日光溫室太陽輻射模型構建及應用

許紅軍，曹晏飛，李彥榮，高 杰，蔣衛杰，鄒志榮※

（1. 西北農林科技大學園藝學院，農業部西北設施園藝工程重點實驗室，楊凌 712100；2. 新疆農業大學林學與園藝學院，烏魯木齊 830052）

0 引 言

太陽輻射是影響日光溫室光、熱環境的重要參數。近年來，合理利用進入溫室內的太陽輻射進行溫室蓄熱成為溫室節能的研究熱點[1]。在量化太陽輻射對日光溫室采光、墻體蓄熱、植物生產等方面的影響時，均需要準確可靠的輻射數據做支撐[2-3]。中國區域遼闊，日光溫室建設從北緯 30°～45°之間，難以采用高精度測量設備實時收集的方法獲取數據溫室內太陽輻射數據。因此，有必要通過模型計算的方法，利用與太陽輻射相關的氣象參數獲取不同位置、季節下的太陽輻射數據，更好地指導溫室設計、建造及環境調控。

中國對日光溫室內光照環境模擬的研究較早。吳毅明等[4-7]早期就建立了溫室內直射光的理論模型，并編制了計算機程序。陳端生等[8-11]用建立的太陽輻射模型對溫室屋面形狀與透光的關系進行了理論分析。杜軍等[12]通過角系數方法計算溫室內表面太陽輻射凈值量。不過上述研究多基于理論分析，在此基礎上，研究學者對模型的準確性、適用性進行了進一步地探討。佟國紅等[13]通過建立的太陽輻射模型計算了溫室各表面的太陽輻射狀況，冬季最冷月模擬結果與實際測試結果差值不超過5%，但計算模型需已知溫室外水平面太陽輻射照度。陳青云等[14-16]探索了山墻對溫室太陽輻射的影響，建立了相關的輻射模型并驗證其準確性。韓亞東等[17]建立了日光溫室山墻可蔽視角的估算模型，估算了溫室內任一位置的直接輻射、間接輻射及總輻射，但未考慮屋面角度對透光率的影響。馬承偉等[18-20]在總結前人太陽輻射模型基礎上建立了較為完善的日光溫室采光模型。該模型考慮了溫室地理方位、室外光輻射、溫室朝向和建筑參數、屋面形狀和覆蓋材料等多種因素與室內光輻射照度的關系。該研究為探索日光溫室光輻射環境的提供了很有參考價值的成果，但未從根本上說明太陽光與溫室前屋面的入射關系。

綜上所述，近年來建立的溫室輻射模型中，一類是分析太陽光線與溫室結構間關系的理論模型；一類是通過溫室結構參數，經過實測數據檢驗，用于分析溫室內光照環境變化的太陽輻射模型，該類模型有較強的實用性。但以往建立的日光溫室太陽輻射模型未能全面的考慮入射光線與前屋面的關系。另外，上述模型在計算地面與墻體表面的太陽輻射照度時，多未考慮太陽直射光線與地面、墻體表面的夾角，因此難以獲取地面與墻體表面準確的太陽輻射照度，更無法分析溫室內部墻體與地面季節性變化規律。

本文通過氣象數據，地球、太陽的運動規律分析了太陽光線與日光溫室前屋面形成的入射角以及其變化，建立了溫室太陽輻射模型并進行數據驗證，同時利用該模型分析溫室內部地面與墻體表面太陽輻射變化，為不同區域優化溫室設計、環境調控提供較為準確的太陽輻射數據。

1 模型概述與構建

1.1 模型概述

首先，通過氣象數據獲取大氣層外部的太陽輻射照度，根據大氣透明度狀況得到溫室前屋面上太陽輻射照度。其次，通過建立太陽光線與溫室前屋面間的關系，求解屋面任意位置、任意時刻的入射角與透光率。最后，計算地面與墻體表面不同位置的太陽輻射照度。

