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日光温室设计

  • 所属分类:温室大棚设计

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  • 发布日期:2017/08/05
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详细介绍


日光温室建筑设计中包括场地的选择、场地的布局以及温室各部位的尺寸、选材等。日光温室各部位的尺寸即是日光温室建筑设计参数,主要包括温室方位、温室跨度、高度,前后屋面角度、墙体和后屋面厚度,后屋面水平投影、防寒沟尺寸和温室长度等。在确定日光温室建筑参数时应重点考虑采光、保温、作物生育和作业空间等问题。       

由于日光温室的基本能源来自太阳,又需要在严寒冬天使用,因此特别要强调充分采光,严密保温,白天让尽可能多的太阳光能进入室内,并蓄积起来;夜间尽可能减少室内热量逸出温室,使室内维持一定的温度水平。因此除了坚固以外。充分采光和严密保温是日光温室设计的基本要求,同时也应考虑作物生育和人工作业空间等问题。


一、方位 温室的方位是指温室屋脊的走向。日光温室仅靠向阳面采光,东西山墙和后墙都不透光。所以一般都是坐北朝南,东西延长。采光面朝向正南以充分采光。在生产实践中,某些地区如东北、西北早晨比傍晚寒冷得多,或早晨多雾的地区,方位可偏西5度~10度,以便更充分地利用下午的光照,这叫"抡阴"。在冬季并不严寒,且大雾不多的地区,如北京,温室方位可以偏东5度~10度,以充分利用上午的阳光,又避免西北寒风的袭击,上午的光质比午后的好,有利于作物的光合作用,这叫"抢阳"。


二、跨度 是指温室后墙内侧至采光面底脚间的距离。温室跨度的大小,对于温室采光、保温、作物生长发育和作业都有很大的影响。在温室高度和后屋面高度一定的情况下,温室跨度大其采光面的角度势必减小。因而不利于白天采光增温;同时又增加了散热面积,不利于夜间保温。但跨度小,土地利用率低。因此应兼顾上述几个方面来确定。一般来说首先要满足采光和保温的要求,根据当地室外设定的最低温度来确定温室的跨度。

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当室外设定温度为-12℃时,选择跨度7.0~8.0m;当室外设定温度为-15℃~-18℃时,选择跨度6.5~7.5m;当室外设定温度为-18℃时,选择跨度5.5~6.5m。目前一般认为日光温室的跨度以6~8m为宜,若生产喜温的园艺作物,北纬40~41度以北地区7~8m,40度以南地区8m为宜。


三、脊高 也称温室高度、是指温室屋脊至地面的垂直距离。跨度相同的温室,降低温室的脊高,温室过于低矮,会减小温室的采光屋面的角度、吸热面积和温室空间,不利于采光、增温和作物生育;适当增加脊高,有利于温室采光、增温、作物生育和人工操作;但如若脊过高温室过高,会增加建筑温室的成本,而且还会因散热面积过大而影响保温。因此温室的脊高和温室的跨度应有一个适当的比例,可以根据跨度来确定脊高。表2为不同跨度下可选择的脊高,供读者参考。      


四、温室长度 温室适当长一些,可减少两山墙遮光面积的比例。但如温室过长,影响通风,一般温室长以50~60m为宜。       


五、相邻温室的间距 指南北两栋温室的间距,自南栋温室后墙根至北栋温室采光面底脚应不小于当地冬至前后正午时阴影距离。例如在北京地区,南北两排温室间距,应不小于温室屋脊高加卷起草苫高的两倍。

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六、采光屋面的角度和形状 采光屋面也称前屋面,其作用是采光和保温。采光屋面的角度即采光与地面的夹角。必须保持采光屋面有一定的角度,使得采光屋面与太阳光线所构成的入射角尽量小。当然入射角等于0度,阳光与采光屋面垂直时最理想,因为这时采光屋面对阳光的反射率等于0,射到采光面上的阳光几乎可以全部透进温室中。但这是做不到的,因为冬季太阳高度角很小,要使采光面与阳光垂直,采光面必须很陡。如在北京采光面与地面的夹角要达到60度以上,这样北墙必须相当高。太阳位置是在时刻移动着的,而且日光温室的采光面一般都是曲面,同一时刻采光面上各点的阳光入射角也是不同的,因此要做到采光面上所有的点在所有时刻与太阳光线垂直显然是不可能的。笔者从总体优化角度出发,既考虑温室使用季节内太阳位置的变化又考虑采光面的形状,模拟不同采光角度下室内太阳辐射量,充分采光,建议温室采光屋面的坡度如表3所列。


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从表3可以看出,由于太阳位置冬季偏低,春季升高,在温室的前沿底脚附近,角度应保持在60~70度左右,中部应保持在30度左右,上部靠近屋脊处10~20度左右。有的地区将半拱圆式日光温室的采光面分成若干个切线角,自前屋面底脚开始每1m一个切线角。前底角(采光屋面前底脚与地面的夹角)50-60度。1m切线角处35~40度,2m处25~30度,3m处20~25度,4m处15~20度,最上部15度左右。


确定采光面的形状时要兼顾到如下几点:(1)采光性;(2)便于雨水流失,下雨时雨水不会滞留在棚膜上形成"兜水";(3)易被压膜线压紧,有风时不会"兜"风;(4)离前屋面底脚0.5~1.0m处应有一定的空间,便于工作人员操作,有利于作物生长。笔者曾研究过几种典型的采光面形状与温室透光率的关系。发现在相同的高度、跨度下,圆一抛物面组合式屋面透光率最高,一坡一立式和椭圆型最差,圆面和抛物面的居中。实践表明这种形状的屋面顶部附近角度较大雨水容易流走,不易"兜水";腰部拱圆弧度较大,易被压膜线压紧,不易"兜风";而且前底角附近空间较大,便于操作。兰州大学的观测也表明:圆一抛物面组合式屋面透光率比抛物面和单斜面温室分别高出4.5%和2%。据鞍山市园艺所观测,同是跨度为7m,中脊高为3m的温室,冬季一坡一立式温室透光率为56%,圆弧型的透光率为60%。 


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 七、墙体 墙体(包括后墙和山墙)是日光温室的重要组成部分,它方面是温室的围护结构,起着避风、挡雨、支撑和承重的作用;另一方面墙体还是一个吸热、蓄热、放热体、起着调节温室内温度的作用,因此墙体建筑的热效应对于改善温室的热环境有积极的作用。墙体建筑包括两个环节。一是墙体的厚度,二是墙体的做法。墙体的厚度鞍山市园艺研究所对墙体厚度与保温性能进行了研究,设计了三种不同厚度的土培:①土墙厚50cm,外侧覆盖一层塑料薄膜;②土墙厚100cm;③土墙厚150cm,其它条件相同。其结果表明:自11月上旬~2月上旬,②比①室内最低气温高0.6℃~0.7℃;③比②室内最低气温高0.1℃~0.2℃;室内最高气温分别差0.2℃~0.5℃和0.1℃~0.3℃。 由此可知,随着墙体厚度的增加,保温能力提高。但并不等于墙体越厚越好。如上述试验中,100cm厚的土墙较50cm厚的保温明显;而150cm厚的土墙较100cm厚的增温幅度不大,也就是实用意义不大。一般来说在江惟平原、华北南部土墙以0.8~1.0m为宜;华北平原北部、辽宁南部1.0~1.5m为宜,砖墙以50~60cm为宜,有中间隔层的更好。 


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