是增設內拱桿（架）、配置內保溫被。在保留外層透光塑料薄膜和保溫被的基礎上增設內拱桿配置保溫被和保溫膜可形成雙膜雙被保溫系統(tǒng)，在內拱桿上僅配置保溫被與外膜、外保溫被結合即形成單膜雙被保溫系統(tǒng)。在一些多雨雪的地區(qū)，為了避免保溫被被雨水浸濕而保溫性能降低，也有的生產(chǎn)者完全取消外保溫被，或者說將外保溫被內置，與外表面圍護透光塑料膜組合可形成雙膜單被保溫系統(tǒng)或單膜單被內保溫系統(tǒng)。這些措施對提高日光溫室的保溫性能都起到非常積極的作用，由此也得到了較大面積的推廣應用。

將保溫被內置后，由于保溫被不再受室外風雪雨霜的侵襲和紫外線的直接照射，可顯著提高保溫被的保溫性能和使用壽命，同時也避免了保溫被由于雨水淋濕而可能產(chǎn)生的對溫室結構的額外荷載。由此，內置保溫被對保溫被自身的防雨性能和耐老化性能的要求也相應有所降低。因此，設計經(jīng)濟可靠的內保溫系統(tǒng)一直是日光溫室保溫的重要研究方向之一。

將保溫被內置后，由于室內空間受限，傳統(tǒng)的外保溫用中置二連桿卷簾機、滾筒卷簾機、行車式卷簾機等都將無法使用。只有側擺臂式卷簾機通過在溫室山墻內側建造二道內山墻支撐卷簾機可用來驅動卷被軸操控保溫被卷放（圖1）。但這種卷簾機卷被系統(tǒng)，一是需要建設二道承重內山墻（主要為磚墻），施工周期長，建設成本高;二是卷簾機擺臂桿固定在外山墻和內山墻之間的地面上占用地面空間，且為便于作業(yè)和維修，外山墻和內山墻之間必須留出足夠的操作距離，這又不利于高效開發(fā)利用溫室室內種植空間;三是側擺臂卷簾機由于輸出動力限制和卷被軸變形的影響，每臺卷簾機驅動保溫被的長度大都限制在60 m以內，對于長度超過60 m的溫室，必須在溫室的兩端山墻分別配套卷簾機，這不僅增加了溫室卷被的建設成本，運行管理中操控2臺卷簾機花費的時間也相應增加了1倍。為此，也有人開發(fā)過一種中置擺臂式內保溫卷簾系統(tǒng)（圖2）。這種系統(tǒng)由于擺臂桿端部固定在溫室中部地面，給室內機械耕作和作物種植帶來不便。

為了解決擺臂式卷簾機和卷膜器擺桿落地的問題，內蒙古農業(yè)大學崔世茂教授的團隊和內蒙古中天科技有限公司合作創(chuàng)新開發(fā)了一種利用屋面拱桿做支撐的軌道式卷膜、卷被系統(tǒng)。在此分享給廣大讀者，可供大家進一步研究、改進和推廣。

側置單側卷被卷膜系統(tǒng)

利用屋面內拱桿做支撐軌道的側置單側卷簾機和卷膜器是將保溫被和活動塑料薄膜鋪放在溫室內拱桿之上（一般保溫被鋪放在塑料薄膜的上部），在卷簾機和卷膜器的機頭上安裝一個直角導桿，一端與卷簾機或卷膜器減速電機固定連接，與卷軸垂直，另一端為活動的自由端，與卷軸平行（圖3），運行中將導桿的自由端掖在內拱桿的下表面，隨著卷被（膜）電機的轉動，導桿的自由端以溫室內拱桿為支撐導軌沿著內拱桿的下表面平移，即實現(xiàn)對卷簾機（卷膜器）的活動支撐（視頻參見二維碼1和二維碼2）。這種軌道支撐活動導桿卷簾機（卷膜器）的工作原理實際上也是一種變形的二力桿形式，與中置行車外保溫卷簾機構造原理基本相同，所不同的只是行車卷簾機是將二連桿吊掛在桁架的上表面運動，而內置卷簾機則是將二連桿的支撐點放置在了溫室內拱桿的下表面，而且為了避免運行過程中由于卷簾機（卷膜器）卷軸的水平位移而造成支撐點在溫室內拱桿上脫位的風險，內置卷簾機（卷膜器）與溫室內拱桿的支撐由行車卷簾機的點式吊掛滾輪改變成了桿式承托，由此，只要保證自由端支桿足夠的長度就可完全保證卷簾機（卷膜器）在溫室內拱桿上的安全支撐。