1.2 模型構建

1.2.1 大氣層外表面太陽輻射照度[21]

式中 S為世界氣象組織（World Meteorological Organization，WMO）1981年的推薦值為1 367 W/m2；N為按天數順序排列的積日，1月1日為1；2日為2；其余類推，平年12月31日為365，閏年12月31日為366；S0為某日大氣層外表面太陽輻射照度，W/m2。

1.2.2 地表面任意位置處的太陽輻射照度

計算地球表面某一位置的太陽輻射照度，需要確定包括太陽高度角、太陽方位角、時角、赤緯角、大氣層上界面某一時刻的太陽輻射照度、大氣質量和大氣透明度系數等[21]基本的參數，見式（2）～（7）。本研究選擇Kretith和Kreider[22]提出的，晴朗無云條件下大氣透明度經驗方程，其擬合的大氣透明度系數的誤差范圍在3%之內。

式中δ為太陽赤緯角，(°)；τ為太陽時角，(°)；ψ為當地經度，(°)；φ 為當地緯度，(°)；h 為太陽高度角，(°)；t為北京時間，計算時間步長為1/6 h，h；α為太陽方位角，(°)；M 為大氣光學質量；k為大氣透過率計算參數，取值0.8～0.9，本文取值0.8。

對于太陽輻射模型中散射輻射的計算，國內外均采用建立散射比或散射率 2種方法[23]。該文按照 Liu和Jordan[24]提出的經驗模型，將晴朗無云天氣下，太陽散射輻射按太陽直射輻射一定比例進行計算，具體見式（8）～（9）。

式中 Tz，Ts分別為直射光與散射光大氣透過率；S′為光線通過大氣層到溫室棚膜外表面的太陽輻射照度，W/m2。

1.2.3 溫室內部墻體、地面太陽輻射照度計算

1）屋面控制方程

以溫室墻體與地面連接處為坐標原點，跨度方向為X軸，高度方向為Y軸建立坐標系。建立屋面各點（x,y）控制方程，見式（10）。通過對屋面方程求導，可得出屋面各點處的導數值，即該點屋面角的正切值，見式（11）。通過三角函數求解屋面各點處屋面角大小。

式中β為屋面各點處的屋面角度，(°)； y′為屋面方程的一次導函數。

2）入射角與前屋面透光率的關系

本文采用文獻[25]提出的方法計算太陽光線與溫室屋面形成的入射角，見式（12）。依據文獻[18]提出的適用于低霧度透明覆蓋材料透光率隨入射角變化規律，計算溫室屋面透光率見式（13）。

式中θ為太陽光線與屋面形成的入射角，(°)；γ為溫室方位角，南偏西為正，(°)；T為薄膜在不同屋面角下的透光率，%；T0為薄膜的基本透光率，即入射角為0時的薄膜的透光率，%。

3）溫室內某點對應前屋面某點的透光率

采用參考文獻[18]提出的室內坐標點逆向回溯的方法，確定太陽直射光線通過的屋面對應的入射點E，坐標為（xE，yE），見式（14）～（15）。由公式（4）、（5）、（10）、（11）、（14）、（15）聯立可求出任意時刻，地面某點（x0，0）、墻體表面某點（0，y0）處對應前屋面位置（xE，yE）。

4）墻體、地面的太陽輻射照度

不同時刻下太陽照射溫室內部，太陽直射光線與地面、墻體存在夾角。該夾角隨太陽高度角、太陽方位角、溫室方位角、墻體表面傾斜角度的不同而不同，直接影響墻體和地面接受到的太陽輻射不同。如圖 1所示，垂直于太陽光線的輻射照度與水平地面輻射照度之間的關系是太陽高度角正弦函數。垂直于太陽光線的輻射照度與豎直墻體表面輻射照度關系除受太陽高度角的影響外還與太陽的方位角與溫室方位角有關，均呈現為余弦函數關系。因此，日光溫室內墻體與地面所接受的太陽輻射照度變化可以通過公式 （16）～（17）來表示。

