农业设施工程学第五章日光温室课件.ppt
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- 农业 设施 工程学 第五 日光温室 课件
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1、2022-8-1南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室第一节第一节 概概 述述南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室采用了合理的采光角度,大大提高了采光性能保采用了合理的采光角度,大大提高了采光性能保证温室得到充足的太阳辐射,温室内各处温度较证温室得到充足的太阳辐射,温室内各处温度较为均衡。为均衡。通过合理的温室结构和加强内外保温覆盖,减少热量损失,提高保温性能。具有较强的抗逆能力,病害少,植株生长健壮,具有较强的抗逆能力,病害少,
2、植株生长健壮,作物早熟、采收期长,收益较普通温室提高作物早熟、采收期长,收益较普通温室提高65%80%.南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室(6)建设费用相对较低建设费用相对较低 (普通连栋温室的普通连栋温室的1/101/3。)(7)运行费用很低,无加温费用。运行费用很低,无加温费用。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五
3、章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室 一坡一立式日光温室也叫一坡一立式日光温室也叫寿光室日光温室。该温室后墙寿光室日光温室。该温室后墙高高2 m左右,后屋面长左右,后屋面长1.5 m,投影投影1.0 m,跨度,跨度7m,中高,中高3m。前屋面为两折式,一坡一立,前屋面为两折式,一坡一立,立窗角度立窗角度70,高,高0.650.8 m。坡面角度坡面角度2123。这种温室一坡一立,每隔这种温室一坡一立,每隔3 m设一钢管桁架,其间每隔设一钢管桁架,其间每隔0.6 m设一细竹杆骨架,用设一细竹杆骨架,用8号
4、号铁丝连结桁架与骨架,铁丝固铁丝连结桁架与骨架,铁丝固定于东西山墙,间隔定于东西山墙,间隔0.4 m根。根。铺上薄膜并用压膜线固定。设铺上薄膜并用压膜线固定。设34排立柱。前柱设于坡面和立排立柱。前柱设于坡面和立窗交界处,后柱设于屋脊处。窗交界处,后柱设于屋脊处。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室 第二代第二代节能日光温室在前屋面设计时应用了节能日光温室在前屋面设计时应用了张真和等人张真和等人提出的提出的“日光温室合理采光时段及屋日光温室合理采光时段及屋面面角度角度”的理论的理论,这是第二代节能日光温室最为,这是第二代节能日光温室最为显著显著的特征。另的特征。另外其在墙体材料、保温被材料
5、的外其在墙体材料、保温被材料的选择选择和组合,卷和组合,卷帘机的改进上也取得了重大突破。帘机的改进上也取得了重大突破。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室第三节 节能日光温室的设计理论与方法一、日光温室的升温原理一、日光温室的升温原理SN空气流动空气流动太阳辐射太阳辐射(短波辐射)(短波辐射)长波辐射长波辐射1.1.温室效应温室效应温室效应示意图温室效应示意图 塑料薄膜对长、短波的选择性塑料薄膜对长、短波的选择性透过,透过室外太阳短
6、波辐射,阻透过,透过室外太阳短波辐射,阻挡室内长波辐射射出,使得热量聚挡室内长波辐射射出,使得热量聚集在室内。集在室内。塑料薄膜与围塑料薄膜与围护结构组成一护结构组成一个相对密封空个相对密封空间,阻断室内间,阻断室内外空气流动传外空气流动传热,减少室内热,减少室内热量的损失。热量的损失。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室2.温室的热量平衡方程温室的热量平衡方程地中传热地中传热长波辐射长波辐射对流对流通风通风散热散热反射反射太阳辐射太阳辐射墙体传热墙体传热蒸腾蒸发蒸腾蒸发长波辐射长波辐射对流对流地中传热地中传热冷风渗透放冷风渗透放热热墙体放热墙体放热节能温室白天传热及热平衡示意图节能温室白
