طریقة لتحسین فاعلیة نظام التبرید بالتبخیر فى البیوت المحمیة تحت الظروف المناخیة الحارة والرطبة

نوع المستند : Original Article

المؤلف

أستاذ مساعد بقسم هندسة النظم الزراعیة – جامعة الملک فیصل – المملکة العربیة السعودیة.

المستخلص

یهدف هذا البحث إلى دراسة إمکانیة تحسین نظام التبرید بالتبخیر تحت الظروف المناخیة الحارة والرطبة بالمملکة العربیة السعودیة. لذا فقد تم إختبار وتحلیل نظام تبرید مرکب بغرض تحقیق أعلی کفاءة تبرید فی المناطق الحارة والرطبة تحت الظروف الجویة لمدینة الإحساء فی المملکة العربیة السعودیة خلال خمسة أیام متعاقبة فى شهر یولیو 2010. کذلک تم دراسة کفاءة عملیة التبرید لنظام التبرید المرکب والذی یتکون من وحدة ملف التبرید (مبادل حرارى) ونظام التبرید بالتبخیر المباشر على نموذج مصغر لبیت محمى (بیت محمى تجریبی). تم قیاس وتسجیل کلاً من کمیة الإشعاع الشمسی الکلیة الساقطه خارج وداخل البیت المحمى، ودرجة الحرارةالجافة والرطوبة النسبیة للهواء الخارجی، وکذلک درجة الحرارة الجافة والرطبة للهواء الخارج من وحدة ملف التبرید وأیضاً الخارج من نظام التبرید بالتبخیر المباشر خلال فترة التجارب عن طریق مسجل البیانات لتحلیل مدى ارتباطهم بکفاءة کلاً من وحدتی التبرید.
أظهرت النتائج أن متوسط الساعة للإشعاع الشمسی الساقط خارج وداحل البییت المحمى کان  555.7 and 298.7 W/m2 على الترتیب وتبعاً لذلک فإن متوسط معامل النفاذیة لمادة الغطاء (بولى إثیلین وشبکة تظلیل سوداء) کان  53.75 % . أما درجة الحرارة  والرطوبة النسبیة للهواء الخارجی فقد کانت   37.3ºC and 21.8%و درجة الحرارة الجافة والرطبة للهواء الخارج من ملف التبرید کانت 29.4ºC and 18.8% وکانت درجة الحرارة الجافة للهواء الخارج من نظام التبرید بالتبخیر المباشر 22.8ºC وبذلک فإن هذا النظام قد لخفض درجة حرارة الهواء الخارجى فى المتوسط بمقدار 14.5ºC
کما أظهرت النتائج المتحصل علیها أن الکفاءة الکلیة لنظام التبرید المرکب کانت أکبر من 100% لذا فإن هذا النظام علاوة على کونه نظام تبرید نظیف بیئیاً وأیضاً نظام موفر للطاقة فأنه یعتبر بدیلاً جید عن نظم التبرید المیکانیکیة.کذلک نجد أن هذا النظام یؤمن ویحافظ على الظروف الجویة المثالیة و التی تحقق قیم معنویة لنقص الضغط البخاری داخل البیت المحمى  0.76 kPa أثناء فترة النهار  0.40 kPa أثناء فترة اللیل وهى قیم تعتبر مثلى لمنع حدوث إجهاد حرارى (أثناء النهار) وتکثیف لرطوبة الهواء على سطح اوراق النبات (أثناء اللیل). ومن ذلک یمکن أن نخلص إلى أن نظام التبرید المرکب یمکن أن یستخدم تحت ظروف جویة مختلفة کنظام نظیف بیئیاً وموفر للطاقة.

