تبرید البیوت المحمیة باستخدام مبادل الهواء التحت أرضی والتبرید التبخیرى خلال موسم الصیف

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ المنشئات الزراعیة والتحکم البیئى – قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – ج. المنصورة، مصر.

2 استاذ الهندسة الزراعیة - قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – ج. قناة السویس، مصر.

3 استاذ مساعد الهندسة الزراعیة - قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – ج. قناة السویس، مصر.

4 مدرس مساعد - قسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – ج. قناة السویس، مصر.

المستخلص

تهدف الدراسة إلى استخدام مبادل الهواء التحت أرضى لتوفیر الظروف المثلى لنمو محصول الخیار داخل البیوت المحمیة. استخدمت للتجارب صوبتین من البلاستیک على شکل الجمالون المتناظر الجوانب بمساحة ارضیة 24 م2. الصوبة الاولى (ج1) متصلة بنظام مبادل الهواء التحت أرضى و المشیدة بمزرعة کلیة الزراعة جامعه قناة السویس, الإسماعیلیة, مصر. الصوبة الثانیة (ج2) محتویة على نظام تبرید بالتبخیر (نظام الوسادة و المروحة). التجارب نفذت خلال الفترة من اول یونیو 2012 و حتى الثانى من سبتمبر 2012. تم تصمیم نموذج محاکاة ریاضى على برنامج الماتلاب للتنبؤ بدرجة حرارة الهواء الداخلى للصوبة و کذلک درجة حرارة سطح التربة أثناء  فترة التجارب. وتوصلت الدراسة إلی أن درجة حرارة التربة على عمق 3 متر تظل ثابتة. المتوسط الشهری الیومى للکفاءة الحراریة الکلیة لنظام مبادل الهواء التحت أرضى خلال شهور یونیو یولیو وأغسطس وجدت 70.97 ،73.12 ، 77.48 % على الترتیب.

المتوسط الشهرى الیومى لکل ساعة لمعدل التبادل الحراری لنظام مبادل الهواء التحت أرضى وجد 2.63، 2.88، 3.42 کیلو وات/ساعة خلال شهور یونیو و یولیو وأغسطس على الترتیب بمتوسط 2.75 کیلو وات/ساعة. المتوسط الموسمی لکل ساعة لحرارة الهواء الخارجیة والداخلیة للصوبتین (ج1 و ج2) على الترتیب وجدت 29.6، 26.3، 25.7مο. و هذا یعنى ان انظمة مبادل الهواء التحت أرضی والتبرید بالتبخیر خفضت حرارة الهواء الداخلی للصوبتین (ج1و ج2) بمقدار 3.3 ، 3.9مο على الترتیب مقارنة بحرارة الهواء الخارجی. المتوسط الاسبوعى لطول ساق نباتات الخیار المزروع تحت الصوبتین (ج1و ج2) وجدت 15.19 و 16.92 سم/اسبوع, على الترتیب. کمیة المحصول الکلى للصوبتین (ج1و ج2) على الترتیب وجدت 212.1، 237.4 کیلوجرام. معامل الإرتباط بین النتائج المتحصل علیها من نموذج المحاکاة و النتائج المقاسة کان 0.981، 0.968، 0.974 لدرجة حرارة الهواء الداخلى لشهور یونیو و یولیو وأغسطس على الترتیب. معامل الارتباط بین النتائج المقاسة و المتحصل علیها من النموذج لحرارة التربة وجدت 0.986، 0.961، 0.986 على الترتیب لشهور یونیو یولیو وأغسطس.

