日光温室采光与保温设计VIP

“冬天不忙，锄挂南墙”。这句流传了上千年的民谚，早在90年代初就被我们北方菜农改写。 “人勤地不懒，室温种春光”。这一壮举不仅结束了我国北方冬季吃不上新鲜蔬菜的历史，同时也把亿万北方农民脱贫致富的梦想化为现实。可是随着一些新特蔬菜品种的出现，对温室的采光和保温技术要求更为严格。为了让更多的党员群众了解和熟悉这项技术，今天，我就带大家踏着冬雪，走进这种春意浓浓的日光温室。片头： 日光温室的采光与保温设计首先，我们应该知道，太阳辐射即是日光温室的热量来源，又是蔬菜作物光合作用的能量来源，日光温室蔬菜生产是在一年之中日照时间最短，日照强度最弱的季节里进行的，搞好日光温室的采光设计最大限度把太阳的辐射引近温室里来，这是保证日光温室蔬菜栽培取得成功并获得高产高效的关键。日光温室主要分布于北纬33-43度之间，主要在10月到翌年5月的八个月进行生产。关键是11月到次年3月的5个月光照和温度条件，必须满足吸温蔬菜的发育的需要，从节气来看，字幕 从霜降开始 立冬 小雪 大雪 冬至 小寒 大寒 立春 雨水 惊蛰 春分10个节气， 其中春分每天日照时数达到12小时，其他节气都少于12小时。北方地区在秋分以后到春分以前，日落时间逐渐提前，日出时间逐渐推后，越是寒冷季节日照时间越短，这对日光温室生产是不利的。所以进行日光温室的采光设计时，尽可能多投入室内太阳光。根据上面所讲的太阳辐射的性质和日光温室的生产季节太阳出没的时间，如何采取有效措施提高日光温室的透光率呢？最重要的是如何确定日光温室的最佳方位角。日光温室是在秋冬春三个季节进行蔬菜生产。以冬季生产为关键时期，为了争取太阳辐射多透入室内，建造温室应采取东西延长、前屋面朝南，温室方位角正南，中午太阳光与温室东西延长线垂直，如果偏东5度，提前20分钟垂直，偏西5度，则延后20分钟垂直。当太阳光与东西太阳光垂直时，透入室内的太阳光最多，强度最大，温度上升也最快，对蔬菜的光合作用最有利。研究表明 ，光照是作物进行光合作用的必要条件，由于受光合作用的影响，上午的光合作用强度较高，因此温室方位角采取偏东5度到10度，提前20-40分钟接收到太阳的直射光，对蔬菜光合作用是有利的。其次谈谈日光温室采光屋面角的确定。当太阳光照射到温室前屋面的薄膜表面，一部分被反射掉，一部分被表面及表面的灰尘吸收，剩余的才投射到室内。反射、吸收和透过的光强与入射光强的百分比叫做反射率、吸收率和透过率，三者的关系是反射率+吸收率+透过率=100%等于1。日光温室前屋面覆盖的薄膜厚度为0.08-0.12毫米，不同类型的薄膜透光率也不相同。薄膜在某一时间对光线的吸收率是一定的，光线透过率的大小主要决定于反射率，反射率的大小与光线的入射角有关，入射角越小，透过率越大。入射角越大，透过率越小，反射率就大。但是透过率和入射角的关系不是直线关系，入射角在0-40度之间，透过率降低范围不超过5%，入射角在40-60度，随着入射角的加大，透过率显著降低。太阳光与前屋面所构成的入射角是由太阳高度角的采光屋面角决定的。当温室前屋面与太阳高度角构成90度的投射角时，即入射角为0度时，称为理想的屋面角。理想的屋面角在日光温室的生产上并不实用，因为太阳高度角不断在变化，进行采光设计，是以太阳高度角最小的冬季正午时为参数，其他节气实用价值不大，况且按理想的屋面角前屋面必然非常陡峭，即浪费建材又增加保温困难。根据入射角不大于40度，光线透过率下降较少的原理，一般采用40度入射角为采光设计参数。这样当太阳高度角为26.5度时，只要入射角小于40度，也就是说屋面角大于23.5度时，即可以有良好的采光效果。蔬菜生产的实践证明，合理屋面角在冬季早春阴天少、光照充足的地区应用效果较好。比如我们烟台处在北纬37度，应该选择圆型半拱圆式，前屋面采光角27度左右，在这里，曾经创造出越冬一茬黄瓜，亩产达到3万公斤的记录。另外，我们要考虑的是光线的反射率。在入射角不大于40度，透过率的降低幅度不大。但是这种条件下，这是正午很短时间才能达到合理的采光要求，午前和午后绝大部分时间达不到合理采光状态。为此有关专家提出了合理采光时段理论。即要求日光温室在冬至前后，每日10-14时，要保持4小时以上的采光时间，这样在进行日光温室采光设计时，应在以冬至日正午入射角40度为参数设计合理参数角的基础上，在北纬33度到43度之间，增加9.10度-9.28度。这里特别要提醒大家的是，日光温室骨架材料也影响采光，竹木骨架的日光温室由于骨架材料的强度降低，材料的截面积往往较大，造成较多的遮光。特别是支柱和横梁等加大了遮光面积，影响光照的合理分布，因此在建造日光温室时，应尽量减少立柱，选用强度较大，截面积较小的建材。