تقليل الانحراف الحراري داخل البيوت المحمية باستخدام التسخين الشمسي وأنابيب الهواء التحت أرضية

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ مساعد الهندسة الزراعية - کلية الزراعة - جامعة قناة السويس - مصر.

2 أستاذ الهندسة الزراعية - کلية الزراعة - جامعة قناة السويس - مصر.

3 معيد بقسم الهندسة الزراعية - کلية الزراعة - جامعة قناة السويس - مصر.

المستخلص

تهدف الدراسة إلى استخدام التسخين الشمسي ومبادل الهواء التحت أرضى لتوفير الظروف المثلى لنمو محصول الخيار داخل البيوت المحمية. استخدمت للتجربة ثلاث صوب من البلاستيک على شکل الجمالون المتناظر الانحدار بمساحة ارضية 24 م2 بمزرعة کلية الزراعة جامعه قناة السويس خلال شتاء 2020. الصوب مصنوعة من مواسير المياه المجلفنة بقطر واحد بوصة ومغطاه بطبقة مزدوجة من البولي إيثيلين بسمک 150 ميکرون أيضاً تم توجيه الصوب الثلاثة باتجاه شرق غرب. الصوبة الاولى يتم تسخينها بمجمع مياه شمسي مزود بنظام تعقب شمسي. الصوبة الثانية متصلة بنظام مبادل الهواء التحت أرضى أما الصوبة الثالثة تستخدم کصوبة مقارنة. نظام التسخين الشمسي مکون من أربعة أجزاء (أ) نظام تعقب شمسي (ب) مجمع مياه شمسي مسطح (ج) خزان معزول من البلاستيک سعة 500 لتر (د) مبادل حراري مصنوع من مواسير الألومنيوم.           نظام مبادل الهواء التحت أرضي تم تصميمه على عمق 3 م بطول 26 م وقطر 6 بوصة. وقد توصلت الدراسة إلي:-

درجة حرارة ثبات التربة وجدت على عمق 3 متر بمقدار7,21 مο وتظل ثابتة عند وحول هذه القيمة.
کفاءة نظام مبادل الهواء التحت أرضي تتناسب عکسياً مع درجة حرارة دخول وخروج الهواء.  المتوسط الکلى للکفاءة الحرارية لنظام مبادل الهواء التحت أرضى 65 % خلال فترة التدفئة.
الکفاءة الحرارية الکلية لمجمع المياه الشمسي وجدت 6,59 %
المتوسط الليلي لدرجات الحرارة للصوب الثلاثة والهواء الخارجي وجدت 3,12 ، 6,11 ، 3,9 و4,9 مο
کمية محصول الخيار للصوب (ج1 وج2) أعلى إنتاجية بمقدار97 و66% مقارنة بصوبة الکنترول.

