太阳辐射既是日光温室内气温和土壤温度的主要热源,又是作物进行光合作
用的必备条件。特别是日光温室要在冬季使用,此时外界气温低、太阳光照弱。如何
最大限度地接受光能就成了提高作物产量的关键。所以日光温室的采光设计也显
得尤其重要。

　　一、方位

　　温室的方位是指温室屋脊的走向。日光温室是靠向阳面采光的,所以一般都是
坐北朝南,东西延长,使采光面朝向正南,以充分接受日光照射。在生产实践中,某
些地区冬季早晨比傍晚寒冷得多或早晨多雾,不能太早揭开覆盖物,温室方位可
以南偏西些, 以充分利用下午的阳光,这叫"抢阴"。某些地区冬季气候温和且大雾
不多,温室方位可以南偏东些,以充分利用上午的阳光,因为上午的光质比午后的
好,更有利于作物的光合作用,这叫" 抢阳"。无论是偏东还是偏西都要注意当地
冬季的主导风向,如果因此使采光面受到寒风的直接吹袭,就会降低温室的保温性能。所以应该权衡利弊后再做决定。除了气象条件外还要考虑温室周围的环
境, 因为早晨和傍晚的太阳高度角很小, 日光容易被山、树木、建筑等遮挡。偏转的角度可用以下关系式计算:sin !=sin" tg[(h1+h2) / 2]cos !+cos"ctg # tg[(h1+h2) / 2]。式中" 为纬度,$ 为采光角,h1和h2为你认为在冬季对该温室日照最好的时段的起止时刻的时角(时角在地方时间正午为0,上午为负值,下午为正值,每小时15°)。% 值可以通过试算求出,正值为南偏西的度数,负值为南偏东的度数。这个关系式是通过假设在时角为h1和h2时日光的入射角相等, 利用倾斜平面上太阳直接辐射入射角的计算公式推导出来的。需要指出的是,偏转的角度一般认为不宜超过10°。本文中提到的方向都是指地理方向。如果是用罗盘仪测定方向,必须将磁偏角
扣除。磁偏角的大小各地不同,使用时需要查阅有关资料。本文中的时间都是指地方时间, 而不是日常使用的北京时间。北京时间是东经120°的地方时间,经度每差1°,时间差4 分钟。可以利用这个关系进行北京时间和地方时间的换算。

　　二、采光屋面

　　(一)采光角。采光角是指日光温室采光屋面与地平面的夹角。日光透过采光屋面覆盖的塑料薄膜时的透过率与入射角有关,入射角越大透过率越小。所以确定合理的采光角以保证日光能有恰当的入射角是采光设计的关键之一。从理论上讲,入射角为0(日光垂直照射)时,日光透过率最大。但是在冬季太阳高度角很小,要使日光和采光屋面垂直,采光角必须很大,温室必须建的相当高才能办到。即便如此,由于太阳的位置随季节和时刻的不同在不断变化着,日光也只能在一年中的某一瞬间垂直照射采光屋面。所以一味追求日光入射角为0 是不切实际的。我们只能要求在每天的一个合理的时段内日光的入射角不超出我们能接受的范围。有资料表明,入射角在0-40°时,随入射角加大,日光透过率略有下降,但不显著。入射角40°时的反射损失仅为3.4%,对采光影响不大。另外,为了满足栽培学上的要求,温室的合理采光时段应保持4 小时以上。所以我们以太阳高度角最小、光照最弱的冬至日为计算日,以日光在上午10 点时的入射角是40°为依据来计算日光温室的采光角。倾斜平面上太阳直接辐射入射角的计算公式为:cosi=C1sin &+C2cos & cosh+C3 cos &sinh。其中C1=cos $ sin"-sin $ cos " cos%,C2=cos $ cos"+sin $ sin"cos%,C3=sin $ sin%。i 为入射角,& 为太阳赤纬,h 为时角,$ 为平面倾斜角,% 为平面方向角(从正北到坡度线在
地平面上的投影的角度,逆时针为负,顺时针为正,取值在-90°到90°之间)。把i=40°,&=-23°27((冬至),h=-30°(10 点钟),%=0(朝向正南)代入上式化简后得:0.766=0.3979sin($-")+0.794555cos($-")。通过试算可以得出$-"=-3°51)。那么$="-3°5l)。就是说,日光温室的采光角应该比纬度小3°51)。

　　(二)采光屋面的形状。从理论上讲,采光屋面曲率越小,日光透过率越大。但曲率过小会使温室前端过低,无法进行作业。如果前端留的操作空间太大,又势必会减小主采光面的角度,从而降低总体的采光性能。另外,在有风时棚膜内外产生的压力差会引起棚面摔打。棚面摔打现象与屋面曲率和风力有关,曲率越小,摔打越严重。所以采光屋面形状的设计要在兼顾考虑操作空间、防止棚面摔打和便于雨水流下的情况下尽量减小曲率。有研究表明,圆一

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