日光温室需要在适宜环境地区发展。这些适宜环境主要包括:年日照时数大于2200小时,其中冬半年日照时数大于1000小时;年辐射总量5000 MJ·m-2·a-1以上,其中冬半年辐射总量2300 MJ·m-2以上。年积温在2000~5500℃,年平均温度5.5~15.0℃。空气相对湿度为50%~70%、年降水量低于1000mm、尤其冬季降雪少。风速低于8m·s-1,特别是冬季风速低于3m·s-1。土壤、水、空气无污染;地下水位低;水源充足;空气中含氧量在15%以上。地形平坦或向阳坡地,交通便利又不在交通干线两侧,核心市场供应半径在500公里,辐射市场供应半径在1000公里。日光温室的结构参数应依据不同地理纬度及其环境而确定。
根据我国不同纬度地区的环境特点,可确定我国适宜日光温室发展的地区及主要结构参数如下。
一、我国适宜日光温室发展的主要区域
按照适宜日光温室发展的环境要求,我国适宜日光温室发展的区域被认为在北纬32°以北地区。按照建筑气候区划,属于严寒地区和寒冷地区的18个省、市、自治区(表1),其核心区被认为在北纬34~43°地区。具体可划分为东北温带、黄淮海及环渤海暖温带、西北温带干旱及青藏高寒3个日光温室蔬菜重点区的9个亚区(表2)。其中最适宜地区是黄淮海及环渤海地区,特别是山东北部、华北中北部(除大城市周边)、东北西南部、西北的东北部地区冬半年日照百分率在60%左右,最低温度在-10~-25℃,空气湿度较低,是我国北方最好的冬季日光温室蔬菜生产基地。
表1 按建筑热工气候分区的日光温室蔬菜重点分布区
分区
|
主要指标
|
辅助指标
|
地区分布
|
严寒地区
|
最冷月均温
≤ -10℃ |
日平均温度≤5℃的日数≥145d
|
黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、
山西、河北、北京、天津、陕西、 新疆、甘肃 |
寒冷地区
|
最冷月均温
-10℃~0℃ |
日平均温度≤5℃的日数90~145d
|
宁夏、河南、山东、安徽中北部、
江苏北部、青海、西藏 |
表2 按气候类型分区的日光温室蔬菜重点分布区
设施蔬菜区域布局
|
冬季日照百分率
(%)
|
五年一遇极端低温
(℃)
|
主要地域
|
|
重点区域划分
|
亚区划分
|
|||
东北温带日光温室蔬菜区
|
东北温带亚区
|
56~80
|
≥-30
|
辽宁北部、吉林东南部和内蒙古东南部
|
东北冷温带亚区
|
65~82
|
≥-35
|
内蒙古东中部、吉林西北部和黑龙江南部
|
|
东北寒温带亚区
|
60~68
|
≥-40
|
内蒙古东北部和黑龙江中部
|
|
黄淮海及环渤海暖温带日光温室蔬菜区
|
环渤海温带亚区
|
55~65
|
≥-25
|
辽宁西南部、北京、天津、河北中北部
|
黄河中下游暖温带亚区
|
50~60
|
≥-20
|
河北南部、山东、河南北部、山西
|
|
淮河流域暖温带亚区
|
45~55
|
≥-12
|
河南中南部、苏北、安徽中北部
|
|
西北温带干旱及青藏高寒日光温室蔬菜区
|
青藏高原寒温带亚区
|
70~90
|
-20~-25
|
西藏中部、青海东部
|
新疆冷温带亚区
|
68~92
|
-20~-30
|
新疆中南部
|
|
黄土高原温带亚区
|
55~75
|
-20~-25
|
陕西、甘肃、宁夏、内蒙古中部
|
二、优型日光温室结构参数
按照日光温室合理采光、保温和蓄热的理论与方法,可确定不同地理纬度地区优型日光温室的跨度、脊高、后墙高、后坡长、后墙和后坡保温厚度、后墙的蓄热厚度等参数指标。其中,按照冬至日采光区段合理透光率设计日光温室合理屋面角度,形成了第二代节能型日光温室;按照冬至日合理太阳能截获设计日光温室合理屋面角度,形成了第三代节能型日光温室。