有条件的最好用钢管或钢筋为材料，建立无立柱温室。虽然一次性投资较大，但是按照使用年限折旧计算，并不比竹木结构的温室造价高，还可以节省很多人工，其温光性能远远超过竹木结构日光温室，是发展方向。日光温室在冬季和早春能生产喜温蔬菜，关键是通过科学的采光设计，最大限度的获取太阳辐射能，满足蔬菜光合作用和正常生育所需要的温度。但是，如果没有较好的保温措施，午后随着太阳高度角的变化，光照减弱，温度很快下降。特别是夜间，由于外来热能来源已经断绝，各种放热使室温已经下降到蔬菜作物生育室温以下，遇到灾害性天气，往往发生冷害、冻害，因此接下来就让我们了解一下，日光温室应该如何保温。(低温危害叶片)日光温室的热量来自太阳辐射，白天太阳光辐射透入日光温室被地面、墙体、温室构件、蔬菜植株，以及空气吸收，以热的形式进行传递交换，其中一部分热量传递到地层土壤或墙体的厚屋面。到了夜间，随着气温的下降，这些热量就释放出来，在一定程度上有减缓气温下降的作用，因此在设计日光温室时，必须尽最大可能增强保温蓄热能力，保证温室能维持蔬菜正常生育的温度，为此了解日光温室热量平衡是十分重要的。白天日光温室地面吸收的辐射超过地面的有效辐射，地面得到的热量较多，使温度高于临近的空气层和下层土壤，地面就象空气层及下层土壤传热，土壤得到的热量的除了一部分经横向传导散失到室外，大部分蓄积起来，如果温室封闭不严，墙体厚拖或前屋面有缝隙，热量就会借空气对流溢出室外，叫做缝隙散热。室内温度比覆盖物的内表面温度高，热量就会以传导方式传递到覆盖物的外表面，当外表面温度高于外界气温，热量就要以辐射或对流的方式散失到外界空气中，这就是温室向外界散热的过程。这个过程包括了辐射加对流到传导到辐射加对流三种传热方式在内的系列化传热形式，称之为惯流放热。日光温室受热和放热之间的关系是遵循能量守衡定律的，得到的热量总是和放出的热量相平衡，要在夜间保持一定的温度，就要采取措施降低散热的速度，因为散热速度直接影响温度下降的速度。日光温室白天揭开草栅后，太阳辐射透入室内，室温逐渐升高。中午温度最高，午后逐渐下降，到了夜间或盖上草栅以后，太阳辐射变为零，全靠白天储存的热量，因此尽可能减缓放热速度是保温设计的原则，降低放热速度有那些途径呢？第一 采用异质复合结构的墙体。日光温室的山墙和后墙最好采用异质复合，内墙选用吸热系数大的材料，能增强墙体载热能力，白天吸热多，夜间将热量放出来。外墙采用隔热性能好的材料及导热系数小的材料，比如空心砖或建造夹心墙，内外墙用黏土砖砌筑，中间填充珍珠岩或炉渣。内墙用石头砌筑，墙外培土也属于异质复合结构，后屋面的异质复合结构最好采用木板膜，上面添珍珠岩，在盖水泥异质板，但是造价比较高，农民普遍采用高粱秸或玉米秸磨草泥，上面在覆盖草玉米秸，保温效果也很好。第二前屋面覆盖保温。日光温室的前屋面薄膜，白天太阳辐射透过快，热量散失慢，夜间散热极快，因此加强保温覆盖使日光温室不加温，冬季也生产喜温蔬菜的关键措施，一般覆盖5厘米后的稻草栅，北纬40度以北地区，外加4-6层牛皮纸制成的纸被，除了外覆盖，还可以在室内设贴幕，夜间覆盖，白天拉开。据测定，凌晨四时在室外零下18度的条件下，不盖草栅纸被的日光温室内温度为零下10.5度，加盖草栅室内温度可达1.5度，加盖草栅纸被室内温度可达8.0度。增设贴幕可使温度达到10度以上，多层覆盖的保温效果完全可以达到吸温蔬菜生长发育的要求。第三减少地中横向传导散热。日光温室地中传热过程中热量的散失主要在前底角下的横向传导散热，减少地中横向传导散热的有效措施是在前底角外挖30厘米宽40厘米深的防寒沟，衬上薄膜，装入乱草包严，上面盖土才石。高纬度地区可适当增加防寒沟的深度和宽度，有条件的最好在前底角下埋设泡沫塑料板。第四 减少缝隙散热。严寒的冬季，日光温室的内外温差很大，很小的缝隙在大温差条件下，也会形成强烈对流热交换，导致大量散热。特别是靠门的一侧，管理人员出入、开闭过程中缝隙放热是不可避免的，应该设置作业间，室内靠门处用薄膜间隔缓冲带，有的农户在温室的前屋面设入口，虽然出入不太方便，但是从减少缝隙放热的角度来考虑，是可取的。减少缝隙散热，最主要是墙体，后屋面建造都要无缝隙，前屋面覆盖薄膜，不用穿孔的压膜方法，在不放风时称为密闭状态，草泥垛墙应避免分段构筑，垂直衔接，而采取斜接。土墙的厚度应为当地冻土层厚度的一倍，后屋面与后墙交接处，前屋面薄膜与后屋面交接处都不宜有缝隙，前屋面薄膜发现破洞要及时粘补，空心砖黏土砖只可筑墙，墙面应该磨灰，后墙上的通风窗冬季应该堵掩，最好里外在用泥磨一遍，严防缝隙