沈阳农业大学佟国红教授等:日光温室内太阳直射辐射阴影模型构建

为量化日光温室结构与作物共同作用下的动态遮阴过程，进而评估温室实际接收的太阳辐射，该研究综合温室结构参数、作物冠层高度与太阳运行规律，构建了山墙与作物在关键蓄热面（地面、北墙面）的协同阴影计算框架，提出了基于几何光学的阴影面积动态解析模型；采用实测数据对模型的计算结果进行了验证，并与商业软件SketchUp的模拟结果进行对比。

结果表明：模型计算所得山墙在地面阴影面积与实测值相比，平均相对误差为0.3%；山墙在北墙面阴影面积的平均相对误差为6.8%；作物在温室过道阴影面积的计算结果与实测值完全吻合，作物在北墙面阴影面积的平均相对误差为1.6%。与SketchUp软件模拟结果对比显示：山墙在地面和北墙面阴影面积计算值与模拟值的最大相对误差分别为5.3%和6.1%，平均相对误差分别为2.3%和5.2%；作物在北墙面阴影面积的计算值与软件模拟值吻合度高，最大相对误差和平均相对误差分别为0.5%和0.2%；作物在温室过道阴影面积的计算结果与软件模拟结果一致，进一步印证了模型的可靠性。该模型突破离散近似法局限，揭示了阴影叠加机制，可精确量化太阳直射辐射在日光温室内的阴影，模拟结果可靠，为准确评估日光温室内太阳能的实际获取量及合理布置太阳能利用设施提供参考。