新建日光温室应按第三代节能日光温室结构参数建造;原有日光温室符合第二代节能日光温室结构参数的可继续保留应用;原有日光温室屋面角度小于第二代节能日光温室的应逐步改造。
(一)第三代节能日光温室
按照合理太阳能截获的优型日光温室结构设计理论与方法,计算出了北纬34~46°地区优型日光温室断面结构参数(表3)。这种温室在寒冷地区冬季夜间可实现室内外温差35℃,在最低气温-28℃地区冬季不加温可进行果菜类蔬菜生产。
表3 第三代节能日光温室断面结构参数
地理纬度
(°)
|
跨度
(m)
|
脊高
(m)
|
后墙高
(m)
|
后屋面
水平投影
(m)
|
冬至日太阳能合理截获的最小前屋面角(°)
|
墙体、后坡、前屋面
保温厚度 |
44~46
|
6.0
|
3.9~4.2
|
2.6
|
1.4~1.6
|
40.4~43.6
|
1.墙体:490mm粘土砖+外侧贴120~150mm聚苯板;或土墙基部墙宽4~5m,顶部墙宽2.0~3.0m。
2.后坡:一层板材,上加120~150mm聚苯板,上用炉渣和水泥砂浆抹好,做好防水。
3.前屋面保温厚度:6cm厚稻草苫覆盖两层
|
7.0
|
4.5~4.8
|
2.9
|
1.7~2.0
|
|||
8.0
|
5.2~5.5
|
3.2
|
2.0~2.3
|
|||
9.0
|
5.8~6.1
|
3.5
|
2.3~2.6
|
|||
42~44
|
7.0
|
4.3~4.5
|
2.8
|
1.5~1.7
|
38.7~40.4
|
|
8.0
|
5.0~5.2
|
3.2
|
1.7~2.0
|
|||
9.0
|
5.5~5.8
|
3.5
|
2.0~2.3
|
|||
10.0
|
6.1~6.4
|
3.8
|
2.3~2.6
|
|||
40~42
|
7.0
|
4.1~4.3
|
2.7
|
1.4~1.5
|
37.0~38.7
|
1.墙体:370mm粘土砖+外侧贴110~120mm聚苯板;或土墙基部墙宽3~4m,顶部墙宽1.5~2.0m。
2.后坡:一层板材,上加100~120mm聚苯板,上用炉渣和水泥砂浆抹好,做好防水。
3.前屋面保温厚度:5cm厚稻草苫覆盖两层
|
8.0
|
4.8~5.0
|
3.3
|
1.5~1.7
|
|||
9.0
|
5.3~5.5
|
3.5
|
1.8~2.0
|
|||
10.0
|
5.9~6.1
|
3.8
|
2.1~2.3
|
|||
38~40
|
7.0
|
3.9~4.1
|
2.6
|
1.4~1.4
|
35.4~37.0
|
|
8.0
|
4.6~4.8
|
3.1
|
1.5~1.5
|
|||
9.0
|
5.2~5.3
|
3.6
|
1.6~1.8
|
|||
10.0
|
5.8~5.9
|
3.9
|
1.8~2.1
|
|||
12.0
|
6.8~7.0
|
4.2
|
2.3~2.6
|
|||
36~38
|
8.0
|
4.5~4.6
|
3.2
|
1.1~1.5
|
33.4~35.4
|
1.墙体:370mm粘土砖+外侧贴80~100mm聚苯板;或土墙基部墙宽3m,顶部墙宽1.5~1.8m。
2.后坡:一层板材,上加80~100mm聚苯板,上用炉渣和水泥砂浆抹好,做好防水。
3.前屋面保温厚度:6cm厚稻草苫覆盖一层
|
9.0
|
5.0~5.2
|
3.3
|
1.4~1.6
|
|||
10.0
|
5.6~5.8
|
3.9
|
1.5~1.7
|
|||
12.0
|
6.6~6.8
|
4.0
|
2.0~2.3
|
|||
34~36
|
9.0
|
4.9~5.0
|
3.2
|
1.3~1.4
|
32.5~33.4
|
|
10.0
|
5.4~5.6
|
3.5