式中 SG為地面接受到的太陽輻射，W/m2；SW為溫室墻體接受的太陽輻射，W/m2。

圖1 太陽輻射照度與太陽高度角關系Fig.1 Relationship between solar radiation and solar elevation angle

通過公式（1）～（17），可求得任意經緯度處、任意時刻溫室墻體與地面的太陽輻射狀況。

1.3 數據處理

利用Matlab 2016b編程計算，試驗數據采用origin 2017進行數據分析及圖表的制作。

2 模型驗證與結果分析

2.1 日光溫室內部墻體與地面太陽輻射驗證

本文以新疆農業大學三坪教學實習基地（N43.92°，E87.35°）日光溫室為例，如圖2所示，驗證模型的準確性。

圖2 日光溫室結構示意圖Fig.2 Schematic diagram of solar greenhouse structure

日光溫室坐北朝南，南偏西8°，東西方向長60 m，跨度為8 m，脊高3.8 m，后墻高2.8 m，后屋面仰角40°。溫室前屋面使用PO塑料薄膜。通過測試，入射角為0時的薄膜的透光率為65%。后屋面由0.1 m聚苯乙烯彩鋼板構成，日光溫室后墻采用了0.01 m水泥砂漿抹面+0.5 m實心黏土磚砌體+0.1 m聚苯乙烯彩鋼板的復合墻體。以溫室長度方向1/2處日光溫室剖面為主要測量平面。溫室內部太陽輻射由PDE-KI環境數據記錄儀（哈爾濱物格電子技術有限公司生產，測量范圍：0～2 000 W/m2，準確度±3%，分辨率1 W/m2）采集，分別監測溫室長度方向1/2剖面，墻體內表面1.5 m高度處太陽輻射照度與跨度1/2處地面太陽輻射照度。監測時間為2018年1月至2018年4月，測試間隔為10 min。為保證溫室墻體與地面及時接受太陽輻射，測試期間溫室未覆蓋保溫被。

2.1.1 日光溫室前屋面方程的建立

對溫室后墻高度、脊高以及不同跨度處該點前屋面高度的測量并擬合方程，建立由2段圓弧組成日光溫室剖面屋面控制方程，見式（18）～（19）。

式中x為日光溫室前屋面曲線某點橫坐標，m；y為該點縱坐標，m。

由于溫室前屋面由2段圓弧組成，故溫室前屋面各點處的屋面角度β的正切值即圓弧的切線斜率，可以通過圓的切線方程求出。

圖3描述了日光溫室前屋面各處屋面角變化。由圖3可知，溫室整體前屋面角度為30°，但是在前屋面不同位置處屋面角度不一致。屋面角最大值出現在溫室南底角位置，為67.5°，最小值出現在脊高位置處，為11.5°。從溫室跨度方向上看，x在[1.2, 3.3]時，溫室前屋面角在11.5°～20°之間；x在(3.3, 5.6]時，屋面角度在 20°～30°之間，x在(5.6, 7.2]時，屋面角度在 30°～40°之間，x在(7.2, 8.0]時，該部分為前部立窗，屋面角度在40°～67.6°之間，變化較為明顯。

圖3 日光溫室前屋面各處屋面角變化Fig.3 Variations of roof angles in solar greenhouse

2.1.2 溫室棚膜不同入射角下的透光率

根據公式（13）計算在不同入射角下薄膜的透光率大小如圖4所示。由圖4可知，入射角在0～50°范圍內透光率下降不明顯，在58.36%～65%之間；入射角在 51°～80°范圍內透光率下降明顯，在 30.86%～58.05%之間；入射角在 81°～90°范圍內透光率急劇下降，在0～28.65%之間。

圖4 溫室棚膜不同入射角下的透光率Fig.4 Transmittance of greenhouse film at different incidence angles

