ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ"

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΕΙ ΙΚΕΥΣΗ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΜΕ ΗΛΙΑΚΟ ΠΑΘΗΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΣΥΝ ΥΑΣΜΕΝΟ ΜΕ Υ ΡΟΡΡΟΗ Υ ΡΟΠΟΝΙΑΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΙΑΤΡΙΒΗ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Γ. ΚΟΥΓΙΑΣ ΓΕΩΠΟΝΟΣ ΥΠΟΤΡΟΦΟΣ ΙΚΥ ΕΠΙΒΛΕΠΟΥΣΑ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ: Χ. ΝΙΚΗΤΑ - ΜΑΡΤΖΟΠΟΥΛΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2007

2 Ευχαριστίες Ευχαριστώ θερµά την επιβλέπουσα της παρούσας διατριβής κ. Χρυσούλα Νικήτα- Μαρτζοπούλου, Καθηγήτρια της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. για τη δυνατότητα που µου έδωσε να ασχοληθώ µε το παρόν θέµα, για την επιστηµονική συµβολή της στην εκπόνηση της µεταπτυχιακής µου διατριβής, καθώς και για την πολύτιµη καθοδήγησή της καθόλη τη διάρκεια των προπτυχιακών και µεταπτυχιακών µου σπουδών. Θερµές ευχαριστίες θέλω να εκφράσω και στον κ. Ιωάννη Μπάτση της εταιρίας Γεωθερµική Α.Ε., για την επινόηση και τη δωρεάν εγκατάσταση του συνδυασµένου ηλιακού συστήµατος εξοικονόµησης ενέργειας µε υδροπονία, την αποτελεσµατικότητα του οποίου διερευνήσαµε µε την παρούσα διατριβή. Επίσης, ευχαριστώ όλους τους ανθρώπους που µε βοήθησαν, στη διεξαγωγή του πειράµατος και στη συγγραφή της διατριβής. Ιδιαίτερες ευχαριστίες εκφράζω στα άλλα δύο µέλη της εξεταστικής επιτροπής, κ.κ. Γεράσιµο Μαρτζόπουλο, Καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. και Σταύρο Βουγιούκα, επίκουρο Καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. για τις πολύτιµες συµβουλές και υποδείξεις τους. Επίσης ευχαριστώ τον κ. ηµήτριο Γερασόπουλο, επίκουρο Καθηγητή της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. για τις χρήσιµες οδηγίες και την πρακτική βοήθεια στη διεξαγωγή του πειράµατος. Ευχαριστώ την κ. Κατερίνα Τζαβέλα- Κλωνάρη, Καθηγήτρια της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. για την ανάλυση των δειγµάτων φυτών στο Εργαστήριο Φυτοπαθολογίας της Γεωπονικής Σχολής. Για την οικονοµική στήριξη που µου παρείχε κατά την εκπόνηση της διδακτορικής µου διατριβής, οφείλω να ευχαριστήσω το Ίδρυµα Κρατικών Υποτροφιών (Ι.Κ.Υ.). Ευχαριστώ όλους τους γνωστούς και φίλους που βοήθησαν πρακτικά στο δύσκολο έργο της καλλιέργειας των φυτών. Τέλος, ευχαριστώ ιδιαίτερα τους γονείς µου για την ηθική και υλική υποστήριξή τους καθόλη τη διάρκεια των µεταπτυχιακών µου σπουδών. i

3 Πρόλογος ΠΡΟΛΟΓΟΣ Τις τελευταίες δεκαετίες έχει παρατηρηθεί θεαµατική αύξηση στην θερµοκηπιακή καλλιέργεια λαχανικών και κηπευτικών ειδών, τόσο στην Ελλάδα όσο και στην ευρύτερη περιοχή της Μεσογείου. Κύρια αίτια της προοδευτικής αύξησης των θερµοκηπιακών εκτάσεων αποτελούν η τάση προς την εντατικοποίηση και η προσπάθεια εκσυγχρονισµού της παραγωγής αγροτικών προϊόντων. Άµεσο επακόλουθο της τάσης αυτής είναι η αυξηµένη κατανάλωση ενέργειας, η οποία για τη θέρµανση ενός θερµοκηπίου προσεγγίζει το 30% του συνολικού ετήσιου κόστους παραγωγής. Είναι γνωστό ότι οι συνολικές απαιτήσεις θέρµανσης των θερµοκηπίων καλύπτονται ως επί το πλείστον από τη χρήση συµβατικών καυσίµων. Αυτό έχει ως αποτέλεσµα τη σηµαντική επίδραση στον χρόνο καλλιέργειας, την ποιότητα και την ποσότητα των προϊόντων, αφού ο πρωταρχικός στόχος των θερµοκηπίων είναι να παράγουν αγροτικά προϊόντα εκτός της καλλιεργητικής περιόδου. Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήµατα είναι θέµα πρωταρχικής σηµασίας να εφαρµοστούν εναλλακτικές τεχνολογίες θέρµανσης, µε χαµηλό κόστος και αποδοτική-αξιόπιστη λειτουργία. Η ανάγκη εξοικονόµησης ενέργειας και το αυξανόµενο ενδιαφέρον για τη µείωση του ενεργειακού κόστους στα θερµοκήπια, οδήγησε σε εκτενείς προσπάθειες αξιοποίησης των ήπιων µορφών ενέργειας όπως είναι η γεωθερµική ενέργεια, η ενέργεια από βιοµάζα και η ηλιακή ενέργεια. Με τη χρήση παθητικών ηλιακών συστηµάτων θέρµανσης, όπως το παθητικό ηλιακό σύστηµα των πλαστικών σωλήνων µε νερό, µπορεί να επιτευχθεί µείωση της εξάρτησης από συµβατικά καύσιµα. Το σύστηµα αυτό αποτελείται από πλαστικούς, λείους και εύκαµπτους σωλήνες πολυαιθυλενίου, οι οποίοι είναι πληρωµένοι µε νερό και τοποθετούνται κατά µήκος των σειρών των φυτών. Η βασική αρχή λειτουργίας του είναι ότι κατά τη διάρκεια της ηµέρας το παθητικό ηλιακό σύστηµα συλλέγει µέρος της εισερχόµενης ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στους σωλήνες θερµαίνοντας το περιεχόµενο νερό και συνεπώς λειτουργεί ως αποθήκη θερµότητας. Η αποθηκευµένη αυτή θερµότητα απελευθερώνεται στο εσωτερικό περιβάλλον του θερµοκηπίου εφόσον η θερµοκρασία του αέρα του θερµοκηπίου είναι µικρότερη από τη θερµοκρασία του νερού του σωλήνα πολυαιθυλενίου. ii

4 Πρόλογος Στην παρούσα διατριβή, που εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράµµατος Σπουδών του Τοµέα Εγγείων Βελτιώσεων, Εδαφολογίας και Γεωργικής Μηχανικής της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ., αξιολογήθηκε η απόδοση ενός παθητικού ηλιακού συστήµατος θέρµανσης θερµοκηπίου σε συνδυασµό µε υδροπονική εγκατάσταση κατά την καλλιεργητική περίοδο της άνοιξης. Ειδικότερα, πρόθεση της έρευνας είναι η εκτίµηση του ποσοστού κάλυψης των θερµικών απαιτήσεων ενός θερµοκηπίου µε τη χρήση παθητικού συστήµατος πλαστικών σωλήνων µε σκοπό να µελετηθούν η εξοικονόµηση ενέργειας που συντελείται από τη χρήση του συγκεκριµένου παθητικού ηλιακού συστήµατος, η σύγκριση της κατανάλωσης πετρελαίου για την κάλυψη των θερµικών αναγκών του θερµοκηπίου και ο έλεγχος της επίδρασης του συστήµατος στη ρύθµιση του περιβάλλοντος του θερµοκηπίου. Στο θεωρητικό µέρος της διατριβής γίνεται αναφορά στους παράγοντες που επηρεάζουν το περιβάλλον του θερµοκηπίου και δίδεται ιδιαίτερη έµφαση στην ανάλυση του ισοζυγίου ενέργειας στα θερµοκήπια. Ακόµα, αναφέρονται πηγές και τρόποι εξοικονόµησης ενέργειας και γίνεται εκτενής αναφορά στις αρχές και τους µηχανισµούς λειτουργίας του παθητικού ηλιακού συστήµατος θέρµανσης µε πλαστικούς σωλήνες µε νερό. Στο τέλος του θεωρητικού µέρους παρατίθεται βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά µε την υδροπονία. Στο δεύτερο µέρος της διατριβής γίνεται η παρουσίαση σκοπού του πειράµατος και ακολουθεί αναφορά των υλικών και των µεθόδων που χρησιµοποιήθηκαν κατά τη διεξαγωγή των πειραµατικών µετρήσεων. Στα δύο τελευταία κεφάλαια παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα και τα συµπεράσµατα που εξήχθησαν από την έρευνα. iii

5

6

7

8

9

10

11 ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΜΒΟΛΩΝ ΚΑΙ ΜΟΝΑ ΩΝ A επιφάνεια [m 2 ] A c επιφάνεια του υλικού κάλυψης [m 2 ] A g επιφάνεια του εδάφους του θερµοκηπίου [m 2 ] A G-SS επιφάνεια του εδάφους που καλύπτεται από το παθητικό ηλιακό σύστηµα [m 2 ] A G-SS-cont επιφάνεια των σωλήνων που είναι σε επαφή µε το έδαφος [m 2 ] A loss-ss-free ελεύθερη επιφάνεια του παθητικού ηλιακού συστήµατος [m 2 ] o C C c Βαθµός Κελσίου, µονάδα θερµοκρασίας ροή υδρατµών που συµπυκνώνονται στην εσωτερική επιφάνεια του καλύµµατος [Κg m -2 s -1 ] συντελεστής που καθορίζεται από τις θερµικές ιδιότητες του αέρα και εξαρτάται από τη θερµοκρασία αδιάστατος c p ειδική θερµότητα αέρα [KJ Kg -1 o C -1 ] cm Εκατοστό, µονάδα µήκους C ss σταθµισµένος όρος ανταλλαγής ακτινοβολίας [W m -2 o Κ -4 ] D υδραυλική διάµετρος του αγωγού που στις περιπτώσεις κυλινδρικού αγωγού συµπίπτει µε τη φυσική διάµετρό του [m] D έλλειµα κορεσµού [kpa] d cy διάµετρος οριζόντιων κυλίνδρων [m] E τάση υδρατµών [kpa] e s G πίεση που ασκούν οι υδρατµοί σε κορεσµένη ατµόσφαιρα, σε ορισµένη θερµοκρασία [kpa] µάζα µεταφερόµενου αέρα µέσω του αγωγού, ανά µονάδα επιφάνειας της τοµής του αγωγού [Kg m -2 s -1 ] g συντελεστής βαρύτητας m s -2 g cnd αγωγιµότητα µεταφοράς της µάζας [m s -1 ] Gr αριθµός Grashof αδιάστατος h c συντελεστής θερµικής µεταφοράς [W m -2 o C -1 ] x

12 h c µέσος συντελεστής θερµικής µεταφοράς [W m -2 o C -1 ] H sg απώλειες θερµότητας µε αγωγή και ακτινοβολία [W] I ένταση ηλιακής ακτινοβολίας [KW m -2 ] K συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας [W m -1 o C -1 ] o Κ Βαθµός Kelvin, µονάδα θερµοκρασίας ( o Κ= o C) Kg Χιλιόγραµµο, µονάδα βάρους J Joule, µονάδα θερµότητας l πάχος [m] L χαρακτηριστική διάσταση στερεού αντικειµένου [m] m Μέτρο, µονάδα µήκους m 2 m 3 Τετραγωνικό µέτρο, µονάδα επιφάνειας Κυβικό µέτρο, µονάδα όγκου n συντελεστής µετατροπής της ολικής ακτινοβολίας σε θερµική ενέργεια µέσα στο θερµοκήπιο αδιάστατος Nu αριθµός Nusselt αδιάστατος Pa Pascal, µονάδα πίεσης Pr αριθµός Prandtl αδιάστατος q ένταση θερµικού ρεύµατος [W] q cd απώλεια ή κέρδος θερµότητας µε αγωγή [W] q cv απώλεια θερµότητας µε µεταφορά [W m -2 ] q e θερµότητα από εξοπλισµούς που περιέχονται στο θερµοκήπιο [W] q f θερµότητα από το σύστηµα θέρµανσης [W] q g απώλεια ή κέρδος θερµότητας από το έδαφος [W] q H ένταση θερµικού ρεύµατος που καταναλίσκεται από το σύστηµα θέρµανσης [W m -2 ] q I θερµότητα από την εισερχόµενη ηλιακή ακτινοβολία [W] q iv λανθάνουσα θερµότητα [KJ s -1 ] q loss-ss συνολική απώλεια θερµότητας ανά m 2 της επιφάνειας του παθητικού ηλιακού συτήµατος [W m -2 ] q LR απώλεια θερµότητας µε ακτινοβολία [W m -2 ] q p θερµότητα που χρησιµοποιείται από τα φυτά για φωτοσύνθεση [W] xi

13 q r θερµότητα που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της αναπνοής των φυτών [W] q sv αισθητή θερµότητα [KJ s -1 ] q t θερµική ακτινοβολία που εκπέµπεται στην ατµόσφαιρα [W] q v απώλεια θερµότητας από τον αερισµό [W] q ε ειδική υγρασία [g Kg -1 ] R θερµική αντίσταση [W m 2 o C -1 ] r περατότητα του υλικού κάλυψης στην ηλιακή ακτινοβολία αδιάστατος,% Re αριθµός Reynolds αδιάστατος RH σχετική υγρασία [%] s ευτερόλεπτο, µονάδα χρόνου S b συνολικός ρυθµός εκποµπής ενέργειας [W] S bm συνολικός ρυθµός εκποµπής ενέργειας µέλανος σώµατος T απόλυτη θερµοκρασία [ o Κ] T 0 θερµοκρασία αέρα εξωτερικά του θερµοκηπίου [ o C] T a-lr θερµοκρασία της επιφάνειας που δέχεται την ακτινοβολία [ o Κ] T dp σηµείο δρόσου [ o C] T i θερµοκρασία αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου [ o C] T soil θερµοκρασία στην επιφάνεια του εδάφους [ o C] T w θερµοκρασία της επιφάνειας του σωλήνα [ o C] U συντελεστής θερµοπερατότητας [W m 2 o C -1 ] V εσωτερικός όγκος θερµοκηπίου [m 3 ] V o µέση ταχύτητα ροής του ρευστού [m s -1 ] VPD έλλειµµα τάσης υδρατµών [kpa] W Watt, µονάδα ισχύος W b συνολικός ρυθµός εκποµπής ενέργειας [W] X πάχος του φύλλου του µονωτικού πλαστικού [m] x a απόλυτη υγρασία του αέρα του θερµοκηπίου [Κg m -3 ] X r απόλυτη υγρασία της επιφάνειας του καλύµµατος στον κορεσµό [Κg m -3 ] β συντελεστής θερµικής διαστολής [ o C -1 ] θ διαφορά θερµοκρασίας [ o C] xii

14 ε ικανότητα εκποµπής ή εκπεµπτικότητα αδιάστατος ε a ικανότητα ακτινοβολίας της ατµόσφαιρας αδιάστατος ε s µέση ικανότητα ακτινοβολίας των εσωτερικών επιφανειών αδιάστατος λ max µήκος κύµατος ακτινοβολίας [µ] µ δυναµικό ιξώδες του αέρα [Kg m -1 s -1 ] µ ν δυναµική συνεκτικότητα [N s m -2 ] ρ πυκνότητα ρευστού [Kg m -3 ] σ σταθερά Stefan- Boltzman [W m -2 o Κ -4 ] τ t συντελεστής θερµικής µετάδοσης αδιάστατος ω απόλυτη υγρασία [g m -3 ] A επιφάνεια [m 2 ] A c επιφάνεια του υλικού κάλυψης [m 2 ] A g επιφάνεια του εδάφους του θερµοκηπίου [m 2 ] A G-SS επιφάνεια του εδάφους που καλύπτεται από το παθητικό ηλιακό σύστηµα [m 2 ] A G-SS-cont επιφάνεια των σωλήνων που είναι σε επαφή µε το έδαφος [m 2 ] A loss-ss-free ελεύθερη επιφάνεια του παθητικού ηλιακού συστήµατος [m 2 ] o C C c Βαθµός Κελσίου, µονάδα θερµοκρασίας ροή υδρατµών που συµπυκνώνονται στην εσωτερική επιφάνεια του καλύµµατος [Κg m -2 s -1 ] συντελεστής που καθορίζεται από τις θερµικές ιδιότητες του αέρα και εξαρτάται από τη θερµοκρασία αδιάστατος c p ειδική θερµότητα αέρα [KJ Kg -1 o C -1 ] Προθέµατα που χαρακτηρίζουν πολλαπλάσια µονάδων c Centi = 10-3 k Kilo = 10 3 M Mega = 10 6 xiii

15 Εισαγωγή 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1. ΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑ Α Ο πρωταρχικός σκοπός των θερµοκηπίων είναι η παραγωγή αγροτικών προϊόντων εκτός εποχής. Η κατασκευή των θερµοκηπίων στην Ελλάδα ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του 1950 και κατά την περίοδο η εξάπλωση των θερµοκηπιακών εκτάσεων ήταν εντυπωσιακή. Στο γεγονός αυτό συνετέλεσε και η χρησιµοποίηση του πλαστικού φύλλου πολυαιθυλενίου ως υλικού κάλυψης θερµοκηπίων. Στο σχήµα Α1 παρουσιάζεται η χρονική εξέλιξη των θερµοκηπίων στην Ελλάδα Έκταση (στρέµµατα) Χρόνος (έτη) Σχήµα Α1. Εξέλιξη των θερµοκηπίων στην Ελλάδα κατά τη περίοδο (Υπουργείο Γεωργίας, 2003). Η γεωγραφική κατανοµή των θερµοκηπίων στην Ελλάδα επηρεάζεται άµεσα από τις επικρατούσες σε κάθε περιοχή κλιµατολογικές συνθήκες. Γενικά τα θερµοκήπια 1

16 Εισαγωγή συγκεντρώνονται σε περιοχές χωρίς πολύ χαµηλές θερµοκρασίες και µε έντονη ηλιοφάνεια. Oι περιοχές µε ήπιο χειµώνα, χωρίς παγετούς, ευνοούν την εγκατάσταση θερµοκηπίων, λόγω των µειωµένων απαιτήσεων θέρµανσης. Το 65% περίπου των θερµοκηπίων της Ελλάδας συγκεντρώνεται στην Κρήτη, στην Πελοπόννησο και στα νησιά του Νοτίου Αιγαίου. Στο σχήµα Α2 παρουσιάζεται η ποσοστιαία κατανοµή των θερµοκηπιακών εκτάσεων ανά περιφέρεια για το έτος Κρήτης Νοτίου Αιγαίου Βορείου Αιγαίου Πελοποννήσου Αττικής Στερεάς Ελλάδος υτικής Ελλάδος Ιονίου Νήσων Θεσσαλίας Ηπείρου. Μακεδονίας Κ. Μακεδονίας Α. Μακεδονίας-Θράκης % του συνόλου Σχήµα Α2. Ποσοστιαία κατανοµή των θερµοκηπίων στην Ελλάδα κατά περιφέρεια (Υπουργείο Γεωργίας, 2003). Η συνολική έκταση που καλύπτεται από θερµοκήπια ανέρχεται σε στρέµµατα, εκ των οποίων πάνω από το 90% (45000 στρέµµατα) είναι κηπευτικές καλλιέργειες, ενώ µόνο 4000 στρέµµατα αξιοποιούνται για ανθοκοµικές καλλιέργειες. Τα κυριότερα κηπευτικά είδη που καλλιεργούνται είναι η τοµάτα, το αγγούρι και η πιπεριά. Στο σχήµα Α3 παρουσιάζεται η ποσοστιαία κατανοµή των θερµοκηπιακών κηπευτικών καλλιεργειών. 2

17 Εισαγωγή 23% 54% 9% 3% 3% 3% 2% 2% 1% Τοµάτα Αγγούρι Πιπεριά Κολοκυθάκι Μελιτζάνα Φασολάκι Φράουλα Καρπούζι Μαρούλι Σχήµα Α3. Ποσοστιαία κατανοµή των θερµοκηπιακών κηπευτικών καλλιεργειών στην Ελλάδα (Υπουργείο Γεωργίας, 2003). Στους πίνακες Α1, Α2, Α3 απεικονίζονται οι γεωγραφικές κατανοµές των καλλιεργειών τοµάτας, αγγουριού και πιπεριάς για τις περιφέρειες της χώρας µας κατά το έτος

18 Εισαγωγή Πίνακας Α1. Γεωγραφική κατανοµή θερµοκηπιακής καλλιέργειας τοµάτας (Υπουργείο Γεωργίας,2003). Έκταση (στρέµµατα) % της συνολικής έκτασης 1η Παραγωγή (τόνοι) 2η Παραγωγή (τόνοι) Συνολική Παραγωγή (τόνοι) Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας-Θράκης Κεντρικής Μακεδονίας υτικής Μακεδονίας Ηπείρου Θεσσαλίας Ιονίου Νησιών υτικής Ελλάδος Στερεάς Ελλάδος Αττικής Πελοποννήσου Βορείου Αιγαίου Νοτίου Αιγαίου Κρήτης Γενικό σύνολο χώρας Πίνακας Α2. Γεωγραφική κατανοµή θερµοκηπιακής καλλιέργειας αγγουριού (Υπουργείο Γεωργίας, 2003). Έκταση (στρέµµατα) % της συνολικής έκτασης 1η Παραγωγ ή (τόνοι) 2η Παραγωγή (τόνοι) Συνολική Παραγωγή (τόνοι) Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας-Θράκης Κεντρικής Μακεδονίας υτικής Μακεδονίας Ηπείρου Θεσσαλίας Ιονίου Νησιών υτικής Ελλάδος Στερεάς Ελλάδος Αττικής Πελοποννήσου Βορείου Αιγαίου Νοτίου Αιγαίου Κρήτης Γενικό σύνολο χώρας

19 Εισαγωγή Πίνακας Α3. Γεωγραφική κατανοµή θερµοκηπιακής καλλιέργειας πιπεριάς (Υπουργείο Γεωργίας,2003). Έκταση (στρέµµατα) % της συνολικής έκτασης 1η Παραγωγή (τόνοι) 2η Παραγωγή (τόνοι) Συνολική Παραγωγή (τόνοι) Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας-Θράκης Κεντρικής Μακεδονίας υτικής Μακεδονίας Ηπείρου Θεσσαλίας Ιονίου Νησιών υτικής Ελλάδος Στερεάς Ελλάδος Αττικής Πελοποννήσου Βορείου Αιγαίου Νοτίου Αιγαίου Κρήτης Γενικό σύνολο χώρας

20 Εισαγωγή 1.2. ΑΝΑΓΚΑΙΟΤΗΤΑ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ Η εντατική εκµετάλλευση των θερµοκηπίων για την παραγωγή προϊόντων εκτός εποχής σε συνδυασµό µε την προοδευτική αύξηση των εκτάσεων που καλύπτονται από θερµοκηπιακές καλλιέργειες, οδήγησε σε αυξηµένη κατανάλωση ενέργειας. Οι ενεργειακές ανάγκες των θερµοκηπίων για θέρµανση και δροσισµό προσεγγίζουν το 1.5% του ευρωπαϊκού συνολικού ενεργειακού προϋπολογισµού (Santamouris et al., 1994a). Ακόµα και στις νότιες ευρωπαϊκές χώρες, όπου επικρατούν ευνοϊκότερες κλιµατικές συνθήκες, οι θερµοκηπιακές εγκαταστάσεις που είναι εξοπλισµένες µε συστήµατα θέρµανσης καταναλώνουν κατά µέσο όρο 7.5 λίτρα καυσίµου ανά τετραγωνικό µέτρο ανά έτος (Caouris et al., 1989). Σύµφωνα µε µελέτες που διεξήχθησαν σε στρατηγικές θέρµανσης θερµοκηπίων έδειξαν ότι το κόστος θέρµανσης υπερβαίνει το 30% του συνολικού κόστους λειτουργίας των θερµοκηπίων (Santamouris et al., 1994b). Η ανάγκη εξοικονόµησης ενέργειας και το αυξανόµενο ενδιαφέρον για τη µείωση του ενεργειακού κόστους στα θερµοκήπια, οδήγησε σε εκτενείς προσπάθειες αξιοποίησης των ήπιων µορφών ενέργειας όπως είναι η γεωθερµική ενέργεια, η ενέργεια από βιοµάζα και η ηλιακή ενέργεια (Kittas et al.,1999; Nikita- Martzopoulou, 2002). Στην Ελλάδα η γεωθερµία εφαρµόζεται σε 167 στρέµµατα (Φυτίκας και Ανδρίτσος, 2004) µε σηµαντικότερο κέντρο τη Νιγρίτα Σερρών. Αντίστοιχα, το σηµαντικότερο κέντρο αξιοποίησης βιοµάζας βρίσκεται στο ήµο οµβρά του Νοµού Ηµαθίας, όπου 124 στρέµµατα θερµοκηπιακών καλλιεργειών θερµαίνονται µε καύση πυρήνων οπορωφόρων (Μαρτζόπουλος, 2001). Οι µέθοδοι αξιοποίησης της ηλιακής ενέργειας στα θερµοκήπια, όπως αναλύονται σε επόµενο κεφάλαιο, βρίσκει ευρεία εφαρµογή λόγω των πολλών πλεονεκτηµάτων που παρουσιάζει. Είναι γνωστό ότι κατά τη διάρκεια των ψυχρών περιόδων, το κόστος θέρµανσης των θερµοκηπίων ανέρχεται έως και 80% του συνολικού κόστους παραγωγής, εφόσον χρησιµοποιούνται συµβατικά καύσιµα για την κάλυψη των αναγκών θέρµανσης, Η ελαχιστοποίηση της χρήσης συµβατικών καυσίµων µπορεί να επιτευχθεί κυρίως µε τη χρήση ανανεώσιµων πηγών ενέργειας καθώς και µε τη χρήση συστηµάτων εξοικονόµησης και διατήρησης ενέργειας. Το κόστος των ανανεώσιµων πηγών για την 6

21 Εισαγωγή παραγωγή θερµότητας είναι σαφέστατα πιο χαµηλό από τα συµβατικά καύσιµα, οπότε το λειτουργικό κόστος των θερµοκηπίων µειώνεται, ενώ παράλληλα µειώνονται και οι τιµές πώλησης των παραγόµενων προϊόντων. 7

