周长吉（农业农村部规划设计研究院，北京 100125）

日光温室的通风形式主要为自然通风，其中以前屋面和屋脊的连续通风口通风是最基本的自然通风方式[1]。寒冷地区日光温室，为了减少冷风渗透热损失、避免冷风直接吹袭作物而造成作物冻害，有的温室甚至不开设前屋面通风口而只保留屋脊通风口。

随着现代化水平的不断提升，早期日光温室屋脊通风口采用的如手动扒缝通风等作业劳动强度大、环境控制精度低的一些通风方式已经基本被机械拉膜扒缝通风和机械卷膜通风所替代，虽然也有温室采用齿轮齿条开窗通风，但由于造价高，生产应用中推广较少。关于屋脊机械扒缝通风的原理和设备笔者在本刊已经进行过总结和梳理[2-3]，本文就屋脊机械卷膜开窗系统的组成和其结构构造形式做了系统梳理，供业界同仁们进一步研究和推广。

屋脊卷膜通风驱动方式

所谓卷膜通风，就是将覆盖通风口的塑料薄膜缠卷在卷膜轴上，通过卷膜轴的正反转转动卷起或展开通风口塑料薄膜，从而打开或关闭通风口的一种通风形式。这种通风形式，在日光温室中不仅可用于屋脊通风口，而且也可用于温室前屋面通风口，甚至在后屋面为活动保温屋面[4-5]或后墙为活动保温后墙[6]时也可用于相应通风口的启闭。卷膜通风由于沿温室长度方向通风口的开口大小相同，所以温室各部位的通风量一致，由此形成温室室内温湿度和气体浓度分布更均匀，是一种高效的日光温室通风方式。

根据驱动卷膜轴转动的动力不同，卷膜通风可分为手动卷膜和电动卷膜（图1）。手动卷膜是通过人力手工操作驱动卷膜轴转动的一种卷膜方式，根据动力输入的形式不同，手动卷膜又分为手柄卷膜和链轮卷膜，其中手柄卷膜又有直驱短手柄和万向节长手柄之分[2]。直驱短手柄是将“之”字形手柄直接焊接或栓接在卷膜轴的端部，形成卷膜轴的“摇把”，手动转动摇把，即可驱动卷膜轴转动。这种摇把式卷膜系统动力输入和输出比为1:1，既不省力，也不省工，而且操作还需要操作人员登爬到温室屋脊或者在地面架设高梯或平台，操作管理极不方便。为克服短柄直驱的缺点，后来的改进一是将短柄改为了长柄，操作人员可以站立在地面上进行操作；二是将直驱改为了间接驱动，包括用万向节连接手柄和卷膜轴以及用减速箱增强输出动力等（图1a）。

图1 卷膜器动力形式

链轮卷膜就是在卷膜轴的端部安装一个链轮，用导链驱动链轮转动，操作人员只要向下拉动导链即可带动链轮转动，进而带动卷膜轴转动从而实现通风口的启闭（图1b）。由于导链是柔性的，而且长度可根据操作需要确定，所以操作人员不必登爬到温室屋脊操作，直接站立在地面上就可以作业，极大地方便了作业管理。此外，选择不同直径的链轮可获得不同比例的动力输入输出比，从而也可减小操作动力输入，大大节省了操作人员的作业强度。

电动卷膜通风是在卷膜轴的端部安装减速电机，由减速电机带动卷膜轴转动从而实现通风口启闭的一种通风方式（图1c），其中减速电机有直流电机和交流电机之分。根据减速电机的控制方式不同，电动卷膜可分为人工手动控制和完全自动控制两种控制形式，其中人工手动控制又分为人工操作电源开关的控制方式和人工操控遥控器控制电源通断两种方式。自动控制系统一般根据室内温度或室内外温差进行控制，控制通风口开启的大小可人工编程，控制卷膜电机停止的方法有限位控制器机械控制法和卷膜轴转数的行程控制法等。从节省人力、提高控制精度以及提高日光温室现代化水平的发展方向看，电动卷膜应该是未来的发展方向。

