الامکانیه الحراریه لمنظومه تبادل حرارى بین الهواء والتربه

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 مدرس الهندسه الزراعیه - قسم الهندسه الزراعیه - کلیه الزراعه - جامعه کفر الشیخ، مصر.

2 أستاذ الهندسه الزراعیه - قسم الهندسه الزراعیه - کلیه الزراعه - جامعه کفر الشیخ، مصر.

3 طالب درسات علیا – ماجستیر – قسم الهندسه الزراعیه - کلیه الزراعه – جامعه کفر الشیخ، مصر.

المستخلص

تم دراسه امکانیه استخدام الانابیب المدفونه بالتربه کمنظومه تبادل حرارى بین الهواء والتربه  فى منطقه الدلتا تجریبیا باستخدام نظامین مختلفین. تم ترکیب النظامین فى المزعه البحثیه بکلیه الزراعه جامعه کفر الشیخ , مصر. النظام الأول یتکون من أنبوبه واحده قطرها 10,85 سم محاطه بالتربه بینما الثانى یتکون من أنبوبتین متحدتى المرکز الأولى بقطر  10,85 سم ومحاطه بأنبوبه أخرى ذات قطر 16,2 سم وتم ملئ الفراغ الحلقى بینهما بالماء. الجزء الفعال ف کلا النظامین متساوین فى الطول حیث کان طول کل منهما  12 م. تم دفن النظامین على عمق 0,75 م تحت سطح التربه على بعد 5 م کمسافه بینیه بینهما. تم استخدام شاحن هواء بقدره 0,75 کیلووات لدفع الهواء خلال النظامین. کما یوجد صمامین لتعدیل وضبط معدل مرور الهواء فى النظامین للحصول على نفس سرعات مرور الهواء فى کلا النظامین وذلک بمساعده بوابه دائریه تم ترکیبها على فتحه السحب لشاحن الهواء. تم تشغیل النظامین خلال فصلى الصیف والشتاء بخمس سرعات مختلفه وهى 1,8 ; 3,7 ; 5,7 ; 7,7  ; 9,7       واربع فترات تشغیل وهى 6  ; 9  ;12  ; 22 . وتم رصد درجات حراره الدخول والخروج للهواء وکذلک الرطوبه النسبیه له, درجات حراره الهواء المحیطه. کما تم رصد والتأکد من سرعات الهواء المطلوب دراستها وکذلک تسجیل استهلاک التیار الکهربى. وتم ایضاح امکانیه المنظومه المقترحه فى تعدیل درجه حراره الهواء عن طریق انخفاض / ارتفاع درجه الحراره , معدل نزع / اضافه الطاقه الحراریه بالاضافه الى معامل الاداء. وکانت اهم النتائج هى : اقصى انخفاض و ارتفاع فى درجات الحراره 12,65 °س عند سرعه 1,8 م/ث , 12 ساعه تشغیل و 6,27 °س عند سرعه 3,7 م/ث , 12 ساعه تشغیل و ذلک للنظام الاول. أقصى حراره مزاله 679.9 وات لصالح النظام الثانى عند سرعه 9.7 م/ث , 22 ساعه تشغیل وتناظر مع معدل اداء 3.96 . أقصى حراره مضافه 628.7 وات لصالح النظام الاول عند سرعه 9.7 م/ث , 12 ساعه تشغیل وتناظر مع معدل اداء 3.67 .

وجد ان مدى تغیر حراره الخروج خلال الیوم صغیر مما یدل على وجود تحکم بیئى جید. کلما زادت سرعه التشغیل نقص الانخفاض والارتفاع فى درجات الحراره وزادت الحراره المزاله و المضافه وذلک بسبب ان الزیاده فى سرعه الهواء یؤدى لزیاده معدل السریان الذى یفوق تأثیره تأثیر التغیر فى درجه الحراره . بصفه عامه لم یظهر النظام الثانى المقترح زیاده ملحوظه فى زمن الفعل الایجابى الحرارى المطلوب ومن ثم فیمکن القول ان النظام الاول له امکانیه حراریه جیده فى تعدیل درجه الهواء بالاضافه الى تمیزه بانخفاض التکلفه واطاله فتره تشغیله بدون اعطال متوقعه مقارنه بالنظام  الثانى.