22 Περιβάλλον Θερµοκηπίου 2. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ 2.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το θερµοκήπιο είναι ένας χώρος ο οποίος είναι καλυµµένος από διαφανή υλικά και έχει ως πρωταρχικό στόχο τη δηµιουργία κατάλληλων συνθηκών για την ανάπτυξη των φυτών. Απαραίτητη προϋπόθεση για τη µεγιστοποίηση της ανάπτυξης και της παραγωγικότητας των φυτών είναι η ρύθµιση των παραγόντων που συνιστούν το περιβάλλον του θερµοκηπίου. Οι παράγοντες αυτοί είναι: η ηλιακή ακτινοβολία, η θερµοκρασία, η υγρασία και το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ). Η εξασφάλιση ικανοποιητικής παραγωγής δεν απαιτεί µόνο τη ρύθµιση του καθενός από τους ανωτέρω παράγοντες σε ένα άριστο εύρος τιµών, αλλά τη συνδυασµένη ρύθµιση των παραγόντων αυτών. Για παράδειγµα, ο εµπλουτισµός του θερµοκηπίου µε CO 2 δεν επιφέρει κανένα θετικό αποτέλεσµα, όταν η ένταση του φωτός στο εσωτερικό του θερµοκηπίου βρίσκεται σε χαµηλά επίπεδα. Ακόµα, ο περιορισµός του αερισµού του θερµοκηπίου µε σκοπό τη µείωση των θερµικών απωλειών, δίχως ταυτόχρονο έλεγχο της σχετικής υγρασίας, µπορεί να αποδειχθεί ζηµιογόνος για την καλλιέργεια. Ποικίλες µελέτες και ερευνητικές εργασίες που αφορούν στον έλεγχο περιβάλλοντος των θερµοκηπίων έχουν παρουσιαστεί από πολλούς ερευνητές (Jones et al., 1984; Gates and Overhults, 1991; Stanghellini and van Meurs, 1992; Young and Lees, 1993; Zhang and Barber, 1993; Young et al., 1994, 2000; Stanghellini and De Jong, 1995; Chao et al., 1995, 2000; Chao and Gates, 1996; Lees et al., 1996; Arvanitis et al., 2000; Taylor et al., 2000; Zolnier et al., 2000). 8

23 Περιβάλλον Θερµοκηπίου 2.2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Η ηλιακή ακτινοβολία έχει τροφοδοτήσει και εξακολουθεί να τροφοδοτεί µε ενέργεια όλες σχεδόν τις ανανεώσιµες και µη πηγές ενέργειας. Η φασµατοσκοπική κατανοµή της είναι σχεδόν εξολοκλήρου στα µικρά µήκη κύµατος και έχει τιµή από 0-3µ. Για το λόγο αυτό η ηλιακή ακτινοβολία καλείται ακτινοβολία µικρού µήκους κύµατος. Η ηλιακή ακτινοβολία που παρέχει στο φυτό την απαραίτητη ενέργεια για φωτοσύνθεση, αποτελεί ένα µικρό µέρος του συνολικού ηλεκτροµαγνητικού φάσµατος. Τα µήκη κύµατος που περιλαµβάνει αντιστοιχούν στην υπεριώδη, στην ορατή και την υπέρυθρη ακτινοβολία. Στον πίνακα Α7 παρουσιάζεται η ταξινόµηση της ακτινοβολίας ανάλογα µε το µήκος κύµατος στο οποίο εκπέµπεται (Cathey and Cambell 1980) και στη συνέχεια παρατίθεται σύντοµη ανάλυση της υπεριώδους, της ορατής και της υπέρυθρης ακτινοβολίας. Πίνακας Α4. Ταξινόµηση της ηλιακής ακτινοβολίας ανάλογα µε το µήκος κύµατος στο οποίο εκπέµπεται. (Cathey and Cambell 1980). Ταξινόµηση Μήκος κύµατος Υπεριώδης (UV) µ UV-C µ UV-B µ UV-A µ Ορατή µ Υπέρυθρη µ Υπεριώδης ακτινοβολία Η υπεριώδης ακτινοβολία ( µ) αποτελεί το 4% της ηλιακής ακτινοβολίας που φθάνει στην επιφάνεια της γης και προκαλεί εγκαύµατα ή νέκρωση στα ανώτερα φυτά και στους µικροοργανισµούς. Η υπεριώδης ακτινοβολία µε µήκος κύµατος µικρότερο από 0.28µ απορροφάται από διάφορες χηµικές ουσίες των ανώτερων στρωµάτων της ατµόσφαιρας, όπως είναι το οξυγόνο ή το όζον. Η είσοδος της υπεριώδους ακτινοβολίας στο εσωτερικό του θερµοκηπίου εξαρτάται από το υλικό 9

24 Περιβάλλον Θερµοκηπίου κάλυψης. Υλικά όπως το γυαλί, ο πολυεστέρας και το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) εµποδίζουν σε µεγάλο ποσοστό την είσοδο της υπεριώδους ακτινοβολίας, σε αντίθεση µε το πολυαιθυλένιο (PE), το οποίο κατά κανόνα είναι διαπερατό. Ορατή ακτινοβολία Η ορατή ακτινοβολία ( µ) αποτελεί το 44% της ηλιακής ακτινοβολίας και περιλαµβάνει τα µήκη κύµατος 0.38µ- 0.51µ που αντιστοιχεί στο µπλε φως, µ που αντιστοιχεί στο πράσινο φως και µ που αντιστοιχεί στο κόκκινο φως (Nelson, 1991). Έχει βρεθεί ότι µόνο η ορατή ακτινοβολία έχει επίδραση στη φυσιολογία του φυτού και για το λόγο αυτό καλείται φωτοσυνθετικά ενεργός ακτινοβολία (McCree, 1972). Το γεγονός αυτό επιβεβαιώνεται από ένα πείραµα στο οποίο µελετήθηκαν 33 είδη καλλιεργούµενων φυτών και διαπιστώθηκε ότι σχεδόν όλα τα είδη ανταποκρίθηκαν στο ίδιο φωτοσυνθετικά ενεργό φάσµα (Inada, 1978). Το φάσµα µεταξύ µ δεν αξιοποιείται από τα φυτά για τη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, αλλά απορροφάται από το κυτόχρωµα. Σχήµα Α4. Σύγκριση µεταξύ φασµατοσκοπικής κατανοµής και έντασης της ακτινοβολίας του ήλιου και της επιφάνειας της γης αντίστοιχα (Class Web Page, Department of earth & Environmental sciences. University of Rochester). Από το σχήµα Α4 προκύπτει ότι περίπου η µισή ποσότητα του φάσµατος της ηλιακής ακτινοβολίας εµπεριέχεται στις τιµές της ορατού τµήµατος. Παρόλα αυτά, στο εσωτερικό περιβάλλον ενός θερµοκηπίου η ποσότητα αυτή µειώνεται, εξαιτίας της 10

25 Περιβάλλον Θερµοκηπίου µερικής διαπερατότητας των υλικών κάλυψης. Οι οπτικές ιδιότητες των διαφόρων υλικών κάλυψης και ιδιαίτερα του πλαστικού αποτέλεσε αντικείµενο έρευνας από πλήθος ερευνητών (Νικήτα- Μαρτζοπούλου, 1978; Pearson et al., 1995; Papadakis et al., 2000; Critten and Bailey, 2002; Pollet and Pieters, 2002), καθώς η φωτοσυνθετική ικανότητα των φυτών επηρεάζεται και από µικρές µεταβολές της ορατής ακτινοβολίας. Οι Cockshull et al. (1992) παρατήρησαν ότι η απόδοση της καλλιέργειας τοµάτας αυξήθηκε κατά 1% όταν αντιστοίχως αυξήθηκε η φωτοσυνθετικά ενεργός ακτινοβολία για το ίδιο ποσοστό. Υπέρυθρη ακτινοβολία Η υπέρυθρη ακτινοβολία αποτελεί το 52% της ηλιακής ακτινοβολίας και διαιρείται σε δύο περιοχές: α) στην υπέρυθρη ακτινοβολία µικρού µήκους κύµατος ( µ) και β) στην υπέρυθρη ακτινοβολία µεγάλου µήκους κύµατος (>2.5µ). Η υπέρυθρη ακτινοβολία δεν χρησιµοποιείται στη φωτοσύνθεση αλλά επιδρά στη φωτοµορφογένεση όπως είναι ο φωτοπεριοδικός έλεγχος της άνθισης, ο λήθαργος των σπόρων και ο φωτοτροπισµός. Η ακτινοβολία που εκπέµπεται από την επιφάνεια της γης, αλλά και από τα σώµατα που βρίσκονται επάνω σε αυτή, έχει τιµή µεγαλύτερη από 3µ και καλείται ακτινοβολία µεγάλου µήκους κύµατος. Στο σχήµα Α5 παρουσιάζονται οι φασµατοσκοπικές καµπύλες του ήλιου καθώς και των σωλήνων θέρµανσης, του εδάφους και των φυτών που βρίσκονται µέσα σε ένα θερµοκήπιο (Bailey et al., 1978; Νικήτα- Μαρτζοπούλου, 1994). Σχήµα Α5. Φασµατοσκοπικές καµπύλες ακτινοβολίας. (Bailey,1975). 11

26 Περιβάλλον Θερµοκηπίου Από το σχήµα Α4 γίνεται αντιληπτό ότι η µέγιστη σχετική ένταση του ήλιου σηµειώνεται στα 0,5µ ενώ το µέγιστο της ακτινοβολίας που εκπέµπεται από τα φυτά και το έδαφος παρατηρείται στα 10µ. Αυτό ερµηνεύεται από το νόµο του Wien, σύµφωνα µε τον οποίο όσο υψηλότερη είναι η θερµοκρασία ενός σώµατος, τόσο µικρότερο είναι το µήκος κύµατος της ακτινοβολίας που εκπέµπει: λmax T= C Όπου λ max : µήκος κύµατος ακτινοβολίας, µ Τ: απόλυτη θερµοκρασία σώµατος, o Κ C: σταθερά ίση µε , cm o K Συνεπώς αφού η ηλιακή ακτινοβολία και η ακτινοβολία που εκπέµπεται από τα φυτά και το έδαφος έχουν διαφορετικές τιµές, είναι εφικτό να διαχωριστούν µε τη χρήση ενός υλικού, το οποίο θα επιτρέπει την είσοδο της ορατής ακτινοβολίας αλλά θα είναι αδιαπέραστο στην ακτινοβολία µεγάλου µήκους κύµατος. Το γυαλί έχει αποδειχθεί ότι είναι ικανό να πληροί αυτήν την προϋπόθεση επειδή χαρακτηρίζεται από µία οµοιόµορφη διαπερατότητα, περίπου 80%, στα µήκη κύµατος 0.3-3µ, µια µειωµένη διαπερατότητα, περίπου 20%, στα µήκη κύµατος 3-5µ, ενώ άνω των 5µ η διαπερατότητα µηδενίζεται (Νικήτα- Μαρτζοπούλου, 1994). Καθώς η ηλιακή ακτινοβολία διαπερνά το γυαλί, απορροφάται από τα σώµατα που βρίσκονται κάτω από αυτό µε άµεσο επακόλουθο την θέρµανσή τους. Στη συνέχεια τα σώµατα εκπέµπουν ενέργεια υπό µορφή ακτινοβολίας µεγάλου µήκους κύµατος, η οποία λόγω της µηδενικής διαπερατότητας εγκλωβίζεται µέσα στο χώρο που καλύπτεται από το γυαλί. Η ιδιότητα αυτή του γυαλιού συµβάλει στο φαινόµενο του θερµοκηπίου και είναι ο λόγος που συντέλεσε στην ευρεία εφαρµογή του γυαλιού ως υλικού κάλυψης των θερµοκηπίων. 12

27 Περιβάλλον Θερµοκηπίου 2.3. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Η θερµοκρασία του περιβάλλοντος του θερµοκηπίου είναι ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει την ταχύτητα της πορείας των φυσιολογικών διεργασιών που συντελούν στην αύξηση του φυτού. Οι οριακές τιµές για την πλειονότητα των φυτών είναι από 0 ο C έως 40 o C. Για την καλύτερη όµως απόδοση της καλλιέργειας απαιτείται ένα ορισµένο εύρος τιµών, το οποίο καλείται άριστο και για τις θερµοκηπιακές καλλιέργειες βρίσκεται µεταξύ 10 o C και 30 o C. Στον πίνακα Α5 παρουσιάζονται οι άριστες τιµές θερµοκρασίας για τις κυριότερες θερµοκηπιακές καλλιέργειες. Πίνακας Α5. Άριστο εύρος θερµοκρασιών ηµέρας και νύχτας των κυριότερων καλλιεργειών σε θερµοκήπιο (Ντόγρας 2001). Καλλιέργεια Θερµοκρασία ηµέρας Θερµοκρασία νύχτας Αγγούρι ο C ο C Μαρούλι ο C ο C Μελιτζάνα ο C ο C Πιπεριά ο C ο C Τοµάτα ο C ο C Τριαντάφυλλο ο C ο C Χρυσάνθεµο ο C ο C Οι άριστες θερµοκρασίες για την ανάπτυξη των φυτών καθορίζονται ανάλογα µε το είδος, το στάδιο ανάπτυξης και τη φυσιολογική λειτουργία του φυτού. Από τον πίνακα Α5 παρατηρείται ότι όλες σχεδόν οι καλλιέργειες είναι ευπαθείς στο ψύχος (0-12 ο C), ενώ το ιδανικό εύρος τιµών θερµοκρασίας είναι διαφορετικό για κάθε είδος. Όσο αφορά τις φυσιολογικές λειτουργίες του φυτού, αυξηµένες τιµές θερµοκρασίας µέσα σε ένα θερµοκήπιο, προκαλούν αύξηση στο ρυθµό αναπνοής των φυτών. Όπως φαίνεται από το σχήµα Α6 καθώς αυξάνεται η θερµοκρασία, το φυτό εντείνει την αναπνοή του, ενώ παράλληλα αυξάνεται και ο ρυθµός της φωτοσύνθεσης. Αποτέλεσµα αυτής της διαδικασίας είναι η κατανάλωση των αποθηκεµένων οργανικών ουσιών του φυτού και η ενδεχόµενη µη αναπλήρωσή τους από τη 13

28 Περιβάλλον Θερµοκηπίου φωτοσύνθεση, διότι ο ρυθµός φωτοσύνθεσης, σε αντίθεση µε την αναπνοή, σταθεροποιείται µετά από κάποια τιµή. Σχήµα Α6. Επίδραση της θερµοκρασίας στην αναπνοή (1), στη φωτοσύνθεση (2) και στην καθαρή φωτοσύνθεση (3) (Hanan, 1978). Μία ακόµα φυσιολογική λειτουργία, η διαπνοή, επηρεάζεται από µεταβολές στη θερµοκρασία. Η αύξηση της ηλιακής ακτινοβολίας προκαλεί την έντονη διαπνοή των φυτών µε άµεσο επακόλουθο την αύξηση της θερµοκρασίας τους και την εξάντληση των αποθεµάτων νερού που συντελείται εφόσον δεν είναι δυνατό να προσλάβει το φυτό νερό από το έδαφος. Έτσι, τα στόµατα των φύλλων κλείνουν για να αποφευχθεί το φαινόµενο του µαρασµού και η διαδικασία της φωτοσύνθεσης σταµατάει, επειδή δεν επιτρέπεται η είσοδος CO 2 στο φύλλο. Οι Hughes and Cockshull (1972) παρατήρησαν ότι η ανάπτυξη των χρυσάνθεµων µπορεί να επιτευχθεί µέχρι τους 24 ο C υπό την προϋπόθεση ότι τα επίπεδα της ηλιακής ακτινοβολίας είναι υψηλά. Ακόµα, σε καλλιέργεια τοµάτας, ο αριθµός των ανθέων που διαφοροποιούνται σε κάθε ταξιανθία είναι µεγαλύτερος στους 13 ο C, µε υψηλή ένταση φωτός, συγκριτικά µε τους 18 ο C µε χαµηλή ένταση φωτός (Ντόγρας, 2003). Η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας επηρεάζει και την απαιτούµενη διαφορά θερµοκρασίας ηµέρας και νύχτας. Η χαµηλότερη θερµοκρασία κατά τη διάρκεια της νύχτας συντελεί στην εξοικονόµηση ενέργειας, διότι τις νυχτερινές ώρες σηµειώνεται το µεγαλύτερο ποσοστό θερµικών απωλειών. Επίσης λόγω του βραδύτερου ρυθµού 14

29 Περιβάλλον Θερµοκηπίου αναπνοής παρατηρείται µικρότερη κατανάλωση των οργανικών ουσιών του φυτού που παράχθηκαν µε φωτοσύνθεση. Ένας ακόµα παράγοντας που επηρεάζει την άριστη θερµοκρασία για την ανάπτυξη των φυτών είναι η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα (CO 2 ). Η αύξηση της συγκέντρωσης CO 2 σε ένα θερµοκήπιο οδηγεί σε αύξηση της άριστης θερµοκρασίας. Σε ένα θερµοκήπιο, µε δεδοµένα ότι η θερµοκρασία είναι σταθερή και ότι δεν υπάρχει κάποιος άλλος περιοριστικός παράγοντας, ο εµπλουτισµός µε CO 2 προκαλεί αύξηση του ρυθµού φωτοσύνθεσης. Ακόµα µεγαλύτερη αύξηση του ρυθµού φωτοσύνθεσης επιτελείται µε άνοδο της θερµοκρασίας. Στο σχήµα Α7 παρουσιάζεται η επίδραση της συγκέντρωσης του CO 2 στην καθαρή φωτοσύνθεση φύλλων τοµάτας (Ludwig και Withers, 1984). Σχήµα Α7. Επίδραση της συγκέντρωσης του CO 2 στην καθαρή φωτοσύνθεση φύλλων τοµάτας σε συνάρτηση µε τη θερµοκρασία (Ludwig και Withers, 1984). Επίσης στο σχήµα Α8 παρουσιάζεται η φωτοσύνθεση σε φύλλα αγγουριάς σε ατµοσφαιρικά και σε ανεβασµένα επίπεδα CO 2 σε θερµοκρασία 20 ο C και 30 ο C. 15

30 Περιβάλλον Θερµοκηπίου Σχήµα Α8. Φωτοσύνθεση σε φύλλα αγγουριάς σε ατµοσφαιρικά και σε ανεβασµένα επίπεδα CO 2 σε θερµοκρασία 20 ο C και 30 ο C. (ASHRAE HANDBOOK, Foundamentals, 1997) ΥΓΡΑΣΙΑ Ένας ακόµα παράγοντας που επηρεάζει την ανάπτυξη τόσο των καλλιεργειών όσο και των ασθενειών στο υπέργειο τµήµα των φυτών είναι η υγρασία. Τα υψηλά επίπεδα υγρασίας έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην παραγωγή και στην ποιότητα των προϊόντων που θα συγκοµισθούν ιδιαίτερα λόγω της εµφάνισης µυκητολογικών ασθενειών που µπορεί να προκληθούν (Hand 1998). Η άριστη σχετική υγρασία σε συνδυασµό µε την άριστη θερµοκρασία συντελούν στην αύξηση της παραγωγής αλλά και στη βελτίωση της ποιότητας των παραγόµενων προϊόντων. Για την καλύτερη κατανόηση αυτού του παράγοντα στον έλεγχο του περιβάλλοντος του θερµοκηπίου, δίδονται παρακάτω κάποιοι ορισµοί που σχετίζονται µε την έννοια της υγρασίας. Απόλυτη υγρασία (ω): είναι το µέγεθος που εκφράζει την ποσότητα των υδρατµών που περιέχονται σε ορισµένο όγκο, g m -3 Ειδική Υγρασία (q ε ): είναι το µέγεθος που εκφράζει το λόγο της µάζας των υδρατµών ενός δείγµατος υγρού αέρα προς την ολική µάζα του δείγµατος, g kg -1 16

31 Περιβάλλον Θερµοκηπίου Σηµείο δρόσου (T dp ): είναι το µέγεθος που εκφράζει την τιµή της θερµοκρασίας στην οποία αρχίζει η συµπύκνωση των υδρατµών καθώς ψύχεται ο ατµοσφαιρικός αέρας, o C Σχετική υγρασία (RH): είναι το µέγεθος που εκφράζει το λόγο συγκέντρωσης των υδρατµών που περιέχονται σε ορισµένο όγκο υγρού αέρα προς τη συγκέντρωση των υδρατµών που θα περιείχε αυτός ο όγκος αν ήταν κορεσµένος µε υδρατµούς στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερµοκρασίας, % Τάση υδρατµών (e): είναι το µέγεθος που εκφράζει την πίεση των υδρατµών που είναι αναµεµιγµένοι µε τον ατµοσφαιρικό αέρα αποτελεί µέρος της ατµοσφαιρικής πίεσης, kpa Έλλειµµα τάσης υδρατµών (VPD): είναι το µέγεθος που εκφράζει τη διαφορά ανάµεσα στην τάση των υδρατµών του ατµοσφαιρικού αέρα και στη µέγιστη τάση των υδρατµών στην ίδια θερµοκρασία, kpa Ισοζύγιο υδρατµών Η διαπνοή των φυτών καθώς και η εξάτµιση από το έδαφος είναι οι παράγοντες αύξησης της υγρασίας εντός του θερµοκηπίου. Αντίθετα, οι παράγοντες οι οποίοι συµβάλλουν στη µείωση των επιπέδων υγρασίας είναι ο αερισµός και η συµπύκνωση των υδρατµών που επιτελείται στις επιφάνειες του θερµοκηπίου. Για τη φυσιολογική λειτουργία των φυτών είναι απαραίτητη η πρόσληψη νερού. Παρόλα αυτά το µεγαλύτερο µέρος του νερού που προσλαµβάνεται αποβάλλεται λόγω της διαπνοής, ενώ ένα σχετικά πολύ µικρό ποσοστό αξιοποιείται για την κάλυψη των φυσιολογικών αναγκών του φυτού. Με τη βοήθεια των τραχειακών αγγείων το νερό κινείται από τις ρίζες και µέσω του βλαστού καταλήγει στα φύλλα. Η δοµή του φύλλου είναι τέτοια ώστε τα στόµατα που βρίσκονται στην κάτω επιφάνεια να επιτρέπουν την επικοινωνία του εσωτερικού µέρους των φύλλων και του ατµοσφαιρικού αέρα. Πειραµατικά έχει επιβεβαιωθεί ότι από ένα χερσαίο φυτό, το ποσοστό προσλαµβανόµενου νερού που επιστρέφει µέσω της διαπνοής στην ατµόσφαιρα είναι 99% (Καράταγλης, 1999). Ο ρυθµός διαπνοής είναι συνάρτηση της θερµοκρασίας, της ηλιακής ακτινοβολίας, του ελλείµµατος κορεσµού του αέρα και της ταχύτητας του ανέµου (ASHRAE, 1997). Η αύξηση της ηλιακής ακτινοβολίας προκαλεί αύξηση της διαπνοής των καλλιεργειών. Για το λόγο αυτό τα φύλλα τα οποία δέχονται άµεσα την ηλιακή 17

32 Περιβάλλον Θερµοκηπίου ακτινοβολία διαπνέουν περισσότερο σε σύγκριση µε τα φύλλα που σκιάζονται. Σύµφωνα µε µελέτες που έγιναν από τους Yang et al. (1990) για την καλλιέργεια αγγουριού και Kittas et al. (1999) για την καλλιέργεια τριανταφυλλιάς οι συντελεστές συσχέτισης της ηλιακής ακτινοβολίας και διαπνοής κυµαίνονται από 0,7 έως 0,94 ανάλογα µε το έλλειµµα πίεσης κορεσµού των υδρατµών του αέρα του θερµοκηπίου. Χαµηλό έλλειµµα κορεσµού της ατµόσφαιρας αντιστοιχεί σε υψηλή σχετική υγρασία και αντίστροφα, ισχύει δηλαδή ότι: d= e s 100 RH 100 Όπου, d: e s : έλλειµµα κορεσµού της ατµόσφαιρας, kpa πίεση που ασκούν οι υδρατµοί σε κορεσµένη ατµόσφαιρα, σε ορισµένη θερµοκρασία, kpa RH: σχετική υγρασία, % Η εξάτµιση από το έδαφος ως παράγοντας αύξησης της υγρασίας δεν αποτελεί σκοπό της παρούσας διατριβής, εξαιτίας του γεγονότος ότι το έδαφος του θερµοκηπίου στο οποίο έλαβε χώρα το πείραµα ήταν καλυµµένο µε πλαστικό εδαφικό κάλυµµα, οπότε οποιοδήποτε ποσοστό εξάτµισης θεωρείται αµελητέο. Όπως προαναφέρθηκε, ένας ακόµα παράγοντας που επηρεάζει τα επίπεδα της υγρασίας, είναι το φαινόµενο της υγροποίησης των υδρατµών πάνω στις επιφάνειες του θερµοκηπίου και το οποίο καλείται συµπύκνωση υδρατµών. Η εµφάνιση αυτού του φαινόµενου παρατηρείται όταν µία επιφάνεια έχει θερµοκρασία κάτω από το σηµείο δρόσου του αέρα. Έτσι, όσο η θερµοκρασία του σηµείου δρόσου είναι πλησιέστερη στη θερµοκρασία του αέρα, τόσο υψηλότερη είναι η σχετική υγρασία και τόσο αυξάνεται η πιθανότητα ο αέρας να καταστεί κορεσµένος και να συµπυκνωθούν οι υδρατµοί που περιέχει. Η συµπύκνωση των υδρατµών είναι εντονότερη στην εσωτερική επιφάνεια του καλύµµατος και στα σκελετικά στοιχεία του θερµοκηπίου, εξαιτίας του γεγονότος ότι η θερµοκρασία αυτών των επιφανειών µεταβάλλεται ευκολότερα λόγω της άµεσης επαφής τους µε τον ατµοσφαιρικό αέρα. Σύµφωνα µε τον Bakker (1995), η ροή των υδρατµών που συµπυκνώνονται στην εσωτερική επιφάνεια του καλύµµατος µπορεί να υπολογιστεί από τον τύπο: 18

33 Περιβάλλον Θερµοκηπίου C= g cnd (xa X r ) Όπου, C: ροή των υδρατµών που συµπυκνώνονται στην εσωτερική επιφάνεια του καλύµµατος, Kg m -2 s -1 g cnd : αγωγιµότητα µεταφοράς της µάζας, m s -1 x α : απόλυτη υγρασία του αέρα του θερµοκηπίου, Kg m -3 X r : απόλυτη υγρασία της επιφάνειας του καλύµµατος στον κορεσµό, Kg m -3 Η εναλλαγή του αέρα από το εσωτερικό του θερµοκηπίου προς το εξωτερικό περιβάλλον και αντίστροφα είναι ακόµα µία παράµετρος που συµβάλλει στη διαµόρφωση του ισοζυγίου των υδρατµών στο θερµοκήπιο. Αυτή η εναλλαγή µπορεί να επιτευχθεί µέσω φυσικού ή δυναµικού αερισµού ΙΟΞΕΙ ΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ (CO 2 ) Το CO 2 είναι το βασικό συστατικό µε το οποίο τα φυτά οικοδοµούν τις οργανικές τους ενώσεις και για το λόγο αυτό η µελέτη του είναι πρωταρχικής σηµασίας. Περίπου το 50% της ξηρής ουσίας των φυτικών ιστών αποτελείται από άνθρακα (Levanon et al., 1986). Η περιεκτικότητα της ατµόσφαιρας σε διοξείδιο του άνθρακα είναι σταθερή και κυµαίνεται από 300 έως 340 ppm ανάλογα µε την περιοχή µέτρησης (Hanan, 1998). Ωστόσο, έχει βρεθεί ότι όσο αυξάνεται η περιεκτικότητα του αέρα σε διοξείδιο του άνθρακα, τόσο πιο έντονη είναι η φωτοσυνθετική δραστηριότητα, λόγω αύξησης της καθαρής φωτοσύνθεσης (Net photosynthesis). Στο σχήµα Α9 παρατηρούµε ότι για δεδοµένη ένταση φωτισµού, η αύξηση της συγκέντρωσης CO 2 αυξάνει το ρυθµό φωτοσύνθεσης της καλλιέργειας (Καράταγλης, 1999). 19