為了解決卷簾機（卷膜器）支撐導軌由于自由端支桿伸入室內而導致山墻無法密封的問題，崔教授的團隊設計了一種凹槽式保溫山墻頂（圖4a）。凹槽凸進室內，3面用柔性保溫被保溫（圖4b）。卷簾機（卷膜器）的直角自由端支桿正好插入該凹槽，只要保證凹槽的深度大于自由端支桿的長度并附加一定的安全間距即可保證卷簾機（卷膜器）的安全運行。

將活動保溫膜鋪設在保溫被下部，將保溫被鋪設在保溫膜的上部，兩者共同安裝在溫室內拱桿上（圖5a）與外層透光圍護塑料薄膜以及外保溫被組合即形成內置保溫被和活動保溫膜的雙膜雙被保溫系統(tǒng)（圖5b）。同樣的內保溫配置，如果取消外保溫被即形成雙膜單被保溫系統(tǒng)。

內保溫膜和內保溫被白天卷起便于溫室采光，夜間展開進行溫室保溫。在光照良好的寒冷地區(qū)，白天也可將被內保溫膜展開，形成與外圍護采光膜結合的雙層透光膜保溫系統(tǒng)，可大大減少白天溫室前屋面的熱損失。由于內保溫膜不受外界風雪荷載的影響，為獲得較高的透光性能，內保溫膜可選擇與外層圍護透光塑料薄膜不同的材料，一是減小薄膜的厚度;二是取消薄膜抗紫外線的要求;三是提高薄膜的透光率;四是可適當降低對薄膜的流滴性要求。

中置雙側卷被卷膜系統(tǒng)

為了避免卷軸過長而變形，不論是卷簾機還是卷膜器，其減速電機單側卷軸的長度多控制在60 m以內。對側置單側卷簾機（卷膜器），由于卷軸長度的限制，直接影響到溫室建設的長度。如果將溫室長度控制在60 m以內，則溫室的生產(chǎn)作業(yè)效率以及溫室建設的土地利用率都將相應降低，同時也會使溫室單位面積的建設成本相應提高。

為了提高溫室生產(chǎn)的機械作業(yè)效率和溫室建設的經(jīng)濟效益，目前日光溫室的建設長度大都在80～100 m，根據(jù)建設地區(qū)的地形條件溫室的建設長度甚至會超過100 m。由此，側置單側卷被（膜）的卷簾機（卷膜器）將難以適應這種生產(chǎn)實際需要。為了突破這一技術瓶頸，崔世茂教授團隊按照側置單側卷被（膜）的卷簾機（卷膜器）機械原理，開發(fā)了一種減速電機中置的雙側卷被（膜）內卷簾機（卷膜器），如圖6和圖7（視頻參見二維碼3和二維碼4）。

中置雙側卷膜器由于卷軸兩側卷放塑料膜薄的負荷較輕，所以卷膜器導桿仍然采用了與側置單側卷膜器相同的L形導桿。為了避免卷膜器在運行過程中與拱架縱向系桿碰撞，設計中將縱向系桿安裝在桁架下弦桿的上表面，在靠近桁架上弦桿的側下方單獨設置了一道單管內拱桿，專門用于卷膜器的支撐軌道。同時為了避免卷膜器卷軸沿溫室長度方向平移，卷膜器導桿與內拱桿的連接不再是直桿與拱桿的直接摩擦連接，而是在導桿的末端增設了一個開口抱箍（圖6c），環(huán)抱內拱桿后隨卷膜器的移動以內拱桿為支撐軌道在其上運動，實現(xiàn)對卷膜器運動軌跡的定位。這種導軌連接模式實際上也完全適用于側置單側卷膜的內卷膜系統(tǒng)。

