温室大棚顶部连续开窗系统
由若干排齿轮齿条，在驱动轴的带动下，将温室窗户进行开启。连续开窗适用于各种类型的温室，可有效提高温室通风面积，达到增加温室通风降温的效果。主要设备配件有减速电机、传动轴、齿条、齿轮、轴承座等。扭距分配式开窗系统是连续式开窗的一种，由一台减速电机驱动一系列扭距分配器，扭距分配器作用于连续开窗的驱动轴，实现开窗。
目前，由于农业结构的调整，全国各地温室设施栽培方式正在大面积普及，以日光温室、塑料大棚、大型现代化温室为主体的设施农业正在快速发展，大型农业现代化园区的建设方兴未艾。现代化温室的规模、数量、配置水平基本上达到国际先进水平，在这些现代化温室中基本上都配备了开窗系统、遮阳系统、加温系统、降温系统、灌溉系统、自动控制系统等诸多系统设备。系统设备的选择应因地制宜，根据温室结构类型、形式、当地气候特点、栽培作物的特点来合理地选择开窗系统。 一、常见的几种温室类型较常见的温室类型有大跨度连栋玻璃或PC板温室、单栋塑料膜拱形温室、连栋塑料膜拱形温室、连栋PC板拱形温室和小屋面文洛型玻璃或PC板温室等。 二、开窗机构的类型温室开窗机构是指在温室中使用电力或人工，通过特殊的传动机构将温室顶窗或侧窗开启和关闭的设备系统。温室中常用的开窗系统有齿轮齿条开窗、曲柄连杆开窗、四连杆开窗、推拉窗、保利窗等，除推拉窗外，一般都采用电力驱动，在一些电力不能保证的地区，可在电动的基础上增加手动功能，避免停电给温室生产带来困难。 1.齿轮齿条开窗机构齿轮齿条开窗机构是目前最常用的一种开窗机构，其核心部件为齿轮齿条，附属配件随着机构整体的不同而有差异。齿轮齿条机构性能稳定、运行可靠安全、承载力强、传动效率高、运转、便于实现自动控制，因此是大型连栋温室开窗机构的型式。根据传动原理和齿轮齿条布置的差异，可将齿轮齿条开窗机构分为排齿开窗机构和推杆开窗机构。 排齿开窗是由齿条直接推动窗户启闭，而推杆开窗则是由齿轮齿条将动力传递至推杆，再由推杆传递至开窗支杆，由开窗支杆推动窗户启闭。用在顶部时，排齿开窗可以单面或双面连续开窗，但推杆开窗只能以间隔交错方式进行，在相同条件下，前者开窗面积较后者大1倍多。排齿开窗一般使用于塑料温室、PC板温室或有较高通风要求的大跨度单屋脊玻璃温室，而推杆开窗则主要用于小屋面（Venlo）型玻璃温室。当小屋面玻璃温室需要增大通风量时，也可以采用排齿开窗，但造价较高。另外，对于温室侧墙的开窗，如选用齿轮齿条机构，则只能采用排齿方式。 排齿开窗的主要设备配件有减速电机、传动轴、齿条、齿轮、轴承座、连接件等。减速电机固定在温室骨架上，输出端与传动轴相连。传动轴穿过轴承座，通过轴承座固定在温室骨架上，但可以转动。齿轮固定在传动轴上，齿条与齿轮咬合。齿条的一端与通风窗边由连接件相连。当减速电机转动时，带动传动轴转动，传动轴带动齿轮转动，齿轮带动齿条移动，从而实现窗户的启闭。 推杆开窗的主要设备配件有减速电机、传动轴、齿条、齿轮、推杆、支杆、连接件等。推杆与齿条顺序相连，支杆一端固定于推杆上，另一端固定于窗边。一般一个窗户由3至4个支杆支撑。减速电机和传动轴的安装与排齿开窗相同。工作时，减速电机通过传动轴及齿轮带动齿条前后移动，齿条推动推杆移动，推杆将推力或拉力传递至支杆，从而将窗户打开或关闭。在齿轮齿条开窗机构中，齿轮齿条是决定整个机构可靠性和开窗效果最关键的设备。齿轮齿条啮合是否正确、加工精度是否达到要求、材料是否可靠，都极大地影响着整个开窗机构工作情况。同时，对开窗机构形式的选择也要科学合理地进行，要从温室使用、经济指标、种植要求、当地情况等诸多方面进行科学合理地比较和分析。 排齿开窗机构中的齿轮齿条，在目前的温室使用中主要有两种类型，一种是双排齿型，一种是冲孔型。双排齿型又分直齿条和弧形齿条两种，其性能稳定、运行可靠。