1. 日光溫室的方位
溫室的方位是指溫室屋脊的走向。日光溫室為不等屋面,透明屋面向陽(yáng)受光,東西墻和北墻都不透光,所以日光溫室的方位一般均為東西延長(zhǎng),坐北朝南,這樣可以在冬春季節(jié)接受較多的太陽(yáng)輻射。但是在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況有所區(qū)別。對(duì)于冬季最低溫度較低或空氣污染較重、霧氣發(fā)生較頻繁的地區(qū),冬至前后草苫的揭蓋多是在早晨10時(shí)前后到下午4時(shí)前后,朝南偏東的溫室上午并不能提前揭苫照光,因此對(duì)于我國(guó)北方大部分冬季寒冷地區(qū)冬用型日光溫室以東西延長(zhǎng)偏西5°~10°最好,以使日光溫室更多地利用中午到下午這個(gè)時(shí)段的直射光,同時(shí)也可避免因與季風(fēng)風(fēng)向垂直而加大溫室散熱,使次日早晨維持較高的室內(nèi)最低溫度。但在冬季并不寒冷并且大霧不多的地方,冬用型日光溫室方位可以偏東5°~10°,俗稱(chēng)搶陽(yáng),以充分利用上午的陽(yáng)光,上午光質(zhì)好,更加有利于光合作用,還可避免或減弱西北風(fēng)的侵襲。春用型日光溫室冬季主要是生產(chǎn)耐寒性蔬菜或半耐寒性蔬菜,溫室的方位也應(yīng)以東西延長(zhǎng)偏東為宜。但是無(wú)論是偏東還是偏西,均以不超過(guò)10°為宜,且不宜與季風(fēng)方向垂直。
2. 日光溫室前屋面采光角度
冬春季節(jié)是日光溫室的主要生產(chǎn)期,也正是太陽(yáng)輻射最弱的季節(jié),能否充分合理利用太陽(yáng)輻射關(guān)系到溫室生產(chǎn)的成敗。溫室內(nèi)光照強(qiáng)弱不僅決定溫室內(nèi)溫度的高低,也影響植物的光合作用和產(chǎn)量的形成。因此采光設(shè)計(jì)是日光溫室設(shè)計(jì)建造中應(yīng)首先解決的問(wèn)題。
確定合理的采光屋面角度是日光溫室設(shè)計(jì)和建造的關(guān)鍵。日光溫室前屋面透明覆蓋物一般為塑料薄膜,太陽(yáng)光透過(guò)塑料薄膜進(jìn)入溫室內(nèi)的光強(qiáng)稱(chēng)為透光率。太陽(yáng)光照射到薄膜上以后除大部分透過(guò)薄膜進(jìn)入溫室外,還會(huì)有一部分被薄膜吸收和反射掉。吸收率、反射率和透過(guò)率三者有如下的關(guān)系:吸收率+發(fā)射率+透過(guò)率=100%。對(duì)于一種薄膜來(lái)說(shuō),它對(duì)光線的吸收率就決定于反射率的大小。只有反射率小,透過(guò)率才高。反射率大小與光線的入射角有直接的關(guān)系,入射角越小,透過(guò)率越高。當(dāng)入射角在0°~40°范圍內(nèi)時(shí)隨著入射角的加大,光的反射率也加大,但變化不明顯;當(dāng)入射角在40°~60°的范圍內(nèi)時(shí)透光率隨著入射角的加大而明顯下降,當(dāng)入射角在60°~90°的范圍內(nèi)時(shí),透光率將隨著入射角加大而急劇下降。太陽(yáng)光線與日光溫室前屋面所構(gòu)成的入射角是由太陽(yáng)高度角和前屋面采光角所決定的。日光溫室前屋面采光角度的設(shè)計(jì)是以地理緯度,冬至?xí)r的太陽(yáng)高度角為依據(jù),所以入射角的大小完全由前屋面角來(lái)決定。
日光溫室合理采光時(shí)段保持在4h以上,即在10~14時(shí)太陽(yáng)對(duì)溫室采光屋面的投射角均要達(dá)到50°以上,在北緯32°~43°的地區(qū),合理采光屋面角比合理采光時(shí)段屋面角小10.69°~11.24°。
怎樣確定日光溫室的采光屋面角度?
冬至日合理采光屋面角示意
根據(jù)典型日光溫室的實(shí)測(cè)和生產(chǎn)應(yīng)用體會(huì),認(rèn)為冬至日正午太陽(yáng)高度角與前屋面采光角之和達(dá)到60°比較理想。所以在作溫室設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該把60°作為計(jì)算的參數(shù)。
如果把直射陽(yáng)光與采光屋面夾角稱(chēng)作陽(yáng)光投射角(和太陽(yáng)入射角不是一個(gè)概念),則采光屋面的計(jì)算可依據(jù)下列公式:溫室采光屋面角=陽(yáng)光投射角-正午太陽(yáng)高度角……(1)
冬至日正午太陽(yáng)高度角=90°-(當(dāng)?shù)氐乩砭暥龋?/span>冬至日赤緯)……(2)
將(2)式代入(1)式中,陽(yáng)光投射角設(shè)定為60°,則經(jīng)過(guò)運(yùn)算后得出的結(jié)果是溫室合理采光屋面角=當(dāng)?shù)氐乩砭暥?/span>-6°30′。如北京地區(qū)位于北緯40°,則當(dāng)?shù)厝展鉁厥液侠聿晒饨嵌鹊扔冢?/span>40°-6.5°)33.5°。
3. 日光溫室后屋面角度
日光溫室后屋面角度是指后屋面與地平面的夾角,它取決于屋脊與后墻的高差和后屋面的水平投影長(zhǎng)度。如果屋脊高度和后屋面水平投影長(zhǎng)度已定,則后墻越矮的后屋面角度越大,反之越小。已有的研究表明日光溫室的后屋面不但有保溫、吸收儲(chǔ)存能量的作用,還可以增加反射光線,因此后屋面的角度、厚度及組成對(duì)日光溫室的保溫意義重大。為了使冬至前后中午太陽(yáng)光能直射后屋面內(nèi)部,后屋面的仰角應(yīng)該大于當(dāng)?shù)囟撂?yáng)高度角7°~8°。這樣就可以在11月上旬至翌年2月上旬之間中午前后接收到太陽(yáng)直射光。
日光溫室后屋面水平投影長(zhǎng)度與溫室的保溫和采光密不可分。春用型日光溫室后屋面的水平投影長(zhǎng)度較冬用型日光溫室要短。在我國(guó)北方不同地區(qū),冬用型日光溫室后屋面水平投影長(zhǎng)度隨著緯度的升高而加長(zhǎng)。由于后屋面的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)比前屋面小,所以長(zhǎng)后坡的日光溫室升溫較慢,清晨接苫前溫度稍高。而短后坡的溫室,白天升溫快,晚間降溫也快,接苫前溫度稍低。因此北緯40°以北地區(qū)6~8m跨度的日光溫室,后屋面水平投影長(zhǎng)度以1.2~1.5m為宜,北緯40°以南地區(qū)6~8m跨度的日光溫室,后屋面水平投影長(zhǎng)度以1.0~1.3m為宜。
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