張錦宇，翁伯琦，葉 菁

(福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，福建 福州 350003)

設(shè)施是為某種需要而建立的機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)、組織、建筑等[1]。其概念的主體是建筑,建筑最原始功能主要是為遮風(fēng)避雨、防寒祛暑而營造的，是人類為抵抗自然力而自覺建造起來的屏障,是人們用土木、磚石、鋼鋁、玻璃、塑料等一切可以利用的材料，建造起來的構(gòu)筑物。拓展到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，建筑是人類為了滿足生產(chǎn)和生活需要，利用已知的物質(zhì)技術(shù)手段，運(yùn)用自然科學(xué)規(guī)律和美學(xué)法則創(chuàng)造的人工環(huán)境。建筑本身不是目的，建筑的目的是獲得建筑所形成的“空間”。是人類為滿足自身居住、交往和其他活動需要而創(chuàng)造的“第二自然”，也是人類日常生活最基本的空間環(huán)境。

生態(tài)環(huán)境是某一特定生物體或生物群體以外的空間及直接、間接影響該生物群體生存的一切事物的總和，包括生物和非生物[2]。環(huán)境總是針對某一特定的主體而言的，離開了這個主體也就無從談及環(huán)境了。

從建筑學(xué)角度看設(shè)施農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)建筑的別稱，它是生物建筑的一種特殊形式，因此分析生物、建筑、環(huán)境三者的相互關(guān)系,處理好它們之間的關(guān)系，是農(nóng)業(yè)建筑和諧發(fā)展并根據(jù)發(fā)展平衡關(guān)系確定優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域的捷徑。深入探討生態(tài)環(huán)境，農(nóng)業(yè)建筑(包括各類農(nóng)業(yè)設(shè)施等)與生物之間和諧關(guān)系，它們之間相互關(guān)聯(lián)性、映襯性、遞進(jìn)性要加以優(yōu)化統(tǒng)籌。闡明內(nèi)在關(guān)系，揭示變化規(guī)律，發(fā)揮優(yōu)勢，使之具有合理性與有效性，使應(yīng)用成效與環(huán)境美感得以高度統(tǒng)一，讓生態(tài)文明建設(shè)融入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展之中，讓持續(xù)發(fā)展理念落實到具體建設(shè)之中。

一、設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的理論模型

生物、建筑、環(huán)境是三位一體的,它們不是孤立存在的，而是彼此聯(lián)系、相互促進(jìn)、相互制約，任何一方的變化，都將引起其他因子的變化和反作用(圖1)。

圖1 生物、環(huán)境和建筑關(guān)系圖ig.1 Relationship among organism, environment and architecture

(一) 生物與環(huán)境的關(guān)系

生物生存需要一定的環(huán)境條件，其依賴于環(huán)境而生存和變異，是環(huán)境中最積極最活躍的部分。環(huán)境是生物的基礎(chǔ)和搖籃，環(huán)境優(yōu)劣的直接標(biāo)志是生物的存在和繁榮。生物從本質(zhì)上是歸屬于自然，其與環(huán)境之間是協(xié)調(diào)的、和諧的統(tǒng)一體。因此構(gòu)建環(huán)境與生物的和諧統(tǒng)一整體，是符合“天人合一”的基本思想。環(huán)境的服務(wù)對象是生物，生物(人)可以創(chuàng)造和利用環(huán)境，但又不可避免地受到環(huán)境的制約。

(二)建筑與環(huán)境的關(guān)系

建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)將人們的生活與工作空間分為室內(nèi)和室外2個部分。因而，建筑熱環(huán)境分為室內(nèi)熱環(huán)境和室外熱環(huán)境。 屬于室外的因子：太陽輻射、空氣的溫濕度、風(fēng)、雨、雪等氣候條件。 屬于室內(nèi)的因子：光照、空氣溫濕度、CO2濃度、生產(chǎn)生活散發(fā)的熱量、水分等室內(nèi)環(huán)境。

室外熱環(huán)境是室外氣候條件的組成部分，是建筑設(shè)計的依據(jù)；建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要功能即在于抵御或利用室外熱環(huán)境的作用。

