¿A qué cuestiones se debe prestar atención en el diseño de iluminación de un invernadero solar?
El invernadero solar de film plástico es un invernadero que utiliza la energía solar como principal fuente de calor. Durante la producción en otoño, invierno y primavera, la temperatura exterior es muy baja, por lo que los requisitos para la estructura del edificio son: iluminación adecuada y aislamiento estricto para satisfacer las necesidades de crecimiento, desarrollo y fructificación del melocotonero. La denominada iluminación adecuada significa interceptar la máxima energía luminosa en el interior. Se debe prestar atención a los siguientes aspectos en términos de la estructura del edificio:
(1) La orientación del invernadero solar
Hace mucho frío en el norte de mi país. En esta zona, todos los invernaderos solares están construidos orientados al norte y al sur, extendiéndose de este a oeste. En cuanto a la orientación de la construcción, algunas personas creen que hacia el este es mejor porque la fotosíntesis es más fuerte por la mañana que por la tarde, y hacia el este se puede recibir luz directa antes.
La práctica de producción de invernaderos solares para melocotoneros ha demostrado que en el duro invierno frío del norte de mi país, los invernaderos solares sin calefacción no pueden descubrir el techo de paja prematuramente, de lo contrario la temperatura interior no solo no aumentará, sino que bajará. De hecho, el sol tardará algún tiempo en descubrir la paja. Por lo tanto, es mejor colocar el invernadero hacia el oeste para extender el tiempo de iluminación 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 y forma de la iluminación del techo frontal
El lado soleado del invernadero solar es principalmente un techo de iluminación de película plástica, y el ángulo formado con el plano del suelo se llama techo. ángulo de iluminación (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. Debido a los diferentes ángulos de incidencia, la cantidad de pérdida por reflexión de la luz también es diferente. 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 del sol aumenta aproximadamente 4°, alcanzando su máximo en el solsticio de verano.
Figura 28 Ángulo de iluminación del techo frontal del invernadero, ángulo de incidencia de la luz y ángulo de altitud solar
1. Ángulo de incidencia 2. Ángulo de altitud solar 3. Ángulo de iluminación en el punto tangente
Tres efectos ocurren cuando los rayos del sol inciden en el techo de iluminación del invernadero solar: uno es la absorción causada por el material transmisor de luz (película plástica) y sus accesorios, el segundo es la reflexión por el material transmisor de luz, y el tercero es la penetración del material transmisor de luz en el invernadero. La relación se puede expresar mediante la siguiente fórmula:
Transmitancia de reflectancia de tasa de absorción = 100
Desde el punto de vista actual, el tamaño de la transmitancia de luz del invernadero depende principalmente del tamaño de la reflectividad. Cuanto menor sea la reflectividad, mayor será la transmitancia.
La reflectividad está más estrechamente relacionada con el ángulo de incidencia de la luz. Cuando el ángulo de incidencia de la luz es 0, es decir, el ángulo de altitud del sol más el ángulo de iluminación del techo equivale a 90°, entonces 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 esto no es fácil de lograr, por ejemplo, en un lugar con 40° de latitud norte, el ángulo de altitud solar al mediodía del solsticio de invierno es de 26,6°, entonces el ángulo de iluminación del techo debe ser de 90-26,6=63,4; Para lograr un ángulo de iluminación tan grande en un invernadero, es necesario aumentar considerablemente la altura de la cresta central o reducir la envergadura del invernadero. No solo es difícil mantener el calor, sino que, lo que es más importante, este ángulo de iluminación solo se llama. ángulo de iluminación ideal durante un corto período de tiempo en el solsticio de invierno, y no existe fuera de este tiempo.
Se puede ver en la Figura 29 que cuando el ángulo de incidencia de los rayos solares cambia en el rango de 0 a 40°, a medida que aumenta el ángulo de incidencia, la transmitancia disminuye ligeramente, pero la disminución total no excede 5. Es decir, cuando la suma del ángulo de altitud del sol y el ángulo de iluminación del invernadero al mediodía del solsticio de invierno es 50, la transmitancia de luz no disminuye mucho, por lo que generalmente se usa 50° como parámetro para diseñar el techo frontal del invernadero. ángulo de iluminación. Por ejemplo, si se diseña un invernadero solar en un área con 40° de latitud norte y el ángulo de altitud solar es de 26,6°, el ángulo de iluminación del techo ideal debe ser 90-26,6=63,4°. El ángulo de iluminación del techo razonable se calcula utilizando 50°. como parámetro, que debería 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 frontal de un invernadero es de 20° a 30°. En la producción real en invierno, el pie medio, especialmente la sección media, es la principal superficie de pulido para la producción de melocotoneros en invierno y primavera. El área de los dos debe representar de 3/5 a 3/4 del techo delantero. .
