日光温室采光设计中应注意哪些问题？

2025-03-24 14:01:58

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回答（1）：

塑料薄膜日光温室是以太阳能为主要热源的温室。在秋、冬、春进行生产时外界气温很低，因此对建筑结构上的要求是：充分采光、严格保温，以满足桃树生长发育和结果的需要。所谓充分采光，就是要在室内截取最大值的光能，从建筑结构上要注意以下几个方面：

（1）日光温室的方位我国北方严寒地区，日光温室均为坐北朝南，东西延长建造。在建造方位上，有人主张偏东好，理由是上午光合作用比下午强，偏东可早些接受直射光。

桃树日光温室生产实践证明，在我国北方严寒的冬季，不加温日光温室不能过早地揭开草苫，否则室内温度不仅不能上升，反而下降，实际上太阳出来一段时间才能揭开草苫。因而，温室的方位还是偏西一些好，以延长下午室内光照时间，有利于夜间保持较高的温度。在辽宁、河北东北部及山东，一般日光温室的方位偏西3～5度为宜。

（2）前屋面采光角度与形状日光温室向阳面多为塑料薄膜的采光屋面，与地平面构成的夹角叫屋面采光角（图6）。屋面某一点处的法线（屋面某一点处的切线的垂直线）与太阳光线的夹角为太阳光线的入射角。屋面采光角的大小与太阳高度角（太阳光线与地面所呈的角度）形成不同的光线入射角，由于入射角不同，光线的反射损失量也不同。而太阳高度角又随季节变化而变化，同一时期不同纬度的太阳高度角也不相同。冬至前后每隔一个节气，太阳高度角约增加4度，到夏至达到最大。

图6 温室前屋面采光角、光线入射角及太阳高度角

1.入射角 2.太阳高度角 3.切点处采光角

太阳光线照射到日光温室的采光屋面上发生三种作用：一是透光质（塑料薄膜）及其附着物产生吸收，二是被透光质反射掉，三是透过透光质进入温室。其关系可用下式表示：

吸收率+反射率+透过率=100%从目前来看，温室光线透过率的大小主要取决于反射率的大小。反射率越小，透过率越高。

反射率大小与光线的入射角关系最密切。当光线的入射角为0，也就是太阳高度角加屋面采光角等于90度，这时反射率为0，光线透过率最大。此时的采光角为理想的前屋面采光角。但这是不容易做到的，如在北纬40度的地方，冬至日正午的太阳高度角为26.6度，则屋面采光角应为90-26.6=63.4度；温室要做到这样大的采光角，势必要大大提高中脊高度，或缩小温室的跨度，不仅保温困难，更主要的是这个温室角只在冬至日一个暂短的时间里称为理想采光角，离开这个时间也就不存在。

由图7可知，当太阳光线的入射角在0～40度范围内变化时，随着入射角增大，透过率略有下降，但下降总幅度不超过5%。即冬至日中午太阳高度角与温室采光角之和为50度时，光线透过率下降幅度不大，所以一般多以50度为参数，设计温室前屋面采光角。如北纬40度地区设计日光温室，太阳高度角为26.6度，理想屋面采光角应为90-26.6=63.4度，合理屋面采光角计算以50度为参数，应为50-26.6=23.4度。

图7 入射角与光线透过率的关系

一般温室前屋面采光角平均在20～20度。冬季实际生产中，中底脚，尤其是中段为冬春季桃树生产的主要受光面，两者的面积应占前屋面的3/5～3/4。至于接近屋脊的上段部分，主要考虑便于拉、放草苫和排除积雨雪等。为了增加温室前屋面的采光角，目前第二代高效节能日光温室的采光屋面一般设计为双弧面半拱圆形。

（3）后坡面的仰角与宽度后坡面应保持一定的仰角，仰角小势必遮荫太多，后坡面的仰角应视使用季节而定，但至少应大于当地冬至正午时太阳的高度角，以保证冬季阳光能照满后墙，增加后墙的蓄热量。后坡应保持适应的宽度，以利保温。太原市赵忠爱等多点调查表明，在外界温度为-20℃时，前屋采光面、后坡面的投影宽度为4米和2米时，温室内最低温度为8.5℃；5.5米和1.5米的温室，室内最低温度为5.9℃。即加宽后坡的宽度有利于保温，但后坡面太宽，春秋季室内遮荫面积大，影响后排桃树的生长、果实品质和产量。后坡面的宽度要兼顾采光和保温两个方面，一般后坡在地面的水平投影宽度在1米左右。