建筑是最有環(huán)境性，它充分體現(xiàn)著人與自然、建筑與環(huán)境的融合。建筑與環(huán)境有著密切關(guān)系，建造一座建筑就意味著與周邊的環(huán)境產(chǎn)生關(guān)系,這必引起一系列的相互作用,進(jìn)而形成自然環(huán)境系統(tǒng)與建筑環(huán)境系統(tǒng)之間動態(tài)交換的環(huán)境協(xié)調(diào)。 從氣候條件到對建筑功能的調(diào)控都會對農(nóng)業(yè)建筑系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)交換產(chǎn)生影響。建筑環(huán)境設(shè)計主要是解決建筑自身與周圍環(huán)境的關(guān)系,通過室內(nèi)外空間、環(huán)境的藝術(shù)處理以及綠化景觀的變化、統(tǒng)一，達(dá)到人文、環(huán)境、發(fā)展的和諧統(tǒng)一。

(三)生物、建筑、環(huán)境的相互作用

按建筑使用性質(zhì)和服務(wù)對象厘清它們之間的映射對應(yīng)關(guān)系(表1)。

表1 建筑分類Table 1 Classification of buildings

從“空間包容性”的角度理解生物、建筑、環(huán)境三者的關(guān)系，大自然與室內(nèi)環(huán)境包容著建筑，建筑創(chuàng)造局部小環(huán)境，建筑空間形成的室內(nèi)環(huán)境包容生物，在這種功能體系中，建筑空間的和諧其實就是找尋環(huán)境、建筑、生物相互作用的結(jié)果，也就是三者之間相互表示出和諧關(guān)系的合理性(圖2)。

圖2 生物、建筑和環(huán)境空間相互作用圖Fig.2 Spatial interaction among organism, architecture and environment

二、設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)的建立與分析

生物(人)、建筑、環(huán)境的和諧統(tǒng)一就是合理利用當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源，結(jié)合生物(人)、建筑、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)、節(jié)能等多方面，提高設(shè)施農(nóng)業(yè)的整體效益。從本質(zhì)上講設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢就是做好這種和諧統(tǒng)一，實現(xiàn)建筑設(shè)計的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

(一)生物環(huán)境設(shè)計參數(shù)的確定

本參數(shù)是研究生物生理與環(huán)境相互關(guān)系,形成生物不同生育時期與環(huán)境關(guān)系量化指標(biāo)體系和控制模型——多數(shù)情況這一參數(shù)的關(guān)鍵因子是生物熱環(huán)境。

以生物熱環(huán)境來論，主要是解決生物與環(huán)境之間的熱交換要素；生物對熱應(yīng)力的生理反應(yīng)及感覺反應(yīng)；環(huán)境因子的生物物理作用；有效溫度熱應(yīng)力等各種指標(biāo)。生物舒適與環(huán)境因子的關(guān)系遵循耐受性法則即任何一個生態(tài)因子在數(shù)量上或質(zhì)量上的不足或過多，即當(dāng)其接近或達(dá)到某種生物的耐受限度時會使該種生物衰退或不能生存[3]。耐受性定律可用鐘性曲線來表示(圖3)。

圖3 生物耐受性定律單一因子圖Fig.3 Single factor of biological tolerance laws

生態(tài)因子是指環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素[4]。生態(tài)因子的主要分類與內(nèi)容：

氣候因子：光照、溫度、濕度、CO2濃度、風(fēng)速等。

土壤因子：水分、肥料、溫度、pH值等。

建筑技術(shù)因子：建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等。

生物因子：生物之間的各種關(guān)系。

生態(tài)因子對生物的作用不是單一的，而是綜合的。在建筑學(xué)上一般用生物氣候圖來表示它們之間的關(guān)系。

(二)農(nóng)業(yè)建筑設(shè)計參數(shù)的確定

建筑物理環(huán)境模型是研究建筑與環(huán)境中的聲、光、熱等物理現(xiàn)象以及這些物理現(xiàn)象與建筑相互作用。

生物氣候?qū)W是研究不同地域的氣候特征與其生物活動規(guī)律之間關(guān)系的學(xué)科。在建筑領(lǐng)域，生物氣候轉(zhuǎn)化為室內(nèi)環(huán)境，其研究集中于環(huán)境與生物的關(guān)系，探討生物如何適應(yīng)環(huán)境變化規(guī)律，滿足自身的環(huán)境需求。建筑作為空間載體成為生物適應(yīng)環(huán)境最重要的手段之一，生物環(huán)境設(shè)計是以太陽和空氣等自然要素作為基本能量來源，通過對布局、朝向、空間、材料等建筑設(shè)計要素的合理安排，最大限度地實現(xiàn)室內(nèi)溫、濕度的自然調(diào)節(jié)，不足部分再以機(jī)械手段予以補(bǔ)充。

