半地下立窗型日光温室采光效率模型和温光性能优化

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1、半地下立窗型日光温室采光效率模型和温光性能优化摘要:以日光温室空间地面作物受光点为核心，根据半地下立窗型日光温室的结构特点，建立日光温室采光性能实用型优化的数学模型，并以定州地区（北纬38。3P）为例，根据温室平均采光效率US、采光屋面保温效率T和有效升温效率u、温室采光面下土地使用效率e4个评价参数，结合模型模拟运算结果进行了实用型优化。结果表明，半地下立窗型日光温室前屋面的曲线类型可以在立窗+圆弧面、立窗+椭圆面和立窗+抛物线面3种采光面中任选其一；日光温室内跨和半地下深度对TIS和T的影响较大，半地下深度超过30cm时，t呈线性锐减趋势；脊高

2、增加，u呈线性锐减趋势；脊高和内跨增加，则©呈明显线性增加趋势；立窗高度增加，则“呈明显线性增加且最后呈饱和趋势；半地下深度超过75cm时，d呈线性锐减趋势。据此，半地下立窗型日光温室的优型结构参数选定为：脊高以340〜360cm为宜、日光温室内跨以900〜1000cm为宜、立窗高度以75〜115cm为宜、半地下深度以30〜45cm为宜。关键词：日光温室；采光性能；采光效率；温光性能20世纪90年代以来，中国的日光温室采光性能优化研究进展较快［1〜8］。为了将日光温室采光性能优化模拟结果和理论应用于生产，曾借鉴李有等［2］提出的温室采光面下土地使用

3、效率指标，并改进引入了温室平均采光效率、合理采光区比率、采光面下土地使用效率等指标，以保定地区(北纬38°51')为例，对河北省主推的冀优I型［9］和冀优II型［10］日光温室，结合数学模型运算结果进行了采光性能的实用型优化EllJo21世纪初，在河北省主推半地下立窗型日光温室，如廊坊40型［12］和山东新型(SD-II、SD-III)［13］日光温室。此种类型的日光温室在保证采光性能的基础上以半地下式和宽后墙为特征，增强了温室的保温蓄热性能，提高了安全越冬生产的保障能力，并以大内跨为特征增加了实用面积，减少了边际热损失。然而，一些农业园区或菜农盲

4、目仿造外省或异地温室外观和结构，或者自行更改设计，造成温室结构性能不甚理想，表现为温室的采光保温性能不符合当地气候特点的要求、不能满足蔬菜生长发育的需求以及安全越冬防冻保障能力差等问题。为此，本研究在日光温室前屋面采光性能的实用型优化研究基础上，针对半地下立窗型日光温室的结构特点，以日光温室空间地面作物受光点为核心，结合日光温室前屋面的温光性能评价参数体系，包括温室平均采光效率、采光屋面保温效率和有效升温效率、温室采光面下土地使用效率，创建日光温室前屋面的采光性能模拟模型，以期进一步探索日光温室采光屋面优化的原理及其与实际应用相结合的关键点，为促进

5、我国日光温室生产与产业的进一步发展提供技术支撑。1材料与方法1.1半地下立窗型日光温室采光面类型优化方案在日光温室脊高对温室温光性能影响中，日光温室内跨、半地下深度及立窗高度分别为1000、30、75cm。在日光温室内跨对温室温光性能影响中，日光温室脊髙、半地下深度及立窗高度分别为340、30、75cmo在日光温室半地下深度对温室温光性能影响中，日光温室脊高、内跨及立窗高度分别为340、1000、75cmo在日光温室立窗高度对温室温光性能影响中，日光温室脊高、内跨、半地下深度分别为340、1000、30cm。1.2半地下日光温室温光性能评价参数2.

6、2半地下立窗型日光温室前屋面的结构参数对采光性能的影响另外，在图2的3种采光屋面中，圆弧面+立窗采光面、椭圆面+立窗采光面和抛物线面+立窗采光面的ns无显著差异，其采光性能较为接近。2.3半地下立窗型日光温室前屋面的结构参数对采光屋面保温性能的影响另外，在图3的3种采光屋面中，圆弧面+立窗采光面、椭圆面+立窗采光面和抛物线面+立窗采光面的t无显著差异，三者的采光屋面保温性能较为接近。2.4半地下立窗型日光温室前屋面的结构参数对温室升温性能的影响另外，在图4的3种采光屋面中，圆弧面+立窗采光面、椭圆面+立窗采光面和抛物线面+立窗采光面的u无显著差异，

7、二者升温性能较为接近。2.5半地下立窗型日光温室前屋面的结构参数对温室采光面下土地使用效率的影响2.6半地下立窗型日光温室采光性能优型结构参数3讨论与结论3.1日光温室温光性能最佳优化致使前屋面的曲线类型趋同在同一脊高和内跨下，对单拱形曲面日光温室的前屋面进行采光性能优化，从4〜6种单一曲线中发现冬季以圆弧面优于椭圆面等［1］。在此基础上，本研究的3种采光屋面的温光性能和土地使用性能优化亦呈现类似结果，即圆弧面+立窗采光面、椭圆面+立窗采光面和抛物线面+立窗采光面的T1S、T、U和4）均较为接近。3.2日光温室温光性能的理论优化与实用性研究表明，单

8、纯以采光量最大化作为优化评价参数难以构成实用型的优型采光屋面。例如，优化筛选出的圆弧面［1,2］,会因其前部低矮区域过大，