¿A qué cuestiones se debe prestar atención en el diseño de iluminación de un invernadero solar?

El invernadero solar de película plástica es un invernadero que utiliza la energía solar como principal fuente de calor. Las temperaturas exteriores en otoño, invierno y primavera son muy bajas, por lo que los requisitos para la estructura del edificio son: iluminación suficiente y aislamiento estricto para satisfacer las necesidades de crecimiento y fructificación de los melocotoneros. La llamada iluminación total significa captar la máxima energía luminosa en el interior. Desde la estructura arquitectónica debemos prestar atención a los siguientes aspectos:

(1) Orientación del invernadero solar

En las zonas frías del norte de mi país, los invernaderos solares se construyen a partir de de norte a sur, extendiéndose de este a oeste. En términos de orientación del edificio, algunas personas argumentan que el lado este es mejor porque la fotosíntesis es más fuerte por la mañana que por la tarde, y el lado este puede recibir luz directa antes.

La práctica de producción de los invernaderos solares de melocotonero ha demostrado que en el frío invierno del norte de mi país, los invernaderos solares sin calefacción no pueden eliminar el césped demasiado pronto, de lo contrario la temperatura interior no aumentará sino que bajará. De hecho, se necesita un tiempo después de que sale el sol para descubrir la hierba. Por tanto, la mejor orientación del invernadero es el oeste, lo que puede ampliar el tiempo de luz interior por la tarde y ayudar a mantener una temperatura más alta por la noche. En Liaoning, el noreste de Hebei y Shandong, la orientación de los invernaderos solares es generalmente de 3° a 5° hacia el oeste.

(2) Ángulo de iluminación y forma del techo frontal

El lado soleado del invernadero solar es principalmente un techo de iluminación hecho de película plástica. El ángulo con el plano del suelo se llama. el ángulo de iluminación del techo (Figura 28). El ángulo entre la línea normal en un determinado punto del techo (la línea vertical de la tangente en un determinado punto del techo) y los rayos del sol es el ángulo incidente de los rayos del sol. El tamaño del ángulo de iluminación del techo y el ángulo de altitud del sol (el ángulo entre los rayos del sol y el suelo) forman diferentes ángulos de incidencia de la luz, y la pérdida de luz por reflexión varía con el ángulo de incidencia. El ángulo de altitud solar cambia con las estaciones y el ángulo de altitud solar en diferentes latitudes durante el mismo período también es diferente. Cada dos períodos solares antes y después del solsticio de invierno, el ángulo de altitud solar aumenta aproximadamente 4°, alcanzando el valor máximo en el solsticio de verano.

Figura 28 El ángulo de iluminación, el ángulo de incidencia de la luz y el ángulo de elevación solar del techo frontal del invernadero.

1. Ángulo de incidencia 2. El ángulo de elevación del sol es de 3 grados. El ángulo de iluminación en el punto tangente.

Cuando el sol incide sobre el techo iluminado del invernadero solar, tiene tres efectos: uno es la absorción del material translúcido (película plástica) y sus fijaciones, el otro es el reflejo del material translúcido. , y el tercero es la penetración del material translúcido que ingresa al invernadero. Esta relación se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

Transmitancia de reflectancia de tasa de absorción = 100

En la actualidad, la transmitancia de luz del invernadero depende principalmente de la reflectancia. Cuanto menor sea la reflectividad, mayor será la transmitancia.

La reflectancia está más estrechamente relacionada con el ángulo de incidencia de la luz. Cuando el ángulo de incidencia de la luz es 0, es decir, cuando el ángulo de elevación del sol más el ángulo de iluminación del techo equivale a 90°, la reflectividad es 0 y la transmitancia de la luz es máxima. El ángulo de iluminación en este momento es el ángulo de iluminación ideal para el techo delantero. Pero no es fácil de hacer. Por ejemplo, a 40° de latitud norte, el ángulo de altitud solar al mediodía del solsticio de invierno es de 26,6°, y el ángulo de iluminación del techo debe ser de 90°-26,6° = 63,4° para lograr un ángulo de iluminación tan grande; Es necesario aumentar significativamente la altura de la cumbrera central o acortar la luz del invernadero. No sólo es difícil mantener el calor, sino que, lo que es más importante, este ángulo de iluminación solo se considera el ángulo de iluminación ideal durante un corto período de tiempo en el solsticio de invierno, y no existiría sin este tiempo.

