بررسی تجربی عملکرد سامانه ی گرمایش خورشیدی گلخانه مجهز به متمرکزکننده ی سهموی و جمع کننده ی خورشیدی تخت دو منظوره

ماشین های کشاورزی

مقاله 4، دوره 7، شماره 2 - شماره پیاپی 14، 1396، صفحه 364-378   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v7i2.56939

نویسندگان

محمد جعفری؛ حمید مرتضی پور^* ؛ کاظم جعفری نعیمی؛ محمد مهدی مهارلویی

گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

در تحقیق حاضر، برای تأمین حرارت مورد نیاز گلخانه، یک سامانه ی گرمایش خورشیدی مجهز به متمرکزکننده ی سهموی خطی و جمع کننده ی خورشیدی تخت دو منظوره، پیشنهاد گردید. در این سامانه از یک مخزن برای ذخیره حرارت تولید شده استفاده شد. جریان سیال حامل حرارت در داخل متمرکزکننده به‌صورت اجباری و با استفاده از پمپ انجام گرفت. یک جمع کننده ی خورشیدی در داخل گلخانه نصب گردید که در طول روز، وظیفه گردآوری تابش خورشید و ذخیره حرارت در مخزن و در شب نقش مبدل حرارتی برای انتقال حرارت ذخیره شده در سامانه ی گرمایش، به محیط گلخانه را داشت. ارزیابی سامانه ی پیشنهادی در سه سطح دبی سیال عبوری در متمرکزکننده (0/44، 0/75 و 1/5 لیتر بر دقیقه) و دو حالت با و بدون استفاده از جمع کننده ی تخت خورشیدی انجام گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که بیشترین بازده متمرکزکننده در بالاترین دبی سیال عبوری حدود 71 درصد به‌دست آمد. با بالا بردن دبی از 0/44 تا 1/5 لیتر بر دقیقه، به‌طور متوسط ذخیره حرارت در مخزن 32/14 درصد بهبود داشت. با استفاده از جمع کننده ی تخت خورشیدی، به طور متوسط 26/67 درصد و با بالا بردن دبی تا 1/5 لیتر بر دقیقه، 30 درصد در مصرف برق گرم کن کمکی، صرفه جویی گردید. در نهایت، بالاترین مقدار سهم خورشیدی سامانه پیشنهاد شده در تحقیق حاضر، 66 درصد بود که در بیشترین دبی سیال عبوری و با استفاده از جمع‌کننده‌ی تخت خورشیدی مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

جمع کننده ی تخت خورشیدی؛ گرمایش گلخانه؛ متمرکزکننده ی خورشیدی

مراجع

1. Attar, I., and A. Farhat. 2015. Efficiency evaluation of a solar water heating system applied to the greenhouse climate. Solar Energy 119: 212-224.

2. Bal, L. M., and S. Satya, and S. N. Naik. 2010. Solar dryer with thermal energy storage systems for drying agricultural food products: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 14: 2298-2314.

3. Benli, H. 2011. Energetic performance analysis of a ground-source heat pump system with latent heat storage for a greenhouse heating. Energy Conversion and Management 52: 581-589.

4. Benli, H., and A. Durmuş. 2009a. Evaluation of ground-source heat pump combined latent heat storage system performance in greenhouse heating. Energy and Buildings 41: 220-228.

5. Benli, H., and A. Durmuş. 2009b. Performance analysis of a latent heat storage system with phase change material for new designed solar collectors in greenhouse heating. Solar Energy 83: 2109-2119.

6. Bouadila, S., S. Skouri, S. Kooli, M. Lazaar, and A. Farhat. 2014. Solar energy storage application in Tunisian greenhouse by means of phase change materials. Pages 1-4. Composite Materials & Renewable Energy Applications (ICCMREA), 2014 International Conference on: IEEE.

7. Chau, J., T. Sowlati, S. Sokhansanj, F. Preto, S. Melin and X. Bi. 2009. Economic sensitivity of wood biomass utilization for greenhouse heating application. Applied Energy 86: 616-621.

8. Chong, K. K., and K. G. Chay, and K. H. Chin. 2012. Study of a solar water heater using stationary V-trough collector. Renewable Energy 39: 207-215.

9. Critten, D., and B. Bailey. 2002. A review of greenhouse engineering developments during the 1990s. Agricultural and forest Meteorology 112: 1-22.

10. Esen, M., and T. Yuksel. 2013. Experimental evaluation of using various renewable energy sources for heating a greenhouse. Energy and Buildings 65: 340-351.

11. Fernandez, F., F. G. Camacho, J. Perez, J. Sevilla, and E. M. Grima. 1998. Modeling of biomass productivity in tubular photobioreactors for microalgal cultures: effects of dilution rate, tube diameter, and solar irradiance. Biotechnology and Bioengineering 58: 605-616.