الموضوعات الرئيسية


Al-Ajmi, F. ; D.L. Lovedayb, and V.I. Hanbyc. 2006. The cooling potential of earth–air heat exchangersfor domestic buildings in a desert climate. Building and Environment 41 : 235–244.
Ascione, F.; L. Bellia and F. Minichiello. 2011. Earth-to-air heat exchangers for Italian climates. Renewable Energy 36 :  2177-2188.
Badescu, V. 2007. Simple and accurate model for the ground heat exchanger of a passive house. Renewable Energy 32 : 845–855.
Bansal, V. ; R. Misra, G. D. Agrawal, and J. Mathur. 2009. Performance analysis of earth–pipe–air heat exchanger for winter heating. Energy and Buildings 41 : 1151–1154.
Bansal, V. ; R. Misra, G. D. Agrawal, and J. Mathur. 2010. Performance analysis of earth–pipe–air heat exchanger for summer cooling. Energy and Buildings 42 : 645–648.
Darkwa, J.; G. Kokogiannakis, C.L. Magadzire, and K. Yuan. 2011. Theoretical and practical evaluation of an earth-tube (E-tube) ventilation system. Energy and Buildings 43 : 728–736.
Dubey.  H. ; B. kothi and K. Choudhary.  2016. Performance analysis of earth tube heat exchanger. International Journal of Engineering Science & Research Technology. (IJESRT), 5(7): 323-331.
Ghosal, M. K. ; and G. N. Tiwari. 2006 . Modeling and parametric studies for thermal performance of an earth to air heat exchanger integrated with a greenhouse. Energy Conversion and      Management  47 : 1779–1798.
Ghosal, M. K. ; G. N. Tiwari, and N. S. L. Srivastava. 2004 . Thermal modeling of a greenhouse with an integrated earth to air heat exchanger: an experimental validation. Energy and Buildings 36 : 219–227.
Kassem, A. M. M. 1999. Possibilities of using soil heat as renewable source for conditioning greenhouse. Ph.D. Thesis, Agric. Mech. Department, Faculty of Agriculture, Mansoura University.      
Lee, K. H. ; and R. K. Strand. 2008.  The cooling and heating potential of an earth tube system in buildings. Energy and Buildings 40 : 486–494.
Mihalakakou, G. 2003. On the heating potential of a single buried pipe using deterministic and intelligent techniques. Renewable Energy 28 : 917–927.
Mihalakakou, G.; M. Santamouris and D. Asimakopouris. 1994. On the cooling potential of earth to air heat exchangers. Energy Convers. Mgmt 35 (5) : 395-402.
Mongkon, S.; S. Thepa, P. Namprakai and N. Pratinthong. 2013. Cooling performance and condensation evaluation of horizontal earthtube system for the tropical greenhouse. Energy and Buildings 66 : 104–111.
Ozgener, O. and L. Ozgener. 2010 a. Exergetic assessment of EAHEs for building heating in Turkey: A greenhouse case study. Energy Policy 38 : 5141–5150.
Ozgener, L. and O. Ozgener. 2010 b. Energetic performance test of an underground air tunnel system for greenhouse heating. Energy 35 : 4079-4085.
Ozgener, O.; L. Ozgener and D. Y. Goswami. 2011. Experimental prediction of total thermal resistance of a closed loop EAHE for greenhouse cooling system. International Communications in Heat and Mass Transfer 38 : 711–716.
Pfafferott, J. 2003. Evaluation of earth-to-air heat exchangers with a standardized method to calculate  energy efficiency. Energy and Buildings 35:  971–983.
Vaz, J.; M. A. Sattler, E. D. dos Santos and L. A. Isoldi. 2011. Experimental and numerical analysis of an earth–air heat exchanger. Energy and Buildings 43 : 2476–2482.
Wu, H.; S. Wang and D. Zhu. 2007. Modelling and evaluation of cooling capacity of earth–air–pipe systems. Energy Conversion and Management  48 : 1462–1471.
Yoon, G.; H. Tanaka and M. Okumiya. 2009. Study on the design procedure for a multi-cool/heat tube system. Solar Energy 83 : 1415–1424.