34 Περιβάλλον Θερµοκηπίου Σχήµα Α9. Φωτοσύνθεση στο ίδιο φυτό µε σύγχρονη αύξηση της έντασης του φωτός και της περιεκτικότητας του αέρα σε CO 2. Στην ίδια ένταση φωτός η φωτοσύνθεση αυξάνει µε αύξηση του CO 2 (Καράταγλης, 1999). Στο θερµοκήπιο, η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα παρουσιάζει µεγάλες διακυµάνσεις σε αντίθεση µε την συγκέντρωσή του στην ύπαιθρο. Κατά τη διάρκεια της ηµέρας, η συγκέντρωση του CO 2 µειώνεται συνεχώς, λόγω της φωτοσυνθετικής δραστηριότητας των φυτών µέχρι τα 250 ppm ή και χαµηλότερα, εφόσον τα παράθυρα του θερµοκηπίου παραµένουν ανοιχτά. Τις ηµέρες του χειµώνα, όπου τα παράθυρα παραµένουν κλειστά λόγω χαµηλών θερµοκρασιών, δεν υπάρχει ανανέωση του αέρα µέσα στο θερµοκήπιο, οπότε η συγκέντρωση του CO 2 µπορεί να φτάσει τα 100 ppm. Όταν η συγκέντρωση του CO 2 είναι κάτω από 300 ppm µειώνεται και ο ρυθµός φωτοσύνθεσης των φυτών (Nederhoff, 1996). Αντίθετα, κατά τη διάρκεια της νύχτας η συγκέντρωση του CO 2 αυξάνεται µέχρι ppm, η οποία οφείλεται αφενός στην παραγωγή του από τα φυτά, λόγω της φυσιολογικής δραστηριότητας της αναπνοής και αφετέρου εξαιτίας της µη χρησιµοποίησης του για τη φωτοσύνθεση. Στα θερµοκήπια η διακύµανση της συγκέντρωσης του CO 2 επηρεάζεται από την ηλιακή ακτινοβολία και τη θερµοκρασία. Όπως προκύπτει, όταν παρατηρείται υψηλή ένταση ηλιακής ακτινοβολίας και θερµοκρασία, ευνοείται η φωτοσυνθετική δραστηριότητα µε άµεσο επακόλουθο τη µείωση της συγκέντρωσης CO 2. ιαφορετικά αποτελέσµατα έχουµε όταν παρατηρούνται χαµηλά επίπεδα ακτινοβολίας και θερµοκρασίας και ευνοείται το φαινόµενο της αναπνοής. 20

35 Περιβάλλον Θερµοκηπίου Οι θετικές επιπτώσεις του εµπλουτισµού µε CO 2 στην αύξηση και στην ανάπτυξη των φυτών επιβεβαιώνεται από πολλά πειράµατα. Οι Hand and Soffe (1971), Nilsen et al. (1983), Hand and Slack (1988), Nederhoff (1994), παρατήρησαν ότι σε καλλιέργεια τοµάτας η παραγωγή αυξήθηκε από 30 % έως 50%, επιταχύνθηκε η αρχική ανάπτυξη των φυτών και αυξήθηκε το βάρος των καρπών. Στο σχήµα Α10 παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα από την καλλιέργεια τοµάτας σε υψηλά επίπεδα CO 2 (1000ppm) και σε χαµηλά επίπεδα (300 ppm). Σχήµα Α10. Συνολική απόδοση τοµάτας σε δύο διαφορετικά επίπεδα συγκέντρωσης CO 2 (Nilsen et al., 1983). 21

36 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια 3. ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ 3.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ρύθµιση της θερµοκρασίας στο εσωτερικό περιβάλλον του θερµοκηπίου, συντελεί στη δηµιουργία κατάλληλων συνθηκών για την ανάπτυξη των φυτών. Για τη διατήρηση της θερµοκρασίας σε επιθυµητά επίπεδα τις ψυχρές ηµέρες είναι απαραίτητη η εγκατάσταση ενός συστήµατος θέρµανσης, το οποίο θα πρέπει να παρέχει θερµότητα µε τον ίδιο ρυθµό µε τον οποίο αυτή διαφεύγει στο περιβάλλον. Ο υπολογισµός της ενέργειας που απαιτείται για την κάλυψη των αναγκών θέρµανσης εξαρτάται: από τον τύπο του θερµοκηπίου, τα υλικά κατασκευής του θερµοκηπίου, το υλικό κάλυψης, καθώς και από τη διαφορά µεταξύ της άριστης θερµοκρασίας που απαιτεί µια καλλιέργεια για την ανάπτυξή της και της θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος του θερµοκηπίου. Οι απώλειες θερµότητας σε ένα θερµοκήπιο οφείλονται στη διαφορά θερµοκρασίας του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος του. Σε αυτή την περίπτωση η θερµότητα µεταδίδεται µε αγωγή, µεταφορά και ακτινοβολία. Για τον υπολογισµό του ενεργειακού ισοζυγίου σε ένα θερµοκήπιο, καθώς και για τον έλεγχο των παραγόντων που επηρεάζουν το κλιµατικό του περιβάλλον, κρίνεται σκόπιµο, να µελετηθούν και οι φυσικοί νόµοι που διέπουν τη µετάδοση θερµότητας µεταξύ του θερµοκηπίου και του περιβάλλοντός του. 22

37 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια 3.2. ΜΕΤΑ ΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ως θερµότητα ορίζεται η µορφή ενέργειας η οποία µεταδίδεται µέσα από το όριο ενός θερµοδυναµικού συστήµατος συγκεκριµένης θερµοκρασίας προς ένα άλλο σύστηµα ή στο περιβάλλον το οποίο βρίσκεται σε χαµηλότερη θερµοκρασία, εξαιτίας ακριβώς αυτής της διαφοράς θερµοκρασίας των δύο συστηµάτων. Η µετάδοση της θερµότητας συµβαίνει πάντα από ένα σύστηµα µε υψηλότερη θερµοκρασία προς ένα σύστηµα µε χαµηλότερη. Η ροή ενέργειας διαρκεί για όσο χρονικό διάστηµα το σύστηµα και το περιβάλλον βρίσκονται σε θερµική επαφή. Μόλις επέλθει θερµοκρασιακή ισορροπία στα δύο συστήµατα, παύει και η µετάδοση θερµότητας. Σύµφωνα µε τα παραπάνω θα µπορούσε να διατυπωθεί ότι µετάδοση θερµότητας είναι η µεταφορά ενέργειας λόγω θερµοκρασιακής διαφοράς. Όπως γίνεται αντιληπτό, όταν παρατηρείται διαφορά θερµοκρασίας µεταξύ δύο µέσων ή δύο συστηµάτων, µεταδίδεται θερµότητα από το θερµότερο προς το ψυχρότερο µέσο ή σύστηµα. Οι τρόποι µετάδοσης της θερµότητας είναι τρεις: 1. Με αγωγή. Ο τρόπος αυτός µεταφοράς θερµότητας αναφέρεται τόσο σε στερεά, όσο και σε ρευστά (υγρά και αέρια). 2. Με µεταφορά. Η µετάδοση θερµότητας µε µεταφορά αναφέρεται σε µετάδοση θερµότητας µεταξύ µίας στερεής επιφάνειας και ενός κινούµενου ρευστού. 3. Με ακτινοβολία. Ο τρόπος αυτός στηρίζεται στο γεγονός ότι εκπέµπεται ενέργεια από την ύλη µε τη µορφή ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων εξαιτίας των µεταβολών στην ηλεκτροµαγνητική διαµόρφωση των ατόµων και των µορίων Έτσι µεταξύ δύο σωµάτων διαφορετικής θερµοκρασίας θα υπάρχει µετάδοση θερµότητας, χωρίς να απαιτείται η παρουσία κάποιου υλικού µέσου. 23

38 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Μετάδοση θερµότητας µε αγωγή Η µετάδοση µε αγωγή οφείλεται στις αλληλεπιδράσεις µεταξύ γειτονικών σωµατιδίων και η µεταφορά της θερµότητας γίνεται από τα σωµατίδια µε την µεγαλύτερη ενέργεια προς τα σωµατίδια µε τη µικρότερη ενέργεια. Η αγωγή παρατηρείται τόσο στα στερεά, όσο και στα υγρά και τα αέρια. Στα ρευστά, η µετάδοση της θερµότητας οφείλεται στις συγκρούσεις µεταξύ γειτονικών µορίων λόγω της τυχαίας κίνησής τους. Από την άλλη στα στερεά οφείλεται στις ταλαντώσεις των µορίων µέσα στο πλέγµα του στερεού, σε συνδυασµό µε την ενέργεια που µεταφέρεται από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια, (Cengel Y. και Boles Μ., 1998). Η µετάδοση της θερµότητας µε αγωγή διέπεται από το νόµο του Fourier. Ο νόµος αυτός αναφέρει ότι ο ρυθµός µεταφοράς της θερµότητας µε αγωγή προς µία κατεύθυνση είναι ανάλογος προς τη θερµοκρασιακή βαθµίδα (κλίση) που εµφανίζεται προς την κατεύθυνση αυτή. Εποµένως: A θ q= K l Όπου, q: ένταση θερµικού ρεύµατος, W K: συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας,wm -1 o C -1 A: επιφάνεια, m 2 θ: ιαφορά θερµοκρασίας, o C l: Πάχος, m Ο συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας εκφράζει το ποσό θερµότητας που διέρχεται σε ένα δευτερόλεπτο από 1 m 2 της επιφάνειας ενός σώµατος, πάχους 1 m, όταν µεταξύ των δύο επιφανειών του σώµατος υπάρχει διαφορά θερµοκρασίας 1 o C. Η θερµική αγωγιµότητα είναι χαρακτηριστική ιδιότητα των κατασκευαστικών υλικών διότι εκφράζει τη δυσκολία ή την ευκολία µε την οποία διαπερνά η θερµότητα µέσα από τη µάζα των υλικών. Αυτό το µέγεθος αποτελεί κριτήριο για την κατάταξη των υλικών ως µονωτικά, ηµιπερατά, ελαφρώς περατά, περατά, λίαν περατά, ηµιαγωγοί και αγωγοί. 24

39 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Η αντίσταση R που προβάλλει ένα σώµα στη διέλευση της θερµότητας είναι ανάλογη µε το πάχος και αντιστρόφως ανάλογη µε την αγωγιµότητά του, ισχύει δηλαδή ότι: l R = K Μετάδοση θερµότητας µε µεταφορά Η µετάδοση της θερµότητας µε µεταφορά παρατηρείται µόνο στα ρευστά (υγρά και αέρια) και όχι στα στερεά σώµατα. Στον τρόπο αυτό της µεταφοράς θερµότητας συνυπάρχουν δύο µηχανισµοί µετάδοσης ενέργειας. Ο πρώτος συνδέεται µε τη διάχυση ενέργειας µέσω των σωµατιδιακών αλληλεπιδράσεων (όπως στην περίπτωσης της αγωγής), ενώ ο δεύτερος µηχανισµός είναι η µακροσκοπική κίνηση του ρευστού. Κατά τη µακροσκοπική κίνηση του ρευστού, τα στοιχειώδη σωµατίδια µεταφέρουν µαζί µε τη µάζα τους και τη θερµική ενέργεια που σχετίζεται µε την τυχαία κίνησή τους, την εσωτερική περιστροφή τους και την ταλάντωσή τους. Όπως γίνεται αντιληπτό όσο γρηγορότερα κινείται το ρευστό τόσο µεγαλύτερη είναι και η µετάδοση θερµότητας µε µεταφορά. Έτσι η συνολική µετάδοση θερµικής ενέργειας είναι το άθροισµα της µετάδοσης λόγω συγκρούσεων των σωµατιδίων (διάχυση) και της µετάδοσης λόγω της µεταφοράς της θερµικής ενέργειας των σωµατιδίων µέσω της κίνησης του ρευστού. Κατά τη µετάδοση της θερµότητας µε µεταφορά, µεταφέρονται ποσότητες θερµότητας από τα θερµότερα προς τα ψυχρότερα τµήµατα του ρευστού µε τη µετακίνηση µαζών του ρευστού. Ο νόµος που διέπει τον τρόπο αυτό µετάδοσης της θερµότητας είναι ο νόµος του Newton. Σύµφωνα µε αυτόν έχουµε ότι: q= A hc θ Όπου q: ένταση θερµικού ρεύµατος, W A: επιφάνεια, m 2 h c : συντελεστής θερµικής µεταφοράς, W m -2 o C -1 θ: διαφορά θερµοκρασίας, ο C 25

40 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Ο συντελεστής θερµικής µεταφοράς εκφράζει το ποσό της θερµότητας που µεταδίδεται µε µεταφορά σε ένα δευτερόλεπτο από µία επιφάνεια εµβαδού 1m 2 στον εφαπτόµενο µε αυτήν αέρα (και αντίστροφα) και όταν µεταξύ επιφάνειας και αέρα υπάρχει διαφορά θερµοκρασίας 1 ο C. Αξίζει να σηµειωθεί ότι ο συντελεστής αυτός δεν είναι µία ιδιότητα του ρευστού, αλλά µία πειραµατικά µετρήσιµη παράµετρος, η τιµή της οποίας εξαρτάται από όλες τις µεταβλητές που επηρεάζουν τη µεταφορά όπως η γεωµετρία της επιφάνειας, οι ιδιότητες του ρευστού, η φύση της κίνησης του ρευστού και η ταχύτητα στην κύρια µάζα. Η µετάδοση της θερµότητας µε µεταφορά διακρίνεται σε φυσική και σε βεβιασµένη µεταφορά. Κατά τη φυσική µεταφορά η µετάδοση της θερµότητας οφείλεται στη διαφορά της θερµοκρασίας που υπάρχει µεταξύ των σωµάτων- επιφανειών και του περιβάλλοντος αέρα όπου µεταδίδεται η θερµότητα. Αντίθετα η βεβιασµένη µεταφορά θερµότητας λαµβάνει χώρα όταν η κίνηση του αέρα προέρχεται από τη λειτουργία ανεµιστήρα ή αντλίας. (Albright D. Luis, 1990) Φυσική µεταφορά θερµότητας Η φυσική µεταφορά θερµότητας προκαλείται από την κίνηση του ρευστού εξαιτίας ανυψωτικών δυνάµεων που οφείλονται στη διαφορετική πυκνότητα του ρευστού που βρίσκεται σε διαφορετική θερµοκρασία. Σηµαντική σηµασία στη φυσική µεταφορά έχουν τρεις αδιάστατοι αριθµοί που αναλύονται παρακάτω (Rohsenow W., Hartnett J. και Cho Y., 1998). Αριθµός Nusselt, Nu: hc L Nu = K Όπου L: χαρακτηριστική διάσταση του στερεού αντικειµένου, m h c : συντελεστής θερµικής µεταφοράς, W m -2 o C -1 K: συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας του ρευστού, W m -1 o C -1 Αριθµός Prandtl, Pr: µ c Pr = p K 26

41 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Όπου µ: δυναµικό ιξώδες του αέρα, Kg m -1 s -1 c p : ειδική θερµότητα αέρα, ΚJ Kg -1 o C -1 K: συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας του αέρα, W m -1 o C -1 Αριθµός Grashof, Gr: Gr= 2 3 gρ βl Τ Όπου g: συντελεστής βαρύτητας, m s -2 β: συντελεστής θερµικής διαστολής, o C -1 ρ: πυκνότητα ρευστού, Kg m -3 µ 2 Η σχέση που διέπει τη φυσική µεταφορά είναι η ακόλουθη: Nu = c (Gr Pr) Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι ροής κατά τη φυσική µεταφορά, η στρωτή και η τυρβώδης. Η κατάταξη ροής σε κάποια από τις δύο αυτές κατηγορίες γίνεται βάσει του γινοµένου Gr.Pr που κατά προσέγγιση δίδεται από τη σχέση: n 8 3 Gr Pr = 10 L Τ Όταν το γινόµενο της παραπάνω σχέσης κυµαίνεται µεταξύ , η ροή είναι στρωτή και ο εκθέτης n στη σχέση της φυσικής µεταφοράς ισούται µε Αντίθετα, όταν το εν λόγω γινόµενο κυµαίνεται µεταξύ , η ροή είναι τυρβώδης και ο εκθέτης n έχει τιµή Στην περίπτωση που η ροή είναι ενδιάµεση, ο εκθέτης n παίρνει τιµές µεταξύ 0.25 και Στη συνέχεια ακολουθούν δυο πίνακες εκ των οποίων ο πρώτος χρησιµοποιείται για τον προσδιορισµό του συντελεστή θερµικής µεταφοράς h c (Πίνακας Α4), ενώ ο δεύτερος αναφέρει τυπικές τιµές του µέσου συντελεστή µετάδοσης θερµότητας µε µεταφορά h c (Πίνακας Α5) 27

42 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Πίνακας Α6. Φυσική µεταφορά: Εξισώσεις συντελεστή θερµικής µεταφοράς h c (Albright D. Luis, 1990). ΕΙ ΟΣ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗ ΕΞΙΣΩΣΗ h c ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Κατακόρυφες επίπεδες επιφάνειες 0.25 Στρωτή ροή h = 1.42( Τ / L) 0.33 Τυρβώδης ροή h = 1.31( Τ ) c c Οριζόντιες επίπεδες επιφάνειες τοποθετηµένες προς τα άνω όταν ψύχονται και προς τα κάτω όταν θερµαίνονται (πάντοτε στρωτή ροή) h = 0.59( Τ / L) c 0.25 Οριζόντιες επίπεδες επιφάνειες τοποθετηµένες προς τα άνω όταν θερµαίνονται και προς τα κάτω όταν ψύχονται Στρωτή ροή 0.25 h = 1.32( Τ / L) Τυρβώδης ροή 0.33 h = 1.52( Τ ) Οριζόντιοι κυλινδρικοί αγωγοί 0.25 Στρωτή ροή h = 1.32( Τ / L) Τυρβώδης ροή 0.33 h = 1.24( Τ ) Οι κατακόρυφοι κυλινδρικοί αγωγοί λαµβάνονται όπως και οι κατακόρυφες επίπεδες επιφάνειες c c c c 28

43 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Πίνακας Α7. Tυπικές τιµές του µέσου συντελεστή θερµικής µεταφορας h c. (Lienhard J. VI και Lienhard J. V, 2006). Κατάσταση h c (W m -2 K -1 ) Φυσική κυκλοφορία σε αέρια Κάθετος τοίχος 0.3m µε φυσική κυκλοφορία αέρα (διαφορά 4.33 θερµοκρασίας T = 30 ο C) Φυσική κυκλοφορία σε υγρά Οριζόντιος κυκλικός αγωγός διαµέτρου 40mm εντός νερού 570 ( T = 30 ο C) Μεταλλικό σύρµα διαµέτρου 0.25 mm εντός µεθανόλης ( T 4000 = 50 ο C) Βεβιασµένη κυκλοφορία σε αέρια Αέρας ταχύτητας 30 m s -1 πάνω από επίπεδη πλάκα µήκους 1 80 m ( T = 70 o C) Βεβιασµένη κυκλοφορία σε υγρά Νερό ταχύτητας 2 m s -1 πάνω από επίπεδη πλάκα µήκους mm ( T = 15 o C) Μείγµα ανιλίνης-αλκοόλης σε σωλήνα διαµέτρου 25 mm που 2600 ρέει µε ταχύτητα 3 m s -1 ( T = 80 o C) Νερό σε βρασµό Νερό που βράζει εντός βρστήρα τσαγιού 4000 Μέγιστη προσεγγιστική τιµή του µέσου συντελεστή µετάδοσης θερµότητας µε συναγωγή, µε ταυτόχρονο βρασµό υπό ιδανικές συνθήκες Βεβιασµένη µεταφορά θερµότητας Κατά τη βεβιασµένη µεταφορά θερµότητας ο αριθµός Nusselt είναι συνάρτηση του αριθµού Prandtl και του αριθµού Reynolds. Η αδιάστατη παράµετρος που ονοµάζεται αριθµός Reynolds (Re) δίδεται από τη σχέση: ρ V L Re = µ Όπου: V: µέση ταχύτητα ροής του ρευστού, m s -1 ρ: πυκνότητα του ρευστού, kg m -3, µ ν : δυναµική συνεκτικότητα, N s m -2 και L: χαρακτηριστική διάσταση του στερεού αντικειµένου, m ν 29

44 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Ως κρίσιµος αριθµός Reynolds ορίζεται η τιµή που αντιστοιχεί στη θέση που αρχίζει η µετάβαση στην τυρβώδη ροή. Για µία επίπεδη πλάκα ο αριθµός αυτός κυµαίνεται µεταξύ 10 5 και 3x10 6 (µε τυπική τιµή 5x10 5 ) και είναι ανάλογος της επιφανειακής τραχύτητας της πλάκας και του επιπέδου της τύρβης της αδιατάρακτης ροής. Έτσι ο αριθµός Nusselt περιγράφεται από την εξίσωση: Nu = m n c Re Pr Στις αγροτικές κατασκευές βεβιασµένη µεταφορά θερµότητας έχουµε κατά κύριο λόγο εξαιτίας της διοχέτευσης αέρα µέσω µεταλλικών ή πλαστικών αγωγών. Στις περιπτώσεις αυτές ισχύει: h cg = D c Όπου: c: συντελεστής που καθορίζεται από τις θερµικές ιδιότητες του αέρα και εξαρτάται από τη θερµοκρασία, G: µάζα µεταφερόµενου αέρα µέσω του αγωγού, ανά µονάδα επιφάνειας της τοµής του αγωγού (Κg m -2 s -1 ) και D: υδραυλική διάµετρος του αγωγού που στις περιπτώσεις κυλινδρικού αγωγού συµπίπτει µε τη φυσική διάµετρό του (m). Συνολική µετάδοση θερµότητας. Το ποσό της θερµότητας που διαπερνάει ένα τοίχωµα απλό ή σύνθετο και όταν υπολογίζεται η µετάδοση της θερµότητας µε αγωγή και µεταφορά δίδεται από την παρακάτω εξίσωση: q = A U θ Όπου q: ένταση θερµικού ρεύµατος, W A: επιφάνεια, m 2 U: συντελεστής θερµοπερατότητας, W m -2 o C -1 θ: διαφορά θερµοκρασίας, ο C 30

45 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Ο συντελεστής θερµοπερατότητας εκφράζει το ποσό της θερµότητας που περνάει σε ένα δευτερόλεπτο από µία επιφάνεια 1m 2, όταν στις δύο παρειές της επιφάνειας υπάρχει διαφορά θερµοκρασίας 1 ο C και όταν η µετάδοση της θερµότητας υπολογίζεται µε αγωγή και µεταφορά. Ο συντελεστής θερµοπερατότητας είναι το αντίστροφο της θερµικής αντίστασης, ισχύει δηλαδή ότι: 1 1 U = ή αλλιώς U = R K Η µετάδοση της θερµότητας µε µεταφορά διακρίνεται σε φυσική και σε βεβιασµένη µεταφορά. Κατά τη φυσική µεταφορά η µετάδοση της θερµότητας οφείλεται στη διαφορά της θερµοκρασίας που υπάρχει µεταξύ των σωµάτων- επιφανειών και του περιβάλλοντος αέρα όπου µεταδίδεται η θερµότητα. Αντίθετα η βεβιασµένη µεταφορά θερµότητας λαµβάνει χώρα όταν η κίνηση του αέρα προέρχεται από τη λειτουργία ανεµιστήρα ή αντλίας. (Albright D. Luis, 1990) Μετάδοση θερµότητας µε ακτινοβολία Οποιοδήποτε σώµα (στερεό, υγρό, αέριο), το οποίο βρίσκεται σε απόλυτη θερµοκρασία διαφορετική από αυτήν του απόλυτου µηδενός (0 ο K ή αλλιώς -273 ο C) εκπέµπει θερµική ακτινοβολία. Η ενέργεια αυτή εκπέµπεται από την ύλη µε τη µορφή ηλεκτροµαγνητικών κυµάτων (ή φωτονίων) εξαιτίας µεταβολών στην ενεργειακή κατάσταση των ηλεκτρονίων των ατόµων και µορίων του σώµατος. Σε αντίθεση µε τους άλλους δύο τρόπους µετάδοσης της θερµότητας (αγωγή και µεταφορά), η µεταφορά θερµότητας µε ακτινοβολία δεν απαιτεί την παρουσία ενός υλικού µέσου, αλλά µπορεί να πραγµατοποιηθεί στο κενό. Η ρυθµός µε τον οποίο η ενέργεια εξέρχεται από το µοναδιαίο εµβαδόν ονοµάζεται πυκνότητα εκπεµπόµενης ακτινοβολίας Ε, και η µέγιστη τιµή της W b δίδεται από το νόµο Stefan- Boltzman (ASHRAE HANDBOOK, Foundamentals, 1997): Sb = σt 4 31

46 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Όπου: S b : συνολικός ρυθµός εκποµπής ενέργειας, W σ: σταθερά Stefan-Boltzmann ίση µε T: απόλυτη θερµοκρασία, ο Κ W m K 8 2 ο 4 Η ιδανική επιφάνεια η οποία εκπέµπει ακτινοβολία µε το µέγιστο ρυθµό ονοµάζεται µέλαν σώµα και η ακτινοβολία που εκπέµπεται από ένα τέτοιο σώµα ονοµάζεται ακτινοβολία µέλανος σώµατος. Με άλλα λόγια µπορεί να διατυπωθεί ότι το ιδανικό εκείνο σώµα που απορροφάει όλη την προσπίπτουσα σε αυτό ακτινοβολία, χαρακτηρίζεται ως µέλαν. Στην πραγµατικότητα όµως, σε όλα τα σώµατα η ακτινοβολία που εκπέµπεται από τις επιφάνειές τους είναι µικρότερη από την ακτινοβολία του µέλανος σώµατος για την ίδια θερµοκρασία και για µοναδιαία επιφάνεια ισχύει (ASHRAE HANDBOOK, Foundamentals, 1997): S = εs = εσt bm b 4 Όπου: ε: ικανότητα εκποµπής ή εκπεµπτικότητα Η ικανότητα εκποµπής εκφράζει το κατά πόσο µία πραγµατική επιφάνεια προσεγγίζει το µέλαν σώµα ή αλλιώς είναι ο λόγος της ικανότητας εκποµπής του πραγµατικού σώµατος προς την ικανότητα του µέλανος σώµατος. Η τιµή της εκπεµπτικότητας κυµαίνεται µεταξύ 0 και 1 και εξαρτάται από το υλικό και τα χαρακτηριστικά της επιφάνειας. Ακόµα µία σηµαντική ιδιότητα της ακτινοβολίας είναι η ικανότητα απορρόφησης, ή απορροφητικότητα και συµβολίζεται µε α. Η ιδιότητα αυτή ορίζεται ως το ποσοστό της προσπίπτουσας ακτινοβολίας που απορροφάται από µία επιφάνεια και παίρνει τιµές µεταξύ 0 και 1. Η απορροφητικότητα εξαρτάται από το υλικό της επιφάνειας αλλά και από το είδος της ακτινοβολίας. Αξίζει να σηµειωθεί ότι µόνο η απορροφούµενη ακτινοβολία µπορεί να µεταβάλλει την εσωτερική ενέργεια του σώµατος, ενώ η ανακλώµενη αλλά και η ακτινοβολία που διαπερνά το σώµα δεν έχουν καµία επίδραση. Όπως εξάγεται από τα παραπάνω, η εκπεµπτικότητα (ε) και η απορροφητικότητα (α) µίας επιφάνειας εξαρτώνται τόσο από τη θερµοκρασία όσο και από το µήκος κύµατος της ακτινοβολίας. Έτσι προκύπτει και ο νόµος του Kirchoff, ο οποίος δηλώνει ότι οι 32

