蜂巢保温大棚的特点与应用

郭长进，赵滨

（1.合肥野生动物园，安徽 合肥 230312；2.安徽东庐植物园有限责任公司，安徽 合肥 230011）

0 前言

半球型（蜂巢）大棚等五项相关专利和研发技术于2007年研制成功的最新成果。团队成员一直秉承创新、务实的思想，在长期的发展过程中致力于研究开发高寿命、高抗性、低成本、更优质的蜂巢大棚及其衍生产品。在这种相关理念的指导下，根据现实需求，利用较为轻便的镀锌管架和专业防水PVC拉伸膜制作出了第一代产品球形大棚。该设计已获批为国家实用技术专利。

1 半球形大棚

半球形大棚是蜂巢大棚一种，棚体是由若干个镀锌管按三角形交叉搭建而成，且每个交叉点均用高强螺栓固定连接，棚体的外表面安装圆形窗户，棚体的底端设置有圆形拱门，棚体的顶端安装小型风力发电机，利用空气对流带动风机旋转，达到棚内换气的作用，无须像传统的大棚用电力驱动。内部空间无需任何支柱及立柱，空间利用程度高，无死角。抗风、抗雪、抗震能力强。耐压，每一支点可承受100kg左右，半球形结构可以使风力分散。内壁可安装热水循环管，外周可安装太阳能电池组件等。

半球形大棚半径有10m、15m、20m等规格，最大半径40m。产品主要材料为框架使用镀锌管架，防锈，更经济耐用，环保标准无释放，防水防晒。所有外围覆盖膜为专业户外防水PVC拉伸膜，价格相比同类水平更加经济实惠,内壁可填充聚酯发泡剂、保温棉或水泥。该种大棚使用寿命为10年，相比正常大棚2年左右的使用期限，质量更佳。

图1 半球形大棚图

2 产品优势

抗压性强。球型大棚的材料和弧形结构，不易积雪、积水，抗雪压能力是传统的拱形棚和联栋式大棚所不能比拟的。

抗风性强。球型棚没有迎风面，可以抵御任何方向的来风。

图2 山西榆社1800m2的蜂巢棚

抗震性强。蜂巢棚是不同长短的镀锌管编织成半球型的结构，非常稳固。无支柱，大空间解决了抗震问题。

图3 蜂巢棚外部图

空间大。解决耕作空间狭小性的问题，传统的拱棚和联栋式大棚受高度限制，导致在棚里操作空间狭小、压抑。

图4 蜂巢棚内部图

保温性强。球体具有空间最大化表面积最小化的几何特征；其中空间最大化可以创造出更为空旷的耕作空间，表面积最小化可以达到外界最小的气候干扰，冬季夜晚的幅射降温减小，夏季外界热源传递输入的表面积也减小，这样更利于温室内温度的稳定，更为节能。也可实现三维立体耕作，节约土地使用面积。

3 技术特点

产品在设计时采用整体张力设计、拱桥的平衡力原理、三角稳固性原理、空间最大化、表面积最小化的球体几何原理、金属球罩的电场屏蔽原理、烟囱效应、短程化材料的力臂原理、温室的蓄热机理、空间的三维耕作设计、保温遮阳及能量循环设计等技术，使本产品能够达到各方面的性能要求。

3.1 短程化材料的力臂原理

从材料的运用上，一改传统温室的长程材料为短程材料，建造普通温室的管材大多6m长左右，这样的长程材料受到外界扭曲后容易变形，而采用1～2m长的管材，就得需用数倍的力量才能让其变形，这就是材料短程化后，使材料的力学得以最大化的发挥。另外普通温室在材料组建时大多采用排列式组建，没有对材料进行三角交叉，形成局部的铁三角和六边蜂巢，这样也形成了普通温室局部受力后易变形的原因，而三角结构与蜂巢六边结构所形成的稳定性就可以轻松地解决外力变形的问题。

3.2 烟囱效应

热空气上升，底部开窗+顶部无动力风机，使蜂巢内部形成空气对流，加上蜂巢中部很高，产生烟囱效应带走大量热量和湿气。

3.3 三维耕作

从某种含义上也叫垂直耕作或者垂直农业，就是让植物的光合叶面积布满整个空间，由于人口剧增，土地减少，如果仅仅靠当前的平面种植法，很难实现总产的大幅度提高。即使采用最先进的育种技术，其产量还是有很大的限制性。而空间的利用是无限的，是不受平面耕作面积影响的，这是提高生物量与经济产量的关键，也是未来农业要有更大突破与飞跃的技术切入点。

3.4 温室的蓄热机理

采用的是吸热保温原理，一方面大棚的材料可以采光吸热，同时也有保持温度的作用，防止热量散失。日光温室保温性能比较好，成本也比较低。

4 市场应用

4.1 农业

对于拥有大面积土地，且农作物生产因所在的地理环境、自然因素等影响而产量不佳的地区，可考虑采用蜂巢温室的方法，它有着提高抗雪压能力、抗风性、抗震性、解决耕作空间狭小性、提高蓄热保湿性等优势。因本产品的空间利用率很大，可进行空间上的无土种植，更加高效地生产蔬菜。

另外，空间大，无立柱，可以生产机械化，使用大型喷雾器等机具，大大降低劳动强度，不仅可以生产蔬菜，还可以种植高大的果树。

4.2 旅游景点

有些旅游景点由于生态红线，不能建设房屋，但蜂巢大棚作为临时用房，不受政策影响。还有许多地区的旅游业因自然风景单一、没有特色、相同市场的竞争压力大等原因，出现每年的旅游人数递减的现象，为此可采用蜂巢大棚唯美造型和技术，设计不同外观形状的大棚，将景点更加的多元化，吸引更多的消费者。例如，利用温室大棚进行办公、展览、景观休闲、温泉沐浴、室内游泳池、休闲度假的小旅馆、生态餐厅的建设等等。

图5 旅游景点应用蜂巢棚

4.3 城市边缘区

在城市边缘地区，近年来兴起的一种都市农业的新型农业发展模式，将更加依赖球型蜂巢大棚，以保障水文循环、气候调节、净化环境、生物多样性维持，以及提供教育、观光等生态服务。

4.4 动物笼舍

动物展览中，有些动物笼舍经常变动。蜂巢大棚建造和搬移方便，成本低，保温效果好，对于热带动物的饲养和观赏效果明显。成功用于合肥百鸟园建设，建造了热带雨林棚、荒漠戈壁棚、炎热带阔叶林棚、科普表演棚，不仅节约了成本，而且还可以与动物亲密接触。

图6 动物展览应用蜂巢棚

5 前景及发展趋势

随着我国经济、贸易、科学技术的快速发展及我国国际地位的提升，从人类的发展来看，农业是人类首先创造的生产活动形式，农业是人类和社会生产活动的重要基础和起点。人类社会发展农业能够满足人们生存和发展的基本需要。从我国农业部门的发展来看，其在整个经济系统中的作用日益彰显，显现出其他产业无法替代的作用。与此同时，我国的旅游业作为第三产业，成为国民经济发展中最具发展活力的行业之一，且成为第三产业中最具发展活力的行业之一。蜂巢大棚不仅在国内农业、旅游业逐渐推广，现已在瑞士、台湾等地几个景点投用。以后可以逐步向服务业、矿石勘探、国家边防、灾后重建、生产厂房等行业扩展。综合上述前景，蜂巢温室项目具有强大的市场。