2.1.3 模型計算值與實測值對比

為充分驗證太陽輻射模型的準確性，本文以測試期間的典型晴天1月9日，2月9日，3月6日為例，分別檢驗墻體、地面的太陽輻射照度計算值與實測值差異，如圖5所示。由圖5可知，模擬結果與測試結果變化趨勢一致，但一天內接受光照時間計算結果比實測值長30～40 min。受骨架等溫室遮光的影響，溫室內輻射測試值一天內波動較為明顯。除3月6日地面計算值明顯小于測試值外，其他比較結果均呈現出正午前后測試值大于計算值，而日出及日落前后，計算值要大于實測值，該規律在墻體上表現的較為明顯。分析原因可能與溫室棚膜的透光率有關。受溫室濕度環境的影響，冬季早晚時分溫室棚膜內表面會出現水珠、水膜或冰霜，因此溫室棚膜透光率在正午前后與早晚時分會有一定差異。而模型按照平均透光率計算，未考慮由此帶來的影響，因此早晚時分計算值要大于實測值。該文將散射輻射按直射輻射透光規律進行計算，未考慮散射輻射在溫室棚膜中的傳播規律，造成地面與墻體均呈現正午前后計算結果較測試值偏小。根據公式（16）～（17），冬季太陽高度角較小，墻體受到的影響要大于地面。

至于3月6日地面計算值與實測值差異較大，未呈現出上述規律，可能與3月2日－3月4日為雨夾雪轉小雪的天氣有關。3月6日為典型晴天，溫室內部可接受到外部積雪或地面雨水反射的散射光，造成地面測試值較計算值高。由于墻體距離前屋面外界位置較遠，由此帶來的影響較小。

圖5 不同日期日光溫室太陽輻射計算值與實測值對比Fig.5 Comparison between calculated and measured solar radiation values in greenhouse under different dates

為評價模型準確程度，引入輻射模型常用的4個評價指標[26]，分別為平均偏差（mean bias error, MBE）、平均絕對誤差（mean absolute error, MAE），均方根誤差（root mean square error, RMSE）和決定系數（coefficient of determination, R2），檢驗計算值與實測實的平均偏離值、平均絕對誤差、預測值在實測值周圍的離散程度、模型與實測數據的吻合度。計算方法如式（22）～（25）所示。模型檢驗數據見表1。

式中Ic為溫室地面或墻體太陽輻射模型計算值，W/m2；Im為溫室地面或墻體太陽輻射實測值，W/m2；I為溫室地面或墻體太陽輻射實測值的平均值，W/m2；n為一天內溫室地面或墻體太陽輻射數據總數量。

由表1可知，模型計算結果與測試結果間有一定差異。通過典型晴天1月9日，2月9日，3月6日實測值與計算值進行比較，得出計算值與測試值最大平均偏差為 63.46 W/m2，平均絕對誤差最高為63.48 W/m2，均方根誤差最大為 79.18 W/m2。分析可知，計算誤差主要是由太陽光線從大氣層外表面到溫室內部之間的復雜光線傳播狀況造成的。一方面，難以準確地計算每一天的大氣透明度。另一方面，模型計算中未考慮散射輻射的透射規律，也會產生誤差。此外，前屋面骨架遮擋以及外界直射光透過棚膜轉化為部分散射輻射也會對模型計算造成一定誤差?；谏鲜鲈驕厥覂炔刻栞椛鋵崪y值波動較大。

表1 溫室太陽輻射模型檢驗數據Table 1 Tested data based on greenhouse solar radiation model

模型的R2在0.95～0.99范圍內，說明建立的溫室太陽輻射模型計算結果與測試結果的吻合度較高。

綜上所述，本文認為用該模型來計算某地區某時刻墻體與地面的太陽輻射照度較為準確，用于分析溫室內不同季節地面與墻體表面輻射規律以及透光率的變化規律的準確性高。因此，本文將根據上述模型分析溫室前屋面不同位置處的透光率變化，墻體與地面的輻射變化規律。

