日光温室结构参数的优化设计

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1、2008年2月农机化研究第2期日光温室结构参数的优化设计一以北方农村能源生态模式为例武敬岩‘，刘荣厚2(1.沈阳市绿化管理处，沈阳110016;2.上海交通大学农业与生物学院生物质能工程研究中心，上海201101)摘要:日光温室是北方农村能源生态模式的基本框架和主体结构，日光温室的作用就是为沼气池、猪舍和蔬菜创造良好的温湿度条件。优化设计日光温室结构参数，对推广北方农村能源生态模式具有重要意义。为此，根据理论分析及生产实践经验，对北方农村能源生态模式中日光温室的跨度、后墙高、后坡仰角、透明屋面设计采光角、日光温室透明

2、屋面在水平面上的投影宽度、温室高度及棚面形状方面几何尺寸进行了优化设计，给出了沈阳地区日光温室结构参数的优化结果。关键词:园艺学;日光温室;设计;能源生态模式;中图分类:S625.1文献标识码:A文章编号:1003-188X(2008)02-0080-04在一起，组成“模式”综合利用体系〔3]。它可以解O引言决北方地区沼气池安全越冬问题，使之常年产气，温室是指采用透光材料作为全部或部分围护结既能促进生猪的生长发育，缩短育肥时间，节省饲构的覆盖材料，可在冬季或其他不适宜栽培植物的料，提高养猪效益，又能为温室作物提供充足

3、的无季节栽培植物的建筑物。日光温室是一种在室内不公害肥源，提高作物的产量和品质，增加农户收人。加热的温室，即使在最寒冷的季节，也只依靠太阳它是在同一块土地上实现产气与积肥同步，种植与光来维持室内的温度水平，以满足蔬菜作物生长的养殖并举，建立生物种群较多、食物链结构健全、需要〔’〕。能流与物流较快循环的能源生态系统工程，成为发近年来，日光温室在我国北方各省(区)迅猛发展“两高一优”农业、促进农业经济发展、改善生展，取得了显著的经济效益和社会效益〔2]。但在日态环境和提高人民生活质量的一项重要措施〔‘1。光温室发展过程中

4、也出现了一些问题:由于温室设，日光温室结构断面尺寸参数设计计不合理和建造不规范，导致温室采光性能弱、升温保温能力差、使用寿命短和可种植的作物种类少;1.1几何尺寸的定义有些温室造价偏高，使广大农民难以接受，甚至有些日光温室的几何尺寸见图1所示。不能启用，在生产中造成了严重的损失。因此，急需设计出一种低造价和高性能的温室，来满足农业生产的需要。北方农村能源生态模式(简称模式)是辽宁省农业科技人员和农民不断努力、反复实践研制出来a)平面图的一种高产、优质与高效的农业生产模式。该模式依据生态学、生物学、经济学和系统工程学原

5、理，以土地资源为基础、太阳能为动力、沼气为纽带，种养业相结合，通过生物转换技术，利用农户庭院或田园等将沼气池、厕所、猪禽舍与日光温室连结收稿日期:2007-05-17作者简介:武敬岩(1965-)，男，沈阳人，高级工程师，硕士，(E-mail)139404418069126.comeb)剖面图通讯作者:刘荣厚(1960-)，男，辽宁辽阳人教授，博士，博士图1日光温室几何尺寸定义图生导师，(E-mail)liurhou.sjtu.edu.cno万方数据2008年2月农机化研究第2期跨度L为后墙内侧至前屋面骨架基础内侧的

6、距一般来说，日光温室采光面是由薄的塑膜所覆盖(花离;后墙高h为基准地面至后坡与后墙内侧交点;窖一般为玻璃)，而直射光对透明塑膜的透过性与温室高度H为基准地面至屋脊骨架上侧的距离;后光线的人射角并不呈单调的线性关系。坡仰角a为后墙内侧斜面与水平面夹角;温室长度M为两山墙内侧距离;温室面积为温室跨度与长度面法线n的乘积。入射{1.2跨度光线日光温室的跨度视种植的作物和栽培方式而定。种植蔬菜、果树及多层立体栽培等宜选较大跨投射角B度。由对比实验得知，在一定的范围内，温室跨度对日光温室温光性能影响较小，从而为跨度的设计提供了

7、方便。如果从结构上考虑，要避免脊高过大。北纬41“以北地区不宜超过7m，北纬36“一40“地嘶(倾角)太阳高度角Hs区不宜超过7.5m，北纬35“以南地区不宜超过8mo由于脊高的限制，纬度愈高，跨度应愈小，本研究图2光线入射角、太阳高度角Hs与屋面倾斜角的关系取跨度L=7mo1.3后墙高及后坡仰角当人射角A在0“一40“范围内变化时，直射光后墙高与后坡仰角有关，二者相互制约。后坡的透过率与垂直人射的透过率相差不大;当光线人是日光温室的重要组成部分，其参数的选择关系到射角兄在40。一45。之间时，透过率减弱的程度也保

8、温效果和温室后部光照的强弱。长后坡(Lz}2m)较小;只有当人射角兄>45。时，透过率才明显减会造成温室后部光照不好，短后坡或无后坡又忽视小;当人射角兄>60。时，透过率急剧下降「51。透了后坡的保温作用，都是不可取的。明薄膜的这一特性为日光温室棚面设计提供了方便合理的后坡水平投影长度Lz取值由试验和计算·条件。得出。北纬41“以北地区为1.4