（4）相邻温室的间距两排温室间距小，会造成前排温室对后排温室的遮荫，间距大了浪费土地。必须在后排温室采光不受影响的前提下，尽量缩小间距。

计算前后排温室间距的方法是：据温室的高度（加上卷起的草苫高度，一般按0.5米计算）、当地地理纬度和冬至日正午的太阳高度角，依下列公式计算：

式中 S——前后两排温室间距；

H——温室中高（含卷起草苫）；

tgH0——当地冬至日太阳高角的正切值；

L1——温室最高点到后墙内侧水平距离；

L2——后墙底宽；

K——修正值，为减少遮荫，多为1米。

例如，温室高为3米，卷起草苫后为3.5米，北纬40度，冬至日正午太阳高度角为26.6度，其正切值为0.5，后坡面水平投影1.2米，后墙底宽1.5米，代入公式：

即后排温室的前底脚至前排温室的后墙根应为5.3米（图8）。

图8 前后排温室遮荫示意图

（5）温室的长度温室适当长一些可减少两边山墙遮荫面积的比例，增加有效面积，但温室过长，管理不便。一般温室长度在60～80米。

回答（2）：

日光温室一般没有加温设备，而是主要以太阳光为能源来增加温室内温度。因此，在建筑结构上应具有充分采光，严密保温的性能，以满足作物生长发育对光温的要求，从而获得一定的产量。在进行温室设计中，要充分考虑室内能最大限度地获得光量和减少热量的散失。

（1）温室方位应坐北朝南、东西延长。可以偏东5°～10°，也可以偏西5°～10°。对于冬季严寒、早晨雾多雾大的地区以偏西为好。

（2）采光屋面的角度与形状采光屋面的角度设计应使采光屋面与入射光线所构成的入射角越小越好。从理论上讲，当入射光线与采光屋面垂直时入射角为零，太阳光线几乎可以全部进入温室内，反射光线为零。但这在实际设计中很难做到，因为冬至日正午时太阳的高度最低，如要使太阳入射光线与采光屋面垂直，必然造成采光屋面过分直立，进而使温室后墙过高，并且一天当中太阳的高度是在不断地变化的。另外，不同地理纬度的太阳高度也不相同，要想做到时刻保持光线与采光面垂直是不可能的。不同地区温室采光屋面的角度，均以冬至中午时室内光量最大为基础进行设计（表4-1）。可以根据主要生产时期采用不同的采光屋面角度。

表4-1各地区不同时段温室采光屋面角度

就采光屋面的形状而言，圆弧形比一斜一立式好，圆弧形中，半圆形和抛物线形比椭圆形好，冬季和春季圆形优于抛物线形，但从整个秋冬春季来看，则以抛物—圆弧形最好。

（3）后屋面的仰角和宽度两者直接影响秋冬季温室后部的光照。后屋面仰角是指后屋面与地面的夹角，仰角小势必造成温室后部遮阴。仰角的设计应略大于冬至正午时的太阳高度角，以保证在秋冬春不会因为后屋面仰角小而遮阴太多，一般以30°～40°为宜。

后屋面的主要作用是保温，其宽度是指中脊至地面垂线到后墙根的距离。但后屋面太宽，春季温室内遮阴面积大，会影响后排作物的生长发育和产量，太窄又不利于保温。在设计时不同地区温室后屋面的宽度应有所不同，南方可短些，北方可长些。

（4）相邻温室间距离本着经济利用土地，又保证在一天中大部分时间不相互遮阴，来确定两个相邻温室之间的距离，一般为脊高的2～2.5倍。

温室长度，以50～60米为宜。温室适当长一些，可减少东西山墙的遮阴面积比例，降低造价。但温室过长，影响通风。

（5）选择良好的透光覆盖材料温室的主要功能是采光和保温，但不同透光覆盖材料的透光率不同，而且由于耐老化性、无滴性、吸尘性等不同，使用以后的透光率也有很大差异。目前生产上使用的聚氯乙烯、聚乙烯、醋酸乙烯等薄膜在洁净时的透光率均在90%以上，但使用后透光率就会不断下降，其中聚氯乙烯薄膜下降的最为严重。因此，在选择透光覆盖材料时，应强调防雾、防滴性和保温性。在管理过程中还要尽量减少棚膜的污染，以保证较大的透光率。

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