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,温度在-10~-25℃,空气湿度较低,是我国北方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℃,在气温-28℃地区冬季不加温可进行果菜类蔬菜生产。