2.2 不同時刻下溫室前屋面各點入射角與透光率變化

為進一步揭示溫室內墻體與地面輻射變化規律，作者以該文提到的2段圓弧前屋面以正南方向為例，分析前屋面各點處的屋面角變化與冬至日不同時刻溫室屋面各處透光率變化，如圖6所示。

太陽距離地球遙遠，照射溫室前屋面太陽光線可認為是一束平行光線。平行光線照射在屋面角度不同的位置上，造成入射角與透光率也不相同。本文中所使用的時間均為北京時間。新疆地域遼闊，測試區域當地時間與北京時間存在2 h左右時差，即北京時間14:00即為當地時間的12:00。由圖6可知，對于溫室前屋面同一位置而言，13:00－16:00范圍內入射角與透光率變化不明顯，10:00－13:00與 16:00－19:00范圍內入射角與透光率隨時間變化較為明顯。對于同一時間不同位置來說，13:00－16:00在不同位置處的入射角變化明顯，但透光率變化差異較?。?0:00－13:00與16:00－19:00范圍內入射角隨時間變化不大，但是透光率變化差異較大。相比受屋面角度的影響而言，透光率受時間即太陽方位角與太陽高度角的影響更大。

圖6 不同時刻下溫室前屋面入射角與透光率變化Fig.6 Incidence angle and transmittance variation of front roof in greenhouse at different time

2.3 不同位置溫室光照的變化規律

在冬至日，以該文提到的2段圓弧前屋面以正南方向為例，薄膜基礎透光率為 65%條件下選擇跨度方向前部x=7 m，中部x=4 m，后部x=1 m處地面，墻體表面高度為下部y=0.5 m，中部y=1.5 m，上部y=2.5 m處不同位置，分析不同時刻地面與墻體表面太陽輻射變化如圖7所示。

圖7 日光溫室不同位置處太陽輻射照度與對應入射角、透光率變化Fig.7 Variations of solar radiation, corresponding incidence angles and transmittance at different locations in solar greenhouse

由圖7可知，冬至日墻體表面太陽輻射照度在各時刻明顯高于地面。由圖7 a可知，太陽光線在在不同時刻，不同位置處太陽輻射照度變化不明顯，前部比中部和后部全天平均高出5.75 W/m2與3.58 W/m2。對應的入射角變化明顯，前中后部正午時差異達到最大，對應的入射角分別為7.68°、30.88°、36.33°。但各位置處透光率變化不明顯，前部處位置比中部與后部全天平均高出2.85%與1.57%。

由圖7b可知，墻體表面不同位置處太陽輻射、對應的入射角與透光率變化均不明顯。下部太陽輻射照度比中部與上部全天平均高出16.94與7.02 W/m2，對應的入射角度正午時達最大差異，上中下對應的入射角度分別為50.83°、45.45°、40.55°。下部透光率比中部與上部全天平均高出3.43%與1.47%。