En cuanto a la sección superior cercana a la cumbrera del techo, la consideración principal es facilitar la extracción y colocación de la paja 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 de la actual segunda generación de invernaderos solares de alta eficiencia y ahorro de energía generalmente está diseñado como un círculo de semiarco de doble curva.
(3) El ángulo de elevación y el ancho de la superficie de la pendiente trasera.
La superficie de la pendiente trasera debe mantener un cierto ángulo de elevación. Un ángulo de elevación pequeño inevitablemente generará demasiada sombra. El ángulo de elevación de la superficie de la pendiente trasera debe determinarse según la temporada de uso. Depende, pero al menos debe ser mayor que el ángulo de altitud del sol al mediodía en el solsticio de invierno local para garantizar que la luz solar invernal pueda penetrar plenamente. ilumina la pared trasera y aumenta el almacenamiento de calor de la pared trasera. El talud posterior deberá mantenerse con una anchura adecuada para facilitar el aislamiento térmico. Múltiples estudios realizados por Zhao Zhongai y otros de la ciudad de Taiyuan muestran que cuando la temperatura exterior es de -20°C y los anchos proyectados de la superficie de iluminación de la sala delantera y la pendiente trasera son de 4 metros y 2 metros, la temperatura más baja en el invernadero es de 8,5° C; 5,5 metros y 1,5 metros. En el invernadero, la temperatura interior más baja es de 5,9 ℃. Es decir, ampliar el ancho de la pendiente posterior es beneficioso para la preservación del calor, pero la pendiente posterior es demasiado ancha y el área de sombra interior es grande en primavera y otoño, lo que afecta el crecimiento, la calidad de la fruta y el rendimiento de los melocotoneros en el fila de atrás. El ancho del talud posterior debe tener en cuenta tanto la iluminación como el aislamiento térmico. Generalmente, el ancho de proyección horizontal del talud posterior sobre el suelo es de aproximadamente 1 metro.
(4) El espacio entre invernaderos adyacentes
Un pequeño espacio entre dos filas de invernaderos hará que la primera fila de invernaderos dé sombra a la última fila de invernaderos, y un gran espacio terreno baldío. La distancia debe mantenerse lo más pequeña posible sin afectar la iluminación del invernadero trasero.
El método para calcular la distancia entre los invernaderos delantero y trasero es: según la altura del invernadero (más la altura de la paja enrollada, generalmente calculada en 0,5 metros), la latitud geográfica local y la ángulo de altitud solar al mediodía del solsticio de invierno, según Calcular con la siguiente fórmula:
S=H/tgH0-L1-L2 1
Donde: S——La distancia entre las filas delantera y trasera de los invernaderos;
H—— La altura del invernadero (incluida la paja enrollada);
tgH0 - el valor tangente del ángulo alto solar local en el invierno solsticio;
L1 - la distancia horizontal desde el punto más alto del invernadero hasta el interior de la pared trasera;
p>
L2——El ancho inferior de la parte trasera muro.
Por ejemplo, la altura del invernadero es de 3 metros, la altura después de enrollar el techo de paja es de 3,5 metros, la latitud norte es de 40°, el ángulo de altitud solar al mediodía del solsticio de invierno es de 26,6° , su valor de tangente es 0,5, y la proyección horizontal de la pendiente trasera es de 1,2 metros, el ancho inferior de la pared trasera es de 1,5 metros, sustituya la fórmula:
Es decir, la distancia desde el pie delantero desde la parte trasera del invernadero hasta la raíz de la pared trasera del invernadero delantero debe ser de 5,3 metros (Figura 30).
Figura 30 Diagrama esquemático del sombreado delantero y trasero del invernadero
(5) Longitud del invernadero
Un invernadero más largo puede reducir la proporción del área de sombreado a dos aguas en ambos lados y aumentar el área efectiva, pero el invernadero es demasiado largo y difícil de manejar. Generalmente, la longitud del invernadero es de 60 a 80 metros.