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日光溫室設計

  • 所屬分類:溫室大棚設計

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  • 發布日期:2017/08/05
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詳細介紹


日光溫室建築設計中包括場地的選擇、場地的布局以及溫室各部位的尺寸、選材等。日光溫室各部位的尺寸即是日光溫室建築設計參數,主要包括溫室方位、溫室跨度、高度,前後屋麵角度、牆體和後屋麵厚度,後屋麵水平投影、防寒溝尺寸和溫室長度等。在確定日光溫室建築參數時應重點考慮采光、保溫、作物生育和作業空間等問題。       

由於日光溫室的基本能源來自太陽,又需要在嚴寒冬天使用,因此特別要強調充分采光,嚴密保溫,白天讓盡可能多的太陽光能進入室內,並蓄積起來;夜間盡可能減少室內熱量逸出溫室,使室內維持一定的溫度水平。因此除了堅固以外。充分采光和嚴密保溫是日光溫室設計的基本要求,同時也應考慮作物生育和人工作業空間等問題。


一、方位 溫室的方位是指溫室屋脊的走向。日光溫室僅靠向陽麵采光,東西山牆和後牆都不透光。所以一般都是坐北朝南,東西延長。采光麵朝向正南以充分采光。在生產實踐中,某些地區如東北、西北早晨比傍晚寒冷得多,或早晨多霧的地區,方位可偏西5度~10度,以便更充分地利用下午的光照,這叫"掄陰"。在冬季並不嚴寒,且大霧不多的地區,如北京,溫室方位可以偏東5度~10度,以充分利用上午的陽光,又避免西北寒風的襲擊,上午的光質比午後的好,有利於作物的光合作用,這叫"搶陽"。


二、跨度 是指溫室後牆內側至采光麵底腳間的距離。溫室跨度的大小,對於溫室采光、保溫、作物生長發育和作業都有很大的影響。在溫室高度和後屋麵高度一定的情況下,溫室跨度大其采光麵的角度勢必減小。因而不利於白天采光增溫;同時又增加了散熱麵積,不利於夜間保溫。但跨度小,土地利用率低。因此應兼顧上述幾個方麵來確定。一般來說首先要滿足采光和保溫的要求,根據當地室外設定的最低溫度來確定溫室的跨度。

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當室外設定溫度為-12℃時,選擇跨度7.0~8.0m;當室外設定溫度為-15℃~-18℃時,選擇跨度6.5~7.5m;當室外設定溫度為-18℃時,選擇跨度5.5~6.5m。目前一般認為日光溫室的跨度以6~8m為宜,若生產喜溫的園藝作物,北緯40~41度以北地區7~8m,40度以南地區8m為宜。


三、脊高 也稱溫室高度、是指溫室屋脊至地麵的垂直距離。跨度相同的溫室,降低溫室的脊高,溫室過於低矮,會減小溫室的采光屋麵的角度、吸熱麵積和溫室空間,不利於采光、增溫和作物生育;適當增加脊高,有利於溫室采光、增溫、作物生育和人工操作;但如若脊過高溫室過高,會增加建築溫室的成本,而且還會因散熱麵積過大而影響保溫。因此溫室的脊高和溫室的跨度應有一個適當的比例,可以根據跨度來確定脊高。表2為不同跨度下可選擇的脊高,供讀者參考。      


四、溫室長度 溫室適當長一些,可減少兩山牆遮光麵積的比例。但如溫室過長,影響通風,一般溫室長以50~60m為宜。       


五、相鄰溫室的間距 指南北兩棟溫室的間距,自南棟溫室後牆根至北棟溫室采光麵底腳應不小於當地冬至前後正午時陰影距離。例如在北京地區,南北兩排溫室間距,應不小於溫室屋脊高加卷起草苫高的兩倍。