7、天传热及热平衡示意图 节能日光温室夜间传热及热平衡示意图节能日光温室夜间传热及热平衡示意图南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室白天:白天:Q=透射进入温室内的太阳辐射能透射进入温室内的太阳辐射能-(墙体传热土壤(墙体传热土壤传热室内土壤作物蒸发蒸腾传热室内土壤作物蒸发蒸腾+通过围护结构表面散热通过围护结构表面散热通风散热)通风散热)夜间:夜间:Q=(墙体向室内传热土壤传热)(墙体向室内传热土壤传热)-(通过围护结构(通过围护结构 表面散热冷风渗透散热)表面散热冷风渗透散热)当当Q0时,温室升温;时,温室升温;当当Q6060a a 2 42 4a a顶顶 5 5a a后后 h +5+50.5
8、mH10.8mh图中:图中:a为前屋面中部倾角,为前屋面中部倾角,a底底表示前屋面底部的前屋面倾角;表示前屋面底部的前屋面倾角;a后后表示后屋面仰角;表示后屋面仰角;h为当地为当地10:00时太阳高度角时太阳高度角h在剖面上的投影角度。在剖面上的投影角度。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室 确定采光面形状时要兼顾到如下几点:确定采光面形状时要兼顾到如下几点:采光性。采光屋面必须保持有一定的角度,使得采光性。采光屋面必须保持有一定的角度,使得 采光屋面与太阳光线所构成的入射角尽量小。采光屋面与太阳光线所构成的入射角尽量小。便于雪、雨水流失,下雪、雨时,雪、雨水不会滞便于雪、雨水流失,下雪、
9、雨时,雪、雨水不会滞 留在棚膜上积雪或形成留在棚膜上积雪或形成“兜水兜水”。易被压膜线压紧,有风时不会易被压膜线压紧,有风时不会“兜兜”风风”。便于工作人员操作,离前屋面底脚便于工作人员操作,离前屋面底脚0.51m处应有一处应有一 定的空间,便于工作人员操作,有利于作物生长。定的空间,便于工作人员操作,有利于作物生长。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室三、三、日光温室的保温原理和设计方法日光温室的保温原理和设计方法1.1.减少温室夜间通过前屋面的散热,应用复合材料保温被。减少温室夜间通过前屋面的散热,应用复合材料保温被。保温被保温性的评价指标保温被保温性的评价指标传热系数。传热系数。一般
10、要求复合保温被的传热系数小于一般要求复合保温被的传热系数小于1.5 W/(m2)。保温覆盖物保温覆盖物传热系数传热系数 W/(m2)防水布防水布+不织布不织布+1kg/m2毛毡毛毡+不织布不织布+防水布防水布1.55防水布防水布+12mm发泡聚乙烯发泡聚乙烯+铝反射膜铝反射膜1.7草帘(单层草帘(单层 4kg/m2)1.41.7草帘(双层草帘(双层 8kg/m2)0.81.2单层玻璃(单层玻璃(4mm普通浮法玻璃)普通浮法玻璃)7.68mm中空中空PC板板4.5几种保温被与草帘保温性能测定结果几种保温被与草帘保温性能测定结果 南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室35W/(m2)普通温室1.
11、21.6W/(m2)日光温室覆盖外保温被后日光温室围护覆盖层的平均传热系数较小,如下图所示。日光温室围护覆盖层传热系数远低于普通温室,日光温室围护覆盖层传热系数远低于普通温室,保温性明显要高得多。保温性明显要高得多。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室2.2.减少温室通过围护结构的散热,增加后屋面减少温室通过围护结构的散热,增加后屋面 及后墙厚度提高保温性。及后墙厚度提高保温性。平均厚度平均厚度 在稳态传热情况下,由低限热阻来确定墙体和后屋面保在稳态传热情况下,由低限热阻来确定墙体和后屋面保温层的厚度。热阻温层的厚度。热阻R为传热系数的倒数,单位为传热系数的倒数,单位 m2/W。传热。传热
12、系数越小,传热阻越大,保温性越好。系数越小,传热阻越大,保温性越好。室内最低温室内最低温度随温室土度随温室土墙厚度的增墙厚度的增加而提高,加而提高,但是提高趋但是提高趋势变缓。势变缓。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室 评价外围护结构保温性能的主要指标是总热阻。为了满足评价外围护结构保温性能的主要指标是总热阻。为了满足外围护结构冬季保温设计的要求,其总热阻不能小于某个最低外围护结构冬季保温设计的要求,其总热阻不能小于某个最低限度值,这个最低限度值称为最小总热阻。用限度值,这个最低限度值称为最小总热阻。用R0,min表示。表示。ti,to室内外计算温度。室内外计算温度。Ri围护结构内表面换