中置雙側卷被用卷簾機（圖7a），由于被卷的負荷較大，側置單側卷簾機（卷膜器）以及中置雙側卷膜器用L形導桿強度不能滿足要求。為此，設計中采用了一種加強導桿（圖7b），與內拱桿接觸的導桿不再是支撐在一根桁架上，而是支撐在臨近的2根桁架上。為了加強連接電機減速機導桿與內拱桿支撐導桿的連接，兩導桿之間增設了1根與內拱桿支撐導桿平行的附加支桿，將電機減速機連接支桿首先連接到該附加支桿上，再將該附加支桿兩端設置連接桿與內拱桿支撐導桿相連。這種做法可在內拱桿支撐導桿上外套1個圓管，卷簾機運行時內拱桿支撐導桿與溫室屋面桁架下弦桿之間滑動運動改變成了滾動運動，由此可大大減小兩者之間的表面摩擦，不僅大大減小卷簾機運行的摩擦阻力，而且也會顯著減小由于金屬構件直接接觸摩擦而造成的表面磨損，由此可顯著提高支撐導桿和拱架的使用壽命。

事實上，如果在內拱桿支撐導桿外套滾動圓管的基礎上再增套1根橡膠管或尼龍管，則可完全消除支撐桿與屋面拱桿金屬構件之間的直接接觸和摩擦，從根本上消除金屬構件表面磨損，延長構件的使用壽命。

采用滾動桿替代滑動桿的設計思想實際上也完全適用于側置單側卷簾機（卷膜器）導桿的設計。此外，中置雙側卷簾機的電機連接桿與軌道導向支撐桿之間的連接也有更多的解決方案，建議在今后的研究改進中不斷完善設計，使這種卷簾（膜）機構更加完善，為中國日光溫室的發(fā)展增添更多、更高效的配套設備。

在加強支撐導桿強度的同時，為了進一步提高卷簾機的卷被能力，在保溫被選擇上摒棄了傳統(tǒng)的質量較大的針刺氈保溫被，選用保溫性能更好且質輕的腈綸棉或發(fā)泡材料，這樣卷簾機單側的卷被長度可從傳統(tǒng)的60 m增長到90 m，由此，中置雙側卷簾機的卷被長度整體可提高到150～180 m，這是側置單側卷簾機卷被能力的2～3倍，1臺中置卷簾機可替代2～3臺側置卷簾機，這不僅顯著降低了卷簾機的建設和運行成本，而且由于雙側卷被，卷軸兩側受力均勻，卷簾機在運行過程中走偏的問題也得到有效改善。此外，采用內置中卷后保溫被可以卷到內拱桿的最高點，一方面方便限位器的安裝，另一方面也基本消除了保溫被過卷的問題。

參考文獻

[1] 周長吉.周博士考察拾零（九十六）日光溫室卷簾機的創(chuàng)新與發(fā)展[J].農業(yè)工程技術（溫室園藝），2019，39（25）：34-41.

[2] 周長吉.周博士考察拾零（九十）雙膜雙被水墻裝配結構日光溫室——記內蒙古農業(yè)大學崔世茂教授對高寒地區(qū)日光溫室結構性能的探索與實踐[J].農業(yè)工程技術（溫室園藝），2019，39（7）：46-55.

[3] 周長吉.周博士考察拾零（一百零三）一種適用于高寒多雪氣候的雙膜單被內保溫裝配結構日光溫室——記哈爾濱鴻盛集團在日光溫室上的創(chuàng)新[J].農業(yè)工程技術（溫室園藝），2020，40（10）：13-21.

[4] 周長吉.周博士考察拾零（四十三）日光溫室內保溫被的兩種卷被方式[J].農業(yè)工程技術（溫室園藝），2015，35（10）：20-22.

致謝

非常感謝內蒙古農業(yè)大學崔世茂教授和內蒙古中天科技有限公司張長青總經(jīng)理的邀請并全程陪同參觀了安裝各種不同類型內置卷簾機（卷膜器）的日光溫室，他們不僅在參觀過程中對設備構造和原理給予了耐心細致的介紹，而且在成文的過程中也提出了很多寶貴的修改意見，在此一并表示深深的謝意。

[引用信息]周長吉.周博士考察拾零（一百零八）一種以屋面拱桿為支撐軌道的日光溫室內卷被/卷膜保溫系統(tǒng)——記內蒙古農業(yè)大學崔世茂教授與內蒙古中天科技有限公司的合作創(chuàng)新[J].農業(yè)工程技術，2020，40（25）：36-39.