冲孔型加工简单，价格便宜，但承载力弱，同时在运行中容易产生积累误差，精度和可靠性都稍差。 推杆开窗机构使用的齿轮齿条主要有两种形式，一种是轨道式，一种是摆臂式。因其单根齿条推动窗户面积较大，只有双排齿一种加工形式，且齿轮和齿条在强度方面都比排齿机构所用高出许多。轨道式和摆臂式的主要区别在于，前者单根齿条推力大，可适应于长度较大的温室，后者适用长度较小，但结构简单，造价较低。 开窗机构中齿轮齿条的选择是一个综合的设计和经济比较过程。排齿开窗机构适用范围较广，但成本高，推杆开窗机构目前是依据荷兰常用规格进行设计的，因此仅适用于文洛型温室。在使用中，应首先确定窗户宽度和设计开窗角度，并由此得出所需齿条的行程。同时，还要注意考虑开窗机构与温室内部的其他机构是否冲突。当齿条与遮阳系统冲突时，需要考虑选用较短的齿条，当齿条布置与结构件冲突时，可适当调整齿条布置。 齿轮齿条开窗机构中减速电机运行是否稳定对整个机构的可靠性起着至关重要的作用。一台减速电机能开启多大面积的窗户，由减速电机的功率、输出扭矩、开窗机构类型决定。一般来说，减速电机的选择与开窗机构形式、开窗长度、开窗面积、开窗角度等参数有直接关系。应根据相应参数进行计算后决定采用多大功率的减速电机。减速电机的选择是一个复杂的计算过程，必须由专业人员进行计算或由产品供应商提供的选用标准而定，不能盲目选择。 考虑到温室所在地点的电压损失、电机的功率及输出扭矩损失，在实际选用中，应采取较为保守的数值。 2.曲柄连杆开窗机构将排齿开窗机构中的齿轮齿条换成曲柄连杆，就是曲柄连杆开窗系统。曲柄连杆机构主要应用于较早期的国产塑料温室，尤其在南方地区使用较多。特点是设备加工简单，成本低廉。但该机构在使用中存在许多问题，常常造成机构损坏或机构难以运行，返修率高。更为重要的是，该机构因结构原因容易使传动轴及减速机受力过大，从而引起减速电机磨损及运行误差。因此，曲柄连杆开窗机构已逐步被排齿开窗机构所取代。 3.四连杆开窗机构四连杆开窗机构也是温室发展早期较常采用的方式之一。与曲柄连杆机构相同的是，它的运行原理也是通过一组相对角度可变的杆件的传动实现开窗。在以前引进的中小型玻璃温室中，部分温室采用这种开窗机构。 四连杆机构安装调试复杂，非标准的加工件时常出现，因此近年来很少采用。 4.推拉窗温室上应用的推拉窗与民用建筑推拉窗相似，一般应用在温室侧窗，以铝合金或塑钢作为窗框，配置与窗框相同材料的滑道，使窗户在滑道上移动，实现窗户开闭。推拉窗方式与排齿方式相比外形美观、操作灵活、可部分打开，但其通风面积只能达到通风口面积的一半，且难以实现电动操作，人工操作又需要每个窗户分别进行，操作效率低，密封性能差。 由于推拉窗在温室中的使用存在许多难以弥补的缺陷，一般来说较少采用，但对于一些有特殊用途的温室，如展示温室等，合理选用也是可以的。 5.保利充气窗保利窗是一个外来名词，是双层充气膜温室常用的一种开窗通风方式。其原理是通过充气和卸压控制一组双层膜充起和塌落，形成实际意义上窗户的启闭。 保利窗价格便宜，使用方便，但因为开窗程度受气压控制，保利窗的密封性较差，同时，窗户关闭时始终需要电力供应，在一些供电无法完全保证的地区不易使用。 6.卷膜开窗机构卷膜开窗机构主要应用在塑料薄膜温室中，有时，在双层充气温室中为了设置简易通风口，也采用卷膜机构。其功能是对塑料膜实施卷放操作，以达到开启或关闭通风口的目的。使用卷膜机构的通风系统又称为卷膜通风。 常用的卷膜机构有手动和电动两大类，其核心设备为手动或电动卷膜器。卷膜器工作时，带动卷膜轴转动，从而将塑料膜卷于卷膜轴上，形成通风口。手动卷膜器所配卷膜轴常用直径为19毫米或22毫米的镀锌钢管，电动卷膜器所配卷膜轴则一般是直径为25毫米的镀锌管。