东北农业大学园艺园林学院园艺设施工程学课件第二章（3）

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1、第三节日光温室的设计一、日光温室采光原理与采光设计㈠采光原理1.太阳辐射与光合有效辐射⑴太阳辐射及其能量的量度①太阳常数单位面上接受的太阳辐射能，是个定值。此值按1981年国际气象组织墨西哥会议确定为1367土7W／m2。我们称此值为太阳常数②辐照度为投射到单位面积上的辐射能通量。如果面积单位为m2，能量单位采用W，那么地球大气层外的太阳光辐照度就是1367W／m2。③太阳光谱和辐射能分布大气层外界的1367W／m2辐照度是波长由万分之一米到几十米广阔波谱区内能量的总和太阳辐射的波长划分及各波长范围的名称⑵　植物光合有效辐射对可见光谱区在0.3～0.44μm和0.67～0.68μm两区间均呈

2、现出吸收高峰值，而在0.55μm附近呈现低谷。植物对0.76～2.5μm的近红外线几乎不吸收，而对大于2.5μm的远红外波谱则强力吸收。对绿色植物光合作用发挥有效作用的光谱能量区在0.3～0.75μm，这一区间的辐射称为光合有效辐射。可见光部分叶面的反射(R)、吸收(A)、和透射(T)2.温室采光设计所需的数据日光温室独到的特点:首先:其次:再者:另外:⑴太阳倾角(即太阳赤纬)δ可利用下式做粗略计算：δ=23.45sin[360×（284+n)/365]式中：δ—太阳倾角(度)；n—一年中的第几天。以纬度为40°N的北京地区为例，若n=一年里的第352天，代入式中则有：δ=23.45sin[

3、360×(284+352)/365]=23.45sin[0.9863×(284+352)]=23.45sin(627.29)=23.45×(-0.9988)=-23.4°⑵太阳时角t与真太阳时T我们称太阳光线在地平面上投影与当地真北线所构成的角度为太阳时角t。下表为冬至日（也适用所有日期）各真太阳时所对应的时角。⑶太阳高度角h对地平面，太阳从东方露头时h等于0o，时角t=90o。随时角减小或真太阳时增大，太阳高度角由0°逐渐相应增大，到正午12：00达到最大值(此时时角t=0)。下午时角由0o开始逐渐增大，h则相应变小，直到太阳落入地平线，h又恢复到0o。对太阳高度角，可用下式求算：sinh

4、=sinδsinφ+cosδcosφcosth=arcsin(sinδsinφ+cosδcosφcost)式中：h一太阳高度角(度)；δ—太阳倾角(度)；φ—当地纬度(度)t—太阳时角(度)。例如：已知北京地区纬度φ＝40o，冬至日的δ＝－23.40o,真太阳时上午9:00的太阳时角t=45o，代人公式则有：sinh=sin(-23.4)sin40+cos(-23.4)cos40cos45=-0.3971×0.642+0.9177×0.766×0.7071=-0.2549+0.4971=0.2422h=arcsin0.2422=14.02o于是求出冬至日9:00的太阳高度角是14.02o。3

5、.进入温室的日光能⑴进入温室总辐射能计算公式温室截获的日光能总量可用下列公式求算：Qin=Ad·Ezo·M·pt·pc+E20(1-M)·ε·pc式中：Qin—进入温室的日光能总量(kW／m2)或(kJ／m2)；Ad—垂直于阳光，可能进入温室那一部分直射辐射所照射的面积(m2)；Ezo—到达温室上方的总辐照度(kW／m2)或(KJ／m2)Ezo—总辐照度，Ezo=Ez+Es(Ez是直射辐照度，Es是散射辐照度)(kW／m2或kJ／m2)；M—直达辐射能占总辐射能的比率(％)，pt—由天文因素和采光屋面形状共同决定的直射辐射透射率(％)；pc—由采光材料物理性质和使用年限决定的透射率(％)；ε

6、—由温室形状决定的散射光透射率(％)。⑵总辐射能计算式中各量和参数的计算①垂直于阳光、可进入温室那部分辐照面积Ad射入温室直射辐射的辐照面积的宽度(O’C=O'B+BC)辐照面积Ad：Ad=(O’B+BC)·L=[(OAsinh)+Hsin(90°-h)]·L②直射辐射能占同期总辐射能的比率MM=Ez/Ezo=Ez/（Ez+Es）求北京地区12月份的M值：M=39.77/67.32=0.591③直射辐射进入温室的比率Pt温室采光单元和单元采光带与入射角关系图1.平面采光2.曲面采光3.采光单元各采光单元的入射角都可用式计算：cosi=coshcosa+sinacoshcost(2-5)式中：

7、h—太阳高度角(度)；a—采光单元的屋面角(度)；t—时角(度)；cost—时角的余弦，由6:00~18:00取正值，18:04~5:56取负值。A、各采光单元入射角i的计算例如已知某温室采光屋面由六个采光单元组成，它们的屋面角依次为55.8º、30.8º、19.7º、13.5º、10.0º和8.1º，于是便可按公式(2-5)求得12:00、11:00、10:00和9:00各真太阳时各个采光单元上的入射角i值