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六、采光屋麵的角度和形狀 采光屋麵也稱前屋麵,其作用是采光和保溫。采光屋麵的角度即采光與地麵的夾角。必須保持采光屋麵有一定的角度,使得采光屋麵與太陽光線所構成的入射角盡量小。當然入射角等於0度,陽光與采光屋麵垂直時最理想,因為這時采光屋麵對陽光的反射率等於0,射到采光麵上的陽光幾乎可以全部透進溫室中。但這是做不到的,因為冬季太陽高度角很小,要使采光麵與陽光垂直,采光麵必須很陡。如在北京采光麵與地麵的夾角要達到60度以上,這樣北牆必須相當高。太陽位置是在時刻移動著的,而且日光溫室的采光麵一般都是曲麵,同一時刻采光麵上各點的陽光入射角也是不同的,因此要做到采光麵上所有的點在所有時刻與太陽光線垂直顯然是不可能的。筆者從總體優化角度出發,既考慮溫室使用季節內太陽位置的變化又考慮采光麵的形狀,模擬不同采光角度下室內太陽輻射量,充分采光,建議溫室采光屋麵的坡度如表3所列。


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從表3可以看出,由於太陽位置冬季偏低,春季升高,在溫室的前沿底腳附近,角度應保持在60~70度左右,中部應保持在30度左右,上部靠近屋脊處10~20度左右。有的地區將半拱圓式日光溫室的采光麵分成若幹個切線角,自前屋麵底腳開始每1m一個切線角。前底角(采光屋麵前底腳與地麵的夾角)50-60度。1m切線角處35~40度,2m處25~30度,3m處20~25度,4m處15~20度,最上部15度左右。


確定采光麵的形狀時要兼顧到如下幾點:(1)采光性;(2)便於雨水流失,下雨時雨水不會滯留在棚膜上形成"兜水";(3)易被壓膜線壓緊,有風時不會"兜"風;(4)離前屋麵底腳0.5~1.0m處應有一定的空間,便於工作人員操作,有利於作物生長。筆者曾研究過幾種典型的采光麵形狀與溫室透光率的關係。發現在相同的高度、跨度下,圓一拋物麵組合式屋麵透光率最高,一坡一立式和橢圓型最差,圓麵和拋物麵的居中。實踐表明這種形狀的屋麵頂部附近角度較大雨水容易流走,不易"兜水";腰部拱圓弧度較大,易被壓膜線壓緊,不易"兜風";而且前底角附近空間較大,便於操作。蘭州大學的觀測也表明:圓一拋物麵組合式屋麵透光率比拋物麵和單斜麵溫室分別高出4.5%和2%。據鞍山市園藝所觀測,同是跨度為7m,中脊高為3m的溫室,冬季一坡一立式溫室透光率為56%,圓弧型的透光率為60%。 


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 七、牆體 牆體(包括後牆和山牆)是日光溫室的重要組成部分,它方麵是溫室的圍護結構,起著避風、擋雨、支撐和承重的作用;另一方麵牆體還是一個吸熱、蓄熱、放熱體、起著調節溫室內溫度的作用,因此牆體建築的熱效應對於改善溫室的熱環境有積極的作用。牆體建築包括兩個環節。一是牆體的厚度,二是牆體的做法。牆體的厚度鞍山市園藝研究所對牆體厚度與保溫性能進行了研究,設計了三種不同厚度的土培:①土牆厚50cm,外側覆蓋一層塑料薄膜;②土牆厚100cm;③土牆厚150cm,其它條件相同。其結果表明:自11月上旬~2月上旬,②比①室內最低氣溫高0.6℃~0.7℃;③比②室內最低氣溫高0.1℃~0.2℃;室內最高氣溫分別差0.2℃~0.5℃和0.1℃~0.3℃。 由此可知,隨著牆體厚度的增加,保溫能力提高。但並不等於牆體越厚越好。如上述試驗中,100cm厚的土牆較50cm厚的保溫明顯;而150cm厚的土牆較100cm厚的增溫幅度不大,也就是實用意義不大。一般來說在江惟平原、華北南部土牆以0.8~1.0m為宜;華北平原北部、遼寧南部1.0~1.5m為宜,磚牆以50~60cm為宜,有中間隔層的更好。 


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