47 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια ικανότητες εκποµπής και απορρόφησης µιας επιφάνειας είναι ίσες µεταξύ τους για την ίδια θερµοκρασία και το ίδιο µήκος κύµατος, ισχύει δηλαδή ότι: ε (λ) = α (λ) Για ένα µέλαν σώµα ισχύει ότι ε=α=1, ενώ για όλα τα άλλα σώµατα η τιµή της ικανότητας εκποµπής (ε) είναι µικρότερη της µονάδας. Στον πίνακα που ακολουθεί (Πίνακας Α6) δίνεται ο συντελεστής ανάκλασης και η τιµή της εκπεµπτικότητας ορισµένων υλικών. Πίνακας Α8. Συντελεστής ανάκλασης και εκπεµπτικότητα ορισµένων υλικών (Νικήτα- Μαρτζοπούλου Χ, 2006). Επιφάνεια υλικού Συντελεστής Μέση εκπεµπτικότητα, ε ανάκλασης, ρ, % Αλουµινόχαρτο στιλπνό Φύλλο αλουµινίου Χαρτί καλυµµένο µε στιλβωµένο αλουµίνιο Γαλβανισµένο ατσάλι στιλπνό Βαφή αλουµινίου οµικά υλικά: ξύλο, χαρτί, γυαλί, λιθοδοµή, µη µεταλλικά χρώµατα

48 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια 3.3. ΘΕΡΜΙΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΣΕ ΕΝΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ Το θερµικό ισοζύγιο ενός θερµοκηπίου είναι µια πολυδιάστατη ποσότητα, η οποία περιγράφεται από την παρακάτω εξίσωση (Hellickson and Walker, 1983): ( ) q + q + q + q = ± q + q + q + q + q + q I e f r cd g v i t p Όπου: q I q e = θερµότητα από την εισερχόµενη ηλιακή ακτινοβολία = θερµότητα από εξοπλισµούς που περιέχονται στο θερµοκήπιο (π.χ. λαµπτήρες) q f q r = θερµότητα από το σύστηµα θέρµανσης = θερµότητα που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της αναπνοής των φυτών q cd = απώλεια ή κέρδος θερµότητας µε αγωγή q g = απώλεια ή κέρδος θερµότητας από το έδαφος q v = απώλεια θερµότητας από τον αερισµό q t = θερµική ακτινοβολία που εκπέµπεται στην ατµόσφαιρα q p = θερµότητα που χρησιµοποιείται από τα φυτά για φωτοσύνθεση Κάποιοι από τους παράγοντες που υπεισέρχονται στην εξίσωση του θερµικού ισοζυγίου είναι αµελητέοι και παραλείπονται. Η θερµότητα που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της αναπνοής των φυτών (q r ) και η ενέργεια που σχετίζεται µε τη φωτοσύνθεση (q p ) έχουν πολύ µικρές τιµές και µπορούν να παραληφθούν. Ακόµα η θερµότητα που µεταδίδεται από και προς το έδαφος (q g ) είναι αµελητέα επειδή το έδαφος πολλές φορές είναι µονωµένο µε εδαφοκάλυµµα. Η θερµότητα, η οποία προέρχεται από τους διάφορους εξοπλισµούς (π.χ. λαµπτήρες) του θερµοκηπίου (q e ) είναι συνεχής όταν οι εξοπλισµοί βρίσκονται σε λειτουργία. Η θερµότητα από το σύστηµα θέρµανσης (q f ) υπάρχει µόνο όταν απαιτείται θέρµανση. 34

49 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Οι υπόλοιποι παράγοντες υπολογίζονται ως εξής: q I = r I A g Όπου: r = περατότητα του υλικού κάλυψης στην ηλιακή ακτινοβολία I = ένταση ηλιακής ακτινοβολίας, KW m -2 A g = επιφάνεια του εδάφους του θερµοκηπίου, m 2 ( ) q = U A T T cd c i 0 Όπου: U = συντελεστής θερµοπερατότητας, W m -2 o C -1 A c = επιφάνεια υλικού κάλυψης, m 2 T i = θερµοκρασία αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου, o C T 0 = θερµοκρασία αέρα εξωτερικά του θερµοκηπίου, o C q v = q sv + qiv Όπου: q sv = αισθητή θερµότητα, KJ s -1 q iv = λανθάνουσα θερµότητα, KJ s ( ) q = ετa σ Τ ε T t s t g i a 0 Όπου: ε s = µέση ικανότητα ακτινοβολίας των εσωτερικών επιφανειών τ t = συντελεστής θερµικής µετάδοσης σ = σταθερά Stefan Boltzmann T i = θερµοκρασία αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου, o C T o = θερµοκρασία αέρα εξωτερικά του θερµοκηπίου, o C ε a = ικανότητα ακτινοβολίας της ατµόσφαιρας 35

50 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια 3.4. ΡΟΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΕΝΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ Η ροή θερµότητας σε ένα θερµοκήπιο εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως είναι η ηλιακή ακτινοβολία, η φυτική µάζα, το έδαφος, τα κατασκευαστικά στοιχεία του θερµοκηπίου, η θερµοκρασία και η υγρασία στο εσωτερικό του θερµοκηπίου. Η εισερχόµενη ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται από τα φυτά, το έδαφος και τα κατασκευαστικά στοιχεία του θερµοκηπίου. Στη συνέχεια, η απορροφούµενη ακτινοβολία εκπέµπεται µε αποτέλεσµα την θέρµανση του εσωτερικού αέρα του θερµοκηπίου. Γενικά η ροή θερµότητας σε ένα θερµοκήπιο επιτυγχάνεται ως εξής: Ο ήλιος εκπέµπει ακτινοβολία. Ο εξωτερικός αέρας µεταδίδει θερµότητα µε µεταφορά προς το υλικό κάλυψης και αντίστροφα. Η θερµοκηπιακή κατασκευή µεταδίδει θερµότητα µε αγωγή, µεταφορά και ακτινοβολία. Ο εσωτερικός αέρας µεταδίδει θερµότητα µε µεταφορά και µε λανθάνουσα θερµότητα. Η φυτική µάζα µεταδίδει θερµότητα µε αγωγή, µεταφορά, ακτινοβολία, καθώς και µε τη διεργασία της διαπνοής. Το έδαφος µεταδίδει θερµότητα µε αγωγή, µεταφορά, ακτινοβολία, καθώς και κατά την εξάτµιση της περιεχόµενης σε αυτό υγρασίας. Το σύστηµα θέρµανσης µεταδίδει θερµότητα προς το εσωτερικό περιβάλλον του θερµοκηπίου. Η άρδευση συµβάλει στη µετάδοση θερµότητας λόγω της µεταβολής της περιεχόµενης υγρασίας του εδάφους, καθώς και της µεταβολής της σχετικής υγρασίας του αέρα του θερµοκηπίου. Στον πίνακα Α10 δίνονται οι αλληλεπιδράσεις των διαφόρων παραγόντων, οι οποίοι σχετίζονται µε τη ροή θερµότητας σε ένα θερµοκήπιο. 36

51 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Πίνακας Α9. Παράγοντες που επηρεάζουν τη ροή θερµότητας σε ένα θερµοκήπιο. (Popovski, 1998). Στοιχείο στο οποίο γίνεται ανταλλαγή θερµότητας Εσωτ. αέρας Φυτά p άπεδο f Οροφή r Πηγή Θερµότητας Ήλιος sn Εξωτ. αέρας Ουρανός s α h ea ΑΕΡΑΣ * c, l c, l c, l c - i - ΦΥΤΑ c,l * r r r sr - r ΑΠΕ Ο c,l r k r r sr - r ΟΡΟΦΗ c,l r r - r sr c r Ερµηνεία συµβόλων: c: µεταφορά (convection) k: αγωγή (conduction) sr: ηλιακή ακτινοβολία (solar radiation) l: λανθάνουσα θερµότητα (latent heat) r: ακτινοβολία (thermal radiation) i: διαφυγή του αέρα (infiltration) 3.5. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΠΑΙΤΗΣΕΩΝ ΣΕ ΕΝΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ Οι θερµικές απαιτήσεις ενός θερµοκηπίου υπολογίζονται βάσει των απωλειών θερµότητας από το υλικό κάλυψης που οφείλονται στη διαφορά θερµοκρασίας του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Για την επαρκή θέρµανση ενός θερµοκηπίου πρέπει να συνυπολογιστούν οι απώλειες θερµότητας µε αγωγή και ακτινοβολία (H sg ), µε αερισµό (H v ) καθώς και µε ακτινοβολία και να εξισωθούν µε την αισθητή και λανθάνουσα θερµότητα (H sp ) από το σύστηµα θέρµανσης (Hanan, 1998). Η εκτίµηση των θερµικών απωλειών ενός θερµοκηπίου είναι (ASHRAE, 1987): Hsg = hca(ti T 0) + 0.5VN(Ti T 0) 37

52 Ισοζύγιο ενέργειας σε θερµοκήπια Όπου, H sg : απώλειες θερµότητας µε αγωγή και ακτινοβολία, W h c : συντελεστής θερµικής µεταφοράς, W m -2 o C -1 T i : θερµοκρασία αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου, o C T 0 : θερµοκρασία αέρα εξωτερικά του θερµοκηπίου, o C V: εσωτερικός όγκος θερµοκηπίου, m 3 Οι θερµικές ανάγκες ενός θερµοκηπίου κατά τη διάρκεια της νύχτας είναι (Νικήτα- Μαρτζοπούλου, 1994): q= AcU(Ti T 0) Όπου, q: ένταση θερµικού ρεύµατος, W A c : επιφάνεια υλικού κάλυψης, m 2 U: συντελεστής θερµοπερατότητας, W m -2 o C -1 T i : θερµοκρασία αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου, o C T 0 : θερµοκρασία αέρα εξωτερικά του θερµοκηπίου, o C Οι θερµικές ανάγκες ενός θερµοκηπίου κατά τη διάρκεια της ηµέρας είναι (Νικήτα- Μαρτζοπούλου, 1994): A q = U(T T ) I r n c H i 0 Ag Όπου, q H : ένταση θερµικού ρεύµατος που καταναλίσκεται από το σύστηµα θέρµανσης, W m -2 I: ένταση ηλιακής ακτινοβολίας, KW m -2 A c : επιφάνεια υλικού κάλυψης, m 2 A g : επιφάνεια του εδάφους του θερµοκηπίου, m 2 U: συντελεστής θερµοπερατότητας, W m -2 o C -1 T i : θερµοκρασία αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου, o C T 0 : θερµοκρασία αέρα εξωτερικά του θερµοκηπίου, o C r: περατότητα του υλικού κάλυψης στην ακτινοβολία n: συντελεστής µετατροπής της ολικής ακτινοβολίας σε θερµική ενέργεια µέσα στο θερµοκήπιο. 38

53 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια 4. ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑ 4.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Όπως αναφέρθηκε στο εισαγωγικό κεφάλαιο, η θέρµανση των θερµοκηπίων µε συµβατικά καύσιµα αποτελεί τον κύριο παράγοντα του κόστους παραγωγής. Η ανάγκη για οικονοµικότερη αντιµετώπιση του προβλήµατος της θέρµανσης, έκανε πιο εντατική την προσπάθεια αξιοποίησης των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας. Οι ανανεώσιµες πηγές ενέργειας που εφαρµόζονται για τη θέρµανση των θερµοκηπίων είναι η ηλιακή ενέργεια, η ενέργεια που προέρχεται από καύση βιοµάζας και η γεωθερµική ενέργεια (Kittas et al., 1999; Nikita- Martzopoulou, 2002). Η αιολική ενέργεια δεν χρησιµοποιείται για την κάλυψη των αναγκών θέρµανσης των θερµοκηπίων, αφενός λόγω του υψηλού κόστους εγκατάστασης των ανεµογεννητριών και αφετέρου του γεγονότος ότι η εγκατάσταση των θερµοκηπίων γίνεται σε περιοχές, όπου δεν επικρατούν ισχυροί άνεµοι. Η Ελλάδα παρουσιάζεται ιδιαίτερα ευνοηµένη όσο αφορά τις ανανεώσιµες πηγές ενέργειας, αφού σχεδόν σε κάθε νοµό υπάρχει τουλάχιστον ένας εγχώριος ανανεώσιµος ενεργειακός πόρος, ο οποίος µπορεί να αξιοποιηθεί. Στην ακόλουθη ενότητα παρουσιάζονται και αναλύονται οι ανανεώσιµες πηγές ενέργειας που χρησιµοποιούνται στον κλάδο των θερµοκηπίων ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η θερµική ενέργεια που παράγεται από τα βαθύτερα στρώµατα του υπεδάφους και εµπεριέχεται σε φυσικούς ατµούς και σε θερµά νερά, επιφανειακά ή υπόγεια, καλείται γεωθερµική ενέργεια. Τα µέσα µε τα οποία η γεωθερµική ενέργεια µεταφέρεται και φτάνει στην επιφάνεια της γης είναι κάποια ρευστά, όπως το νερό, τα οποία είτε βρίσκουν µία φυσική διέξοδο προς την επιφάνεια, είτε οδηγούνται προς την επιφάνεια, αφού εντοπισθούν, µέσω γεωτρήσεων. 39

54 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Στη γεωθερµία διακρίνονται δύο τύποι παραγωγικών συστηµάτων (Μαρτζόπουλος, 1993): 1) Γεωθερµικά πεδία υψηλής ενθαλπίας. Είναι εκείνα στα οποία η ενέργεια προέρχεται από ηφαιστειακή ή υποφαιστειακή δράση και σχηµατίζονται σε θύλακες µέχρι βάθους 3 km. 2) Γεωθερµικά πεδία χαµηλής ενθαλπίας. Είναι εκείνα που βρίσκονται σε ιζηµατογενείς λεκάνες ή τεκτονικά βυθίσµατα και έχουν την ικανότητα αποθήκευσης µεγάλων ποσοτήτων θερµών νερών υπό πίεση. Στον πίνακα Α11 παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των γεωθερµικών πεδίων χαµηλής ενθαλπίας στη Βόρεια Ελλάδα. Πίνακας Α10. Χαρακτηριστικά γεωθερµικών πεδίων χαµηλής ενθαλπίας στη Βόρεια Ελλάδα (Φυτίκας και Ανδρίτσος, 2004). Περιοχή Έκταση (km 2 ) Θερµοκρασία ( ο C) N. Eράσµιο-Μάγγανα Ν. Κεσσάνη Ξάνθης Ελαιοχώρια Χαλκιδικής Λαγκαδάς Θεσ/κης Ν. Απολλωνία Θεσ/κης Νιγρίτα Σερρών Νυµφόπετρα Θεσ/κης Σιδηρόκαστρο Σερρών Για τη θέρµανση των θερµοκηπίων χρησιµοποιούνται τα γεωθερµικά πεδία χαµηλής ενθαλπίας. Τα γεωθερµικά ρευστά αντλούνται και µε τη βοήθεια αγωγών κατευθύνονται προς το θερµοκήπιο. Σύµφωνα µε τους Carella (1992) και Dimitrov et al. (1997), η χρησιµοποίηση γεωθερµικού ρευστού ο C µπορεί να επιτύχει κάλυψη των αναγκών θέρµανσης του θερµοκηπίου έως και 80%. Ο Popovski (1988) αναφέρει ότι η χρήση αυτή είναι συµφέρουσα για τους παρακάτω λόγους: Η καλή συσχέτιση µεταξύ των περιοχών όπου υπάρχουν γεωθερµικά πεδία και των περιοχών όπου µπορούν να εγκατασταθούν θερµοκηπιακές µονάδες. Η χρησιµοποίηση των γεωθερµικών πεδίων χαµηλής ενθαλπίας για τη θέρµανση θερµοκηπίων είναι ο καλύτερος τρόπος αξιοποίησής τους. Τα συστήµατα θέρµανσης που χρησιµοποιούνται είναι σχετικά απλά στην εφαρµογή. 40

55 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Από οικονοµικής απόψεως, τα γεωθερµικά θερµοκήπια είναι ιδιαίτερα ανταγωνιστικά ως καλλιεργητικά συστήµατα. Στο σχήµα Α11 παρουσιάζεται η γεωγραφική κατανοµή του γεωθερµικού δυναµικού στη χώρα µας (Ενηµερωτικός οδηγός Ε.Τ.Β.Α., 1995) Σχήµα Α11. Γεωγραφική κατανοµή του Ελληνικού γεωθερµικού δυναµικού (Ενηµερωτικός οδηγός Ε.Τ.Β.Α.,1995). 41

56 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια 4.3. ΒΙΟΜΑΖΑ Με τον όρο βιοµάζα ορίζεται η ύλη που έχει βιολογική (οργανική προέλευση). Είναι µία ανεξάντλητη και φιλική προς το περιβάλλον πηγή ενέργειας που ανανεώνεται συνεχώς λόγω της φωτοσυνθετικής ικανότητας των φυτών. Η βιοµάζα περιλαµβάνει όλα τα προϊόντα και υποπροϊόντα ζωικής και φυτικής προέλευσης καθώς επίσης και το βιολογικής προέλευσης µέρος των αστικών λυµάτων. Η παραγωγή θερµικής ισχύος MW από βιοµάζα αποτέλεσε για την Ευρωπαϊκή Επιτροπή την κυριότερη ίσως δράση για την Εκστρατεία Απογείωσης των Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας στην Ευρώπη (COM, 1997). Οι κυριότερες µέθοδοι αξιοποίησης της βιοµάζας είναι ο κλιβανισµός ή αλλιώς η καύση και η αεριοποίηση της βιοµάζας. Το κάψιµο της οργανικής ουσίας είναι η πιο κλασική µέθοδος για την παραγωγή ενέργειας από βιοµάζα. Με την καύση βιοµάζας παράγονται αέρια, οι θερµοκρασίες των οποίων κυµαίνονται από 800 ο C έως 1000 ο C (Mc Kendry, 2002). Παρόλα αυτά όµως οι ποσότητες βιοµάζας που απαιτούνται για τη θέρµανση ενός θερµοκηπίου είναι αρκετά µεγαλύτερες σε σύγκριση µε τις ποσότητες συµβατικών καυσίµων λόγω της µικρότερης θερµογόνο ισχύος που εκλύουν (Πίνακας Α12) Πίνακας Α11. Μέση ενεργειακή τιµή διαφόρων καυσίµων, (Γεωργική τεχνολογία, 1996; Eurobionet, 2003; Νικολάου et al., 2003) Καύσιµο Θερµογόνος ισχύς (MJKg) Πετρέλαιο 15 Πυρηνόξυλο 15 Ξύλο ελιάς 30 Ξύλο ροδακινιάς 6 Στελέχη σιταριού 4 Η αεριοποίηση της βιοµάζας επιτυγχάνεται µε θερµοχηµικές και βιοχηµικές διεργασίες. Οι θερµοχηµικές διεργασίες ενεργειακής µετατροπής της οργανικής ουσίας στηρίζονται στις προκαλούµενες χηµικές αντιδράσεις από τη θερµική δράση. Οι βιοχηµικές διεργασίες χρησιµοποιούνται για φυτικά ή ζωικά προϊόντα και υπολείµµατα µε C/N <30% και H 2 O >50%. 42

57 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια 4.4. ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η ηλιακή είναι ακόµα µια µορφή ανανεώσιµης πηγής ενέργειας. Στο εσωτερικό 25% του ήλιου, το υδρογόνο διασπάται σε ήλιο µε ρυθµό 7x10 11 kg υδρογόνου ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η παραγωγή ενέργειας σε συνδυασµό µε τη συµπίεση λόγω βαρύτητας, έχει αποτέλεσµα να διατηρεί τη θερµοκρασία στο κέντρο του Ήλιου στους ο Κ. Η Ελλάδα ανήκει στις χώρες όπου επικρατεί µεγάλη ηλιοφάνεια και το γεγονός αυτό ευνοεί την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας. Η µέση ηµερήσια ενέργεια που δίδεται από τον Ήλιο στην Ελλάδα είναι 4.6 KWh m - ². H επιφάνεια των εγκαταστηµένων συλλεκτών στη χώρα µας ανέρχεται περίπου σε m². Η τιµή αυτή αποτελεί ποσοστό 50% περίπου, της επιφάνειας των εγκατεστηµένων συλλεκτών σε ολόκληρη την Ευρώπη. Σύµφωνα µε το Κέντρο Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας (Κ.Α.Π.Ε.) για την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας εφαρµόζονται τρεις τρόποι: Ενεργητικά ηλιακά συστήµατα. Είναι εκείνα τα οποία συλλέγουν την ηλιακή ακτινοβολία, και εν συνεχεία τη µεταφέρουν µε τη µορφή θερµότητας σε νερό, σε αέρα ή σε κάποιο άλλο ρευστό. Η τεχνολογία που εφαρµόζεται είναι σχετικά απλή και τα συστήµατα αυτά είναι τα πιο διαδεδοµένα. Παθητικά ηλιακά συστήµατα. Είναι εκείνα τα οποία λειτουργούν χωρίς µηχανολογικά εξαρτήµατα ή πρόσθετη παροχή ενέργειας και µε φυσικό τρόπο θερµαίνουν, αλλά και δροσίζουν τις κατασκευές. Φωτοβολταϊκά συστήµατα. Είναι εκείνα τα οποία µετατρέπουν άµεσα την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική. Το θερµοκήπιο λειτουργεί ως παθητικός ηλιακός συλλέκτης και ο βαθµός απόδοσής του εξαρτάται από τον τρόπο κατασκευής και από τα υλικά κάλυψής του. Παράλληλα τα θερµοκήπια, για την περεταίρω αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας, µπορούν να συνδυαστούν και µε συστήµατα συλλογής της ηλιακής ενέργειας. Τα θερµοκήπια που χρησιµοποιούν την ηλιακή ενέργεια για τη θέρµανσή τους έχουν εισχωρήσει δυναµικά στην αγορά λόγω των πολλών και επιτυχηµένων εφαρµογών τους. Τα συστήµατα αυτά είναι αναγκαίο να ισοσταθµίζουν τις ακραίες εξωτερικές συνθήκες, ιδιαίτερα κατά την διάρκεια ψυχρών νυχτών του χειµώνα και ζεστών ηµερών του καλοκαιριού. 43

58 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Ηλιακά συστήµατα θέρµανσης θερµοκηπίων Η αντικατάσταση των συµβατικών καυσίµων για σκοπούς θέρµανσης, µε την ηλιακή ενέργεια, έχει προσελκύσει µεγάλο ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια. Η συνεχόµενη έρευνα πάνω σε αυτό το αντικείµενο και η επίτευξη πολλών πειραµατικών µοντέλων είχαν ως αποτέλεσµα την ταχύτατη ανάπτυξη και εµπορευµατοποίηση αυτών των τεχνολογιών µε ικανοποιητικά αποτελέσµατα. Έτσι βάσει των χαρακτηριστικών συλλογής της ηλιακής ενέργειας και του τρόπου λειτουργίας, τα συστήµατα θέρµανσης διακρίνονται σε παθητικά και υβριδικά: Ως παθητικό ηλιακό σύστηµα χαρακτηρίζεται εκείνο το οποίο εκµεταλλεύεται την ηλιακή ενέργεια άµεσα ή έµµεσα, χωρίς τη χρησιµοποίηση συµβατικών καυσίµων. Η αρχή λειτουργίας αυτών των συστηµάτων βασίζεται στο φαινόµενο του θερµοκηπίου. Ως υβριδικό ηλιακό σύστηµα χαρακτηρίζεται εκείνο το οποίο παράλληλα µε το παθητικό σύστηµα συλλογής της ηλιακής ενέργειας περιλαµβάνει και κάποιο βοηθητικό σύστηµα το οποίο λειτουργεί µε τη χρήση συµβατικής ενέργειας. Οι σηµαντικότερες εφαρµογές της ηλιακής ενέργειας για τη θέρµανση των θερµοκηπίων πραγµατοποιούνται µε τα ακόλουθα υβριδικά ηλιακά συστήµατα: 1) Εξωτερικός ηλιακός συλλέκτης ζεστού νερού και υπόγεια αποθήκη θερµότητας νερού. 2) Εξωτερικός ηλιακός συλλέκτης ζεστού αέρα και αποθήκη θερµότητας µε πετρώδη υλικά ή υλικά αλλαγής φάσης. 3) Ηλιακοί συλλέκτες, οι οποίοι ενσωµατώνονται στην εγκατάσταση του θερµοκηπίου, µε ή χωρίς αποθήκη θερµότητας. 4) Σύστηµα υπόγειου εναλλάκτη θερµότητας εδάφους-αέρα Παθητικά ηλιακά συστήµατα θέρµανσης Τα θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα θέρµανσης µπορούν να κατηγοριοποιηθούν ανάλογα µε τα χαρακτηριστικά του συστήµατος αποθήκευσης της θερµικής ενέργειας. 44

59 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Η περίσσεια θερµότητας µεταφέρεται κατά τη διάρκεια της ηµέρας στην περιοχή αποθήκευσης θερµικής ενέργειας και αποδίδεται κατά τη διάρκεια της νύχτας ή τις επόµενες ηµέρες, µε σκοπό να ικανοποιήσει τις ανάγκες θέρµανσης του θερµοκηπίου. Ανάλογα µε το µέσο αποθήκευσης της θερµικής ενέργειας τα παθητικά ηλιακά συστήµατα θέρµανσης µπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής: 1) θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης είναι το νερό, 2) θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης είναι υλικό αλλαγής φάσης, 3) θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης είναι ένα στρώµα από χαλίκια, 4) θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης µπορεί να είναι άλλου τύπου. 5) θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης είναι ένας υπόγειος εναλλάκτης θερµότητας εδάφους- αέρα. Πρέπει να σηµειωθεί ότι η λειτουργία του συστήµατος επηρεάζεται από διάφορες παραµέτρους, όπως είναι το µέγεθος του θερµοκηπίου, το υλικό κάλυψης, η θέση και ο προσανατολισµός του και ο τύπος της καλλιέργειας. Παρακάτω ακολουθεί εκτενής αναφορά και περιγραφή των προαναφερθέντων κατηγοριών παθητικών ηλιακών συστηµάτων θέρµανσης. Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης θερµικής ενέργειας είναι το νερό. Σύµφωνα µε αυτό το σύστηµα θέρµανσης, το µέσο αποθήκευσης της θερµότητας µπορεί να τοποθετηθεί είτε εσωτερικά είτε εξωτερικά του θερµοκηπίου. Στην περίπτωση που η τοποθέτηση είναι εξωτερική είναι απαραίτητη η παρουσία ενός ρευστού µέσου, το οποίο θα δρα ως µεταφορέας θερµότητας. Στην αντίθετη περίπτωση, που η εγκατάσταση ενός τέτοιου συστήµατος γίνει εντός του θερµοκηπίου, η ανταλλαγή θερµότητας µεταξύ του συστήµατος και του εσωτερικού αέρα γίνεται άµεσα χωρίς την παρουσία κάποιου µέσου. Η περίσσεια θερµότητας που είναι διαθέσιµη στο θερµοκήπιο κατά τη διάρκεια της ηµέρας, µπορεί να συλλεχθεί και να αποθηκευτεί ώστε να είναι δυνατή η 45

