日光温室采光设计中应注意哪些问题？

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20～30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）；

tgHo——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。