12. Ghosal, M., and G. Tiwari. 2004. Mathematical modeling for greenhouse heating by using thermal curtain and geothermal energy. Solar energy 76: 603-613.

13. Ghosal, M., and G. 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.

14. Hedayat, M., H. Mortezapour, H. Maghsoudi, and M. Shamsi. 2016. Performance Investigation of a Heat Recovery Assisted Solar Dryer for Mint Drying. Iranian Journal of Biosystem Engineering 46 (4): 379-388. (In Farsi).

15. Imtiaz Hussain, M., and A. Ali ,and G. H. Lee. 2015. Performance and economic analyses of linear and spot Fresnel lens solar collectors used for greenhouse heating in South Korea. Energy 90 (2): 1522-1531.

16. Jaber, J. O. 2002. Prospects of energy savings in residential space heating. Energy and Buildings 34: 311-319.

17. Jakhar, S., R. Misra, V. Bansal, and M. Soni. 2015. Thermal performance investigation of earth air tunnel heat exchanger coupled with a solar air heating duct for northwestern India. Energy and Buildings 87: 360-369.

18. Joudi, K. A., and A. A. Farhan. 2014. Greenhouse heating by solar air heaters on the roof. Renewable Energy 72: 406-414.

19. Kissock, J. K., and C. Eger. 2008. Measuring industrial energy savings. Applied Energy 85: 347-361.

20. Koffi, P. M. E., B. K. Koua, P. Gbaha, and S. Toure. 2014. Thermal performance of a solar water heater with internal exchanger using thermosiphon system in Côte d'Ivoire. Energy 64: 187-199.

21. Kooli, S., S. Bouadila, M. Lazaar, and A. Farhat. 2015. The effect of nocturnal shutter on insulated greenhouse using a solar air heater with latent storage energy. Solar Energy 115: 217-228.

22. Nualboonrueng, T., P. Tuenpusa, Y. Ueda, and A. Akisawa. 2013. The performance of PV‐t systems for residential application in Bangkok. Progress in Photovoltaics: Research and Applications 21: 1204-1213.

23. Ozgener, O., and A. Hepbasli. 2006. An economical analysis on a solar greenhouse integrated solar assisted geothermal heat pump system. Journal of Energy Resources Technology 128: 28-34.

24. Öztürk, H. H. 2005. Experimental evaluation of energy and exergy efficiency of a seasonal latent heat storage system for greenhouse heating. Energy Conversion and Management 46: 1523-1542.

25. Padilla, R. V., G. Demirkaya, D. Y. Goswami, E. Stefanakos, and M. M. Rahman. 2011. Heat transfer analysis of parabolic trough solar receiver. Applied Energy 88: 5097-5110.

26. Paksoy, M., Ö. Turkman, and M. Direk. 2010. Importance of geothermal water using for greenhouse heating in Turkey. Selcuk Tarim Ve Gida Bilimleri Dergisi 24: 50-53.

27. Razmipour, M., N. Alavi Naeini, H. Mortezapour, and A. Ghazanfari Moghadam. 2015. Performance evaluation of a solar dryer with finny, perforated absorber plate collector equipped with an air temperature control system for dill drying. Journal of Agricultural Machinery 5: 134-142. (In Farsi).

28. Santamouris, M., A. Argiriou, and M. Vallindras. 1994. Design and operation of a low energy consumption passive solar agricultural greenhouse. Solar Energy 52: 371-378.

29. Sethi, V., K. Sumathy, C. Lee, and D. Pal. 2013. Thermal modeling aspects of solar greenhouse microclimate control: A review on heating technologies. Solar Energy 96: 56-82.

30. Taki, M., Y. Ajabshirchi, R. Abdi, and O. Akbarpour. 2012. Analysis of Energy Efficiency for Greenhouse Cucumber Production Using Data Envelopment Analysis (DEA) Technique; Case Study: Shahreza Township. Journal of Agricultural Machinery 2: 28-37. (In Farsi).

31. Teitel, M., I. Segal, A. Shklyar, and M. Barak. 1999. A comparison between pipe and air heating methods for greenhouses. Journal of Agricultural Engineering Research 72: 259-273.

32. Tiwari, G., and N. Dhiman. 1986. Design and optimization of a winter greenhouse for the Leh-type climate. Energy Conversion and Management 26: 71-78.

33. Xu, J., and A. Buzzatti, and M. Gyulassy. 2014a. Azimuthal jet flavor tomography with CUJET2.0 of nuclear collisions at RHIC and LHC. Journal of High Energy Physics 2014: 1-90.

34. Xu, J., Y. Li, R. Wang, and W. Liu. 2014b. Performance investigation of a solar heating system with underground seasonal energy storage for greenhouse application. Energy 67: 63-73.

35. Zou, B., J. Dong, Y. Yao, and Y. Jiang. 2016. An experimental investigation on a small-sized parabolic trough solar collector for water heating in cold areas. Applied Energy 163: 396-407.