60 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια χρησιµοποίησή της κατά τη διάρκεια της νύχτας ή τις επόµενες ηµέρες εάν δεν επικρατεί ηλιοφάνεια. Παράδειγµα αποθηκευτικού συστήµατος που τοποθετείται εσωτερικά του θερµοκηπίου είναι το παθητικό ηλιακό σύστηµα µε πλαστικές σωλήνες µε νερό (Σχήµα Α12α) ή το παθητικό ηλιακό σύστηµα µε χρήση δοχείων κατά µήκος της βόρειας πλευράς του θερµοκηπίου (Σχήµα Α12β), τα οποία δρουν ως ηλιακοί συλλέκτες και αποθήκες θερµότητας. (α) (β) Σχήµα Α12. Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα θέρµανσης όπου το µέσο αποθήκευσης της θερµικής ενέργειας, το νερό, περιέχεται α) σε πλαστικές σακούλες, β) σε δοχεία νερού (Santamouris et al.,1994a). Σε αυτήν την κατηγορία ανήκει και το σύστηµα που χρησιµοποιεί εξωτερικό ηλιακό συλλέκτη ζεστού νερού σε συνδυασµό µε υπόγεια αποθήκη θερµότητας νερού 46

61 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια (Σχήµα Α13). Ο εξωτερικός ηλιακός συλλέκτης αποτελείται από µία σκουρόχρωµη πλάκα για την απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας και από ένα γυάλινο ή πλαστικό κάλυµµα που παγιδεύει τη διερχόµενη από αυτό ηλιακή ακτινοβολία. Σχήµα Α13. Εξωτερικός ηλιακός συλλέκτης για τη συλλογή της ηλιακής ενέργειας (Mears et al.,1980). Για τη φύση της απορροφητικής πλάκας έγιναν αρκετές µελέτες και χρησιµοποιήθηκαν διάφορα υλικά κατασκευής, όπως αλουµίνιο, (Prados et al.,1987a), µεταλλικά πλαίσια καλυµµένα µε γυαλί, (Jelinkova,1987), και απορροφητικοί συλλέκτες µε χάλκινη επιφάνεια (Yelgova et al.,1987). Τα αποτελέσµατα που εξήχθησαν έδειξαν ότι για την ικανοποιητική θέρµανση του θερµοκηπίου απαιτείται µεγάλη απορροφητική επιφάνεια και συνεπώς κάτι τέτοιο επιβαρύνει σηµαντικά το κόστος εγκατάστασης αυτού του συστήµατος θέρµανσης. Για τη µείωση των απωλειών θερµότητας, θεωρείται αναγκαία η κατάλληλη µόνωση του συλλέκτη. Κατά τη λειτουργία αυτού του συστήµατος το διερχόµενο νερό από το συλλέκτη µεταφέρεται σε µία δεξαµενή όπου και αποθηκεύεται. Το εν λόγω σύστηµα θέρµανσης διαθέτει πλαστικούς ή µεταλλικούς σωλήνες για τη µεταφορά της θερµότητας στο χώρο του θερµοκηπίου και είναι εφοδιασµένο µε αντλίες για την κίνηση του νερού ή µε ανεµιστήρες για την κίνηση του αέρα. Στο σχήµα Α14 παρουσιάζεται ένα τυπικό σύστηµα θέρµανσης θερµοκηπίου µε εξωτερικό ηλιακό συλλέκτη. 47

62 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Σχήµα Α14. Σύστηµα θέρµανσης θερµοκηπίου µε εξωτερικό ηλιακό συλλέκτη νερού (Bargach et al.,2004). Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης θερµικής ενέργειας είναι υλικά αλλαγής φάσης. Τα υλικά αλλαγής φάσης είναι ανόργανα, ένυδρα άλατα και αποτελούν ένα εναλλακτικό µέσο αποθήκευσης θερµότητας. Το υλικό αποθήκευσης θερµότητας τοποθετείται συνήθως εντός του θερµοκηπίου, υπογείως, σε καλά µονωµένες ειδικές κατασκευές (Σχήµα Α15), ή στην βορινή πλευρά του θερµοκηπίου. Οι κατασκευές αυτές διαθέτουν δύο ανοίγµατα. Από το ένα άνοιγµα γίνεται η είσοδος του θερµού αέρα από τον ηλιακό συλλέκτη, και από το άλλο διοχετεύεται η θερµότητα στο χώρο του θερµοκηπίου, (Kurklu,1997; Farid et al.,2004). Έτσι, κατά την διάρκεια της ηµέρας, ο θερµός αέρας από το εσωτερικό του θερµοκηπίου εισέρχεται στην αποθήκη και η θερµότητα απορροφάται από τα υλικά αλλαγής φάσης. Αντίστροφα, κατά τη διάρκεια της νύχτας, ο ψυχρός αέρας από το εσωτερικό του θερµοκηπίου καθώς εισέρχεται στην αποθήκη, θερµαίνεται και τα υλικά µετατρέπονται στην αρχική συµπαγή µορφή τους. 48

63 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Σχήµα Α15. Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα θέρµανσης όπου το µέσο αποθήκευσης της θερµικής ενέργειας είναι υλικό αλλαγής φάσης (Santamouris et al.,1994a). Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης θερµικής ενέργειας είναι ένα στρώµα από χαλίκια. Κατά την εφαρµογή αυτού του συστήµατος χρησιµοποιούνται χαλίκια διαµέτρου 20 έως 100 χιλιοστών, τα οποία τοποθετούνται υπογείως του θερµοκηπίου σε βάθος που κυµαίνεται µεταξύ 40 και 50 εκατοστών. Κατά τη διάρκεια της ηµέρας, η περίσσεια θερµότητας µεταφέρεται από το εσωτερικό του θερµοκηπίου στην υπόγεια αποθήκη µε τη χρήση ενός ανεµιστήρα (Σχήµα Α16). Τη νύχτα, παρατηρείται η αντίστροφη διαδικασία. Ο ψυχρός αέρας κινείται µέσα από την αποθήκη, όπου η θερµότητα από τα χαλίκια µεταδίδεται στον ψυχρότερο αέρα, ο οποίος ακολούθως επιστρέφει στο θερµοκήπιο. 49

64 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Σχήµα Α16. Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα θέρµανσης όπου το µέσο αποθήκευσης της θερµικής ενέργειας είναι ένα στρώµα από πέτρες (Santamouris et al.,1994a). Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης µπορεί να είναι άλλου τύπου. Το σύστηµα αυτό βασίζεται στην τοποθέτηση ενός µονωτικού υλικού στις πλευρές του θερµοκηπίου, µε σκοπό τη µείωση των απωλειών θερµότητας. Η επιφάνεια του µονωτικού υλικού που βρίσκεται προς το εσωτερικό του θερµοκηπίου θα πρέπει να έχει µαύρο χρώµα ώστε να λειτουργεί ως αποθήκη θερµότητας. Το συγκριτικό πλεονέκτηµα αυτού του συστήµατος είναι το µικρό κόστος κατασκευής. Στο σχήµα Α17 παρουσιάζεται η εφαρµογή του στο θερµοκήπιο. Σχήµα Α17. Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα θέρµανσης όπου το µέσο αποθήκευσης της θερµικής ενέργειας είναι ένας µονωµένος τοίχος (Santamouris et al.,1994a). 50

65 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Θερµοκήπια µε παθητικό ηλιακό σύστηµα, όπου το µέσο αποθήκευσης θερµικής ενέργειας είναι το έδαφος, στο οποίο υπάρχουν υπεδάφιοι σωλήνες. Έχει παρατηρηθεί ότι κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και σε βάθος m, υπάρχει µία καθυστέρηση στο ρυθµό µεταβολής της θερµοκρασίας που οφείλεται στο φαινόµενο της υστέρησης (ASHRAE, Handbook of applications, 1982). Η θερµοκρασία στο βάθος αυτό είναι αυξηµένη κατά C συγκριτικά µε αυτήν του περιβάλλοντος. Έτσι θα µπορούσε το έδαφος να χαρακτηριστεί ως µέσο αποθήκευσης θερµότητας (Santamouris, et al.,1994a). Πρακτικά η ιδιότητα αυτή του εδάφους αξιοποιείται µε τη χρήση υπόγειων σωλήνων. Οι σωλήνες είναι τοποθετηµένοι κατά µήκος του θερµοκηπίου µε σηµεία εισόδου και εξόδου του αέρα σε διαφορετικές πλευρές. Κατά τη διάρκεια της ηµέρας ο θερµός αέρας που είναι εγκλωβισµένος στα υψηλότερα µέρη του θερµοκηπίου οδηγείται µέσω των σωλήνων κάτω από το έδαφος µε αποτέλεσµα τη θέρµανση του υπεδάφους. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, ο ψυχρός αέρας από το εσωτερικό του θερµοκηπίου κυκλοφορεί ξανά διαµέσου των σωλήνων από το θερµό υπέδαφος µε αποτέλεσµα την απόδοση ενέργειας στο ψυχρό ρεύµα αέρα. Η θερµότητα µεταφέρεται µε δυναµικό αερισµό από το έδαφος στο περιβάλλον του θερµοκηπίου. Σε πείραµα των Ghosal et al.,(2004), βρέθηκε ότι σε θερµοκήπιο έκτασης ενός στρέµµατος, που χρησιµοποιείται το παραπάνω σύστηµα θέρµανσης, η µέση θερµοκρασία του αέρα του θερµοκηπίου κατά τη διάρκεια της νύχτας ήταν 6-7 o C υψηλότερα συγκριτικά µε τη µέση θερµοκρασία αέρα του θερµοκηπίου- µάρτυρα. Ακόµα οι Mavrogianopoulos και Kyritsis,(1986), βρήκαν ότι κατά τη διάρκεια του χειµώνα, ο αέρας του θερµοκηπίου ήταν 6-9 o C υψηλότερος σε σχέση µε αυτόν του εξωτερικού περιβάλλοντος όταν τοποθέτησαν έναν εναλλάκτη θερµότητας σε βάθος 2 m κάτω από το έδαφος του θερµοκηπίου (Σχήµα Α18). Το κύριο µειονέκτηµα αυτού του συστήµατος είναι το υψηλό κόστος εγκατάστασής του, που δρα ως ανασταλτικός παράγοντας εφαρµογής του στα θερµοκήπια. 51

66 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Σχήµα Α18. Θέρµανση θερµοκηπίου µε υπόγειο εναλλάκτη θερµότητας εδάφους-αέρα (Mavrogianopoulos and Kyritsis,1986) Παθητικό ηλιακό σύστηµα των πλαστικών σωλήνων µε νερό Εισαγωγή Το παθητικό ηλιακό σύστηµα των πλαστικών σωλήνων είναι το πιο διαδεδοµένο σύστηµα συλλογής της ηλιακής ενέργειας (Hanan,1998) εξαιτίας της µεγάλης αποτελεσµατικότητας αξιοποίησης ενός σηµαντικού ποσοστού τόσο της άµεσης όσο και της διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας µέσα στο θερµοκήπιο. Ένα επιπλέον γεγονός που ευνοεί την εφαρµογή του είναι ο εύκολος τρόπος και το χαµηλό κόστος κατασκευής και εγκατάστασης του. Το σύστηµα αυτό, αποτελείται από διαφανείς σωλήνες πολυαιθυλενίου, οι οποίοι περιέχουν νερό, είτε καθαρό είτε σε πρόσµιξη µε κάποια χρωστική ουσία. Η τοποθέτησή του µέσα στο θερµοκήπιο γίνεται κατά µήκος των σειρών των καλλιεργούµενων φυτών. Οι διαφανείς σωλήνες απορροφούν και αποθηκεύουν µέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει πάνω τους, µε αποτέλεσµα την αύξηση της θερµοκρασίας του νερού που περιέχουν. Η αποθηκευµένη θερµότητα αποδίδεται στο χώρο του θερµοκηπίου 52

67 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια όταν η θερµοκρασία του περιβάλλοντος του θερµοκηπίου πέφτει κάτω από τη θερµοκρασία του νερού των σωλήνων. Σύµφωνα µε τους (Prados et al.,1987; Jelinkova,1988; Baitorun,1989; Farah,1989; Sallambas et al.,1989; Μedany and Abou-Hadid,1989; Grafiadellis et al.,1990; Segal et. al.,1990; Mavrogianopoulos and Kyritsis,1993; Mougou and Verlodt,1989; Photiades,1994) στα θερµοκήπια που χρησιµοποιείται αυτό το σύστηµα θέρµανσης, οι θερµοκρασίες του αέρα που µπορούν να ανέλθουν έως και 6 ο C υψηλότερα σε σύγκριση µε θερµοκήπια µάρτυρες και έως 8 ο C σε σχέση µε το εξωτερικό περιβάλλον Αρχές λειτουργίας Το παθητικό ηλιακό σύστηµα απορροφά κατά τη διάρκεια της ηµέρας µέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει επάνω του. Το νερό που εµπεριέχεται στους σωλήνες θερµαίνεται και έτσι αποθηκεύεται η ενέργεια µε τη µορφή θερµότητας. Μόλις η θερµοκρασία του αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον του θερµοκηπίου πέσει κάτω από τη θερµοκρασία του νερού των σωλήνων, τότε η αποθηκευµένη θερµότητα απελευθερώνεται µε αγωγή, µεταφορά και ακτινοβολία. Έτσι επιτυγχάνεται η αύξηση της µέσης θερµοκρασίας του εσωτερικού περιβάλλοντος του θερµοκηπίου. Στο σχήµα Α19 απεικονίζεται η λειτουργία του παθητικού ηλιακού συστήµατος µε πλαστικούς σωλήνες. Σχήµα Α19. Σχηµατικό διάγραµµα λειτουργίας του παθητικού ηλιακού συστήµατος (Structural Consulting Engineers, 2002). 53

68 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Μηχανισµός απορρόφησης ενέργειας από το παθητικό ηλιακό σύστηµα Καθώς η ηλιακή ακτινοβολία προσπίπτει στο σωλήνα, ένα µέρος της ανακλάται, ένα άλλο µέρος της θερµαίνει την εξωτερική επιφάνεια του πλαστικού, ενώ το µεγαλύτερο µέρος της διαπερνά το σωλήνα και θερµαίνει απευθείας το νερό που εµπεριέχεται. Με τη θέρµανση της εξωτερικής επιφάνειας του πλαστικού µεταδίδεται θερµότητα µε αγωγή προς το εσωτερικό του σωλήνα µε αποτέλεσµα την επιπλέον θέρµανση του νερού. Συνήθως κάτω από τον πλαστικό σωλήνα τοποθετείται υλικό εδαφοκάλυψης µαύρου χρώµατος που επιτρέπει την απορρόφηση της ακτινοβολίας και τη µετάδοση της θερµότητας τόσο προς το έδαφος όσο και προς τους σωλήνες. Οι Short et al. (1978) έδειξαν ότι το µεγαλύτερο ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας απορροφάται από το στρώµα του νερού που βρίσκεται κοντά στο ανώτερο τοίχωµα του σωλήνα. Στο σχήµα Α20 παρουσιάζεται ο τρόπος συλλογής της ενέργειας από το συγκεκριµένο παθητικό ηλιακό σύστηµα. 54

69 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Επεξήγηση συµβόλων: q: ροή θερµότητας, SR: µικρό µήκος κύµατος, LR: µεγάλο µήκος κύµατος, Abs: απορροφούµενη, Ref: αντανακλώµενη, Pl: φύλλωµα των φυτών, ts: επιφάνεια σωλήνα, cd: αγωγή, cv: µεταφορά, cond: συµπύκνωση, c: κάλυµµα θερµοκηπίου, i: µέσα, o: έξω, u: κάτω από το φύλλωµα των φυτών, w: νερό. Σχήµα Α20. Ισοζύγιο ενέργειας του παθητικού ηλιακού συστήµατος (Jens,1994). Η γωνία πρόσπτωσης καθώς και το µήκος κύµατος της ηλιακής ενέργειας επηρεάζει σηµαντικά το ποσοστό της ανακλώµενης ακτινοβολίας. Η κατακόρυφη πρόσπτωση της ακτινοβολίας αντιστοιχεί σε διαπερατότητα, η οποία είναι της τάξης του 90%. Σύµφωνα µε τους Nijskens et al. (1985) αύξηση της γωνίας πρόσπτωσης προκαλεί µείωση του ποσοστού διαπερατότητας µε παράλληλη αύξηση του ποσοστού ανάκλασης. Η µέγιστη απορρόφηση ενέργειας παρατηρείται τις µεσηµβρινές ώρες, στη διάρκεια των οποίων, οι ακτίνες του ηλίου πέφτουν στην επιφάνεια της γης µε τη µικρότερη γωνία πρόσπτωσης. Ακόµα, το καλοκαίρι, η απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι µεγαλύτερη σε σχέση µε το χειµώνα εξαιτίας της υψηλότερης θέσης του ήλιου στον ουρανό και της µεγαλύτερης διάρκειας της ηµέρας. 55

70 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Μηχανισµός απελευθέρωσης ενέργειας από το παθητικό ηλιακό σύστηµα Η µετάδοση της θερµότητας από το παθητικό ηλιακό σύστηµα προς το χώρο του θερµοκηπίου γίνεται µε µεταφορά, αγωγή και ακτινοβολία. Αν υποτεθεί ότι η υγροποίηση και η εξάτµιση είναι αµελητέες, τότε: qloss SS = qcv + qlr + qcd Όπου: qloss SS : συνολική απώλεια θερµότητας της επιφάνειας του παθητικού ηλιακού συστήµατος ανά m 2, W m -2. q cv : απώλεια θερµότητας µε µεταφορά, W m -2. q LR : απώλεια θερµότητας µε ακτινοβολία, W m -2. q cd : απώλεια θερµότητας µε αγωγή, λόγω της θερµικής ροής προς το έδαφος, W m -2. Η µετάδοση θερµότητας µε µεταφορά είναι ανάλογη µε τη διαφορά θερµοκρασίας µεταξύ της επιφάνειας του σωλήνα και του αέρα που περιβάλλει το σωλήνα. Σύµφωνα µε το νόµο του Newton: A q = h T T ( ) S SS free cv c w i AG SS Όπου AS SS free: ελεύθερη επιφάνεια του παθητικού ηλιακού συστήµατος, m 2 AG SS: επιφάνεια του εδάφους που καλύπτεται από το σύστηµα,m 2. T w : θερµοκρασία της επιφάνειας του σωλήνα, ο C. T i : θερµοκρασία αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου, ο C. h c : συντελεστής θερµικής µεταφοράς σε W m -2 ο C

71 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια Σύµφωνα µε τον Holman, (1989), σε οριζόντιους κυλίνδρους µε διάµετρο d cy (m) ισχύει: Tw T i h = 1,24 d cy 0,333 σε περίπτωση απελευθέρωσης ενέργειας από το παθητικό ηλιακό σύστηµα (θερµοκρασία αέρα θερµοκηπίου χαµηλότερη από τη θερµοκρασία του νερού των σωλήνων), και Tw T i h = 0,59 d cy 0,25 σε περίπτωση συλλογής θερµότητας από το παθητικό ηλιακό σύστηµα (θερµοκρασία αέρα θερµοκηπίου υψηλότερη από τη θερµοκρασία του νερού των σωλήνων). Η µετάδοση της θερµότητας µε ακτινοβολία είναι συνάρτηση των ιδιοτήτων, της θέσης και της διαφοράς θερµοκρασίας των επιφανειών που εµπλέκονται στη ανταλλαγή ακτινοβολίας, (Jens,1994): Όπου q A = C 10 T T ( ) S SS free LR SS w a LR AG SS C SS : σταθµισµένος όρος ανταλλαγής ακτινοβολίας σε W m -2 o K -4 T w : η θερµοκρασία της επιφάνειας του σωλήνα σε o K Ta LR: η θερµοκρασία της επιφάνειας που δέχεται την ακτινοβολία σε o K Ο αριθµός ανταλλαγής ακτινοβολίας C ss εξαρτάται από τις ιδιότητες του σωλήνα και σε εύκαµπτους σωλήνες πολυαιθυλενίου µικρού πάχους η τιµή του κυµαίνεται από x 10-8 W m -2. o K -4, (Kanthak,1970; Jens,1994). Η µετάδοση της θερµότητας µε αγωγή γίνεται µέσω των επιφανειών των σωλήνων στα σηµεία επαφής µε το έδαφος. Επηρεάζεται από το συντελεστή θερµικής αγωγιµότητας (k), από το πάχος της µόνωσης που τοποθετείται κάτω από το σύστηµα και από τις ιδιότητες του εδάφους, κυρίως την υγρασία του: 57

72 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια K A q = T T ( ) G SS cont cd w soil X AG SS Όπου K : συντελεστής θερµικής αγωγιµότητας, W m -1 o C -1 X : το πάχος του φύλλου του µονωτικού πλαστικού, m T soil : η θερµοκρασία στην επιφάνεια του εδάφους, ο C AG SS cont : η επιφάνεια των σωλήνων που είναι σε επαφή µε το έδαφος, m Πλεονεκτήµατα του παθητικού ηλιακού συστήµατος Τα πλεονεκτήµατα του παθητικού ηλιακού συστήµατος µπορούν να συνοψισθούν ως εξής: Εξοικονόµηση συµβατικών καυσίµων. Με την τοποθέτηση του παθητικού ηλιακού συστήµατος µε πλαστικούς σωλήνες µε νερό αυξάνεται η θερµοχωρητικότητα του θερµοκηπίου. Έτσι, η ενέργεια που συλλέγεται κατά τη διάρκεια µιας ηµέρας απελευθερώνεται σταδιακά µέχρι και τις επόµενες δύο έως τρεις ηµέρες, εφόσον δεν επικρατεί ηλιοφάνεια (Pavlou, 1990). Ακόµα σύµφωνα µε τους Grafiadellis et al. (1990) το συγκεκριµένο παθητικό σύστηµα συλλέγει κατά µέσο όρο ηλιακή ενέργεια που ισοδυναµεί µε την ενέργεια που περιέχουν 18 τόνοι πετρελαίου ανά στρέµµα θερµοκηπίου για την περίοδο Οκτωβρίου- Μαΐου. Επιµήκυνση της καλλιεργητικής περιόδου. Σε ένα µη θερµαινόµενο θερµοκήπιο η εγκατάσταση του παθητικού ηλιακού συστήµατος µε σωλήνες που περιέχουν νερό µπορεί να επιµηκύνει την καλλιεργητική περίοδο από 1-4 εβδοµάδες. Μείωση του χρόνου παροχής τεχνητής θέρµανσης. Ένα µέρος της θερµότητας που παρέχεται από το συµβατικό σύστηµα θέρµανσης αποθηκεύεται στο παθητικό σύστηµα µέχρι να επέλθει η θερµική ισορροπία. Το ποσοστό αυτό αποδίδεται στο εσωτερικό περιβάλλον του θερµοκηπίου, εφόσον η συµβατική θέρµανση διακοπεί. Αύξηση της θερµοκρασίας του εδάφους. Σύµφωνα µε τους Esquira et al. (1988) και Mavrogiannopoulos and Kyritsis (1993) η χρησιµοποίηση 58

73 Εξοικονόµηση ενέργειας στα θερµοκήπια παθητικού ηλιακού συστήµατος µπορεί να επιτύχει άνοδο της θερµοκρασίας του εδάφους από 1 ο έως 3 ο C. Αντιπαγετική προστασία. Το παθητικό ηλιακό σύστηµα προκαλεί µείωση της σχετικής υγρασίας του περιβάλλοντος του θερµοκηπίου και προστατεύει την καλλιέργεια από τις έντονες διακυµάνσεις τις θερµοκρασίας. Απλό στην εγκατάσταση και οικονοµικό. Το σύστηµα αποτελείται από πλαστικό ενώ δεν απαιτείται η κατανάλωση άλλων µορφών ενέργειας για τη λειτουργία του. Σύµφωνα µε έρευνες αποδείχθηκε ότι είναι ικανό να βελτιώσει το εισόδηµα των παραγωγών από % (Mattas and Grafiadellis,1989; Mattas et al.,1990; Martika and Papanagiotou,1991) ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΟΥ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΣΕ ΕΝΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ Η επιλογή του κατάλληλου συστήµατος θέρµανσης αποτελεί ένα βασικό σηµείο προσοχής κατά την κατασκευή ενός θερµοκηπίου. Είναι αναγκαία η εύρεση ενός αποδοτικού από τεχνικοοικονοµικής απόψεως σύστηµα το οποίο να µπορεί να παρέχει οµοιόµορφη κατανοµή θερµοκρασίας. Για την επιλογή του κατάλληλου συστήµατος θέρµανσης ενός θερµοκηπίου πρέπει να ληφθούν υπόψη οι παρακάτω παράγοντες: Το είδος των καλλιεργούµενων φυτών. Αν δηλαδή τα φυτά απαιτούν υψηλή θερµοκρασία καθόλη τη διάρκεια της καλλιεργητικής περιόδου ή µόνο για ορισµένους µήνες. Ο ρόλος του συστήµατος θέρµανσης. Αν δηλαδή το σύστηµα θέρµανσης θα βελτιώνει ή θα ελέγχει πλήρως τη θερµοκρασία. Ο τύπος της γεώτρησης- πηγής. Για την περίπτωση της γεωθερµίας έχει σηµασία αν το νερό είναι αρτεσιανό ή το θερµό νερό αντλείται µε τη βοήθεια της ηλεκτροκίνητης αντλίας. Χηµική σύσταση του γεωθερµικού ρευστού στην περίπτωση γεωθερµίας. 59

74 Υδροπονία 5. Υ ΡΟΠΟΝΙΑ 5.1. ΤΙ ΕΙΝΑΙ Υ ΡΟΠΟΝΙΑ- ΟΡΙΣΜΟΙ Υδροπονία ή εκτός εδάφους καλλιέργεια, είναι η ανάπτυξη των φυτών χωρίς τη χρήση εδάφους, µε την παρουσία ή απουσία κάποιου µέσου (υπόστρωµα) και µε παροχή από το σύστηµα των συνολικών απαιτήσεων των φυτών σε νερό και θρεπτικά στοιχεία. (Jensen, 1999; Hanger, 1993). Σύµφωνα µε τους Αναστασίου και Παπαγεωργίου (1999) η υδροπονική καλλιέργεια είναι µια προηγµένη και εξελιγµένη τεχνική καλλιέργειας, µε την οποία τα φυτά αναπτύσσονται χωρίς τη χρησιµοποίηση εδάφους ή εδαφικού µίγµατος. Η υδροπονία είναι µέθοδος καλλιέργειας φυτών εκτός εδάφους, σύµφωνα µε την οποία οι ρίζες των φυτών αναπτύσσονται είτε σε στερεά υποστρώµατα εµποτισµένα µε τεχνητό θρεπτικό διάλυµα, είτε απευθείας στο θρεπτικό διάλυµα από το οποίο τα φυτά απορροφούν τις απαραίτητες για την ανάπτυξή τους ποσότητες νερού και θρεπτικών στοιχείων. Ένας βασικός παράγοντας επιτυχίας του υδροπονικού συστήµατος είναι η παροχή θρεπτικού διαλύµατος κατάλληλης χηµικής σύστασης. Τα υποστρώµατα των υδροπονικών καλλιεργειών, συνήθως είναι πορώδη υλικά, φυσικά ή προερχόµενα από βιοµηχανική επεξεργασία, τα οποία µπορούν να συγκρατούν θρεπτικό διάλυµα και αέρα εξαιτίας των πόρων που διαθέτουν. Η πρόληψη της ποσότητας του θρεπτικού διαλύµατος και του αέρα γίνεται άµεσα από τα φυτά και για το λόγο αυτό το υπόστρωµα είναι ικανό να αντικαταστήσει το έδαφος. Πολλές υδροπονικές καλλιέργειες χρησιµοποιούν κάποιο τύπο υποστρώµατος, που περιέχει οργανικό υλικό όπως την τύρφη ή το πριονίδι και για το λόγο αυτό οι υδροπονικές αυτές µέθοδοι καλούνται συχνά καλλιέργεια εκτός εδάφους (soilless culture), ενώ µόνο η καλλιέργεια σε θρεπτικό διάλυµα (water culture), θα µπορούσε να θεωρηθεί πραγµατική υδροπονία (Σιώµος,2002). 60