组成卷膜机构的配件主要有手动或电动卷膜器、卷膜轴、竖杆、膜卡等，有时由于卷膜器不同，还可能会增加一些支架或连接件。 目前，由于生产厂家较多，手动卷膜器使用形式多种多样。总的来说，手动卷膜器常常分为顶部和侧墙两种形式，顶部即园拱屋面的卷膜通风口，侧墙指温室侧墙或山墙。使用位置不同，卷膜器本身及其安装方式都大不相同，但一些附件如卷膜轴等是相同的。值得注意的是，每种手动卷膜器都有其卷膜长度范围，如果实际卷膜长度超出其设计值，将造成无法卷起或卷膜器被破坏。 电动卷膜是大型温室中最常用的卷膜方式。与手动卷膜相比，它具有寿命长、运行稳定、节约劳动力成本、可实现自动控制等多种优势。随着我国塑料温室的迅速发展，原有单一的电动卷膜设备得到了极大丰富。目前常用的电动卷膜设备有三种。 （1）电动卷膜器电动卷膜器实质上是一个带有限位开关的直流电机，国内常用的如图五所示。它可用于温室圆拱通风口和竖直通风口通风两种位置。为保证电动卷膜器运行的平稳，常采用直流小功率电机，在使用中，需要配置整流器等相关配电设备。 电动卷膜器造价低，控制灵活，便于维护和维修，是电动卷膜诸设备中最常用的一种。 （2）软轴卷膜系统软轴卷膜系统是几年前在日本、韩国发展起来的一种卷膜通风机构。它的工作原理是，一台减速电机通过驱动轴带动一组扭矩分配器转动，再由扭矩分配器通过钢丝软轴将扭矩传递至一组卷膜输出器，卷膜输出器对一排圆拱屋面进行卷膜操作。 软轴卷膜系统可以一台电机实现数个圆拱的卷膜，在投入使用初期受到广泛欢迎，但随着使用增多，它的致命缺点就暴露出来，以钢丝为主要材料的软轴始终不能避免在室外生锈，生锈后带来的阻力增大、软轴易断等问题最终使这套系统成为性能最不稳定的卷膜系统，已经在逐步淘汰。 （3）管式电机卷膜近年来，民用建筑中使用的管式电机（Tubemotor）被应用于温室的卷膜系统。将管式电机套于卷膜轴中，电机即可带动卷膜轴进行卷膜。管式电机的主要优点是功率大，极限卷膜长度是一般电动卷膜器难以达到的。但由于其价格远高于常用的卷膜机构，因此只有在常用卷膜器难以工作时，才采用这种设备。 使用卷膜机构，应注意塑料膜在卷膜轴上的固定，以牢固均匀且不伤塑料膜为原则。另外，用于卷膜部位的塑料膜强度应该达到一定的要求，因为在经常性活动的情况下，一般的塑料膜很容易受到伤害。 三、开窗机构的选择不同类型的温室，有着不同的开窗机构的配置方式，这与不同类型温室的整体设计、特点、适应地域气候因素等有关。 对于门式钢架玻璃（或PC板）大跨度温室多采用图一（a）的方式配置开窗机构，开窗机构多采用齿轮齿条排齿或曲柄连杆或四连杆机构的方式。采用此三种开窗机构时，顶窗和侧窗通常可设置为每排或多排用一台电机，通风比可达30％以上。目前排齿机构开窗方式应用普遍，其具有易安装、运行可靠、易于维护等优点，但总体造价较曲柄或四连杆机构略高。 对于文洛型玻璃或PC板温室，由于其具有多跨度、小屋面的特点，适宜的顶开窗方式如图一（e）所示的交错布置的开窗方式，开窗机构则可采用齿条齿轮推杆式开窗机构，一般通风比为20％左右，平均造价在20至30元/平方米，经济适用。如果需要更大的通风率也可以采用排齿机构，可以将顶窗做成连续窗，实现连续通常开窗，并可以实现独立控制。 在国外，目前也有采用排齿开窗机构将屋面做成完全开启的形式（见图六），通风换气的效率可达100％，但总体造价要比推杆式开窗机构高一些。 对于拱形连栋单层塑料膜或双层充气膜温室，其开窗机构的形式多样，根据当地的气候条件可以选择上述多种开窗机构。与开窗机构相比，卷膜机构是一种安装和使用简单、造价较低的通风窗启闭方式，极其广泛地应用于各种中低档塑料温室或大棚中。同时，卷膜机构密封性差，因此在一些环境控制要求较高的温室中，还是应当使用开窗机构。