陈端生通过对几种典型的采光面形状与日光温室大棚透光率的关系的研究发现,在相同的高度和跨度下,圆一抛物面组合式屋面透光率最高,圆面和抛物面的居中,一坡一立式和椭圆型最差。实践表明圆一抛物面组合式屋面顶部附近角度较大,雨水容易流走,不易“兜水”；要部拱圆弧度较大,易被压膜线压紧,不易“兜风”而且前底角附近空间较大,便于操作。
寿光式日光温室蔬菜大棚结构图
李有等针对圆弧面、椭圆面和抛物面3种日光温室大棚常用的采光面,采用3效率计算模式,提出圆弧面的采光效率最高,椭圆面次之,抛物面最低。王静对不同结构日光温室大棚光环境及补光进行了研究,得出圆一抛物面温室内的光环境明显优于单斜面和抛物面温室。李晓豁通过对日光温室大棚采光性能的模拟分析,得出以拱形日光温室大棚的采光效果为佳。
山东省寿光市 两种不同形状设计的日光温室蔬菜大棚 左图：“一弯到底”，右图：“直立式”。
但上述拱形采光面在解决上部排水和下部操作方面均存在问题。为此,周长吉提出了整体曲线优化的方法,采用网格化原理将日光温室大棚前屋面坐标(xi,yi)作为变量,在一定约束条件下获取最大进光量的一组坐标,进而连成最优采光曲线。同时,陈端生等提出,从整体上对采光屋面进行优化的思想,以当地整个生长期间(冬季室内截获的太阳辐射总量为依据,来确定采光屋面的倾角和形状。吴毅明等对不同类型的温室建立相应采光模拟模型,编制计算机软件,即可分析单栋温室内太阳直接辐射的时空分布状况,为温室采光结构优化设计提供理论依据和计算机辅助设计手段。
随着计算机模拟方法引入日光温室大棚采光面优化研究,发现采光面的形状对采光效果影响不大。如高志奎建立了日光温室大棚采光性能的数学模型,发现无论曲线类型如何,若将内跨、脊高和肩高固定后,经过模拟优化曲线参数后,最终的曲面形状会趋同。轩维艳建立了日光温室大棚采光屋面曲线数学模型,通过模拟分析,得出温室采光面的形状不同、弧度不同,对温室结构强度、散热、蓄热都有较大影响,但对采光效果(太阳光入射率）影响最大相差不到3%。
以此为依据,日光温室大棚前屋面的形状可根据操作要求(如屋面排水、放帘、前部的操作空间）和结构受力来进行优化设计。但同时也必须认识到采光面形状对日光温室大棚内光照的均匀性仍有较大的影响,在优化设计中必须引起高度重视。
（作者：北方温室大棚建设）