室外熱環(huán)境是氣候?qū)ㄖ绊懙囊蜃?，是建筑設(shè)計的依據(jù)；外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的最主要功能就在于抵御或利用室外熱環(huán)境的作用。 要做好農(nóng)業(yè)建筑的設(shè)計，應(yīng)掌握氣候?qū)W的基本知識，熟悉建筑與氣候的關(guān)系。利用它們的關(guān)系來確定建筑功能、形式、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等，對室內(nèi)光照、溫度、濕度、CO2濃度等進(jìn)行調(diào)控。

室內(nèi)人工環(huán)境技術(shù)的目標(biāo)是在一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下保證生物的生存、健康、舒適和生長及由此而產(chǎn)生的生產(chǎn)效率。

(三)設(shè)施內(nèi)環(huán)境工程控制指標(biāo)的確定

1．熱舒適理論。熱舒適是生物環(huán)境分析的起點和設(shè)計目標(biāo)，是生物環(huán)境設(shè)計將氣候條件、生物熱舒適、建筑設(shè)計三者聯(lián)系起來，在生物生理技術(shù)與建筑環(huán)境設(shè)計之間架起橋梁。目前最為普遍而全面的是1970年丹麥學(xué)者范格爾提出的熱舒適方程和霍頓等人發(fā)現(xiàn)的有效溫度法。

2．生物氣候圖。1960年后在這方面有了快速發(fā)展，目前應(yīng)用較多的是吉奧尼生物氣象圖、埃文斯舒適三角形、生物氣候圖。生物氣候圖以相對濕度為橫坐標(biāo),干球溫度作為縱坐標(biāo),來表達(dá)人體舒適區(qū)與環(huán)境溫度、濕度、輻射溫度、風(fēng)速、太陽輻射等各要素的關(guān)聯(lián)性。

三、 生物、建筑、環(huán)境和諧統(tǒng)一的設(shè)計方法

生物、建筑和環(huán)境和諧統(tǒng)一設(shè)計過程的三大主要模塊分別為生物環(huán)境的設(shè)計、農(nóng)業(yè)建筑的設(shè)計和設(shè)備智能化的設(shè)計。

(一)生物環(huán)境的設(shè)計

環(huán)境舒適是生物環(huán)境分析設(shè)計的基礎(chǔ)目標(biāo)，以此為紐帶，將氣候條件、環(huán)境舒適和建筑設(shè)計三者在技術(shù)與設(shè)計間形成互動關(guān)系，它主要研究環(huán)境舒適需要什么樣的建筑設(shè)計形式？怎樣去實現(xiàn)這些設(shè)計？

這2個問題是生物、建筑、環(huán)境設(shè)計的核心問題，對它們的探索和解答過程構(gòu)成了農(nóng)業(yè)建筑設(shè)計的主線，其方法是：對給定地點的氣候特征進(jìn)行分析并以生物熱舒適的溫、濕度范圍為核心，將其表達(dá)在溫濕圖上，空氣溫濕圖以空氣溫度和相對濕度為坐標(biāo)軸，綜合了風(fēng)速、太陽輻射等環(huán)境變量。在明確環(huán)境條件、舒適范圍內(nèi)具體差異的基礎(chǔ)上，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境要求確定需要采取的建筑設(shè)計策略，將生物建筑的各種內(nèi)在關(guān)系直觀地表達(dá)在圖上。