75 Υδροπονία 5.2. ΘΡΕΠΤΙΚΟ ΙΑΛΥΜΑ Σε όλα τα υδροπονικά συστήµατα η θρέψη των καλλιεργούµενων φυτών επιτυγχάνεται µε τη χορήγηση θρεπτικού διαλύµατος. Ως θρεπτικό διάλυµα, ορίζεται µία ποσότητα νερού, στην οποία βρίσκονται διαλυµένα τα κατάλληλα θρεπτικά στοιχεία στις ακριβείς ποσότητες και αναλογίες που χρειάζονται για την σωστή ανάπτυξη του κάθε φυτού και µάλιστα για κάθε στάδιο της ανάπτυξής του. Βασικό ρόλο κατά την παρασκευή του θρεπτικού διαλύµατος έχει η ποιότητα του νερού. Για το λόγο αυτό είναι επιτακτική ανάγκη να γίνει ανάλυση του νερού πριν προστεθεί στο θρεπτικό διαάλυµα. Η περιεκτικότητα του νερού σε οξυανθρακικά ιόντα (HCO - 3 ) έχει ιδιαίτερη σηµασία, γιατί η συγκέντρωση τους αποτελεί µέτρο της ρυθµιστικής ικανότητας του στις µεταβολές του ph. Όσο υψηλότερες είναι οι ποσότητες των οξυανθρακικών που περιέχονται στο νερό, τόσο µεγαλύτερες ποσότητες οξέος απαιτούνται για την εξουδετέρωσή τους, ώστε να και ρυθµίζεται το ph στη επιθυµητή τιµή (Σιώµος, 2002). Ανάλογα µε το υδροπονικό σύστηµα που εφαρµόζεται, το θρεπτικό διάλυµα µπορεί να είναι ανακυκλώσιµο ή µίας χρήσης. Και στις δύο περιπτώσεις αποθηκεύεται σε κατάλληλο δοχείο από οξυάντοχο υλικό και η τροφοδοσία του στα φυτά γίνεται είτε µέσω σταλακτήρων, είτε µέσω ειδικών καναλιών, είτε µε ειδικούς µικροψεκαστήρες οι οποίοι ψεκάζουν µικροσταγονίδια απευθείας στη ρίζα των φυτών. Το θρεπτικό διάλυµα θα πρέπει να περιέχει όλα τα απαραίτητα για την ανάπτυξη των φυτών ανόργανα θρεπτικά στοιχεία. Εξαιρούνται, το υδρογόνο και το οξυγόνο, που είναι συστατικά του νερού, ενώ οξυγόνο προσλαµβάνεται και από τον ατµοσφαιρικό αέρα για τις ανάγκες της αναπνοής. Το χλώριο τις περισσότερες φορές εµπεριέχεται σε επαρκείς ποσότητες ως χλωριούχο ανιόν στο νερό που χρησιµοποιείται για την παρασκευή του διαλύµατος, καθώς επίσης και στις προσµίξεις των λιπασµάτων. Έτσι, ενώ τα απαραίτητα στοιχεία για την ανάπτυξη των φυτών είναι 16 µόνο τα 12 πρέπει να προστίθενται στο νερό κατά την παρασκευή του θρεπτικού διαλύµατος, δηλαδή τα µακροστοιχεία N, P, S, K, Ca και Mg και τα ιχνοστοιχεία Fe, Mn, Zn, Cu, B, και Mo. Ο άνθρακας προσλαµβάνεται από τα φυτά από το διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) της ατµόσφαιρας. Ορισµένα ανόργανα άλατα που χρησιµοποιούνται συνήθως κατά την παρασκευή θρεπτικών διαλυµάτων για υδροπονικές καλλιέργειες παρατίθενται στον πίνακα A12. 61

76 Υδροπονία Πίνακας A12. Ανόργανα άλατα (λιπάσµατα) και τα οξέα που χρησιµοποιούνται στην υδροπονία για την παρασκευή του θρεπτικού διαλύµατος (Resh, 1981; Sonneveld, 1985; ρίµτζιας, 1995) Ανόργανα άλατα (λιπάσµατα) και οξέα Χηµικός τυπός ιαλυτότητα στο νερό Περιεκτικότητα σε µακροστοιχεία και ιχνοστοιχεία Νιτρικό κάλιο ΚΝΟ 3 1:4 13.8% ΝΟ % Κ Νιτρικό ασβέστιο Ca(NO 3 ) 2 1:1 14.4% ΝΟ 3 1.1% NH 4 19%Ca Νιτρική αµµωνία NH 4 NO 3 1:1 17.5% ΝΟ % NH 4 Νιτρικό µαγνήσιο Mg(NO 3 ) 2 6H 2 O 11% ΝΟ 3 9.9% Mg Νιτρικό οξύ 67% HNO 3 Πυκνό διάλυµα Θειική αµµωνία (NH 4 ) 2 SO 4 1:2 20.5% NH 4 Μονοόξεινη φωσφορική αµµωνία ισόξεινη φωσφορική αµµωνία (NH 4 ) 2 HPO 4 NH 4 H 2 PO 4 1:2 12% NH 4 22% P 1:4 12% NH 4 27% P Φωσφορικό 1:60 Ca(H µονοασβέστιο 2 PO 4 )2H 2 0 Φωσφορικό 1:3 22.7% P 28.5% K KH µονοκάλιο 2 PO 4 Τριπλό 1:300 40% P 5% Ca Ca(H υπερφοσφωρικό 2 PO 4 ) 2 Φωσφορικό οξύ Πυκνό διάλυµα H 85% 3 PO 4 Θειικό κάλιο K 2 SO 4 1: % K 18.4% SO 4 Χλωριούχο κάλιο KCl 1:3 49% K Θειικό µαγνήσιο MgSO 4 7H 2 O 1:2 9.3% Mg - 13% SO 4 Χλωριούχο 1:1 20% Ca CaCl ασβέστιο 2 6H 2 O Θειικό ασβέστιο 1:500 CaSO (γύψος) 4 2H 2 O 22%Ca 18% SO 4 Θειικός σίδηρος FeSO 4 7H 2 O 1:4 Χλωριούχος 1:2 FeCl σίδηρος 3 6H 2 O Χηλικός σίδηρος Fe-EDTA Πολύ υψηλή 6% Fe Βορικό οξύ H 3 BO 3 1:20 14% B Τετραβορικό 1:25 11% B Na νάτριο (βόρακας) 2 B 4 O 7 10H 2 O Θειικός χαλκός CuSO 4 5H 2 O 1:5 25% Cu Θειικό µαγγάνιο MnSO 4 H 2 O 1:2 27.3% Mn Χλωριούχο 1:2 MnCl µαγγάνιο 2 H 2 O Χηλικό µαγγάνιο MnEDTA Πολύ υψηλή Θειικός 1:3 22.7% Zn ZnSO ψευδάργυρος 4 7H 2 O Χλωριούχος 1:1.5 ZnCl ψευδάργυρος 2 Χηλικός Πολύ υψηλή Zn-EDTA ψευδάργυρος Μολυβδαινικό 1: % Mo (NH αµµώνιο 4 ) 6 Mo 7 O 24 4H 2 0 Μολυβδαινικό 39.6% Mo νάτριο 62

77 Υδροπονία Υπάρχουν πολλές συνταγές για τα υδροπονικά θρεπτικά διαλύµατα, οι οποίες είναι παρόµοιες και η ουσιαστική διαφορά τους είναι στην αναλογία αζώτου προς κάλιο. Ενδεικτικά αναφέρονται οι συνταγές: Hoagland s, Johnson s, Jensen s, Larsen s και Cooper s. Τα ποσοστά αζώτου και καλίου είναι διαφορετικά, επειδή τα φυτά χρειάζονται λιγότερο άζωτο κατά τη διάρκεια των µικρών ή σκοτεινών ηµερών ενώ µεγαλύτερη ποσότητα αζώτου απαιτείται κατά τη διάρκεια των µακρών ηµερών µε έντονο φως ήλιου και µε υψηλότερες θερµοκρασίες. Τα δοχεία των πυκνών διαλυµάτων είναι µεγάλα δοχεία χωρητικότητας λίτρων, στα οποία περιέχονται τα θρεπτικά διαλύµατα σε συγκέντρωση φορές µεγαλύτερη από αυτή που χρειάζονται τα φυτά. Παρακάτω αναλύονται δύο βασικές παράµετροι που πρέπει να λαµβάνονται σοβαρά υπόψη κατά την εκτέλεση της συνταγής του θρεπτικού διαλύµατος και αυτές είναι η ηλεκτρική αγωγιµότητα και το ph του θρεπτικού διαλύµατος Ηλεκτρική αγωγιµότητα θρεπτικού διαλύµατος Η ηλεκτρική αγωγιµότητα είναι το φυσικό µέγεθος που εκφράζεται ως το αντίστροφο της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης ενός υλικού και έχει διαστάσεις ηλεκτρικής αντίστασης ανά µονάδα µήκους. Ως µονάδα µέτρησης της ηλεκτρικής αγωγιµότητας έχει καθιερωθεί διεθνώς το ds m -1 (επίσης χρησιµοποιείται και το ms cm -1 και ισχύει 1 ds m -1 = 1 ms cm -1 = 1mmhos cm -1 ). Η ηλεκτρική αγωγιµότητα ενός υδατικού διαλύµατος, για συγκεκριµένη θερµοκρασία, είναι ανάλογη της συγκέντρωσης των ιόντων που βρίσκονται διαλυµένα σε αυτό. Για την περίπτωση της υδροπονίας συµπεραίνεται ότι η ηλεκτρική αγωγιµότητα αποτελεί το µέτρο της περιεκτικότητας σε θρεπτικά στοιχεία και ανόργανα άλατα που βρίσκονται διαλυµένα στο θρεπτικό διάλυµα. (Σιώµος, 2002). Η ηλεκτρική αγωγιµότητα δεν παρέχει πληροφορίες για το είδος των αλάτων που είναι διαλυµένα σε ένα διάλυµα, αλλά µόνο για την συνολική τους συγκέντρωση. Πάρα ταύτα στην υδροπονική πράξη η αγωγιµότητα χρησιµοποιείται, τόσο κατά τον καθηµερινό έλεγχο της κατάστασης του θρεπτικού διαλύµατος στον χώρο του ριζικού συστήµατος, όσο και για την πιστοποίηση της καταλληλότητας των νέων διαλυµάτων, εξαιτίας της ευκολίας µε την οποία προσδιορίζεται. 63

78 Υδροπονία Η ηλεκτρική αγωγιµότητα µεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα µε τη θερµοκρασία Για τις περισσότερες υδροπονικές λαχανοκοµικές καλλιέργειες, το άριστο εύρος τιµών της ηλεκτρικής αγωγιµότητας στο περιβάλλον του ριζικού συστήµατος είναι συνήθως ms cm -1 ενώ για ορισµένα είδη 4 ms cm -1. Στην περίπτωση που η τιµή της ηλεκτρικής αγωγιµότητας είναι πιο χαµηλά από το κατώτερο όριο, σηµαίνει ότι το θρεπτικό διάλυµα είναι ανεπαρκές σε θρεπτικά στοιχεία. Αντίθετα όταν η τιµή της ηλεκτρικής αγωγιµότητας είναι πολύ πιο ψηλά από το ανώτατο όριο σηµαίνει ότι η συνολική περιεκτικότητα του διαλύµατος σε άλατα (θρεπτικών στοιχείων και µη) είναι τόσο µεγάλη µε αποτέλεσµα τα φυτά να υφίστανται αλατούχο καταπόνηση ανάλογη µε αυτή στην οποία είναι εκτεθειµένα όταν καλλιεργούνται σε αλατούχα εδάφη ph θρεπτικού διαλύµατος Το ph του θρεπτικού διαλύµατος όπως προαναφέρθηκε είναι άλλη µία βασική παράµετρος που καθορίζει την καταλληλότητα του θρεπτικού διαλύµατος. Το ph αποτελεί µέτρο της περιεκτικότητάς του σε ιόντα υδρογόνου, δηλαδή της ενεργού οξύτητάς του. Οι τιµές του ph κυµαίνονται από 0 έως 14 (0-6 όξινο, 7 ουδέτερο, 8-14 αλκαλικό). Η τιµή του ph αναφέρεται εποµένως στην οξύτητα ή την αλκαλικότητα του θρεπτικού διαλύµατος. Όταν το ph είναι ψηλότερο ή χαµηλότερο από ένα εύρος τιµών που θεωρούνται ως ανώτερα και κατώτερα επιθυµητά όρια, πολλά θρεπτικά στοιχεία καθίστανται δυσδιάλυτα (κυρίως ο P, ο Fe, το Mn σε υψηλό ph). Συνεπώς δυσχεραίνεται η απορρόφησή τους από τα φυτά, ενώ σε άλλα, όπως το Mn και το Al σε χαµηλές τιµές ph, ο ρυθµός απορρόφησής του είναι ταχύτερος συγκριτικά µε τους συνήθεις ρυθµούς. Αποτέλεσµα αυτού του φαινόµενου να εµφανίζονται διαταραχές στην θρέψη των φυτών. Για τα περισσότερα είδη φυτών, το ph του θρεπτικού διαλύµατος στην περιοχή των ριζών θα πρέπει να κυµαίνεται µεταξύ 5,5 και 6,5 (Σιώµος, 2002). Το ph του θρεπτικού διαλύµατος επηρεάζεται κυρίως από τη θερµοκρασία, την ποσότητα του φωτός, την εξάτµιση, την ποσότητα των θρεπτικών στοιχείων και την καθαρότητα του νερού, το οποίο προστίθεται και για το λόγο αυτό θα πρέπει να γίνεται περιοδικός έλεγχος της τιµής του στο θρεπτικό διάλυµα. Στον πίνακα Α13 παρουσιάζονται τα όρια τιµών ph για τις κυριότερες καλλιέργειες. 64

79 Υδροπονία Πίνακας A13. Όρια τιµών ph για τις κυριότερες καλλιέργειες (University of Arizona, College of Agricultural and Life Sciences). Καλλιέργεια ph Καλλιέργεια ph Φασόλι Πεπόνι Λάχανο Μπιζέλι Αγγούρι Ραδίκι Μελιτζάνα Φράουλα Μαρούλι Πιπεριά Τοµάτα Όπως παρατηρείται οι περισσότερες υδροπονικές καλλιέργειες µπορούν να αναπτυχθούν µέσα σε ένα εύρος ph 5.8 έως 6.8, µε άριστη την τιµή 6.3. Ο έλεγχος του ph σε ένα υδροπονικό σύστηµα είναι πολύ ευκολότερος από ότι σε καλλιέργεια επί του εδάφους ΥΠΟΣΤΡΩΜΑΤΑ ΤΩΝ Υ ΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ Το υπόστρωµα είναι αδρανές υλικό πάνω στο οποίο το φυτό αναπτύσσεται και προσλαµβάνει όλα τα θρεπτικά στοιχεία από το θρεπτικό διάλυµα που παρέχεται. Πολλά υλικά µπορούν να χρησιµοποιηθούν ως υποστρώµατα ανάµεσά στα οποία είναι ο πετροβάµβακας, ο περλίτης, ο βερµικουλίτης, το αµµοχάλικο, η άµµος ή ακόµη ο αέρας. Η καλλιέργεια των φυτών σε υποστρώµατα προτιµάται συγκριτικά µε την καλλιέργεια σε περιβάλλον ύδατος διότι στην πρώτη περίπτωση εξασφαλίζεται καλύτερη µηχανική στήριξη των φυτών. Η τοποθέτηση των υποστρωµάτων γίνεται επί υδρορροών ή καναλιών. Το θρεπτικό διάλυµα αποθηκεύεται σε µια δεξαµενή και εφαρµόζεται µέσω του δικτύου υδρολίπανσης στο υπόστρωµα ανάπτυξης των φυτών, συνεπώς αρκετό νερό και θρεπτικά στοιχεία συγκρατούνται στο υπόστρωµα µέχρι την επόµενη εφαρµογή του διαλύµατος. Ως προς την περιεκτικότητα σε οργανική ουσία, τα υποστρώµατα µπορούν να διακριθούν σε: 65

80 Υδροπονία Οργανικά ή χηλικώς ενεργά, αν περιέχουν οργανική ουσία και απελευθερώνουν θρεπτικά ιόντα και σε Ανόργανα ή αδρανή αν δεν περιέχουν οργανική ουσία και δεν συγκρατούν ούτε απελευθερώνουν ανόργανα ιόντα στο περιεχόµενο σε αυτά θρεπτικό διάλυµα. Σύµφωνα µε το Σιώµο (2002) ένα υπόστρωµα θα πρέπει να έχει τα εξής χαρακτηριστικά για να επιτελεί µε τον καλύτερο τρόπο τον ρόλο του στην υδροπονία: Ικανοποιητική αναλογία µεταξύ νερού και αέρα στην κατάσταση της υδατοϊκανότητας ώστε και το µεγαλύτερο µέρος του νερού που συγκρατεί να µπορεί να απορροφάται εύκολα από το ριζικό σύστηµα των φυτών και να επιτρέπεται η είσοδος του οξυγόνου που είναι αναγκαίο για την καλή λειτουργία του ριζικού συστήµατος. Σταθερή δοµή και κατάλληλη πυκνότητα, ώστε να µην αποσυντίθεται εύκολα και να προσφέρει υποστήριξη στις ρίζες των φυτών. Να είναι απαλλαγµένο από παθογόνα, ζωικούς εχθρούς και σπόρους ζιζανίων. Να είναι εύκολο στη χρήση του και γενικά στους καλλιεργητικούς χειρισµούς.. Οµοιοµορφία στην σύσταση, στην εµφάνιση και στην συµπεριφορά από άποψη θρέψης, ώστε να µπορεί να λειτουργεί ως δεξαµενή νερού και θρεπτικών στοιχείων. Να είναι χηµικά αδρανές, δηλαδή να µη συγκρατεί ούτε και να αποδίδει ανόργανα ιόντα στο θρεπτικό διάλυµα. ή εφόσον είναι χηµικά ενεργό να διαθέτει µεγάλη εναλλακτική ικανότητα και κατάλληλο pη. Να έχει χαµηλό κόστος. Ο πετροβάµβακας, ο περλίτης, η ελαφρόπετρα, η άµµος, η διογκωµένη άργιλος, ο βερµικουλίτης και το αµµοχάλικο είναι τα πιο διαδεδοµένα υποστρώµατα διεθνώς. Ακόµα χρησιµοποιούνται και οργανικά υποστρώµατα όπως η τύρφη, η κοκοτύρφη, ενώ έχουν επίσης δοκιµαστεί υποστρώµατα όπως το πριονίδι, άχυρο, χαρτοπολτός, αλεσµένοι φλοιοί δένδρων, επεξεργασµένη ιλύς, πλαστικό πολυαιθυλενίου ακόµα και φύκια. Στην Ελλάδα δεν χρησιµοποιούνται υδροπονικά συστήµατα χωρίς υποστρώµατα αφενός λόγω υψηλού κόστους εγκατάστασης και αφετέρου εξαιτίας της ευαισθησίας τους στη µετάδοση ασθενειών. 66

81 Υδροπονία 5.4. ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΤΩΝ Υ ΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Υπάρχουν πολλά συστήµατα µε τα οποία εφαρµόζονται υδροπονικές καλλιέργειες. Η κατάταξή τους γίνεται µε διάφορα κριτήρια. Με βάση την επαναχρησιµοποίηση ή µη του θρεπτικού διαλύµατος, δύο είναι οι κατηγορίες υδροπονικών συστηµάτων : 1. Τα Ανοικτά συστήµατα 2. Τα Κλειστά συστήµατα Με βάση τον τρόπο παροχής του θρεπτικού διαλύµατος, υπάρχουν δύο κατηγορίες υδροπονικών συστηµάτων : i. Τα παθητικά συστήµατα, που περιλαµβάνουν : 1. Το σύστηµα φυτιλιού (wick feeding system) 2. Την καλλιέργεια ύδατος (water culture system) ii. Τα ενεργά συστήµατα, που περιλαµβάνουν : 1. Το σύστηµα N.F.T. (nutrient film technique) 2. To σύστηµα πληµµύρας και στράγγισης ή άµπωτης και ροής (flood and rain or ebb and flow system) 3. To σύστηµα στάγδην εφαρµογής του θρεπτικού διαλύµατος (drip feeding control) 4. Την αεροπονία (aeroponics) Με βάση τη χρήση ή µη υποστρώµατος, υπάρχουν τρεις κατηγορίες υδροπονικών συστηµάτων : i. Τα συστήµατα µε χρήση υποστρώµατος, το οποίο µπορεί να είναι ανόργανο ή αδρανές και περιλαµβάνουν : 1. Καλλιέργεια σε άµµο 2. Καλλιέργεια σε χαλίκι 3. Καλλιέργεια σε πετροβάµβακα 4. Καλλιέργεια σε περλίτη 5. Καλλιέργεια σε βερµικουλίτη 6. Καλλιέργεια σε µίγµα περλίτη-βερµικουλίτη 7. Καλλιέργεια σε ελαφρόπετρα 8. Καλλιέργεια σε άργιλο, 67

82 Υδροπονία ii. Τα συστήµατα µε χρήση υποστρώµατος, το οποίο µπορεί να είναι οργανικό ή ενεργό και περιλαµβάνουν : 1. Καλλιέργεια σε τύρφη 2. Καλλιέργεια σε coco soil iii. Τα υγρά συστήµατα ή συστήµατα συνεχούς ροής που περιλαµβάνουν : 1. Το σύστηµα N.F.T. (nutrient film technique) iv. To σύστηµα αεροπονίας Με βάση τον τρόπο συγκράτησης του υποστρώµατος, υπάρχουν δύο κατηγορίες υδροπονικών συστηµάτων : i. Καλλιέργεια σε σάκους ή σε φυτοδοχεία ii. Καλλιέργεια σε υδρορροή υποστρώµατος Ανοικτά και κλειστά υδροπονικά συστήµατα Τα ανοικτά και κλειστά υδροπονικά συστήµατα αποτελούν τους δύο κύριους τύπους εµπορικών συστηµάτων φυτικής παραγωγής (Seymour,1993). Τα υδροπονικά συστήµατα στα οποία, το απορρέον θρεπτικό διάλυµα από τον χώρο των ριζών µετά την άρδευση, δεν συγκεντρώνεται σε κάποια δεξαµενή ώστε να επαναχρησιµοποιηθεί, αλλά απορροφάται από το έδαφος ή συλλέγεται και απορρίπτεται εκτός του θερµοκηπίου καλείται ανοικτό. Τα συστήµατα έχουν το πλεονέκτηµα ότι είναι απλά στην εγκατάστασή τους και το γεγονός αυτό τα καθιστά ευρέως διαδεδοµένα. Ένα ακόµα πλεονέκτηµα είναι ότι το θρεπτικό διάλυµα που χορηγείται στα φυτά έχει διαρκώς σταθερή σύσταση. Επίσης παρουσιάζουν µικρότερη ευαισθησία στην αλατότητα του χρησιµοποιούµενου νερού καθώς επίσης και στη σύσταση και το είδος του υποστρώµατος. Το βασικό µειονέκτηµά τους είναι ότι ένα ποσοστό του θρεπτικού διαλύµατος, το οποίο µπορεί να ανέλθει ακόµη και στο % της χορηγούµενης ποσότητας που προστίθεται µε το νερό της άρδευσης, κάθε φορά απορρέει µε αποτέλεσµα την οικονοµική επιβάρυνση της λειτουργίας του συστήµατος. Το γεγονός αυτό όµως ισοσκελίζεται από το µειωµένο κόστος εξοπλισµού. Επιπρόσθετα, αν η απορροή αυτή οδηγηθεί στο έδαφος, προκαλεί ρύπανση του περιβάλλοντος και ιδιαίτερα του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα (Σιώµος,2002). Τα υδροπονικά συστήµατα στα οποία, το απορρέον θρεπτικό διάλυµα από τον χώρο των ριζών µετά την άρδευση, συγκεντρώνεται ξανά σε δεξαµενή και ανακυκλώνεται, 68

83 Υδροπονία ώστε να επαναχρησιµοποιηθεί καλούνται κλειστά. Πλεονέκτηµα αυτού του συστήµατος είναι η µείωση του κόστους λειτουργίας λόγω µειωµένης κατανάλωσης νερού και λιπασµάτων. Ένα ακόµα πλεονέκτηµα είναι ότι δεν ρυπαίνει τόσο το περιβάλλον όσο τα ανοιχτά συστήµατα. Στα µειονεκτήµατα συγκαταλέγονται η ιδιαίτερη ευαισθησία του συστήµατος και ο κίνδυνος εξάπλωσης ασθενειών στην καλλιέργεια. Το υψηλό κόστος επένδυσης, σε εξοπλισµό απολύµανσης του επανακυκλοφορούµενου θρεπτικού διαλύµατος αποτελεί περιοριστικό παράγοντα στην εξάπλωση αυτού του τύπου (Αναστασίου και Παπαγεωργίου,1999) ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Υ ΡΟΡΡΟΗΣ- Υ ΡΟΠΟΝΙΑΣ Το σύστηµα της υδρορροής- υδροπονίας συγκαταλέγεται συνήθως στα ανοιχτά συστήµατα (Σιώµος, 2002). Η υδρορροή κατασκευάζεται από σκληρό πλαστικό, έχει σχήµα W και µεγάλη αντοχή στο χρόνο. Ως υλικό κατασκευής επιλέγεται το πλαστικό για να αποφεύγονται οι οξειδώσεις που παρατηρούνται σε µεταλλικές επιφάνειες. Η τοποθέτηση της υδρορροής γίνεται µε µια κλίση 1-2% ώστε να εξασφαλίζεται η απορροή του θρεπτικού διαλύµατος προς τους σωλήνες απορροής. Το πλεονέκτηµα αυτού του συστήµατος είναι η συµβατότητα του µε όλα τα είδη υποστρώµατος. Η χρήση της υδρορροής επιτυγχάνει αποµάκρυνση του απορρέοντος θρεπτικού διαλύµατος από το χώρο του θερµοκηπίου και συλλογή του µε σκοπό την επαναχρησιµοποίηση του θρεπτικού διαλύµατος στα ανοικτά συστήµατα. Ακόµα συµβάλει στην οµοιόµορφη διάταξη του υποστρώµατος στο έδαφος του θερµοκηπίου ή στο ύψος που επιθυµούµε, ανάλογα µε την καλλιέργεια. Μία επιπλέον δυνατότητα που προσφέρει αυτό το σύστηµα είναι η θέρµανση του υποστρώµατος, τοποθετώντας στη µεσαία υδρορροή ένα σωλήνα µέσα στον οποίον κυκλοφορεί ζεστό νερό. 69

