[发明专利]一种日光温室建筑朝向简化设计方法

说明书

一种日光温室建筑朝向简化设计方法属于设施农业建筑节能设计领域。本发明以日光温室越冬反季节生产喜温果蔬菜关键期的温室前屋面累计截获太阳总辐射量最大为控制目标，以温室日照时间和日照质量为约束条件，构建了基于数学极值理论的日光温室建筑最佳朝向的设计计算简化模型。利用该模型，可以给出不同地理纬度地区日光温室建筑朝向的优化设计推荐值。该发明方法为我国相关设计标准或规范的制定提供了重要理论依据。当工程场地的地理纬度、温室需要确保的蔬菜生产关键生产期确定，即可根据本发明计算得到日光温室建筑最佳朝向的优化设计值，最佳建筑朝向下日光温室节能效果显著。

技术领域

本发明涉及一种日光温室建筑朝向设计技术，根据不同地理纬度地区气候特点高效利用太阳能的日光温室建筑朝向优化设计方法，属于设施农业建筑节能设计领域。

背景技术

日光温室是一种依靠被动接收太阳光热能维持温室内环境温度，以满足反季节越冬蔬菜作物生产需求的设施农业建筑。日光温室的建筑朝向不但直接影响日光温室一天可接受的日照时间，同时还影响有效日照时间内日光温室墙体和地面被阳光照射的面积(也称光斑面积)。由于太阳运动轨迹和辐射强度的动态变化特性，科学确定位于不同地理纬度日光温室建筑的最佳朝向，对确保日光温室在蔬菜生产关键生产期间可获得足够的日照时间和日照质量、为蔬菜作物营造必要的光热环境，具有非常重要的意义。

目前我国尚未形成具有指导意义的日光温室建筑朝向设计方法，更多还是凭借经验，给出的取值范围大而且各方法之间的差异也较大，从南偏东30°到南偏西40°皆有涉及可参考性不强。例如，行业标准《日光温室技术条件》(NY_T 610-2002)中规定，“日光温室采光面朝南，屋脊线东西走向。以当地正南向为准，温室方位南向偏角不应超过±10°”；国家标准《日光温室和塑料大棚结构与性能要求》(GB/T 19165-2003)中规定，“坐北朝南，东西向延长，偏东或偏西不宜超过10°”；国家标准《寒地节能日光温室建造规程》(GB/T 19561-2004)中关于温室朝向的规定，“温室坐北朝南，东西延长，方位应采用当地正南偏东5°至偏西5°”。本发明以日光温室越冬反季节生产喜温果蔬菜关键期的温室前屋面累计截获太阳总辐射量最大为控制目标，以温室日照时间和日照质量为约束条件，构建了基于数学极值理论的日光温室建筑最佳朝向的设计简化模型。利用该模型，可以给出不同地理纬度地区日光温室建筑朝向的优化设计推荐值。该发明方法为我国相关设计标准或规范的制定提供了重要理论依据。

发明内容

本发明涉及一种日光温室建筑最佳朝向计算的设计方法。当工程场地的地理纬度、温室需要确保的蔬菜生产关键生产期确定，即可根据本发明方法计算得到日光温室建筑最佳朝向的优化设计值。基本设计步骤如下：

1.查阅当地的经度β、和纬度确定设计温室冬季需要确保的蔬菜生产的关键时期。

2.根据式(1)和式(2)计算蔬菜生产关键时期内每天的日出时间和日落时间。

式中，T_r为蔬菜生产关键时期内每天的日出时间，h；β为当地的经度，°E；为当地纬度，°N；N为计算日在一年中的日期序号；

式中，T_s为蔬菜生产关键时期内每天的日落时间，h。

3.根据式(3)和式(4)计算蔬菜生产关键时期内每天日光温室前屋面保温覆盖物开启和关闭的时间。

式中，t₁和t₂分别为蔬菜生产关键时期内每天日光温室前屋面保温覆盖物开启和关闭的时间，h。

4.根据式(5)计算蔬菜关键生产时期内每天的赤纬角δ。