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)演示教学
40页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 采光原理 1. 太阳辐射与光合有效辐射 太阳辐射及其能量的量度 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1 367土7Wm2。我们称此值为太阳常数 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1 367Wm2。, 太阳光谱和辐射能分布 大气层外界的1 367Wm2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,植物光合有效辐射,对可见光谱区在0.30.44m和0.670.68m两区间均呈现出吸收高峰值,而在0.55m附近呈现低谷。植物对0.762.5m的近红外线几乎不吸收,而对大于2.5m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0.30.75m,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:, 太阳倾角(即太阳赤纬) 可
2、利用下式做粗略计算: = 23.45sin 360(284+n)/365 式中: 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: =23.45 sin 360 (284 +352)/365 =23.45sin0.9863(284+352) =23.45sin(627.29) =23.45(-0.9988) =-23.4, 太阳高度角h 对地平面,太阳从东方露头时h等于0 o,时角t=90 o。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0 o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0 o。对太阳高度角,可用下式求算: sinh=sinsin+cos coscost h=arcsin(sinsin+coscoscost) 式中:h一 太阳高度角(度); 太阳倾角(度); 当地纬度(度) t 太阳时角(度)。,例如:已知北京地区纬度40 o,冬至日的23.40 o,真太阳时上午9:00的太阳时角t=45 o,代人公式则有: sin h
3、= sin(-23.4)sin40+cos(-23.4)cos40cos45 =-0.3971 0.642+0.9177 0.766 0.7071 =-0.2549+0.4971 =0.2422 h = arcsin 0.2422=14.02 o 于是求出冬至日9:00的太阳高度角是14.02 o。 3. 进入温室的日光能 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=AdEzoMptpc+E20(1-M)pc 式中:Qin 进入温室的日光能总量(kWm2)或(kJm2); 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(kWm2)或(KJm2) Ezo 总辐照度,Ezo=Ez+Es(Ez是直射辐照度,Es是散射辐照 度)(kWm2或kJm2); 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(); 由温室形状决定的散射光透射率()。, 总辐射能计算式中各量和参数的计算 垂直于阳光、可进入温室那部分辐照
4、面积Ad,射入温室直射辐射的辐照面积的宽度(OC = OB+BC) 辐照面积Ad: Ad = (OB+BC)L=(OAsinh)+Hsin(90-h)L, 直射辐射能占同期总辐射能的比率M,M = Ez /Ezo = Ez / (Ez+Es ) 求北京地区12月份的M值 : M = 39.77/67.32 = 0.591, 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: h 太阳高度角(度); a 采光单元的屋面角(度); t 时角(度); cos t 时角的余弦,由6:0018:00取正值,18:045:56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55.8、30.8、19.7、13.5、10.0和8.1,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,表2-5内第4-9栏就是该例中各真太阳时各采光
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