(二)農(nóng)業(yè)建筑的設(shè)計

農(nóng)業(yè)建筑設(shè)計的目標(biāo)是確定建筑物理環(huán)境的性能及其指標(biāo)，通過技術(shù)手段來保證建筑物理環(huán)境的良好性能，是要通過建筑設(shè)計而不是單純依靠設(shè)備系統(tǒng)的“提供”和“補(bǔ)救”來保證良好的室內(nèi)環(huán)境，實現(xiàn)對設(shè)施內(nèi)溫度、濕度、光照、CO2濃度等綜合環(huán)境因子的控制，室內(nèi)物理環(huán)境的特點在于對生物體的影響是潛在的、漸變的，對生物體的傷害是可恢復(fù)的，主要有噪聲的影響、空氣條件的影響和光污染的影響。因此它的主要內(nèi)容有建筑聲學(xué)、建筑光學(xué)和建筑熱工學(xué)三大部分,其主要研究對象包括：建筑與環(huán)境中的聲、光、熱等物理現(xiàn)象及其影響因子；符合可持續(xù)發(fā)展的建筑物理環(huán)境要求或標(biāo)準(zhǔn)；材料的聲學(xué)、光學(xué)、熱工性能；為獲得良好的物理環(huán)境的建筑設(shè)計原理和方法；建筑節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展；新能源技術(shù)在建筑中的應(yīng)用等。但最主要的關(guān)鍵因素是建筑熱環(huán)境設(shè)計。其具體的說就是：建筑采光與保溫設(shè)計、防潮設(shè)計、隔熱設(shè)計、建筑節(jié)能設(shè)計等。它的設(shè)計目標(biāo)是舒服、健康、高效。

(三) 設(shè)備智能化的設(shè)計

生物生長在人造環(huán)境中，這環(huán)境能夠為生物生長提供光、溫、氣、水、營養(yǎng)等重要條件，智能化管理的目標(biāo)是生產(chǎn)管理，其以控制生態(tài)環(huán)境信息及作物生理信息為基礎(chǔ)，實現(xiàn)按照生物的實際生長需求，來提供適宜生存環(huán)境的科學(xué)管理目標(biāo)，因其是技術(shù)優(yōu)化管理，所以必須以農(nóng)業(yè)建筑技術(shù)研究為前提，以產(chǎn)業(yè)化管理、數(shù)字化管理為目標(biāo)，其與建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備的技術(shù)協(xié)調(diào)關(guān)系如圖4所示。

在實際應(yīng)用中，實現(xiàn)對設(shè)施內(nèi)溫度、濕度、光照、水分、營養(yǎng)、CO2濃度等綜合環(huán)境因子的自動監(jiān)測, 是設(shè)施農(nóng)業(yè)研究的主要研究方向，其要解決的問題是信息采集、執(zhí)行控制和工作模型。信息采集和執(zhí)行控制除個別環(huán)境因子外，在工程界上是相當(dāng)成熟的，在技術(shù)上不存在問題，因此其關(guān)鍵是設(shè)施內(nèi)生物高效生產(chǎn)管理模型的設(shè)計，包括以下2個方面：(1)通過生物生理信息與環(huán)境、營養(yǎng)之間規(guī)律研究，建立生物數(shù)字化模型，為農(nóng)業(yè)建筑精準(zhǔn)化管理提供理論依據(jù)。(2)對空氣溫度、相對濕度、空氣流動、環(huán)境熱輻射等參數(shù)與建筑物的熱工性能和熱工系統(tǒng)相互作用設(shè)計的自動化管理。

圖4 設(shè)備智能化設(shè)計Fig.4 Intelligent design of equipment

四、從工程設(shè)計實踐和回訪調(diào)查看設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略與優(yōu)先領(lǐng)域

(一)工程設(shè)計實踐與回訪調(diào)查

項目:閩候容益食用菌場；漳州光周期室、雜交溫室；無土栽培實驗溫室；霞浦鰻魚實驗基地；福建優(yōu)康種豬場；寧德海軍基地奶牛場；鱔溪農(nóng)場商品蛋雞廠；閩候信鴿場等各類典型農(nóng)業(yè)建筑。