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.
Aldrich, R. A. ; and Bartok, J. W. (1990) ''Greenhouse engineering'' Northeast Regional Agricultural Engineering Service, Comell University, Ithaca, New York, 14853.
Ali, H. M.; Moustafa, S. ; and El-Mansy, H. (1990) ''An efficient greenhouse design for hot climates'' Energy Conversion Management, 30 (4): 433-437.
ANSI/ASAESTANDARDS, American Society of Agricultural Engineers (2003) "Heating, Ventilating and
Cooling Greenhouses" ANSI/ASAE EP 406.4
Argus Control System LTD (2009) "Understanding and using VPD" www.agruscontrols.com, Canada V4B 3Y9.
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.
Ascione, F. ; Bellia, L. ; and Minichiello, F. (2011) ''Earth-to-air heat exchangers for Italian climates'' Renewable Energy 36, 2177-2188.
Bailey, B. J. (1995) "Greenhouse climate control-new challenges" Acta-Horticulturae. 399, 13-23.
Bansal, V. ; Misra, R. ; Agrawal, G. D. ; and Mathur, J. (2010) ''Performance analysis of earth-pipe-air heat exchanger for summer cooling'' Energy and Buildings, 42, 645-648.
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.
Black, C. A. (1965) ''Methods of Soil Analysis'' Society of Testing and Materials, No A, USA.
Chel, A. ; and Tiwari, G. N. (2010) ''Stand-alone photovoltaic (PV) integrated with earth to air heat exchanger (EAHE) for space heating/cooling of adobe house in New Delhi (India)'' Energy Conversion and Management, 51, 393-409.
Duffie, J. A. ; and Beckman, W. A. (1991) ''Solar Engineering of the Thermal Process Wiley'' Interscine New York, USA, 3-44.
Elad, Y. ; Malathrakis, N. E. ; and Dik A. J. (1996) "Biological control of Botrytis-incited diseases and powdery mil-dews in greenhouse crops" Crop Protection. 15(3): 229-238.
El-Sheikh, I. H. (2001) ''Soil heating and climate simulation model for greenhouses'' Ph.D, Thesis Institute for Techniik in Gratenbau and landwirtschaft, Universitat Hanover, Germany.
Garzoli, K. V. (1985) ''A simple greenhouse climate model'' Acta Horticulturae, 174, 393-400.
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. ; and Sirivastava, N. S. (2004) ''Thermal modeling of a greenhouse with an integrated earth to air heat exchanger, an experimental validation'' Energy and Buildings, 36(3): 219–227.
Hassan, A. A. (2001) ''Ground Family'' Arabic Text Book, Eldar Elarabia Publishing & Distribution, Cairo, Egypt, PP: 498.
Holman, J. P. (1992) ''Heat transfer'' McGraw-Hill. McGraw-Hill international book company, London, Hamburg, Paris, Sydney, and Tokyo.
Ibrahim, M. A. (1999) ''Predicting microclimatic conditions in greenhouses'' Misr Journal of Agricultural Engineering, 16 (1): 67-82. 
Incropera, F. P. ; and Dewitt, D. P.  (1996) ''Fundamental of Heat and Mass Transfer'' John wiley &Sons: 886.
Jain, D. ; and Tiwari, G. N. (2002) ''Modeling and optimal design of evaporative cooling system in controlled environment greenhouse'' Energy Conversion and Management, 43, 2235-2250.
Kassem, A. M. (1999) ''Possibilities of using soil heat as a renewable source for conditioned greenhouses'' Ph. D Science, Department of Agricultural Mechanization, Faculty of Agriculture, El- Mansoura University, Egypt.
Kittas, C. ; Bartzanas, T. ; and Jaffarin, A. (2001) ''Greenhouse evaporative cooling: measurement and data analysis'' Transactions of the ASAE, 44 (3): 683-689.
Kittas, C. ; Karamanis, M. ; and Katsoulas, N. (2005) ''Air temperature regime in a forced ventilated greenhouse with rose crop'' Energy and Buildings, 37 (8): 807-812.
Klute, A. (1986): Methods of soil analysis. Physical and Minarological Methods, 2nd Edition, Madison Wisconsin, USA.
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.
Kumar, R. ; Ramesh, S. ; and Kaushik, S. C. (2003) ''Performance evaluation and energy conservation potential of earth–air–tunnel system coupled with non- air-conditioned building'' Building and Environment, 38, 807-13.
Lewis, M. J. (1990) ''Physical properties of foods and food processing system'' Ellis Horwood limited.
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.
Mc Adams (1954) ''Heat Transmission'' 3rd edition, Mc Graw – Hill Book Company, New York, USA.
Mujahid, A. M. ; and Alamoud, A. R. (1988) ''An easily designed and constructed photovoltaic pyrheliometer'' Solar &Wind Technology, 5 (2): 127-130.
Nelson, V. P. (1990) ''Greenhouse operation and management'' Third Edition, A Reston Book, Prentice-Hall, Inc, Englewood cliffs, New Jersey, USA, 598pp.
Norton, B. (1992) ''Solar Energy thermal technology'' Springer- Veriag, London, 279.
Pieters, J. G. ; Deltour, J. M. ; and Debruyckere, M. J. (1994) ''Condensation and static heat transfer through greenhouse cover during night'' Trans, ASAE, 37(6) 1965-1972.
Pringer, J. J. ; and Ling, P. P. (2004) "Greenhouse condensation control; Understanding and using vapour pressure deficit" Extension Fact-sheet, Ohio Sate University  Extension, USA.
Pringer, J. J. ; and Ling, P. P. (2004) "Greenhouse condensation control; Understanding and using vapour pressure deficit" Extension Fact-sheet, Ohio Sate University  Extension, USA.
Sethi, V. P. ; and Sharma, S. K. (2007) ''Survey of cooling technologies for worldwide agricultural greenhouse applications'' Solar Energy, 81, 1447-1459.
Shukla, A. ; Tiwari, G. N. ; and Sodha, M. S. (2008) ''Experimental study of effect of an inner thermal curtain in evaporative cooling system of cascade greenhouse'' Solar Energy, 82 (1): 61-72.
Sonntage, R. ; and Borgnakke, C. (1988) ''Fundamental of Thermodynamics   (Sth edit)'' Computer Aided thermodynamic Tables 2 (CATT2) developed by Intellipro,Ggordon van wylen  John wiley & Sons, Inc.
Taha, A. (2003) ''Simulation model of energy fluxes in passive solar greenhouse with concrete North wall'' ph.D, Thesis Institute for Techniik in Gratenbau and landwirtschaft, Universitat Hanover, Germany.
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.
Woodson T. ; Coulibaly, Y. ; and Traore E. S. (2012) ''Earth–air heat exchangers for passive air conditioning: case study Burkina Faso'' Journal of Construction in Developing Countries, 17 (1): 21-33