Se puede ver en la Figura 29 que cuando el ángulo de incidencia de los rayos solares cambia dentro del rango de 0° ~ 40°, a medida que aumenta el ángulo de incidencia, la transmitancia de luz disminuye ligeramente, pero la disminución general es Menos de 5, es decir, cuando la suma del ángulo de altura solar y el ángulo de iluminación del invernadero al mediodía del solsticio de invierno es 50°, la transmitancia de luz cae muy poco, por lo que el ángulo de iluminación del techo frente al invernadero es generalmente diseñado con 50° como parámetro. Por ejemplo, si un invernadero solar está diseñado a 40° de latitud norte y el ángulo de elevación del sol es de 26,6°, el ángulo de iluminación del techo ideal debe ser 90°-26,6° = 63,4°. Tomando 50° como parámetro, la iluminación del techo razonable. El ángulo debe ser 50°-26,6° = 23,4°.

Figura 29 La relación entre el ángulo de incidencia y la transmitancia de luz

Generalmente, el ángulo de iluminación promedio del techo frente al invernadero es de 20° ~ 30°. En la producción real en invierno, la parte media del pie, especialmente la sección media, es la principal superficie de inspección para la producción de melocotoneros en invierno y primavera, y su área debe representar de 3/5 a 3/4 de la parte superior delantera. En cuanto a la parte superior cerca del techo, la consideración principal es facilitar la extracción del césped y la eliminación de la acumulación de lluvia y nieve.

Para aumentar el ángulo de iluminación del techo frontal del invernadero, el techo de iluminación del invernadero solar de eficiencia energética de segunda generación generalmente está diseñado como un círculo de semiarco hiperboloide.

(3) La elevación y el ancho de la pendiente trasera.

La pendiente trasera debe mantener un cierto ángulo de elevación. Un ángulo de elevación pequeño inevitablemente bloqueará demasiado. El ángulo de elevación de la pendiente trasera depende de la temporada de uso, pero debe ser al menos mayor que el ángulo de altitud del sol local del mediodía en el solsticio de invierno para garantizar que la energía solar brille en la pared trasera en invierno y aumente el calor. Almacenamiento de la pared trasera. El talud posterior debe mantenerse con un ancho adecuado para facilitar el aislamiento térmico. Un estudio multipunto realizado por Zhao Zhong en la ciudad de Taiyuan mostró que cuando la temperatura exterior es de -20 °C y los anchos de proyección de la superficie de iluminación frontal y la pendiente trasera son de 4 metros y 2 metros respectivamente, la temperatura más baja en el invernadero es de 8,5 °C. Para invernaderos de 5,5 my 1,5 m, la temperatura interior más baja es de 5,9°C. En otras palabras, ampliar el ancho de la pendiente posterior es beneficioso para la preservación del calor, pero en primavera y otoño, la pendiente posterior es demasiado ancha y el área de sombra interior es grande, lo que afecta el crecimiento, la calidad de la fruta y el rendimiento de los melocotoneros. en la última fila. El ancho del talud posterior debe tener en cuenta tanto la iluminación como el aislamiento térmico. Generalmente, el ancho de proyección horizontal de la pendiente trasera sobre el suelo es de aproximadamente 1 metro.

(4) La distancia entre invernaderos adyacentes

Si la distancia entre dos filas de invernaderos es pequeña, hará que la primera fila de invernaderos bloquee la última fila de invernaderos, lo que resultará en una gran distancia y un desierto de tierra. El espaciado debe minimizarse sin afectar la iluminación del invernadero trasero.

El método de cálculo para la distancia entre los invernaderos delantero y trasero es el siguiente: según la altura del invernadero (más la altura del pasto rizado, generalmente calculada como 0,5 m), la latitud geográfica local y el ángulo de altitud solar al mediodía del solsticio de invierno, calcular según la siguiente fórmula:

S=H/tgH0-L1-L2 1

Donde: S - la distancia entre las dos filas de invernaderos;

H - la altura del invernadero (incluido el tiro volumétrico);

TgH0 - el valor tangente del ángulo de altitud solar local en el solsticio de invierno;

L1 - la distancia horizontal desde el punto más alto del invernadero hasta el interior de la pared trasera;

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L2——El ancho de la parte inferior de la pared trasera .

Por ejemplo, si el invernadero tiene 3 metros de altura, 3,5 metros después de la ventilación, 40 grados de latitud norte y 26,6 grados al mediodía del solsticio de invierno, su valor de tangente es 0,5. La proyección horizontal de la pendiente trasera es de 1,2 metros y el ancho inferior de la pared trasera es de 1,5 metros. Sustituya en la fórmula:

Es decir, la distancia desde el pie delantero del invernadero trasero hasta la raíz de la pared trasera del invernadero delantero debe ser de 5,3 m (Figura 30).

Figura 30 Diagrama esquemático del sombreado delantero y trasero del invernadero

(5) Longitud del invernadero

Una longitud adecuada del invernadero puede reducir la proporción de la área de sombra de los frontones en ambos lados y aumenta el área efectiva, pero el invernadero es demasiado largo y difícil de manejar. La longitud general del invernadero es de 60 a 80 metros.