內(nèi)容：設(shè)計實踐總結(jié)、工程使用管理總結(jié)和實際存在問題回訪調(diào)查。

目的：歸納對比提取共性、個性,總結(jié)技術(shù)要點與發(fā)展方向。

上述實踐和調(diào)查按設(shè)施類別歸類分述為設(shè)施園藝(菇房)、設(shè)施園藝(溫室)和設(shè)施養(yǎng)殖(畜禽舍)。

1．設(shè)施園藝(菇房)。菇房設(shè)計的個性，主要表現(xiàn)在對光照和CO2的要求上，因其對光照強(qiáng)度要求不高，其建筑外觀多為密閉式通風(fēng)為主的建筑形式，其經(jīng)營管理的核心在能源消耗上，大多數(shù)項目其能量消耗占經(jīng)營成本的20%以上，個別項目可達(dá)40%，因此建筑節(jié)能設(shè)計是關(guān)鍵。閩侯容益食用菌場的設(shè)計實踐表明：除菌絲培養(yǎng)和移植階段對局部環(huán)境有特殊要求外，菇房設(shè)計本質(zhì)上是溫室和畜牧建筑設(shè)計的過渡形態(tài)。目前其工業(yè)化程度高,裝備和配套技術(shù)方面均已形成了體系,其關(guān)鍵包括以下4個方面。

(1)一個廠的菌種的質(zhì)量和菌種的培養(yǎng)一般情況下與其廠房布局與設(shè)置關(guān)系很大,故按有利于無菌操作的菌種生產(chǎn)流水線進(jìn)行科學(xué)、合理的布局是全場工藝設(shè)計的核心,菌種生產(chǎn)必須有嚴(yán)格的工藝流程,菌種廠選址應(yīng)選擇地勢高燥,環(huán)境清潔的地方。

(2)合理應(yīng)用當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境條件控制好光照、溫度、濕度和CO2濃度與建筑本體的優(yōu)化設(shè)計關(guān)系，使建設(shè)生產(chǎn)成本最優(yōu)化。其核心是解決:1)采暖制冷設(shè)備的選取與室內(nèi)CO2濃度分布規(guī)律的關(guān)系;2)根據(jù)不同生物期對光照及CO2濃度的差異合理選取換氣率。

(3)管理的數(shù)字化、智能化。1)在研究食用菌與環(huán)境關(guān)系的基礎(chǔ)上，形成不同品種及生育期與環(huán)境關(guān)系的量化指標(biāo)和控制模型，據(jù)此來實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境因子的自動監(jiān)測與調(diào)控。其主要是數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)設(shè)備的研制和選擇，目前通過作物管理模型與環(huán)境控制模型相結(jié)合，來實現(xiàn)智能化管理的基礎(chǔ)相當(dāng)薄弱，其應(yīng)作為今后發(fā)展的主要方向。2)作物高效生產(chǎn)管理模型研究尚處于起步階段，其發(fā)展前景廣闊，主要是不同生育期與環(huán)境量化指標(biāo)的研究處于零狀態(tài)，工程設(shè)計沒有依據(jù)，更談不上優(yōu)化合理。

(4)節(jié)能與新能源的研究是關(guān)鍵。菇房工業(yè)化程度高，節(jié)能設(shè)計直接關(guān)系到生產(chǎn)成本，除采用常規(guī)節(jié)能技術(shù)外，還要考慮生產(chǎn)工藝管理對用電費(fèi)用的影響，如根據(jù)制冷設(shè)備選型來達(dá)到對用電峰值進(jìn)行錯峰，使其用電高峰期與民用用電高峰期錯開等。

2．設(shè)施園藝(溫室)。溫室建筑設(shè)計的關(guān)鍵是光照(即光周期、光質(zhì)、光強(qiáng))，其與其它類別的設(shè)施比采光要求更嚴(yán)格，因此它必須與建筑節(jié)能緊密結(jié)合，設(shè)計基本要求是以采用控制自然光照為主，人工補(bǔ)光為輔。側(cè)重考慮不同光強(qiáng)度時，室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度、CO2濃度與建筑物理的關(guān)系，選用適當(dāng)?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)形式，使其最大限度滿足光照強(qiáng)度與其它因子的和諧，目標(biāo)是通過控制自然通風(fēng)量來滿足室內(nèi)環(huán)境溫度的最優(yōu)化，使其在適宜的溫度、濕度區(qū)域。漳州光周期室、雜交溫室及無土栽培實驗室的設(shè)計實踐和使用后的回訪調(diào)查表明，建筑構(gòu)造設(shè)計和材料選擇對于室內(nèi)環(huán)境的影響相當(dāng)重要，主要表現(xiàn)在以下3個方面[5]。

