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日光温室建造标准设计之屋面角度

2019-06-18 14:53阅读:
日光温室建造标准设计
日光温室的热量来源主要靠白天的阳光辐射,夜间要保温防寒。所以,在总体设计
上应特别重视采光角度和防止失热两方面因素,其目的是达到采光蓄热和保温性能良好,
规格尺寸适当,环境条件便于调节。
一、前屋面角度
前屋面角是指塑料薄膜屋面与地平面的夹角。前屋面的角度是否合理,对于光的接
收具有重要的意义。据测定,在陕西咸阳地区,1 月份日光温室前屋面角度为 15°时,
一天获得太阳能为 533740.7 大卡/日 ·亩,37°时为614005.43 大卡/日 ·亩,前屋面
角每增加 1°时,会使室内接收太阳能增加3648.4 大卡/日 ·亩。所以,前屋面角在一
定范围内越大,冬季接受的辐射越多,蓄热就越多。
那么,前屋面角如何设计才是最合理的呢?首先我们了解一下前屋面的角度与阳光透
射率的关系。阳光照射到薄膜屋面时,一般分为三部分,即一部分被薄膜所吸收,一部
分被薄膜反射,最后一部分才透射进去。它们三者
关系是:
吸收率+反射率+透光率=100%
干净的塑料薄膜的吸收率为 10%左右,剩余就是反
射率和透光率。反射率越小,透光率就越大。这两
者的大小变化取决于光线的入射角,入射角越小,
透光率越大,反射就越小。从图 2-1 可看出,入射角为 0 °,光线垂直投射到覆盖物上,
此时反射率为 0,透光率最大。当入射角在40 °~45 °时,透光率变化不大,但入射角
大于 40 °或45 °时,透光率明显减少。当入射角大于60°时,透光率就急剧下降,所
以,入射角应保持在 40 °以内才能维持透光率最大。
其次,看一下三个屋面角度的计算,即理想屋面角度、合理屋面角度和最佳屋面角
度。
理想屋面角度:设入射角为 0,根据太阳高度角 (h )、地理纬度 (Ψ)、太阳赤纬 (δ)
以及正午时刻等因素的关系推算,得出理想屋面角。的计算公式为:
∠α=ψ-δ
其中地理纬度Ψ甲因地方而异,太阳赤纬(δ)因节气不同有差异(表 1-1)。
表1-l 节气与赤纬
夏至 立夏 立秋 春分 秋分 立春 立冬 冬至
6 月21 5 月 5 日 8 月 7 3 月20 9 月23 日 2 月 5 日 11 月 7 12 月22
+23 °27 ′ +16 °20 ′ 0 ° -16 °20 ′ -23 °7 ′
例如:西安的地理纬度为 34°18′,那么建立一栋冬至前后使用的温室,其理想的
屋面角度应为:
∠α=34°18′-(-23 °27 ′)=57 °45 ′
如果按这个理想的屋面角度建造温室,当温室跨度为 7 米,前沿高 0.9 米时,那温
室的顶高需要 9.6 米才行,必然是南屋面过陡,屋脊举架过高,后屋顶也过长,在实际
生产中是不科学、不实用的。
合理屋面角:设太阳入射角为 40 °,那么屋面角度的计算公式为:
∠α=ψ-δ-40 °
按这个公式推算出西安日光温室的合理屋面角度为:
∠α=34°18′-(-23 °27 ′)-40 °=17 °45 ′
最佳屋面角;根据图 1-1 可见,入射角越小,阳光透光率越大,所以冬季使用的日
光温室考虑到太阳高度角小,光照弱的因素,应该在合理屋面角的基础上增加 10°~12°
就构成最佳屋面角。
根据陕西省地理位置,各地区建造日光温室的适宜前屋面角度归纳为表 1-2,便于
各地建造时参考。
表1-2 陕西省各地区日光温室前屋面角度设计值
北纬 代表地名 理想屋面角 合理屋面角 最佳屋面角
31 ° 镇坪 45.5 ° 14.5 ° 24.5 °~26.5 °
32 ° 平利、安康 55.5 ° 15.5 ° 25.5 °~27.5 °
33 ° 汉中、留坝 56.5 ° 16.5 ° 26.5 °~28.5 °
34 ° 西安、宝鸡、永寿、蒲城 57.5 ° 17.5 ° 27.5 °~29.5 °
35 ° 韩城、洛川 58.5 ° 18.5 ° 28.5 °~30.5°
36 ° 富县、宜川、延安、吴旗 59.5 ° 19.5 ° 29.5 °~31.5°
37 ° 米脂、清涧 60.5 ° 20.5 ° 30.5 °~32.5°
38 ° 榆林、神木 61.5 ° 21.5 ° 31.5 °~33.5°
39 ° 府谷 62.5 ° 22.5 ° 32.5 °~34.5°
二、后屋面角度
日光温室后屋面角度,决定于屋脊与后墙的高差和后屋面的水平投影长度。根据目
前高效节能日光温室的结构。后屋面角设计有二条原则:一是采用高后墙短后坡式结构
后屋面长度控制在 1.5 米左右,后屋面投影长度控制在 1.2 米左右,脊高与后墙高差控制
在 1.0 米左右时,后屋面角一般在 35°~40 °;二是为了保证冬季(12 月~次年2 月)
中午前后使阳光照射到温室北部,必须使后屋面角大于冬至时当地太阳高度角,最好是
大于当地冬至太阳高度角 7 °~8°。表 1-3 列出我国北方地区主要城市建造日光温室后
屋面角的参考值,便于参照执行。
表1-3 我国北方主要城市日光温室后屋面角设计值
城市 北纬 冬至时太阳高度角 合理后屋面角
西安 34°18′ 32°18′ 40 °18′(40 °)
郑州 34°43′ 3 1°49′ 39°49 ′(40 °)
兰州 36°03 ′ 30°32 ′ 38°32 ′(38.5°)
西宁 36°35 ′ 29 °58 ′ 37°58 ′(38°)
延安 36°36 ′ 29 °57 ′ 37°57 ′(38°)
济南 36°41 ′ 29 °52 ′ 37°52 ′(38°)
太原 37°47 ′ 28 °38 ′ 36 °38 ′(36.5°)
榆林 38°14′ 28 °15′ 36 °15′(36°)
银川 38°29 ′ 28 °08 ′ 36 °08 ′(36°)
大连 38°54 ′ 24 °40 ′ 35 °40 ′(36°)
北京 39°54 ′ 26 °36 ′ 34 °36 ′(34.5°)
呼和浩特 40 °49 ′ 25 °44 ′ 33 °44 ′(34°)
沈阳 41 °46 ′ 24 °47 ′ 32 °47 ′(33°)
乌鲁木齐 43 °47 ′ 22 °46 ′ 30 °46 ′(38°)
长春 43 °54 ′ 22 °41 ′ 30 °41 ′(38°)
哈尔滨 45 °45 ′ 20 °48 ′ 28 °48 ′(29 °)
齐齐哈尔 47 °20 ′ 19 °13′ 27 °13′(27 °)
注:为便于施工,括号数值取近似值
以上内容来源于温室资料

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