由此可見溫室地面與墻體表面不同位置處的太陽輻射照度受屋面各處屋面角差異帶來的影響很小。

2.4 一年中墻體表面與地面太陽輻射照度變化規律

測試期間發現，受外界太陽高度角、太陽方位角與前屋面透光率的綜合影響，溫室墻體表面與地面太陽輻射照度隨季節的變化而變化。本文以24節氣中的冬至、立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬節氣為例分析了一年中地面和墻體表面的輻射變化，如圖8所示。由圖8c、圖8g可知，春分日與秋分日是一年中墻體與地面接受太陽輻射時間最長的一天，該日，墻體表面與地面太陽輻射照度大致相當。由圖8c、圖8d、圖8e、圖8f、圖8g可知，春分至秋分期間，地面輻射高于墻體表面輻射，在夏至日差異達到最大值。由圖 8g、圖 8h、圖 8a、圖 8b、圖8c可知，從秋分至春分期間，該階段為日光溫室的主要生產階段，墻體表面太陽輻射大于地面太陽輻射，因此，墻體在該階段的蓄熱保溫作用尤為重要。從接受光照時間來講，墻體表面在春秋分時刻接受太陽照射時間最長，為 12 h。夏至日與冬至日日溫室內接受太陽輻射時間最短，為8 h。此處計算分析為烏魯木齊數據，其他地區受經緯度的影響會有差異。造成春秋分光照時間長，而冬夏至光照時間短現象的原因與太陽方位有關。春分日和秋分日，太陽從正東方升起，然后從正西日落，從日出到日落太陽光線都可以照射溫室內。而夏至日，太陽從東北方升起，繞過東向南，然后經西南向到西北向日落。早晚太陽光照射溫室北墻外表面，當太陽光繞過正東方向后才會照射到溫室內。冬至日，太陽從東南方升起，然后在西南向日落，且在一年之中晝間時段最短、夜間時段最長。

圖8 日光溫室內太陽輻射周年變化Fig.8 Variation of solar radiation in solar greenhouse all around year

2.5 不同地區墻體表面與地面太陽輻射變化

對于不同地區的日光溫室，溫室前屋面角與屋面形狀也不盡相同。為了解一年中墻體表面與地面太陽輻射照度在不同地區的變化規律，該文以前屋面角30°為例，以文中提到的2段圓弧為屋面形狀，選擇北京（N39.90°，E116.40°）、西安（N34.27°，E108.93°）、沈陽（N41.80°，E123.38°）、壽光（N36.86°，E118.73°）、烏魯木齊（N43.92°，E87.35°）等地，若全年為晴天，計算全年日輻射積累量進行了分析，如圖9所示。

由圖9 a可知，北京、西安、沈陽、壽光以及烏魯木齊5個地區的地面平均日輻射積累量分別為10.30、11.05、10.02、10.74、9.69 MJ/m2。在冬至至立夏期間，地面日輻射累積量不斷增加。在立夏到立秋期間達到一年中日輻射累積量的最大值，這段時間內日輻射累積量變化不大，立秋至冬至階段，地面日輻射累積量不斷下降，冬至日前后達到最低值。由圖9 b可知，北京、西安、沈陽、壽光以及烏魯木齊 5個地區的墻體表面平均日輻射累積量為 8.12、7.49、8.31、7.31、8.44 MJ/m2。墻體日輻射積累量在立冬至立春期間變化不大，在立春至夏至期間不斷降低，而在夏至至立冬期間開始不斷增加。由圖9 c可知，就地面和墻體日輻射累積量總和來講，北京、西安、沈陽、壽光以及烏魯木齊 5個地區的平均日輻射累積量分別為 18.43、18.54、18.32、18.55、18.12 MJ/m2，5個地區墻體與地面全年輻射累積量大致相當。在春秋分前后達到最大值，在冬至前后積累量為全年最小。受緯度的影響，秋分至春分期間，隨緯度降低，冬季墻體和地面獲取的太陽輻射積累量依次降低，呈現出西安＞壽光＞北京＞沈陽＞烏魯木齊的趨勢。而夏季則剛好相反，春分至秋分期間，西安＜壽光＜北京＜沈陽＜烏魯木齊。

圖9 日光溫室太陽輻射日積累量年變化Fig.9 Variation of daily solar radiation accumulation in solar greenhouse all around year

3 討 論

1）本研究建立的溫室內太陽輻射模型為晴天（無云）的計算模型。該模型假設較少，溫室方程各參數均由實際測試得出，測試區域冬季多為晴朗無云天氣，周邊無遮擋，無污染。因此模型計算較為準確，模型R2較高。但是受地理位置、海拔、污染物等影響，各地區大氣透明度不盡相同，各地溫室類型與薄膜的基本透光率也不同。因此，使用該模型在不同區域時應該以當地溫室骨架實際建立方程，根據實際對模型各參數修正。