(1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)對室內(nèi)環(huán)境的影響程度及其與時間的關(guān)系設(shè)計。在溫室節(jié)能與新能源應(yīng)用研究上，其分為3個方面：1)以增加太陽入射量為目標(biāo)，即提高覆蓋材料的透光率，開發(fā)覆蓋材料清洗機(jī)械裝置；減少維護(hù)結(jié)構(gòu)的遮光率； 2)以減少室內(nèi)熱損耗為目標(biāo)，即防止溫室內(nèi)部長波向外輻射，對覆蓋材料進(jìn)行改進(jìn)或?qū)?nèi)側(cè)進(jìn)行膜處理；3)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能與太陽入射量產(chǎn)熱的平衡關(guān)系。

(2)室內(nèi)地面設(shè)計與室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性關(guān)系設(shè)計。即利用土壤作為蓄熱源增加建筑整體熱惰性指標(biāo)，做到冬暖夏涼。如光周期室采用卵石蓄熱提高土壤熱惰性。

(3)室內(nèi)色彩對光質(zhì)、光強(qiáng)及溫度影響。利用不同植物波長吸收峰值區(qū)域不同，研制針對植物需求的單色LED及其組合光源，提高光能利用率。如LED節(jié)能光源的應(yīng)用。

3．設(shè)施養(yǎng)殖(畜禽舍)。設(shè)施養(yǎng)殖設(shè)計的關(guān)鍵是場址選擇，養(yǎng)殖場布局與室外環(huán)境的關(guān)系，它是養(yǎng)殖場整體生存的決定性因素和基礎(chǔ)性條件。福建優(yōu)康種豬場、鱔溪農(nóng)場商品蛋雞場及寧德海軍基地奶牛場的設(shè)計實踐和運(yùn)營管理可以得出以下3點經(jīng)驗。

(1)養(yǎng)殖糞便排放處理方法和技術(shù)的選擇直接影響場地總體設(shè)計和總體運(yùn)營水平，甚至關(guān)系到單體工藝。它是養(yǎng)殖工藝以外的關(guān)鍵工序和決策階段的主要因素。畜牧場不合理的規(guī)劃與建筑設(shè)計，多出現(xiàn)在環(huán)境控制上，主要是場區(qū)積水、通風(fēng)不良，容易引起畜禽疾病的發(fā)生，若加上畜舍環(huán)境設(shè)計不能滿足生產(chǎn)要求的話，發(fā)生流行性疾病的可能性大增，其直接影響到項目的生存。

(2)生態(tài)圍護(hù)的設(shè)計對減少熱能、電能、飼料的浪費(fèi)、減輕舍內(nèi)表面對生物體的冷熱輻射，改善環(huán)境有效溫度起決定作用。其要點是要盡量利用自然能源，降低運(yùn)行成本，做到建筑設(shè)計技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的和諧統(tǒng)一。即建筑、設(shè)備與設(shè)施的投資比例要適度，使投資利潤率最高。

(3)合理處理建筑與工藝的關(guān)系，是優(yōu)化組合生態(tài)圍護(hù)的基礎(chǔ)。在決策階段一般是據(jù)養(yǎng)殖場性質(zhì)和規(guī)模確定合理的群組成和周轉(zhuǎn)工藝，再配合生產(chǎn)和技術(shù)指標(biāo)、飼養(yǎng)方式確定建筑形式與尺寸、設(shè)備選型及環(huán)境控制方案。在建筑設(shè)計階段，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能和降溫采暖設(shè)備有機(jī)結(jié)合，滿足生物生理、心理、行為習(xí)性、健康等要求，在減少管理運(yùn)營成本的同時降低建筑投資。對于采用密閉式養(yǎng)殖的，環(huán)境控制設(shè)備和控制模型是主要因素。

(二)發(fā)展戰(zhàn)略與優(yōu)先領(lǐng)域

綜合設(shè)計實例和回訪調(diào)查，歸納起來設(shè)施農(nóng)業(yè)未來發(fā)展方向和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域包含以下內(nèi)容。