|
1.4~1.5
|
|||
12.0
|
6.4~6.6
|
3.8
|
1.8~2.0
|
(二)第二代节能日光温室
按照冬至日合理采光区段的优型日光温室结构设计理论与方法,计算出了北纬34~44°地区优型日光温室断面结构参数(表4)。这种温室自1996年以来一直推广应用,在寒冷地区冬季夜间可实现室内外温差30℃,在最低气温-25℃地区可进行蔬菜生产。
表4 第二代节能日光温室断面结构参数
地理纬度
(°)
|
跨度
(m)
|
脊高
(m)
|
后墙高
(m)
|
后屋面水平投影
(m)
|
冬至日10:00合理透光(入射角为45°)的最小前屋面角(°)
|
墙体厚度
|
42~44
|
7.0
|
3.5~3.7
|
2.2
|
1.4~1.6
|
30.6~32.7
|
1.墙体:370mm粘土砖+外侧贴120mm聚苯板;或土墙基部墙宽4~5m,顶部墙宽2.0~2.5m。
2.后坡:一层板材,上加120mm聚苯板,上用炉渣和水泥砂浆抹好,做好防水。
3.前屋面保温厚度:6cm厚稻草苫覆盖两层
|
7.5
|
3.7~3.9
|
2.4
|
1.5~1.7
|
|||
8.0
|
4.0~4.2
|
2.8
|
1.6~1.8
|
|||
9.0
|
4.5~4.7
|
3.1
|
1.8~2.0
|
|||
10.0
|
5.0~5.2
|
3.4
|
2.0~2.2
|
|||
12.0
|
6.0~6.2
|
3.7
|
2.4~2.6
|
|||
40~42
|
7.0
|
3.3~3.5
|
2.0
|
1.2~1.4
|
28.5~30.6
|
1.墙体:370mm粘土砖+外侧贴100~120mm聚苯板;或土墙基部墙宽3~4m,顶部墙宽1.5~2.0m。
2.后坡:一层板材,上加100~120mm聚苯板,上用炉渣和水泥砂浆抹好,做好防水。
3.前屋面保温厚度:5cm厚稻草苫覆盖两层
|
7.5
|
3.5~3.7
|
2.3
|
1.3~1.5
|
|||
8.0
|
3.8~4.0
|
2.6
|
1.4~1.6
|
|||
9.0
|
4.3~4.5
|
2.9
|
1.6~1.8
|
|||
10.0
|
4.8~5.0
|
3.2
|
1.8~2.0
|
|||
12.0
|
5.8~6.0
|
3.8
|
2.2~2.4
|
|||
38~40
|
7.5
|
3.3~3.5
|
2.1
|
1.1~1.3
|
26.4~28.5
|
|
8.0
|
3.6~3.8
|
2.3
|
1.2~1.4
|
|||
9.0
|
4.1~4.3
|
2.6
|
1.4~1.6
|
|||
10.0
|
4.6~4.8
|
2.9
|
1.6~1.8
|
|||
12.0
|
5.6~5.8
|
3.5
|
2.0~2.2
|
|||
36~38
|
8.0
|
3.4~3.6
|
2.0
|
1.0~1.2
|
24.3~26.4
|
1.砖墙:370mm粘土砖+外侧贴80~100mm聚苯板;或土墙基部墙宽3m,顶部墙宽1.5~1.8m。
2.后坡:一层板材,上加80~100mm聚苯板,上用炉渣和水泥砂浆抹好,做好防水。
3.前屋面保温厚度:6cm厚稻草苫覆盖一层
|
9.0
|
3.9~4.1
|
2.3
|
1.2~1.4
|
|||
10.0
|
4.4~4.6
|
2.6
|
1.4~1.6
|
|||
12.0
|
5.4~5.6
|
2.9
|
1.8~2.0
|
|||
34~36
|
9.0
|
3.7~3.9
|
2.1
|
1.0~1.2
|
22.3~24.3
|
|
10.0
|
4.2~4.4
|
2.5
|
1.2~1.4
|
|||
12.0
|
5.2~5.4
|
2.8
|
1.6~1.8
|