2）通過模型計算不同時刻下溫室前屋面各點入射角與透光率變化發現，相比受不同位置處屋面角度的影響而言，透光率受太陽高度角與太陽方位角的影響更大。這與郜慶爐等[27-28]得出的各季節不同天氣條件溫室內的太陽總輻射量與室外的太陽總輻射量存在顯著的相關關系的結論一致。圖7中，計算墻體與地面不同位置處太陽輻射變照度化時發現，在透光屋面角度差異較大的情況下，地面以及墻體表面不同位置處的太陽輻射相差不大。在生產實踐中，也并未顯著的體現出屋面角度大小對溫室實際生產的影響。因此，作者認為對于溫室設計而言，尤其是前屋面角的設計，應進一步探索，明確屋面角與屋面形狀對溫室內地面與墻體表面的太陽輻射的影響。

3）溫室墻體與地面太陽輻射全年的變化規律主要是受太陽高度角與太陽方位角的影響。在開展季節性墻體蓄熱方面的研究時，可根據此規律合理設計墻體蓄熱能力。另一方面，墻體表面太陽輻射照度與墻體的傾斜角度有關。如圖10，以烏魯木齊該溫室為例，冬至日，在墻體高度不變的情況下，墻體內表面傾斜10°，可增加墻體內表面面積1.54%，墻體日累積蓄熱量增加了0.40 MJ/m2，墻體表面傾斜至20°時，可增加墻體內表面面積 6.62%，墻體日累積蓄熱量可增加0.49 MJ/m2。從另一個角度揭示了壽光厚土墻溫室蓄熱能力較好不僅是與蓄熱體積大有關，還與其墻體特殊結構有關。另外，墻面由直面變成傾斜面，則占用了地面的部分面積，比較“直面+地面”和“傾斜面+地面”太陽輻射照度有待進一步研究。

圖10 墻體傾斜對太陽輻射日積累量的影響Fig.10 Effect of wall inclined on daily solar radiation accumulation

本文只分析了晴朗無云條件下的溫室內太陽輻射變化。針對于植物冠層遮陰、不同天氣狀況、保溫被卷放位置、不同后屋面傾角及長度、方位角、墻體傾角等對溫室內部太陽輻射的影響，可通過本文提出的方法來進一步探索。

4 結 論

1）本研究通過氣象數據，地球、太陽的運動規律建立了晴天（無云）的日光溫室太陽輻射模型。通過對典型晴天實測值與計算值進行比較，計算值與真實值平均偏差最大為63.46 W/m2，平均絕對誤差最大為63.48 W/m2，均方根誤差最大為79.18 W/m2，決定系數在 0.95～0.99范圍內。計算某地區某時刻墻體與地面的太陽輻射照度較為準確，用于分析溫室內不同季節地面與墻體表面輻射規律以及透光率的變化規律的準確性高。

2）冬至日正午前后2 h范圍內，溫室前屋面各位置入射角與透光率隨時間變化不明顯；同一時刻前屋面各位置處入射角變化明顯，但透光率變化不明顯。而在當天其他時間段，溫室前屋面各點入射角與透光率隨時間變化較為明顯；同一時刻前屋面各位置處入射角變化不大，但透光率變化差異較為明顯。相比于受屋面角度的影響而言，透光率受時間即太陽方位與太陽高度角的影響更大。

3）溫室墻體表面與地面太陽輻射隨季節的變化而變化。春秋分是一年中墻體與地面接受太陽輻射時間最長的節氣，該日墻體表面與地面太陽輻射照度大致相當。春分到秋分期間，地面輻射照度高于墻體表面輻射照度。從秋分到春分期間，墻體表面太陽輻射照度大于地面太陽輻射照度。不同區域溫室內太陽輻射狀況主要受緯度影響，低緯度地區較高緯度地區而言，冬季太陽輻射量大，夏季輻射量小。