84 Υδροπονία 5.6. ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Υ ΡΟΠΟΝΙΑΣ Τα πλεονεκτήµατα που παρουσιάζει η υδροπονική καλλιέργεια σύµφωνα µε τους Nelson (1991), Μαυρογιαννόπουλο (1994), Hanan (1998), Σιώµο (2002) είναι τα εξής : 1. Καλύτερη θρέψη των φυτών, η οποία είναι πιο εύκολο να ελεγχθεί και να διορθωθεί σε περίπτωση λάθους. 2. Αύξηση της απόδοσης των παραγόµενων προϊόντων από 20 έως 50%, συγκριτικά µε καλλιέργειες σε έδαφος, λόγω των καλύτερων φυσικοχηµικών ιδιοτήτων των υποστρωµάτων, της βελτιστοποίησης της θρέψης και των υψηλότερων θερµοκρασιών στο στρώµα των ριζών. 3. υνατότητα εφαρµογής µεγαλύτερων πυκνοτήτων φύτευσης, καθώς και η φύτευση νέας καλλιέργειας άµεσα µετά την αποµάκρυνση της προηγούµενης. 4. Βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων εξαιτίας του γεγονότος ότι τα φυτά λαµβάνουν θρεπτικά στοιχεία σε ιδανικές ποσότητες και θα αναπτύσσονται σε ελεγχόµενες συνθήκες περιβάλλοντος. 5. Παραγωγή πιο καθαρών προϊόντων από χηµικής άποψης, αφού δεν είναι απαραίτητη η εφαρµογή πρακτικών όπως η απολύµανση. 6. Εξάλειψη των προβληµάτων που προκαλούν οι ασθένειες του εδάφους (έντοµα εδάφους, νηµατώδεις, βακτήρια, βερτιτσίλιο, πυρηνοχαίτη) στις καλλιέργειες και µείωση της πιθανότητας µόλυνσης από παθογόνους µικροοργανισµούς του εδάφους (πύθιο, φουζάριο, φυτόφθορα). 7. υνατότητα καλλιέργειας φυτών σε προβληµατικά εδάφη, είτε επειδή µειονεκτούν σε φυσικές ιδιότητες (πολύ συνεκτικά ή πολύ ελαφρά εδάφη ή εδάφη µε µικρό ποσοστό οργανικής ουσίας), είτε απουσίας εδάφους (βραχώδεις περιοχές ή έρηµοι). 8. Αποφυγή απωλειών νερού και θρεπτικών στοιχείων εξαιτίας της µη ύπαρξης επιφανειακών διαρροών. 9. Εφαρµογή πολλών και χρήσιµων αυτοµατισµών, που περιορίζουν την χειρωνακτική εργασία. 10. Συµβολή, ειδικά των κλειστών υδροπονικών συστηµάτων, στην προστασία του περιβάλλοντος και ειδικά σε περιοχές όπου τα υπόγεια νερά µολύνονται από την έκπλυση λιπασµάτων, φυτοφαρµάκων και απολυµαντικών µέσων. 70

85 Υδροπονία Τα µειονεκτήµατα που παρουσιάζουν τα υδροπονικά συστήµατα σύµφωνα µε τους Μαυρογιαννόπουλο (1994), Hanan (1998), Σιώµο (2002) είναι τα εξής : 1. Αυξηµένη ακρίβεια κατά τη σύνθεση του θρεπτικού διαλύµατος. Απόκλιση της ποσότητας των ιχνοστοιχείων, έστω και µικρή, είναι δυνατό να προκαλέσει σοβαρή πιθανότητα εµφάνισης τοξικότητας ή τροφοπενιών. 2. Τα υδροπονικά συστήµατα είναι αυξηµένης ευαισθησίας. Οποιαδήποτε απόκλιση του ph και της ηλεκτρικής αγωγιµότητας του θρεπτικού διαλύµατος από τις καθορισµένες τιµές µπορεί να προκαλέσει σοβαρές ζηµίες στην καλλιέργεια. 3. Τα κλειστά υδροπονικά συστήµατα, είναι πιο ευαίσθητα σε καθολική µόλυνση από ασθένειες, όπως φουζάριο και βερτσίλιο, µέσω του ανακυκλούµενου θρεπτικού διαλύµατος, έστω κι αν προσβληθεί ένα µόνο φυτό. 4. Το προσωπικό που εφαρµόζει την υδροπονική καλλιέργεια θα πρέπει να είναι πολύ καλά καταρτισµένο και να µπορεί να χειρίζεται τα συστήµατα της υδροπονίας. Επίσης θα πρέπει να έχει εξειδικευµένες γνώσεις σχετικά µε τη φυσιολογία των φυτών, αφού ο χειρισµός των αυτόµατων συστηµάτων της ανάµιξης και κυκλοφορίας του θρεπτικού διαλύµατος, του ποτίσµατος και της ρύθµισης του περιβάλλοντος του θερµοκηπίου είναι σχετικά περίπλοκος. 5. Το αυξηµένο κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας. 71

86 Β ΜΕΡΟΣ

87 Σκοπός του πειράµατος 1.ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Οι ανάγκες εξοικονόµησης ενέργειας και το ολοένα και αυξανόµενο ενδιαφέρον για τη µείωση του λειτουργικού κόστους του θερµοκηπίου, οδήγησαν στη µελέτη συστηµάτων και µεθόδων αξιοποίησης των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας, όπως είναι η ηλιακή. Σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η µελέτη της απόδοσης ενός παθητικού ηλιακού συστήµατος θέρµανσης θερµοκηπίου συνδυασµένου µε υδροπονική εγκατάσταση κατά την καλλιεργητική περίοδο της άνοιξης. Η κάλυψη των θερµικών απαιτήσεων ενός θερµοκηπίου και η παροχή του άριστου εύρους θερµοκρασιών συντελεί στην καλύτερη απόδοση των καλλιεργειών. Ειδικότερα, πρόθεση της έρευνας είναι η εκτίµηση του ποσοστού κάλυψης των θερµικών απαιτήσεων ενός θερµοκηπίου µε τη χρήση παθητικού συστήµατος πλαστικών σωλήνων (PE). Επιπλέον επιδίωξη της έρευνας, αποτελεί η σύγκριση της κατανάλωσης πετρελαίου για την κάλυψη των θερµικών αναγκών ενός θερµοκηπίου, που ως κύρια πηγή θέρµανσης είχε έναν καυστήρα πετρελαίου και ενός θερµοκηπίου, που είχε εγκατεστηµένο ένα παθητικό ηλιακό σύστηµα µε χρήση πλαστικών σωλήνων πολυαιθυλενίου και συµπληρωµατικά θερµαινόταν µε καυστήρα πετρελαίου. Ένας ακόµα στόχος της έρευνας αποτελεί η σύγκριση των αποδόσεων του συµβατικού συστήµατος θέρµανσης µε καυστήρα πετρελαίου και του υβριδικού παθητικού συστήµατος µε χρήση πλαστικών σωλήνων πολυαιθυλενίου. Η µείωση των ωρών λειτουργίας του καυστήρα λόγω της παρουσίας του παθητικού συστήµατος µπορεί να αποφέρει οικονοµικά οφέλη εξαιτίας της µείωσης του κόστους που απαιτείται για την κάλυψη των αναγκών θέρµανσης του θερµοκηπίου. Η µεγιστοποίηση της ανάπτυξης και της παραγωγικότητας των φυτών προϋποθέτει τον έλεγχο όλων των παραγόντων που συνιστούν το περιβάλλον του θερµοκηπίου. Για το λόγο αυτό, ένας ακόµα στόχος της έρευνας είναι ο έλεγχος της επίδρασης του συστήµατος στη ρύθµιση του περιβάλλοντος του θερµοκηπίου. Η θερµοκρασία του περιβάλλοντος του θερµοκηπίου επηρεάζει άµεσα την ταχύτητα της πορείας των φυσιολογικών διεργασιών που συντελούν στην αύξηση του φυτού. Στην παρούσα έρευνα µία επιπλέον επιδίωξη είναι η µελέτη της βλαστικής ανάπτυξης των φυτών της υδροπονικής καλλιέργειας. 73

88 Στοιχεία για την καλλιέργεια της τοµάτας 2. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΗΣ ΤΟΜΑΤΑΣ Η τοµάτα (Solanum lycopersicum) είναι ένα φυτό της οικογένειας Solanaceae και είναι ιθαγενές από την Κεντρική και Νότιο Αµερική. Στην Ελλάδα, το 1996, η τοµάτα θερµοκηπίου καλλιεργήθηκε σε στρέµµατα µε συνολική παραγωγή τόνους.οι καλλιέργειες αυτές βρίσκονταν στην Κρήτη (40%), στη Β. Ελλάδα (20%),στην Πελοπόννησο (12%) και οι υπόλοιπες εκτάσεις σε διάφορες περιοχές της Ελλάδας (28%). Η βλαστική ανάπτυξη των ποικιλιών τοµάτας που καλλιεργούνται µπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως εξής: Με απεριόριστη ή συνεχή ανάπτυξη των βλαστικών αξόνων του φυτού. Στις ποικιλίες αυτές παρατηρείται συνεχής ανάπτυξη του κεντρικού βλαστού και σχηµατισµός µεγάλου αριθµού ταξιανθιών. Καλλιεργούνται για παραγωγή τοµάτας νωπής κατανάλωσης, η οποία συγκοµίζεται σε περίοδο πολλών µηνών. Με περιορισµένη ανάπτυξη των βλαστικών αξόνων. Στις ποικιλίες αυτές η ανάπτυξη του κεντρικού βλαστού σταµατά µετά το σχηµατισµό ορισµένου αριθµού ταξιανθιών. Καλλιεργούνται για παραγωγή τοµάτας, η οποία θα χρησιµοποιηθεί ως πρώτη ύλη σε βιοµηχανίες. Με ενδιάµεσα χαρακτηριστικά βλαστικής ανάπτυξης. Στα θερµοκήπια καλλιεργούνται κυρίως γενότυποι τοµάτας µε απεριόριστη ανάπτυξη του κεντρικού βλαστού και τα φυτά διαµορφώνονται σε µονοστέλεχο σχήµα και σπάνια σε διστέλεχο. Η ποικιλία αυτή καλείται F1- υβρίδιο. Απαιτήσεις σε συνθήκες περιβάλλοντος Θερµοκρασία Η τοµάτα είναι ευπαθής σε θερµοκρασίες ψύχους και κάτω των 12 ο C το φυτό µπορεί να υποστεί ζηµίες σε όλα τα στάδια ανάπτυξής του (φύτρωµα, ανάπτυξη, καρποφορία). Το άριστο εύρος θερµοκρασιών για τη βλαστική ανάπτυξη παρατηρείται στους ο C. Ταχύτερη βλαστική ανάπτυξη είναι δυνατόν να επιτευχθεί όταν παρατηρείται διαφορά θερµοκρασίας ανάµεσα σε ηµέρα και νύχτα 4 74

89 Στοιχεία για την καλλιέργεια της τοµάτας 5 ο C. Κατά το στάδιο της καρπόδεσης η άριστη θερµοκρασία είναι από16 έως 22 ο C. Η καρπόδεση δεν είναι εφικτή σε θερµοκρασίες άνω των ο C και κάτω των ο C, λόγω σχηµατισµού ατελούς άνθους ή εξαιτίας του γεγονότος ότι η χαµηλή θερµοκρασία επιδρά δυσµενώς στη γονιµοποίηση. Φως Το φυτό της τοµάτας ανθίζει σε οποιαδήποτε φωτοπερίοδο και αν η φωτοπερίοδος είναι µικρή τότε παρουσιάζεται πρωιµότερη ανθοφορία. Η άριστη ένταση φωτός για την ανάπτυξη και την καρπόδεση της τοµάτας είναι περίπου LUX. Σχετική υγρασία Η βλαστική ανάπτυξη της τοµάτας ευνοείται σε συνθήκες υψηλής έντασης ακτινοβολίας και σχετικής υγρασίας. Για την κανονική ανάπτυξη του φυτού στο θερµοκήπιο απαιτείται σχετική υγρασία σε εύρος 60-75%. Η µέση στρεµµατική απόδοση των υδροπονικών καλλιεργειών τοµάτας σε θερµοκήπιο υπερβαίνει τους 60 τόνους ανά στρέµµα. 75

90 Υλικά και Μέθοδοι 3. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ 3.1. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Το πείραµα πραγµατοποιήθηκε στις εγκαταστάσεις του Αγροκτήµατος του Α.Π.Θ. στην περιοχή της Θέρµης, του Νοµού Θεσσαλονίκης κατά το χρονικό διάστηµα από έως Το Αγρόκτηµα βρίσκεται σε γεωγραφικό πλάτος 40 ο 32 Ν και σε γεωγραφικό µήκος 22 ο 59 Ε. Το θερµοκήπιο του πειράµατος ανήκει στο Κέντρου Ελέγχου Γεωργικών Κατασκευών (Κ.Ε.Γ.Κ.). Πρόκειται για ένα τροποποιηµένο τοξωτό θερµοκήπιο µε τις παρακάτω διαστάσεις: Μήκος βασικής κατασκευαστικής µονάδας: 7 m Πλάτος βασικής κατασκευαστικής µονάδας: 2 m Αριθµός βασικών κατασκευαστικών µονάδων: 22 Μήκος θερµοκηπίου: 22 m Πλάτος θερµοκηπίου: 7 m Εµβαδόν θερµοκηπίου: 154 m 2 Ύψος υδρορροής: 2.1 m Μέγιστο ύψος: 3.6 m Εµβαδό υλικού κάλυψης: m 2 Όγκος θερµοκηπίου: m 3 Για τις ανάγκες της έρευνας το θερµοκήπιο χωρίστηκε κατά πλάτος σε τρία τµήµατα: το τµήµα Α, το τµήµα Β και το διαχωριστικό τµήµα. Τα τµήµατα Α και Β είχαν τις ίδιες διαστάσεις µε µήκος 10 m και πλάτος 7 m, ενώ το διαχωριστικό τµήµα είχε 2 m µήκος και 7 m πλάτος (σχήµα Β1). Ο διαχωρισµός των τµηµάτων έγινε µε πλαστικό πολυαιθυλένιο (PE), το ίδιο που χρησιµοποιήθηκε και ως υλικό κάλυψης. Επιπλέον τοποθετήθηκαν και δύο πόρτες που έκλειναν για τον περιορισµό των απωλειών θερµότητας. O σκελετός του θερµοκηπίου αποτελείται από γαλβανισµένο σίδηρο, ενώ ως υλικό κάλυψης χρησιµοποιήθηκε καινούργιο πλαστικό, πολυαιθυλένιο (ΡΕ). Ο προσανατολισµός του είναι κατά τη διεύθυνση Β-Ν. Η πρόσβαση στο εσωτερικό γίνεται από πόρτα στο δεξιό άκρο της βόρειας πρόσοψής του. 76

91 Υλικά και Μέθοδοι Ο εξαερισµός του θερµοκηπίου επιτυγχανόταν µε το σύστηµα του φυσικού αερισµού, καθώς κατά µήκος της µία πλευράς υπήρχε παράθυρο που άνοιγε µε τη χρήση µανιβέλας. Το µέγιστο πλάτος του ανοίγµατος είναι 1 m. Στο θερµοκήπιο υπήρχε και παράθυρο οροφής, το οποίο άνοιγε αυτόµατα. Σχήµα Β1. ιαστάσεις και χωρίσµατα του θερµοκηπίου καθώς και οι θέσεις των φυτών. 77

92 Υλικά και Μέθοδοι 3.2. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΥ Το σύστηµα καταγραφής των µετρήσεων Για τον έλεγχο και την καταγραφή των δεδοµένων καθόλη τη διάρκεια του πειράµατος προσαρµόστηκαν 14 αισθητήρες θερµοκρασίας τύπου PT-100: 1 µέτρησης θερµοκρασίας αέρος, 1 µέτρησης θερµοκρασίας του περιεχόµενου νερού στους πλαστικούς σωλήνες, ο οποίος τοποθετήθηκε µέσα στον πλαστικό σωλήνα και 12 αισθητήρες οι οποίοι κατέγραφαν τη θερµοκρασία στα υποστρώµατα (εικόνα Β1). Παράλληλα ένα πυρανόµετρο τάξης Α (εικόνα Β2) κατέγραφε την εισερχόµενη στο θερµοκήπιο ηλιακή ακτινοβολία και δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή ώστε να µην σκιάζεται. Για τη µέτρηση της θερµοκρασίας και της υγρασίας του αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον του θερµοκηπίου, προσαρµόστηκαν 4 αισθητήρες υγρασίαςθερµοκρασίας HOBO H8 (εικόνα Β3). Τέλος υπήρχε και ένας επιπλέον αισθητήρας υγρασίας- θερµοκρασίας HOBO PRO (εικόνα Β4), ο οποίος µετρούσε την υγρασία και τη θερµοκρασία στην είσοδο της αεραντλίας στο τµήµα του πειράµατος. ύο από τους αισθητήρες υγρασίας- θερµοκρασίας αέρος (HOBO H8) βρίσκονταν πάνω από την καλλιέργεια και σε ύψος 1 m από το έδαφος, ενώ οι άλλοι δύο σε ύψος 2 m. Η µέτρηση της θερµοκρασίας απαιτείται να γίνεται υπό σκιά και για το λόγο αυτό στους αισθητήρες τοποθετήθηκαν κύπελα µε εξωτερική επένδυση από φελιζόλ. Έξω από το θερµοκήπιο λειτουργεί ολοκληρωµένος µετεωρολογικός σταθµός, ο οποίος αποτελείται από ανεµόµετρο, ανεµοδείκτη, θερµόµετρο, πυρανόµετρο και υγρασιόµετρο. 78

93 Υλικά και Μέθοδοι Εικόνα Β1. Αισθητήρας για την καταγραφή της θερµοκρασίας στο υπόστρωµα. Εικόνα Β2. Το πυρανόµετρο που χρησιµοποιήθηκε στο πείραµα 79

94 Υλικά και Μέθοδοι Εικόνα Β3. Αισθητήρες υγρασίας- θερµοκρασίας HOBO H8 Εικόνα Β4. Αισθητήρας υγρασίας- θερµοκρασίας HOBO PRO 80

95 Υλικά και Μέθοδοι Στο σχήµα Β2 παρουσιάζονται οι θέσεις των αισθητήρων στο θερµοκήπιο. Σχήµα Β2. Οι θέσεις των αισθητήρων στο θερµοκήπιο Η συλλογή και η επεξεργασία των µετρήσεων γινόταν σε καταγραφικό δεδοµένων (Data logger CR10) το οποίο ήταν συνδεδεµένο µε υπολογιστή στο Κ.Ε.Γ.Κ.. Ο 81

96 Υλικά και Μέθοδοι υπολογιστής είχε εγκατεστηµένο λογισµικό, το οποίο υποστήριζε τη λήψη και καταγραφή των δεδοµένων. Οι µετρήσεις τόσο από τους αισθητήρες θερµοκρασίας, όσο και από το πυρανόµετρο καταγράφονταν ανά 5 λεπτά, ενώ παράλληλα υπήρχε η δυνατότητα παρακολούθησης των δεδοµένων σε πραγµατικό χρόνο. Οι αισθητήρες υγρασίας-θερµοκρασίας λειτουργούσαν αυτόνοµα και κατέγραφαν τη σχετική υγρασία και τη θερµοκρασία του αέρα του θερµοκηπίου ανά 5 λεπτά. Στον ίδιο υπολογιστή κατέληγαν και οι µετρήσεις από τον µετεωρολογικό σταθµό. Για τον υπολογισµό των ωρών λειτουργίας του καυστήρα πετρελαίου εγκαταστάθηκαν δύο ωροµετρητές στον πίνακα ελέγχου του θερµοκηπίου. Σύµφωνα µε τις κατασκευάστριες εταιρίες τους ισχύουν τα παρακάτω: Οι αισθητήρες θερµοκρασίας µπορεί να παρουσιάζουν µια απόκλιση της τάξεως του ± 2%. Ο αισθητήρες υγρασίας- θερµοκρασίας µπορεί να παρουσιάζουν µια απόκλιση της τάξεως του ± 5%. Το πυρανόµετρο µπορεί να παρουσιάσει σφάλµα µικρότερο από ± 0.5%. Τα σφάλµατα και οι αποκλίσεις των οργάνων µέτρησης δεν θεωρούνται σηµαντικές, γεγονός που θα φανεί και από την ανάλυση των αποτελεσµάτων. Όλα τα όργανα µέτρησης πριν από την έναρξη του πειράµατος ελέγχθηκαν, ρυθµίστηκαν και δοκιµάστηκαν από τον τεχνικό της εταιρίας που τους προµήθευσε. 82

97 Υλικά και Μέθοδοι 3.3. ΧΡΟΝΟ ΙΑΓΡΑΜΜΑ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Κατά την περίοδο από έως πραγµατοποιήθηκαν όλες οι απαραίτητες προετοιµασίες για την έναρξη του πειράµατος. Παρακάτω παρουσιάζεται αναλυτικότερα το χρονοδιάγραµµα των διεργασιών. 7-11/2 Προετοιµασία του θερµοκηπίου και του εδάφους για την έναρξη του πειράµατος. 12/2 Κάλυψη του εδάφους του θερµοκηπίου µε εδαφοκάλυµµα για την αποφυγή ανάπτυξης ζιζανίων /2 Εγκατάσταση των πλαστικών υδρορροών στο τµήµα του µάρτυρα και τοποθέτηση µε παράλληλη πλήρωση µε νερό των πλαστικών σωλήνων πολυαιθυλενίου στο τµήµα του πειράµατος /2 Εγκατάσταση του αρδευτικού συστήµατος µε σταγόνες, του πιεστικού και των δεξαµενών αποθήκευσης θρεπτικού διαλύµατος. Εγκατάσταση του συστήµατος θέρµανσης και του συστήµατος αερισµού. 22/2 Προετοιµασία και τοποθέτηση των αισθητήρων θερµοκρασίας και υγρασίας σε καθορισµένες θέσεις του θερµοκηπίου. Σύνδεση των αισθητήρων µε το καταγραφικό σύστηµα δεδοµένων και τον ηλεκτρονικό υπολογιστή. 25/2 Τοποθέτηση των υποστρωµάτων πάνω στις υδρορροές. Τοποθέτηση του πυρανόµετρου. 27/2 Έλεγχος και ρύθµιση όλων των αισθητήρων από τεχνικούς της εταιρίας που τους προµήθευσε. Έλεγχος του συστήµατος θέρµανσης Έλεγχος του αρδευτικού συστήµατος Εµποτισµός των υποστρωµάτων για 24 ώρες µε θρεπτικό διάλυµα πριν τη δηµιουργία σχισµών. 28/2 Πραγµατοποίηση δοκιµαστικών αρδεύσεων και µέτρηση της ποσότητας του απορρέοντος θρεπτικού διαλύµατος, για τον καθορισµό του χρόνου άρδευσης. 1/3 Εγκατάσταση των φυτών της καλλιέργειας 83

98 Υλικά και Μέθοδοι 3.4. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ Συµβατικό σύστηµα θέρµανσης θερµοκηπίου Για η θέρµανση του θερµοκηπίου χρησιµοποιήθηκε συµβατικό σύστηµα θέρµανσης µε καυτήρα πετρελαίου και παθητικό ηλιακό σύστηµα θέρµανσης. Το συµβατικό σύστηµα ήταν το αποκλειστικό σύστηµα θέρµανσης για το τµήµα του µάρτυρα, ενώ για το τµήµα του πειράµατος λειτουργούσε επικουρικά µόνο όταν το παθητικό σύστηµα δεν µπορούσε να καλύψει τις ανάγκες θέρµανσης. Το συµβατικό σύστηµα θέρµανσης αποτελείτο από: Καυστήρα πετρελαίου, ο οποίος βρισκόταν εκτός του θερµοκηπίου και θέρµαινε το νερό που κυκλοφορούσε στο σύστηµα σωληνώσεων. ύο ηλεκτροβάνες, ο οποίες εγκαταστάθηκαν στο σύστηµα των µεταλλικών σωληνώσεων και επέτρεπαν την κυκλοφορία του νερού, όταν υπήρχε ανάγκη θέρµανσης του θερµοκηπίου (Εικόνα Β5). ίκτυο µεταλλικών σωληνώσεων, για τη µεταφορά του θερµικού µέσου εντός και εκτός του θερµοκηπίου (Εικόνα Β5). ίκτυο πλαστικών σωληνώσεων για την κυκλοφορία του θερµικού µέσου γύρω από τις γραµµές της καλλιέργειας (Εικόνα Β6). ύο αισθητήρες µέτρησης της θερµοκρασίας του αέρα του εσωτερικού περιβάλλοντος, ένας για κάθε τµήµα του θερµοκηπίου, οι τιµές των οποίων αποτυπώνονταν σε πίνακα ελέγχου. Πίνακα ελέγχου τοποθετηµένο στο ενδιάµεσο τµήµα του θερµοκηπίου, στον οποίο προσαρµόστηκαν δύο ωροµετρητές, ένας για το πείραµα και ένας για το µάρτυρα, οι οποίοι καταµετρούσαν τις ώρες λειτουργίας του καυστήρα για τη θέρµανση του πειράµατος και του µάρτυρα (Εικόνα Β7). Η κρίσιµη τιµή θερµοκρασίας για τη λειτουργία του συστήµατος θέρµανσης ήταν 16 ο C. Όταν η θερµοκρασία του εσωτερικού περιβάλλοντος του θερµοκηπίου ήταν κάτω από 16 ο C, ένας αυτόµατος προγραµµατιστής έδινε εντολή για την έναρξη λειτουργίας του καυστήρα και τη θέρµανση του θερµοκηπίου. Αντίθετα, όταν η θερµοκρασία του εσωτερικού περιβάλλοντος ήταν ίση ή ανώτερη από 16 ο C ο προγραµµατιστής έδινε εντολή για την παύση της λειτουργίας του καυστήρα. 84

99 Υλικά και Μέθοδοι Παθητικό ηλιακό σύστηµα θέρµανσης θερµοκηπίου Το παθητικό ηλιακό σύστηµα εγκαταστάθηκε στο πειραµατικό µέρος του θερµοκηπίου. Το σύστηµα απαρτίζονταν από δύο µέρη: α) µία κυλινδρική πλαστική σακούλα PE µε πάχος 200µm., περίµετρο 152cm, διάµετρο 48.4cm, µήκος 7m και β) δύο περιφερειακούς σωλήνες PE, εκατέρωθεν της σακούλας, τους οποίους διαπερνούσε ρεύµα αέρα προερχόµενο από αεραντλία. Οι περιφερειακοί σωλήνες είχαν πάχος 200µm., περίµετρο 20cm, διάµετρο 6.4cm και µήκος 6.86m. Το σύστηµα τοποθετήθηκε επάνω σε µαύρο πλαστικό εδαφοκάλυψης, ενώ στους διαδρόµους τοποθετήθηκε λευκό πλαστικό εδαφοκάλυψης για την αντανάκλαση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Συνολικά τοποθετήθηκαν 5 σύνθετες σακούλες όσες και οι γραµµές καλλιέργειας. Το έδαφος είχε κλίση της τάξης του 1-1.5%, ώστε να αποµακρύνεται το θρεπτικό διάλυµα που απέρρεε προς τη λεκάνη συγκέντρωσής του. Οι σακούλες πληρώθηκαν µε νερό από το αρδευτικό σύστηµα του θερµοκηπίου. Η κάθε σακούλα περιείχε 1287lt. νερού. Για την αποφυγή της δηµιουργίας µικροφυκών (algae sp.) κρίθηκε σκόπιµη η διάλυση στο νερό πενταένυδρου θειικού χαλκού (CuSO 4.5H 2 O) σε ποσότητα 15gr/σακούλα. όθηκε ιδιαίτερη προσοχή κατά την εγκατάσταση για την αποφυγή διαρροών νερού. Επίσης, η επιφάνεια της κάθε σακούλας καθαριζόταν ανά τακτά χρονικά διαστήµατα από τις αποθέσεις σκόνης. Με τον τρόπο αυτόν διατηρήθηκε η λειτουργικότητα του συστήµατος έως το τέλος της πειραµατικής εφαρµογής. Μεταξύ των περιφερειακών σωλήνων και πάνω στην πλαστική σακούλα τοποθετήθηκε λεπτό στρώµα από χαλίκι για τη διευκόλυνση της αποµάκρυνσης του απορρέοντος θρεπτικού διαλύµατος και την αποφυγή δηµιουργίας µικροφυκών. Στη συνέχεια πάνω στο χαλίκι προσαρµόστηκαν οι πλάκες πετροβάµβακα µήκους 1m. Οι κυλινδρικοί σωλήνες είχαν κατά µήκος οπές από τις οποίες εξερχόταν µέρος του περιεχόµενου αέρα προς τις πλάκες πετροβάµβακα. Η παροχή της αεραντλίας εξασφάλιζε απόλυτη πληρότητα του εσωτερικού όγκου των περιφερειακών σωλήνων µε αέρα. Οι περιφερειακοί σωλήνες χρησιµοποιήθηκαν ως πλαϊνά τοιχώµατα για την αποµάκρυνση του απορρέοντος θρεπτικού διαλύµατος. Η θέρµανση του πειραµατικού µέρους γινόταν µε το παθητικό ηλιακό σύστηµα και εφόσον δεν µπορούσαν να καλυφθούν οι απαιτήσεις θέρµανσης λειτουργούσε συµπληρωµατικά το συµβατικό σύστηµα µε καυστήρα πετρελαίου. 85