13、热热阻,围护结构内表面换热热阻,n温差修正系数。温差修正系数。t室内空气与围护结构内表面之间的允许温差。室内空气与围护结构内表面之间的允许温差。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室 3.3.减少通过室内土壤向周边土壤的散热,室内地面减少通过室内土壤向周边土壤的散热,室内地面 适度下挖。适度下挖。冬季室外土壤的温度随深度增加而增高。室内地面冬季室外土壤的温度随深度增加而增高。室内地面下沉使温室周边土壤与室外温度较高的土壤相邻接,可下沉使温室周边土壤与室外温度较高的土壤相邻接,可有效减少周边向室外的散热,更好保持室内土壤蓄积的有效减少周边向室外的散热,更好保持室内土壤蓄积的热量,提高地温和夜间
14、室内地面的放热量。热量,提高地温和夜间室内地面的放热量。但室内地面过度下沉将导致室内南侧大面积阴影。但室内地面过度下沉将导致室内南侧大面积阴影。如图所示。如图所示。室内地面下挖所造成的南部阴影情况示意图室内地面下挖所造成的南部阴影情况示意图南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室四、日光温室的蓄热原理和方法四、日光温室的蓄热原理和方法 1.日光温室墙体蓄热和加温的作用日光温室墙体蓄热和加温的作用 白天,日光温室北墙可以吸收并蓄积太阳热量,白天,日光温室北墙可以吸收并蓄积太阳热量,如下图所示:如下图所示:SN1/31/21/22/3150350W/m2100250W/m2南京农业大学农业设施工程
15、学第五章日光温室夜间,墙体将白昼蓄积的热量逐渐释放回温室内,释放的热量可以使室内气温提高48。如下图所示。SN860W/m21030W/m2 日光温室蓄热能力与墙体材料本身的蓄热系数大日光温室蓄热能力与墙体材料本身的蓄热系数大小成正比;也与地面、后墙接受太阳光直接照射的面小成正比;也与地面、后墙接受太阳光直接照射的面积成正相关。积成正相关。当物体表面温度波作用的周期一定时,蓄热系数当物体表面温度波作用的周期一定时,蓄热系数大小与材料本身的导热率、密度、比热成正比。大小与材料本身的导热率、密度、比热成正比。南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室 2.提高温室蓄热能力的措施提高温室蓄热能力的措施
16、 A 增加地面、后墙接受太阳光照射的面积。增加地面、后墙接受太阳光照射的面积。合理稀植,保证行间地面不被植株覆盖;增加后墙高度,合理稀植,保证行间地面不被植株覆盖;增加后墙高度,从而增加后墙内表面接受太阳光照射的面积。从而增加后墙内表面接受太阳光照射的面积。B 墙体内侧选用蓄热系数大的材料。如下图所示。墙体内侧选用蓄热系数大的材料。如下图所示。SN北墙北墙蓄热系数蓄热系数大的材料大的材料保温性良保温性良好的材料好的材料 将蓄热系数将蓄热系数大的材料布置大的材料布置在墙体内侧,在墙体内侧,而将导热率小而将导热率小的保温材料布的保温材料布置在墙体外侧。置在墙体外侧。南京农业大学农业设施工程学第五章
17、日光温室(一)日光温室的基本结构:东西两侧山墙,北侧后墙,后屋顶,竹、木、混凝土柱或钢架,薄膜或玻璃前屋面,以及前屋面夜间保温材料等。N跨度跨度S外保温覆盖物外保温覆盖物前屋面倾前屋面倾角角后屋后屋面面后墙后墙屋脊高屋脊高度度后屋面水平宽度后屋面水平宽度后墙高后墙高度度后屋面仰角后屋面仰角前屋面水平宽度前屋面水平宽度前屋前屋面面南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室背风向阳光照充足土层深厚排灌良好“水电路”三通南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室南京农业大学农业设施工程学第五章日光温室 在总体建筑尺寸的基础上,可以推导出一在总体建筑尺寸的基础上,可以推导出一些其他建筑结构参数,包括人们通
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