مطالعه عددی تاثیر سیستم گرمایش و تابش خورشید بر تغییرات دما در یک گلخانه با دیواره های شیشه ای در فصل زمستان

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، آزمایشگاه پژوهشی توربولانس، دینامیک سیالات محاسباتی و احتراق، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم، قم، ایران

2 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، آزمایشگاه پژوهشی توربولانس، دینامیک سیالات محاسباتی و احتراق، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم، قم، ایران

3 دستیار پژوهشی، آزمایشگاه پژوهشی توربولانس، دینامیک سیالات محاسباتی و احتراق، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

در برخی مکان ‌ها با زمستان ‌های سخت، گرمای حاصل از تابش نور خورشید و ذخیره ‌شده در خاک ممکن است برای گرم کردن گلخانه کافی نباشد. در چنین شرایطی، حرارت اضافی مورد نیاز باید با سیستم های گرمایشی تامین شود. هدف از این مطالعه ارزیابی میزان اثر بخشی سیستم گرمایش در گلخانه ‌ای شیشه ای دارای دریچه‌ سهای هوای جانبی و فن های مکانیکی در دو دوره شبانه و روزانه است. در این مطالعه هفت طرح گلخانه ای مختلف در دو دوره روزانه و شبانه بررسی شده است. در دوره روزانه با ایجاد تغییر در فشار فن ها تلاش شده تا بهترین حالت برای تامین دمای مناسب گلخانه به دست آید. همچنین در این دوره تاثیر تابش خورشید بر میدان جریان و تغییرات دمای داخل سالن نیز بررسی شده است. در دوره شبانه نیز میزان تغییرات دما با باز و بسته کردن دریچه های جانبی و تغییر دمای کف سالن مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاصل از پژوهش نشان می‌دهند که گلخانه با اختلاف فشار 100 پاسکال در دوره روزانه و گلخانه با دمای کف 15/323 کلوین و دریچه های جانبی بسته در دوره شبانه شرایط مناسب تری جهت پرورش گیاهان در خارج از فصل دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] J. Businger, "De Invloed van Raamstanden op de Ventilatie van Kassen," Tuinbouw (Neth.), Vol. 17, pp. 897-903, 1954, doi: https://doi.org/10.17660/ActaHortic.1996.406.4.
 
[2] M. OKADA and T. TAKAKURA, "Guide and Data for Greenhouse Air Conditioning 3. Heat Loss due to Air Infiltration of Heated Greenhouse," Journal of Agricultural Meteorology, Vol. 28, No. 4, pp. 223-230, 1973. doi: https://doi.org/10.2480/agrmet.28.223.
 
[3] G. P. Bot, Greenhouse Climate: from Physical Processes to a Dynamic Model. Wageningen University and Research, 1983.
 
[4] T. De Jong, Natural Ventilation of Large Multi-span Greenhouses. Wageningen University and Research, 1990.
[5] T. Boulard, B. Draoui, and F. Neirac, "Calibration and Validation of a Greenhouse Climate Control Model," In II IFAC/ISHS Workshop: Mathematical & Control Applications in Agriculture & Horticulture 406, 1994, pp. 49-62.
 
[6] A. Rouboa and E. Monteiro, "Computational Fluid Dynamics Analysis of Greenhouse Microclimates by Heated Underground Tubes," Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 21, pp. 2196-2204, 2007. doi: https://doi.org/10.1007/BF03177480.
 
[7] N. Tadj, T. Bartzanas, D. Fidaros, B. Draoui, and C. Kittas, "Influence of Heating System on Greenhouse Microclimate Distribution," Transactions of the ASABE, Vol. 53, No. 1, pp. 225-238, 2010. doi: https://doi.org/10.13031/2013.29498.
 
[8] R. Nebbali, J. Roy, and T. Boulard, "Dynamic Simulation of the Distributed Radiative and Convective Climate within a Cropped Greenhouse," Renewable Energy, Vol. 43, pp. 111-129, 2012. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.12.003.
 
[9] N. Couto, A. Rouboa, E. Monteiro, and J. Viera, "Computational Fluid Dynamics Analysis of Greenhouses with Artificial Heat Tube," 2012. doi: https://doi.org/10.4236/wjm.2012.24022.
 
[10] X.-w. WANG, J.-y. LUO, and X.-p. LI, "CFD Based Study of Heterogeneous Microclimate in a Typical Chinese Greenhouse in Central China," Journal of Integrative Agriculture, Vol. 12, No. 5, pp. 914-923, 2013. doi: https://doi.org/10.1016/S2095-3119(13)60309-3.
 
[11] J. Flores-Velazquez, J. I. Montero, E. J. Baeza, and J. C. Lopez, "Mechanical and Natural Ventilation Systems in a Greenhouse Designed using Computational Fluid Dynamics," International Journal of Agricultural and Biological Engineering, Vol. 7, No. 1, pp. 1-16, 2014.
 
[12] T. Boulard, J.-C. Roy, J.-B. Pouillard, H. Fatnassi, and A. Grisey, "Modelling of Micrometeorology, Canopy Transpiration and Photosynthesis in a Closed Greenhouse using Computational Fluid Dynamics," Biosystems Engineering, Vol. 158, pp. 110-133, 2017. doi: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2017.04.001.
 
[13] Y. Jia, C. Wang, C. Zhang, and W. Li, "Numerical Modelling of Radiation-convection Coupling of Greenhouse using Underfloor Heating," Open Journal of Fluid Dynamics, Vol. 7, No. 3, pp. 448-461, 2017. doi: https://doi.org/10.4236/ojfd.2017.73030.
 
[14] M. Dhiman, V. Sethi, B. Singh, and A. Sharma, "CFD Analysis of Greenhouse Heating using Flue Gas and Hot Water Heat Sink Pipe Networks," Computers and Electronics in Agriculture, Vol. 163, p. 104853, 2019. doi: https://doi.org/10.1016/j.compag.2019.104853.
 
[15] M. Modest, "Radiative Heat Transfer. 2nd Edition," 2003. doi: https://doi.org/10.1016/b978-012503163-9/50023-0.
 
[16] M. Modest, "Radiative Heat Transfer. Academic Press.," 2013. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-386944-9.50023-6.
 
[17] M. Missaghi, "Mathematical Modelling of Chemical Sources in Turbulent Combustion," ed: The University of Leeds, Leeds, UK, 1987.
 
[18] M. Abderrahman, B. Abdelaziz, and O. Abdelkader, "CFD Modeling of an Even-span Greenhouse Dryer under Natural and Forced Convection Modes," In Journal of Physics: Conference Series, 2021, Vol. 2022, No. 1: IOP Publishing, p. 012030. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2022/1/012030.