卷膜器摆臂杆结构及其固定方式

为了控制卷膜轴的运行轨迹，除手柄式手动卷膜系统外，卷膜系统一般在卷膜器上安装一根摆臂杆，用于控制卷膜轴的运行轨迹。

从摆臂杆末端的固定形式看，有完全不固定的自由臂和末端固定的固定臂之分。自由式摆臂杆只适用于手动卷膜系统（图2a），实际上手柄式卷膜系统的手柄也可以视为是一种变形的自由臂（图1a）。自由式摆臂杆虽然从形式上看末端没有固定，但在实际操控中操作人员要掌控摆臂杆，实际上形成了一种可移动的固定点。

图2 摆臂杆的形式

固定臂从其末端的固定位置看有墙面固定臂和地面固定臂之分（图2b、图2c）。当墙面结构有足够承载能力时应首选墙面固定的方式，一是因为墙面固定可减小摆臂杆的长度，减少构件用材和成本；二是因为摆臂杆固定在墙面上不会影响地面道路，可防止由于地面运输或作业碰撞摆臂杆而可能造成的摆臂杆的损伤甚至破坏。

对于端部固定的摆臂杆卷膜系统，如果摆臂杆的长度不能改变，则卷膜轴只能围绕以摆臂杆端部固定点为圆心、摆臂杆长度为半径的圆弧轨道运行。但由于大部分日光温室屋面开窗部位的弧形并非严格的圆弧曲面，或者虽可近似为圆弧曲面但相应的圆弧半径较长，所以，在具体实践中虽也有采用固定点圆弧轨迹的摆臂控制系统（图3a），但大部分摆臂还是做成伸缩套管形式（图3b），即一根钢管插入另一根钢管中，两管之间留有足有的空隙可使两管在不脱离的条件下自由地相互进行直线运动，从运行外观看，是内插管在外套管内往复运动，形成内插管在外套管内的伸出或缩进，这就是伸缩杆名称的由来；从运行结果看即形成了一根可变长度的臂杆，从而可适应非圆弧曲面的卷膜轴运行轨道，且臂杆的长度也不至过长。

图3 固定摆臂杆结构

实践中解决臂杆伸缩的另一种做法是将外套管变形为外套环，使摆臂杆在套环内往复运动（图3c）从而实现摆臂杆长度变化的要求。这种做法可进一步简化伸缩杆结构，节约臂杆用材。

固定式摆臂杆在墙面或地面上虽有固定点，但由于臂杆在卷膜轴运行过程中必须随卷膜轴的运动而转动，所以摆臂杆在固定端必须安装可转动的转轴。实践中转轴的形式有两种，一种是套管转轴，另一种是销钉转轴（图4）。

套管转轴是活动套管外套在固定转轴的一种转轴形式（图4a）。固定转轴为一根直径一般在20 mm以上的圆管，卷膜系统安装时将其垂直山墙面部分插入墙体（插入深度200 mm以上），部分外露墙面。活动套管是一根外径和摆臂杆相当、内径比固定转轴外径稍大（至少大2 mm）、长度与固定转轴外露山墙长度相当的短钢管。套管垂直焊接在摆臂杆端部并外套在固定转轴在山墙面的伸出端，即形成摆臂杆的转轴。

图4 摆臂杆固定点转轴形式

销钉转轴是用一根钢筋或钢钉（称为“销钉”）替代套管转轴的固定转轴，进一步简化了套管转轴而且也更方便施工安装。施工中只要将销钉钉入山墙摆臂杆固定点位置并保留外露长度约2倍于摆臂杆直径，即完成对销钉的施工安装。在摆臂杆的臂杆上靠近固定点端部的位置垂直臂杆长度方向开设通孔，将销钉插入该通孔中并在摆臂杆外侧销钉上安装钉丝（阻止摆臂杆脱位）即完成对转轴的安装。

一种行程开关控制的自动控制 卷膜系统

对于自动控制的卷膜开窗系统，为防止卷膜轴过卷（超过通风口边沿位置），应在通风口的上下沿分别设置限位开关（图5）。当卷膜轴运行中碰到限位开关后，自动切断电源，从而停止卷膜轴转动。

一组限位器应包括上位限位器（控制卷膜通风口开启的最大位置）和下位限位器（控制卷膜通风口关闭的最大位置）两个限位器。限位器应用桥架架空设置在安装卷膜器一侧的温室山墙上（图5a、图5b），桥架的安装高度应保证卷膜轴的运行高度与限位器限位杆的位置相适应。桥架可以是钢管或不同形式的型材，可以是直杆，也可以是与通风口弧面相适应的拱杆。

图5 行程开关控制的自动卷膜控制系统