الموضوعات الرئيسية


Abdel-Wahab, S. (1994) "Energy and water management in evaporative cooling system in Saudi Arabia: Resources, conservation and Recycling, 12(3-4):135-146.
Al-Helal, I. M. (2002) "Water consumption by fan-pad evaporative cooling system under arid climate conditions" Arab Universities Journal of Agricultural Science, 10(2): 429-440
Al-Helal, I. M.; Al-Abbadi, N. ; and Al-Ibrahim, A. (2004) "A study of fan-pad cooling performance for a photovoltaic powered greenhouse in Saudi Arabian summer" International Agricultural Engineering Journal, 13(4):113-124.
Arbel, A. ; Yekutieli, O. ; and Barak, M. (1999) "performance for cooling greenhouses" Journal of Agricultural Engineering Research, 72(2):129-136.
Argus Control Systems, LTD (2009) "Understanding and using VPD" Argus Application Note, Printed in Canada.
ASHRAE (2005) "Handbook of Fundamentals" American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, New York, USA.
Bailey, B. J. ; and Kano, A. (1995) "greenhouse climate control-new challenges" Acta Horticulturae, 399:13-23.
Camargo, J. R. ; Ebinuma, C. D. ; Silveria, J. L. (2005) "Experimental performance of a direct evaporative cooler operating during summer in a Brazilian city" International journal of Refrigeration, 28:1124-1132.
Cerci, Y. (2003) "A new ideal evaporative freezing cycle" International Journal of Heat and Mass Transfer, 46:2967–2974.
Costelloe, B. ; Finn, D. (2003) "Indirect evaporative cooling potential in air-water systems in temperate climates" Energy and Buildings, 35 (6):573-591.
Elad, Y. ; Malathrakis, N. E. ; and Dik, A. J. (1996) "Biological control of Botrytis-incited diseases and powdery mildews in greenhouse crops" Crop Protection, 15(3):229-238
Heidarinejad, G. ; Farahani, M. F. ; and Delfani, S. (2010) "Investigation of a hybrid system of nocturnal radiative cooling and direct evaporative cooling" Building and Environment, 45:1521-1528.
Jain, D. ; and Tiwari, G. N. (2002) "Modeling and optimal design of evaporative cooling system in controlled greenhouse" Energy Conversion and Management, 43:2235-2250.
Jamal, K. A. (1994) "Greenhouse cooling in hot countries" Energy, 19(11):1187-1192.
Jin Guang-Yu ; Cai Wen-Jian ; Wang Yao-Wen ; and Yao-Ye (2006) "A simple dynamic model of cooling coil unit" energy Conversion and Management, 47(15-16): 2659-2672.
Kittas, C. ; Bartzanas, T. ; Jaffarin, A. (2001) "Greenhouse evaporative cooling measurement and data analysis" Transactions of the ASAE, 44(3):683-689.
Kittas, C. ; Bartzanas, T. ; Jaffarin, A. (2003) "Temperature gradients in a partially shaded large greenhouse equipped with evaporative cooling pads" Bio-systems Engineering, 85(1):87-94.
Meir, M. G. ; Rekstad, J. B. ; and Lovvik, O. M. (2003) "A study of a polymer-based radiative cooling system" Solar energy, 73(6):403-417.
Nelson, P. V. (1996) "Greenhouse operation and management: Fifth edition, Prentice-hall, Inc., New Jersey, 07632
Prenger, J. J. ; and Ling, P. P. (2004) "Greenhouse condensation control" understanding and using vapour pressure deficit (VPD), Fact Sheet, Ohio State University Extension, Columbus, USA.
Sethi, V. and Sharma, S. K. (2007) "Survey of cooling technologies for worldwide agricultural greenhouse application" Journal of Solar Energy, 81:1447-1459
Toida, H. ; Kozai, T. ; and Ohyama, K. (2006) "Enhancing for  evaporative rate using an upward air stream to improve greenhouse-cooling performance" Bio-systems Engineering, 93(2):205-211.
Wang, S. K. (2001) "Handbook of air conditioning and refrigeration" 2nd edition, McGraw-hill, USA
Willits, D. H. (2003) "Cooling fan ventilated greenhouse; a modeling study" Bio-Systems Engineering, 84(3):315-329.
Wu, J. M. ; Huang, X. ; and Zhang, H. (2009) "Numerical investigation on the heat and mass transfer in a direct evaporative cooler" applied Thermal Engineering, 29:195-201.