和田地区装配式沙漠日光温室的设计

1. 研究背景与意义

1.1 沙漠地区农业生产的困境

1.1.1 水资源匮乏

• 和田地区属于典型的沙漠气候，年降水量稀少，主要集中在夏季，水资源十分匮乏。
• 沙漠化现象严重，土地贫瘠，土壤肥力不足，给农业生产带来了很大的困难。

1.1.2 特色农业发展

• 尽管面临自然条件的挑战，和田地区仍依靠其独特的地理位置和气候条件，发展出了一些特色农业，如红枣、核桃等干果产业。

1.1.3 设施农业的必要性

• 设施农业可以有效地利用有限的水资源，实现蔬菜产业化生产，全年供给等，增加农户的收益的同时让人民吃的更好、种类更多。

1.2 日光温室的重要性

1.2.1 季节延伸

• 日光温室在寒冷的冬季，提供一个更适宜蔬菜生长的环境，让蔬菜的生长季节能够延伸，增加产量和收益，还有助于部分蔬菜全年供应。

1.2.2 保护植物免受自然灾害

• 日光温室提供了对植物的物理保护，减轻了自然灾害如风暴、冰雹等对植物的损害。

1.2.3 节约空间

• 日光温室的垂直空间可以在有限的土地上可以生产更多的农产品。

1.2.4 新品种和研究

• 日光温室环境提供了一个更理想的场所，有助于培育和研究新的植物品种。

1.3 研究目的与意义

1.3 研究目的与意义

• 通过优化设计研究，解决和田地区越冬生产难、部分需热品种蔬菜不宜种植的问题，让季节生产能够平稳进行，冬季的日光温室不被空置。

2. 理论与方法

2.1 日光温室设计理论

2.1.1 采光设计

• 日光温室采光设计可概括为：在冬季某一天的合理采光时段内，太阳直射光线在前屋面（采光屋面）上所成的入射角θ≤40°。

2.1.2 保温设计

• 保温设计需要考虑墙体材料、屋顶材料以及温室整体结构等因素。

2.2 优化设计方案

2.2.1 后墙体设计

• 通过查阅文献和相关资料，设计出一种适宜的后墙体结构，最后通过Fluent仿真模拟确定其符合要求。

2.2.2 采光设计

• 通过查询当地的经纬度和气候条件，选择合适的后屋面角、前屋面角、跨度、采光屋面曲线、脊高等进行采光设计，同样进行仿真确定其符合要求。

3. 仿真与结果分析

3.1 采光设计的模拟结构和分析

3.1 采光设计的模拟结构和分析

• 利用光线追踪法将日光温室前屋面分为3段，从低往高依次为：满足前屋面南底脚处作物生长及操作空间要求的屋面OA段；满足冬至日上午揭帘后直射光能以较强的光照投射到栽培床面的屋面AB段；满足小寒到大寒日正午前后2小时内透过的直射光能够以较强的光照照射到后墙内表面上的屋面BC段。

3.2 保温设计的模拟和分析

3.2 保温设计的模拟和分析

• 通过查阅相关文献，利用CFD软件进行分析是否合理，再列出各种备选的设计方案进行优缺点比对，然后选择最合适的方案。

3.3 结果分析

3.3 结果分析

• 优化设计温室后墙内表面所接受的太阳辐射照度高于参考温室，保温性能也优于参考温室。

4. 结论与讨论

4.1 结论

4.1 结论

• 本文通过优化设计研究，解决和田地区越冬生产难、部分需热品种蔬菜不宜种植的问题，让季节生产能够平稳进行，冬季的日光温室不被空置。

4.2 研究局限性

4.2 研究局限性

• 本文的研究主要集中在理论和仿真阶段，实际应用中可能面临一些技术难题和挑战。

参考文献

• [1] 和田地区气候资料
• [2] 日光温室技术相关文献
• [3] 装配式建筑技术相关文献
• [4] 荷兰温室技术相关文献
• [5] 国内日光温室研究相关文献
• [6] 国外日光温室研究相关文献
• [7] CFD软件应用相关文献