1. 發(fā)展方向。(1)除少數(shù)較成熟的品種外，生物不同生育時期與環(huán)境關(guān)系的量化指標(biāo)體系和控制模型基本上沒有，根本談不上設(shè)施農(nóng)業(yè)按生物品種的不同而設(shè)計,因此必須開展研究。(2)對設(shè)施內(nèi)溫度、濕度、光照、CO2濃度等綜合環(huán)境因子的自動檢測與設(shè)備調(diào)控體系在民用建筑領(lǐng)域很成熟，但到了設(shè)施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域由于環(huán)境條件的不同存在明顯的缺陷,需要對工作區(qū)域和適用條件進(jìn)行改進(jìn)，因此不同環(huán)境下自動檢測與調(diào)控設(shè)備是發(fā)展的目標(biāo)。其表現(xiàn)為硬件和軟件的完善，硬件技術(shù)在民用上很成熟，在軟技術(shù)上這部分包含：1)生物高效管理模型即生物生理信息與環(huán)境、營養(yǎng)之間定量規(guī)律的研究；2)建立生物數(shù)字化模型，為精準(zhǔn)管理提供必要的理論依據(jù)。(3)設(shè)施養(yǎng)殖的環(huán)境設(shè)計是項目成敗的根本，其設(shè)計優(yōu)劣直接關(guān)系到其后項目的生存，是項目決策設(shè)計階段的重頭戲。其內(nèi)容主要有環(huán)境總設(shè)計、室內(nèi)環(huán)境設(shè)計與室外環(huán)境的關(guān)系處理、環(huán)境污染治理等方面。協(xié)調(diào)決策與設(shè)計、政府管理與企業(yè)運(yùn)作的關(guān)系是解決這一問題的方向。(4)利用成熟的民用建筑技術(shù)嫁接，推廣屋內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化，形成生產(chǎn)管理與設(shè)施智能控制技術(shù)的聯(lián)動、和諧統(tǒng)一。(5)節(jié)能與新能源應(yīng)用,其集中在采光系數(shù)、熱傳導(dǎo)、熱回收及新設(shè)備應(yīng)用上，如LED等。因此，對項目的特性及節(jié)能技術(shù)的取舍研究是個性化節(jié)能設(shè)計的主要方向。

2.優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。(1)生物不同生育時期與環(huán)境關(guān)系的量化指標(biāo)體系和控制模型。生物與環(huán)境之間的交互作用機(jī)理是智能化關(guān)鍵，目前主要是環(huán)境因子對生物生理、生長發(fā)育的影響研究不夠深入，缺乏有效的環(huán)境管理模型，其重點是環(huán)境調(diào)控設(shè)備研制、 溫室自動檢測與控制系統(tǒng)軟硬件開發(fā)。(2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與新型材料的個性化研究與開發(fā)。主要是針對不同區(qū)域氣候的產(chǎn)品設(shè)計，使建筑和環(huán)境高度統(tǒng)一，根據(jù)區(qū)域氣候條件，構(gòu)建設(shè)施內(nèi)生物環(huán)境氣候模型，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，解決土地利用率低，環(huán)境調(diào)控能力弱等配套問題，實現(xiàn)工程經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的最大化。(3)設(shè)施養(yǎng)殖的環(huán)境設(shè)計。由于大規(guī)模集中養(yǎng)殖，環(huán)境問題自然形成，是目前制約該產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，其直接威脅到建筑在區(qū)域中的生存條件，已成為建筑項目可行性與否的決定性因素，如這一問題不解決，在該領(lǐng)域生物環(huán)境和諧很難實現(xiàn)。

五、 結(jié)語

生物、環(huán)境、建筑三位一體是農(nóng)業(yè)建筑設(shè)計的最高境界，如何因地制宜處理好三者之間的關(guān)系，并從中發(fā)現(xiàn)和解決關(guān)鍵因子是重中之重，一旦解決了生物、環(huán)境和建筑關(guān)系的各種參數(shù)后，留給我們的只有經(jīng)濟(jì)智能管理和上述三者的和諧統(tǒng)一，其最終目標(biāo)是實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的最大化。

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