[發明專利]一種日光溫室建筑朝向簡化設計方法

有效

• 申請號: 201710691484.2
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107480449B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 陳超;李印;李娜;楊楓光;凌浩恕;馬彩雯;孫超;韓楓濤
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種日光溫室建筑朝向簡化設計方法屬于設施農業建筑節能設計領域。本發明以日光溫室越冬反季節生產喜溫果蔬菜關鍵期的溫室前屋面累計截獲太陽總輻射量最大為控制目標，以溫室日照時間和日照質量為約束條件，構建了基于數學極值理論的日光溫室建筑最佳朝向的設計計算簡化模型。利用該模型，可以給出不同地理緯度地區日光溫室建筑朝向的優化設計推薦值。該發明方法為我國相關設計標準或規范的制定提供了重要理論依據。當工程場地的地理緯度、溫室需要確保的蔬菜生產關鍵生產期確定，即可根據本發明計算得到日光溫室建筑最佳朝向的優化設計值，最佳建筑朝向下日光溫室節能效果顯著。

技術領域

本發明涉及一種日光溫室建筑朝向設計技術，根據不同地理緯度地區氣候特點高效利用太陽能的日光溫室建筑朝向優化設計方法，屬于設施農業建筑節能設計領域。

背景技術

日光溫室是一種依靠被動接收太陽光熱能維持溫室內環境溫度，以滿足反季節越冬蔬菜作物生產需求的設施農業建筑。日光溫室的建筑朝向不但直接影響日光溫室一天可接受的日照時間，同時還影響有效日照時間內日光溫室墻體和地面被陽光照射的面積(也稱光斑面積)。由于太陽運動軌跡和輻射強度的動態變化特性，科學確定位于不同地理緯度日光溫室建筑的最佳朝向，對確保日光溫室在蔬菜生產關鍵生產期間可獲得足夠的日照時間和日照質量、為蔬菜作物營造必要的光熱環境，具有非常重要的意義。

目前我國尚未形成具有指導意義的日光溫室建筑朝向設計方法，更多還是憑借經驗，給出的取值范圍大而且各方法之間的差異也較大，從南偏東30°到南偏西40°皆有涉及可參考性不強。例如，行業標準《日光溫室技術條件》(NY_T 610-2002)中規定，“日光溫室采光面朝南，屋脊線東西走向。以當地正南向為準，溫室方位南向偏角不應超過±10°”；國家標準《日光溫室和塑料大棚結構與性能要求》(GB/T 19165-2003)中規定，“坐北朝南，東西向延長，偏東或偏西不宜超過10°”；國家標準《寒地節能日光溫室建造規程》(GB/T 19561-2004)中關于溫室朝向的規定，“溫室坐北朝南，東西延長，方位應采用當地正南偏東5°至偏西5°”。本發明以日光溫室越冬反季節生產喜溫果蔬菜關鍵期的溫室前屋面累計截獲太陽總輻射量最大為控制目標，以溫室日照時間和日照質量為約束條件，構建了基于數學極值理論的日光溫室建筑最佳朝向的設計簡化模型。利用該模型，可以給出不同地理緯度地區日光溫室建筑朝向的優化設計推薦值。該發明方法為我國相關設計標準或規范的制定提供了重要理論依據。

發明內容

本發明涉及一種日光溫室建筑最佳朝向計算的設計方法。當工程場地的地理緯度、溫室需要確保的蔬菜生產關鍵生產期確定，即可根據本發明方法計算得到日光溫室建筑最佳朝向的優化設計值。基本設計步驟如下：

1.查閱當地的經度β、和緯度確定設計溫室冬季需要確保的蔬菜生產的關鍵時期。

2.根據式(1)和式(2)計算蔬菜生產關鍵時期內每天的日出時間和日落時間。

式中，T_r為蔬菜生產關鍵時期內每天的日出時間，h；β為當地的經度，°E；為當地緯度，°N；N為計算日在一年中的日期序號；

式中，T_s為蔬菜生產關鍵時期內每天的日落時間，h。

3.根據式(3)和式(4)計算蔬菜生產關鍵時期內每天日光溫室前屋面保溫覆蓋物開啟和關閉的時間。

式中，t₁和t₂分別為蔬菜生產關鍵時期內每天日光溫室前屋面保溫覆蓋物開啟和關閉的時間，h。

4.根據式(5)計算蔬菜關鍵生產時期內每天的赤緯角δ。