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية


Abed Elfattah, S.; Mostafa, M. M.;Elnono, M. A.and Kassem, A. M. (2014) ''Greenhouse heating and ventilation control system'' Misr J. Ag. Eng., 31 (2): 667 - 682
Al-Ajmi, F.; Loveday, D. L.  and Hanby, V. I. (2006) ''The cooling potential of earth-air heat exchangers for domestic buildings in a desert climate'' Building and Environment, 41, 235-244.
Anusha, K.; Chandra, S. and Mohan, R. (2013) ''Design and development of real time clock based efficient solar tracking system'' International journal of Engineering Research and Applications (IJERA) 3, 1219-1223.
Arnold, K. A.; Camplell, G. S.; Nielsen, D. R.; Jackson, R. D.; Chair, A. K. and Morthand M. M. (1986) ''Methods of soil analysis'' Part (1) Physical and Mineralogical Methods second edition, American Society of Agronomy, Inc. Ch (15): 383-409.
Attar, I. ; Naili, N. ; Khalifa, N. ; Hazami, M. ; Lazaar, M. and Farhat, A., (2014) ''Experimental study of an air conditioning system to control a greenhouse microclimate''  Energy Convers. Manag. 79, 543-553.
Banerjee, R. (2015) ''Solar Tracking System''. International Journal of Scientific and Research Publications, 5 (3) 2250-3153.
Bazgaou, A.; Fatnassi, H.; Bouharroud, R.; Ezzaeri, K.; Gourdo, L.; Wifaya, A. and Bouirden, L. (2021) '' Effect of active solar heating system on microclimate, development, yield and fruit quality in greenhouse tomato production'' Renewable Energy, 165, 237-250.‏
Bisoniya, T. S.; Kumar, A. and Baredar, P. (2013) ''Experimental and analytical studies of earth–air heat exchanger (EAHE) systems in India: A review'' Renewable and Sustainable Energy Reviews, 19, 238-246.
Bolaji, B. O. (2006) ''Flow design and collector performance of a natural circulation solar water heater'' Journal of Engineering and Applied Sciences. 1(1), 7-13.
El-Shatoury, R. S. (2005) ''Effects of the plants density and nitrogenous fertilizer on growth characters of summer squash'' Master of Science, Horticulture department, Faculty of Agriculture, Suez Canal University, Egypt.
Ghosal, M. K. and Tiwari, G. N. (2006) ''Modeling and parametric studies for thermal performance of an earth-to-air heat exchanger integrated with a greenhouse'' Energy Conversion and Management August, 47 (13-14): 1779-1798.
Ghosal, M. K.; Tiwari, G. N.; Das, D. K. and Pandey, K. P. (2005) ''Modeling and comparative thermal performance of ground air collector and earth air heat exchanger for heating of greenhouse'' Energy and Buildings, 37, 613-621.
Guihua, Li.; Runsheng, T. and Hao, Z. (2012) ''Optical Performance of Horizontal Single Axis tracked Solar Panels'' International Conference on Future Energy, Environment and materials, 16, 1744-1752.
Hassanien, R.H.E.; Li, M. and Tang, Y., (2018) ''The evacuated tube solar collector assisted heat pump for heating greenhouses''. Energy Build, 169, 305-318.
Imre, L. (2020). ''Solar drying'' CRC Press 373-451.‏
Khan, M. T. A.; Tanzil, S. M. S.; Rahman, R. and Alam, S. M. S. (2010) ''Design and Construction of an Automatic Solar Tracking System''. 6th International Conference on Electrical and Computer Engineering, 18 – 20 December, Dhaka, Bangladesh.
Kishk, S. S. and Abu-Zeid, M. A. (2019) ''Experimental Evaluation of Two Serpentine Flat Plate Solar Water Heating Systems''. Misr Journal of Agricultural Engineering, 36(2), 629-642.‏
Kishk, S.S. ( 2014) '' Earth Air Heat Exchanger System for Cooling and Heating Greenhouses During Summer and Winter Seasons''  Horticultural Produces. Ph.D. Dissertation. Agric. Eng. Dept. Faculty of Agricultuer, Suez Canal University, Egypt
Kumar, K. S.; Tiwari, K. N. and Madan, K. (2009) ''Design and technology for greenhouse cooling in tropical and subtropical regions: A review'' Energy and Buildings, 41, 1269-1275.
Kurtbas, I. and Turgut, E. (2006) ''Experimental Investigation of Solar Air Heater with Free and Fixed Fins: Efficiency and Exergy Loss''. International Journal of Science & Technology, 1 (1) 75 - 82.
Li, H.; Yu. Y.; Niu, F.; Shafik, M. and Chen, B. (2014) ''Performance of a coupled cooling system with earth-to-air heat exchanger and solar chimney'' Renewable Energy, 62, 468-477.
Milun, S.; Klic, T. and Bego, O. (2005) ''Measurement of soil thermal properties by spherical probe'' IEEE transactions on instrumentation and measurement, 54 (3).
Nayak, S. and Tiwari, G. N. (2010) ''Energy metrics of photovoltaic/thermal and earth air heat exchanger integrated greenhouse for different climatic conditions of India'' Applied Energy, 87, 2984-2993.
Nelson, V. P. (2006) ''Greenhouse operation and management'' Fifth Edition, A Reston Book, Prentice-Hall, Inc, Englewood cliffs, New Jersey, USA, 598pp.
Ozgener, O. and Hepbasli, A. (2007) ''A parametrical study on the energetic and exergetic assessment of a solar-assisted vertical ground-source heat pump system used for heating a greenhouse'' Building and Environment, 42, 11–24.
Shukla, A.; Tiwari, G. N. and Sodha, M. S. (2006) ''Thermal modeling for greenhouse heating by using thermal curtain and an earth–air heat exchanger'' Building and Environment, 41, 843-850.
Tiwari, G. N. (2003) ''Greenhouse technology for controlled environment'' India: Narosa Publishing House.
Tiwari, G. N.; Akhtar, M. A.; Shukla, A. and Khan, E. M. (2006) ''Annual thermal performance of greenhouse with an earth–air heat exchanger: An experimental validation'' Renewable Energy, 31, 2432-2446.
Vandecasteele, B.; Blindeman, L.; Amery, F.; Pieters, C.; Ommeslag, S.; Van Loo, K.; De Tender, C. and Debode, J.  C. P. (2020). ''Grow-Store-Steam-Re-peat: Reuse of spent growing media for circular cultivation of Chrysanthemum''  276, 124128.
Watane, N. D. and Dafde, R. A. (2013) ''Automatic solar tracker system''. International Journal of Scientific & Engineering Research, 4 (6), 93-100.
Xu, W.; Song, W. and Ma, C. (2020) ''Performance of a water-circulating solar heat collection and release system for greenhouse heating using an indoor collector constructed of hollow polycarbonate sheets''. Journal of Cleaner Production 253, 119918.
Yano, A., Cossu, M. J. R., & Reviews, S. E. (2019) ''Energy sustainable greenhouse crop cultivation using photovoltaic technologies''. 109, 116-137.
Zhao, Y.; Li, R.; Ji, C.; Huan, C.;  Zhang, B. and liu, L. (2019) ''Parametric study and design of an earth-air heat exchanger using model experiment for memorial heating and cooling''. Applied Thermal Engineering 148, 838-845.