100 Υλικά και Μέθοδοι Εικόνα Β5. Μεταλλικοί σωλήνες µεταφοράς του νερού εντός και εκτός του θερµοκηπίου και οι ηλεκτροβάνες. Εικόνα Β6. Σπιράλ πλαστικοί σωλήνες που ενώνονται µε τους µεταλλικούς σωλήνες τροφοδοσίας του ζεστού νερού από το λέβητα. 86

101 Υλικά και Μέθοδοι Εικόνα Β7. Πίνακας ελέγχου συµβατικού συστήµατος θέρµανσης, πάνω στον οποίο είναι εγκατεστηµένοι οι ωροµετρητές για τη µέτρηση των ωρών λειτουργίας του καυστήρα στο πείραµα και στο µάρτυρα. Στο σχήµα Β4 παρουσιάζεται σχηµατικά το συµβατικό και το παθητικό σύστηµα θέρµανσης. 87

102 Υλικά και Μέθοδοι Σχήµα Β3. Συστήµατα θέρµανσης θερµοκηπίου. 88

103 Υλικά και Μέθοδοι 3.5. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ Ο αερισµός του θερµοκηπίου επιτυγχανόταν µε το σύστηµα του φυσικού αερισµού, καθώς κατά µήκος της µία πλευράς υπήρχε παράθυρο όπου άνοιγε χειροκίνητα µε τη χρήση µανιβέλας, ενώ από την αντίθετη πλευρά τοποθετήθηκε παράθυρο οροφής, που λειτουργούσε αυτόµατα. Το µέγιστο πλάτος του ανοίγµατος ήταν 1 m. Στο θερµοκήπιο είχε εγκατασταθεί προγραµµατιστής (Εικόνα Β8) για το χειρισµό του παράθυρου οροφής (Εικόνα Β9). Για τη διατήρηση των άριστων συνθηκών θερµοκρασίας το παράθυρο οροφής λειτουργούσε σύµφωνα µε µια τιµή αναφοράς. Άνοιγε δηλαδή όταν η θερµοκρασία του εσωτερικού περιβάλλοντος ήταν άνω των 23 ο C, ενώ αντίθετα έκλεινε όταν η εσωτερική θερµοκρασία παρουσίαζε πτώση κάτω των 23 ο C. Για τον προσδιορισµό της στιγµιαίας θερµοκρασίας είχαν ενσωµατωθεί 2 αισθητήρες, πέραν αυτών που χρησιµοποιήθηκαν για τις µετρήσεις του πειράµατος, σε κάθε τµήµα του θερµοκηπίου. Εικόνα Β8. Προγραµµατιστής για το χειρισµό του παράθυρου οροφής στον οποίο υπάρχει ένδειξη της στιγµιαίας θερµοκρασίας σε κάθε τµήµα του θερµοκηπίου. 89

104 Υλικά και Μέθοδοι Εικόνα Β9. Αυτόµατο παράθυρο οροφής του θερµοκηπίου ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΩΝ ΜΕΘΟ ΩΝ ΤΗΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑΣ Εγκατάσταση καλλιέργειας Η καλλιέργεια αποτελούνταν από 210 φυτά τοµάτας (υβρίδιο optima sp.), τα οποία παρελήφθησαν από φυτώριο, το οποίο βρίσκεται στην περιοχή Βασιλικών του Νοµού Θεσσαλονίκης. όθηκε ιδιαίτερη έµφαση ώστε τα φυτά να βρίσκονται στο ίδιο στάδιο ανάπτυξης και το µέσο ύψος των τοµατιών ήταν 6 cm (Εικόνα Β10) 90

105 Υλικά και Μέθοδοι Εικόνα Β10. Τα φυτά τοµατιάς πριν την εγκατάστασή τους. Σε κάθε τµήµα τοποθετήθηκαν 205 φυτά. Η κατανοµή τους έγινε σε 5 σειρές µε 21 φυτά ανά σειρά. Σε κάθε πλάκα πετροβάµβακα τοποθετήθηκαν 3 φυτά σε απόσταση 20 cm. και οι σειρές απείχαν µεταξύ τους 1m. Κατά την παραλαβή των φυτών και την εγκατάστασή τους στα υποστρώµατα δεν έγινε καµία εφαρµογή µε φυτοφάρµακο. Στο σχήµα Β1 παρουσιάζονται οι θέσεις των φυτών µέσα στο θερµοκήπιο Θρεπτικό διάλυµα καλλιέργειας- Άρδευση Όπως αναφέρθηκε και στο πρώτο µέρος της παρούσας διατριβής, στα υδροπονικά συστήµατα η άρδευση των καλλιεργειών γίνεται µε την παροχή θρεπτικού διαλύµατος. Καθόλη τη διάρκεια του πειράµατος χρησιµοποιήθηκαν δύο συνταγές θρέψης. Η πρώτη συνταγή θρέψης χρησιµοποιήθηκε κατά τα στάδια ανάπτυξης και ανθοφορίας (σχηµατισµός 2 ης ταξιανθίας), ενώ η δεύτερη κατά το στάδιο της καρπόδεσης (έναρξη σταδίου καρπόδεσης ). Τα θρεπτικά διαλύµατα αποθηκεύονταν σε δύο δεξαµενές χωρητικότητας 1000 l. η κάθε µία (Εικόνα Β11), µέσα στις οποίες είχαν τοποθετηθεί µεταλλικοί αναδευτήρες (Εικόνα Β12). 91

106 Υλικά και Μέθοδοι Εικόνα Β11. εξαµενές αποθήκευσης θρεπτικού διαλύµατος. Εικόνα Β12. Μεταλλικός αναδευτήρας για την ανάµειξη του θρεπτικού διαλύµατος. 92

107 Υλικά και Μέθοδοι Οι αναδευτήρες ήταν προγραµµατισµένοι να λειτουργούν αυτόµατα για µισή ώρα πριν από κάθε πότισµα, ώστε να αναµειγνύουν το θρεπτικό διάλυµα για την αποφυγή δηµιουργίας ιζήµατος. Ακόµα στην εικόνα Β11 παρατηρείται και το πιεστικό το οποίο αυξάνοντας την πίεση διατηρούσε σταθερή παροχή θρεπτικού διαλύµατος. Για την άρδευση των καλλιεργειών εγκαταστάθηκε αυτόµατο αρδευτικό σύστηµα µε σταγόνες. Κάθε τµήµα είχε ξεχωριστό δίκτυο σωληνώσεων και η άρδευση ήταν προγραµµατισµένη να γίνεται πρώτα στο µάρτυρα και έπειτα στο πείραµα. Οι αγωγοί εφαρµογής είχαν µήκος 8 m, διάµετρο 16Φ και πάνω τους προσαρµόστηκαν 21 σωληνάκια (µακαρόνια) µε παροχή 2 l ανά ώρα (Εικόνα Β13). Εικόνα Β13. Μακαρόνι παροχής 2 l/h θρεπτικού διαλύµατος. 93

108 Υλικά και Μέθοδοι Τα φυτά αρδεύονταν σε καθηµερινή βάση και µε διάρκεια άρδευσης ανάλογη µε το στάδιο ανάπτυξης των φυτών, η οποία σε κάθε περίπτωση ήταν ίδια και στα δύο τµήµατα. Για τον έλεγχο της άρδευσης τοποθετήθηκε αυτόµατος προγραµµατιστής RAINBIRD image 2 (ΕικόναΒ14). Εικόνα Β14. Αυτόµατος προγραµµατιστής άρδευσης RAINBIRD image 2. 94

109 Υλικά και Μέθοδοι Σε κάθε παρασκευή θρεπτικού διαλύµατος γινόταν µέτρηση του ph και της ηλεκτρικής αγωγιµότητας. Τα όργανα που χρησιµοποιήθηκαν ήταν: Portable ph/mv/ o C Meter HANNA Instruments HI8424 Portable Multi- Range Conductivity/TDS Meters HANNA Instruments HI8733 Στην εικόνα Β15 παρουσιάζονται τα παραπάνω όργανα. Εικόνα Β15. Το αγωγιµόµετρο (αριστερά) και το ph-µετρο (δεξιά) που χρησιµοποιήθηκαν στο πείραµα. Στον πίνακα Β1 δίδεται η συνταγή θρέψης για τα στάδια βλαστικής ανάπτυξης και ανθοφορίας της καλλιέργειας, ενώ στον πίνακα Β2 δίδεται αντίστοιχα η συνταγή θρέψης για το στάδιο της καρπόδεσης. Στη συνέχεια ακολουθεί σχηµατική αναπαράσταση του αρδευτικού συστήµατος (Σχήµα Β4). 95

110 Υλικά και Μέθοδοι Πίνακας Β1. Συνταγή θρέψης που χρησιµοποιήθηκε στο πείραµα κατά τα στάδια ανάπτυξης και ανθοφορίας των φυτών. ΥΓΡΑΣΙΑ Slab % WC(%) ph Slab EC(mS/cm) Slab ph άρδευσης EC(mS/cm) 2.5 άρδευσης ΣΥΝΤΑΓΗ ΘΡΕΨΗΣ (ανάπτυξη- ανθοφορία) Περιεκτικότητα σε Λίπασµα µικροστοιχεία και ιχνοστοιχεία Νιτρικό κάλιο ΚΝΟ % ΝΟ % Κ 430 Νιτρικό ασβέστιο Ca(NO 3 ) % ΝΟ 3 1% NH %Ca Νιτρική αµµωνία NH 4 NO % ΝΟ % 20 NH 4 Νιτρικό Mg(NO 3 ) 2 11% ΝΟ 3 9.9% Mg 160 µαγνήσιο Φωσφορικό KH 2 PO % P 28.% K 200 µονοκάλιο Θειικό κάλιο K 2 SO % K 18% SO 4 85 Θειικό µαγνήσιο MgSO 4 9.3% Mg - 13% SO Χηλικός σίδηρος Fe-EDTA 6% Fe 20 Νιτρικό οξύ 67% HNO 3 ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ Τετραβορικό Na 2 B 4 O % B νάτριο (βόρακας) Θειικός χαλκός CuSO 4 25% Cu 0.2 Θειικό µαγγάνιο MnSO % Mn Θειικός ZnSO 4 22% Zn 0.6 ψευδάργυρος Μολυβδαινικό νάτριο 39.6% Mo Ποσότητα σε γραµµάρια 96

111 Υλικά και Μέθοδοι Πίνακας Β2. Συνταγή θρέψης που χρησιµοποιήθηκε στο πείραµα κατά το στάδιο της καρπόδεσης. ΥΓΡΑΣΙΑ Slab % WC(%) ph Slab EC(mS/cm) Slab ph άρδευσης EC(mS/cm) 2.8 άρδευσης ΣΥΝΤΑΓΗ ΘΡΕΨΗΣ (ανάπτυξη- ανθοφορία) Περιεκτικότητα σε Λίπασµα µικροστοιχεία και ιχνοστοιχεία Νιτρικό κάλιο ΚΝΟ % ΝΟ % Κ 630 Νιτρικό ασβέστιο Ca(NO 3 ) % ΝΟ 3 1% NH %Ca Νιτρική αµµωνία NH 4 NO % ΝΟ % 10 NH 4 Νιτρικό Mg(NO 3 ) 2 11% ΝΟ 3 9.9% Mg 160 µαγνήσιο Φωσφορικό KH 2 PO % P 28.% K 200 µονοκάλιο Θειικό κάλιο K 2 SO % K 18% SO 4 45 Θειικό µαγνήσιο MgSO 4 9.3% Mg - 13% SO Χηλικός σίδηρος Fe-EDTA 6% Fe 20 Νιτρικό οξύ 67% HNO 3 ΙΧΝΟΣΤΟΙΧΕΙΑ Τετραβορικό Na 2 B 4 O % B νάτριο (βόρακας) Θειικός χαλκός CuSO 4 25% Cu 0.2 Θειικό µαγγάνιο MnSO % Mn Θειικός ZnSO 4 22% Zn 0.6 ψευδάργυρος Μολυβδαινικό νάτριο 39.6% Mo Ποσότητα σε γραµµάρια 97

112 Υλικά και Μέθοδοι Σχήµα Β4. ιάταξη αρδευτικού δικτύου. 98

113 Υλικά και Μέθοδοι Κλάδεµα και περιποίηση φυτών Τα φυτά της τοµάτας διαµορφώνονταν ως µονοστέλεχα µε κατακόρυφη στήριξη. Για το λόγο αυτό κλαδεύονταν οι πλευρικοί βλαστοί (2 ης τάξης) που αναπτύσσονταν από τις µασχάλες των φύλλων για να αναπτυχθεί µόνο ο κεντρικός βλαστός. όθηκε ιδιαίτερη προσοχή ώστε το κλάδεµα να γίνεται εγκαίρως, πριν το µήκος των πλευρικών βλαστών ξεπεράσει τα 2-3 cm. Η αφαίρεσή τους γινόταν µε το χέρι και όχι µε κλαδευτήρι για την αποφυγή µετάδοσης ασθενειών και για την γρήγορη επούλωση των πληγών των φυτών. Η κατακόρυφη στήριξη επιτυγχανόταν µε την περιέλιξη του κεντρικού βλαστού γύρω από ένα νάιλον σπάγκο. Το κάτω άκρο του σπάγκου ήταν ενσωµατωµένο στις πλάκες του πετροβάµβακα, ενώ το άνω άκρο ήταν δεµένο σε οριζόντιο σύρµα, το οποίο ήταν τοποθετηµένο κατά µήκος των σειρών της καλλιέργειας και βρισκόταν σε ύψος 2 m. Περιοδικά γινόταν και αποφύλλωση, αρχικά στα κατώτερα φύλλα όταν έπαψαν να είναι λειτουργικά και εν συνεχεία στα χλωρωτικά και τραυµατισµένα φύλλα. Η αποφύλλωση απέβλεπε στη βελτίωση του αερισµού και του φωτισµού, στην πρωιµότερη ωρίµανση των καρπών καθώς επίσης και στην πρόληψη ασθενειών Αντιµετώπιση προβληµάτων από εχθρούς και ασθένειες της καλλιέργειας Κατά τη διεξαγωγή του πειράµατος δεν αντιµετωπίστηκαν ιδιαίτερα προβλήµατα από εχθρούς και ασθένειες. Κατά το στάδιο ωρίµανσης των καρπών εµφανίστηκαν προσβολές από έντοµα (αφίδα Aphis gossypii, αλευρώδη Trialeurodes vaporariorum) οι οποίες δεν επηρέασαν τα αποτελέσµατα του πειράµατος εφόσον αυτό έφτανε στη λήξη του. Επίσης, στην καλλιέργεια παρουσιάστηκε σήψη κορυφής του καρπού, που αποτελεί µορφολογική ανωµαλία. Για την αντιµετώπιση του προβλήµατος συλλέχθηκαν δείγµατα καρπών, τα οποία εξετάστηκαν στο εργαστήριο φυτοπαθολογίας της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. Ο κυριότερος λόγος της εµφάνισης αυτής της ανωµαλίας ήταν τα χαµηλά επίπεδα υγρασίας στο εσωτερικό περιβάλλον του θερµοκηπίου που συντελούσαν στην ακινητοποίηση του ασβεστίου. 99

114 Υλικά και Μέθοδοι 3.7. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Όπως αναφέρθηκε στο Α µέρος τη διατριβής, ένας σηµαντικός παράγοντας που επηρεάζει το θρεπτικό διάλυµα είναι το νερό που προστίθεται κατά την παρασκευή του. Για το σκοπό αυτό πριν την έναρξη του πειράµατος, στάλθηκε στο Εθνικό Ίδρυµα Αγροτικής Έρευνας (ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε.) δείγµα του νερού της γεώτρησης του Αγροκτήµατος. Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από την ανάλυση, πρόκειται για δείγµα νερού ελαφρά αλκαλικού ph (ph=7.85) και κανονικής αγωγιµότητας (E c =598*10-6 )- αλατότητας. Από άποψη κινδύνου αλατότητας ανήκει στην Ι κατηγορία για εδάφη ανεξάρτητα του βαθµού περατότητας, ενώ από άποψη κινδύνου αλκαλίωσης στην ΙΙ κατηγορία για εδάφη µε µικρή περατότητα και στην Ι κατηγορία για εδάφη µε µέση και µεγάλη περατότητα. Από άποψη βορίου ανήκει στην Ι κατηγορία, γεγονός που σηµαίνει ότι δεν υπάρχει κίνδυνος από τη συγκέντρωση του στοιχείου αυτού. Τα νιτρικά ιόντα είναι χαµηλής συγκέντρωσης και δεν υπάρχουν νιτρώδη και αµµωνιακά ιόντα. Τελικώς το νερό, σύµφωνα µε την ανάλυση, είναι κατάλληλο για άρδευση ή φυτωριακή χρήση. 100

115 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος 4. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ 4.1. ΚΑΛΥΨΗ ΤΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΝΑΓΚΩΝ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Οι θερµικές ανάγκες ενός θερµοκηπίου υπολογίζονται από τις θερµικές απώλειες µέσω του υλικού κάλυψής του, οι οποίες οφείλονται στη διαφορά θερµοκρασίας µεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος του θερµοκηπίου. Για τον υπολογισµό των θερµικών αναγκών του θερµοκηπίου λαµβάνουµε υπόψη ότι η θερµοκρασία του αέρα στο εσωτερικό τµήµα τόσο του πειράµατος όσο και του µάρτυρα θα πρέπει να είναι η ελάχιστη επιθυµητή, δηλαδή η τιµή της να είναι 16 ο C. Ακόµα, ως τιµή της θερµοκρασίας του αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος πρέπει να ληφθεί η ελάχιστη των µέσων όρων των ελάχιστων τιµών θερµοκρασίας για τους τρεις µήνες διεξαγωγής της έρευνας. Από τον πίνακα Β3, όπου παρουσιάζονται οι µέσες ελάχιστες τιµές θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος για τη συνολική διάρκεια διεξαγωγής της έρευνας, προκύπτει ότι κατά τον υπολογισµό των θερµικών απαιτήσεων λαµβάνουµε υπόψη την τιµή της θερµοκρασίας του µήνα Μαρτίου που είναι 4.7 ο C. Πίνακας Β3. Μέσες ελάχιστες τιµές θερµοκρασίας αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος του θερµοκηπίου. ΜΗΝΑΣ ΜΑΡΤΙΟΣ ΑΠΡΙΛΙΟΣ ΜΑΪΟΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ 4.7 ο C 6.1 ο C 13 ο C Ο τύπος που υπολογίζει τις συνολικές θερµικές ανάγκες του θερµοκηπίου όπως αναφέρθηκε στο τρίτο κεφάλαιο του πρώτου µέρους της παρούσας διατριβής είναι: ( ) q = U A T T cd i 0 Όπου: 101

116 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος U = συντελεστής θερµοπερατότητας, W m -2 o C -1 A c = επιφάνεια υλικού κάλυψης, m 2 T i = θερµοκρασία αέρα στο εσωτερικό του θερµοκηπίου, o C T 0 = θερµοκρασία αέρα εξωτερικά του θερµοκηπίου, o C Εισάγοντας στον τύπο τις τιµές θερµοκρασίας T i και T 0 όπως αναφέρθηκαν παραπάνω, ως τιµή A c την υπολογισθείσα τιµή m 2 και ως τιµή του συντελεστή θερµοπερατότητας την τιµή 6.8 [Hannan,1998], προκύπτει ότι οι συνολικές ανάγκες θέρµανσης του θερµοκηπίου είναι: q cd = 12.72KW Εάν συνυπολογίσουµε και 10% απώλειες κατά τη λειτουργία του καυστήρα, ο καυστήρας που θα καλύπτει τις θερµικές ανάγκες του θερµοκηπίου, θα πρέπει να αποδίδει ισχύ ίση µε: q καυστήρα = 13.99KW 14KW 4.2. ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (%) ΑΠΟ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΠΑΘΗΤΙΚΟΥ ΗΛΙΑΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ Όπως φαίνεται στον πίνακα Β4 το σύνολο ωρών λειτουργίας του καυστήρα πετρελαίου, από 1 Μαρτίου µέχρι 31 Μαΐου, για το µάρτυρα ανήλθε σε ώρες. Στο πειραµατικό µέρος, στο οποίο εγκαταστάθηκε παθητικό ηλιακό σύστηµα, η θέρµανση µε συµβατικό καύσιµο ήταν συµπληρωµατική. Ο ωροµετρητής κατέγραψε ώρες συνολικής λειτουργίας του καυστήρα για την κάλυψη των αναγκών θέρµανσης. εδοµένου ότι η έρευνα διεξήχθη κατά την ανοιξιάτικη καλλιεργητική περίοδο, οι ανάγκες θέρµανσης προοδευτικά µειώνονταν. 102

117 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος Πίνακας Β4. Σύνολο ωρών λειτουργίας του καυστήρα πετρελαίου για το χρονικό διάστηµα 1 ης Μαρτίου έως 31 ης Μαΐου ΣΥΝΟΛΟ ΩΡΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΥΣΤΗΡΑ ΣΕ ΩΡΕΣ ΙΑΦΟΡΑ ΣΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΙΑΣΤΗΜΑ ΠΕΙΡΑΜΑ ΜΑΡΤΥΡΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΑΡΤΙΟΣ ΑΠΡΙΛΙΟΣ ΜΑΪΟΣ ΣΥΝΟΛΟ Όπως διαπιστώνεται στο πείραµα η λειτουργία του καυστήρα εµφανίζεται µειωµένη σηµαντικά για κάθε µήνα. Στο σύνολο των ηµερών διεξαγωγής της έρευνας η διαφορά στο χρονικό διάστηµα λειτουργίας ανήλθε σε ώρες. Στα σχήµατα Β5, Β6 και Β7 παρουσιάζονται γραφικά οι ώρες λειτουργίας του καυστήρα πετρελαίου για τους µήνες Μάρτιο, Απρίλιο και Μάιο αντίστοιχα. ΩΡΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΥΣΤΗΡΑ (ΜΑΡΤΙΟΣ) ΧΡΟΝΟΣ (min) /3/2007 2/3/2007 3/3/2007 4/3/2007 5/3/2007 6/3/2007 7/3/2007 8/3/2007 9/3/ /3/ /3/ /3/2007 ΧΡΟΝΟΣ (days) ΠΕΙΡΑΜΑ 13/3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/2007 ΜΑΡΤΥΡΑΣ 22/3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/ /3/2007 Σχήµα Β5. Ώρες λειτουργίας του καυστήρα πετρελαίου κατά το µήνα Μάρτιο. 103

118 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος ΩΡΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΥΣΤΗΡΑ (ΑΠΡΙΛΙΟΣ) ΧΡΟΝΟΣ (min) /4/2007 2/4/2007 3/4/2007 4/4/2007 5/4/2007 6/4/2007 7/4/2007 8/4/2007 9/4/ /4/ /4/2007 ΧΡΟΝΟΣ (days) ΠΕΙΡΑΜΑ 12/4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/2007 ΜΑΡΤΥΡΑΣ 21/4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/ /4/2007 Σχήµα Β6. Ώρες λειτουργίας του καυστήρα πετρελαίου κατά το µήνα Απρίλιο. ΩΡΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΥΣΤΗΡΑ (ΜΑΪΟΣ) ΧΡΟΝΟΣ (min) /5/2007 2/5/2007 3/5/2007 4/5/2007 5/5/2007 6/5/2007 7/5/2007 8/5/2007 9/5/ /5/ /5/2007 ΧΡΟΝΟΣ (days) ΠΕΙΡΑΜΑ 12/5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/2007 ΜΑΡΤΥΡΑΣ 22/5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/ /5/2007 Σχήµα Β7. Ώρες λειτουργίας του καυστήρα πετρελαίου κατά το µήνα Μάιο. 104

119 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος Στον πίνακα Β5 φαίνεται η µηνιαία και η συνολική εξοικονόµηση ενέργειας µε τη χρήση του παθητικού ηλιακού συστήµατος. Σύµφωνα µε τα αποτελέσµατα των µετρήσεων το ποσοστό εξοικονόµησης ήταν αρκετά σηµαντικό και ικανό για τη µείωση του ενεργειακού κόστους του θερµοκηπίου. Στο συγκεκριµένο πείραµα το συνολικό ποσοστό εξοικονόµησης ενέργειας ανήλθε στο 36%. Πίνακας Β5. Μηνιαία και συνολική εξοικονόµηση ενέργειας µε τη χρήση του παθητικού ηλιακού συστήµατος, (%) ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ (%) ΜΑΡΤΙΟΣ 29.7 ΑΠΡΙΛΙΟΣ 40.4 ΜΑΪΟΣ 86.9 ΣΥΝΟΛΙΚΑ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΒΑΣΕΙ ΤΗΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΤΟΥ ΚΑΥΣΤΗΡΑ Όπως αναφέρθηκε, για την κάλυψη των θερµικών αναγκών του θερµοκηπίου απαιτείται η εγκατάσταση ενός καυστήρα που να αποδίδει ισχύ 14 KW. Ένας καυστήρας αυτού του µεγέθους, σύµφωνα µε τους κατασκευαστές έχει παροχή καυσίµου ίση µε 1.17kg/h ή αλλιώς 1.029l/h (ειδικό βάρος πετρελαίου ίσο µε 0.88kg/l). Με δεδοµένες τις ώρες λειτουργίας του καυστήρα από τους ωροµετρητές είναι εφικτό να υπολογίσουµε την κατανάλωση πετρελαίου για την κάλυψη των αναγκών θέρµανσης του πειραµατικού µέρους και του µάρτυρα. Στον πίνακα Β6 παρουσιάζεται η µηνιαία και συνολική κατανάλωση πετρελαίου για τη συνολική διάρκεια της έρευνας. 105

120 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος Πίνακας Β6. Μηνιαία και συνολική κατανάλωση πετρελαίου για τη συνολική διάρκεια της έρευνας. ΣΥΝΟΛΟ ΩΡΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΥΣΤΗΡΑ (h) ΙΑΦΟΡΑ ΣΤΟ ΧΡΟΝΙΚΟ ΙΑΣΤΗΜΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ (h) ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ (l) ΠΕΙΡΑΜΑ ΜΑΡΤΥΡΑΣ ΠΕΙΡΑΜΑ ΜΑΡΤΥΡΑΣ ΙΑΦΟΡΑ ΣΤΗΝ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ (l) ΜΑΡΤΙΟΣ ΑΠΡΙΛΙΟΣ ΜΑΪΟΣ ΣΥΝΟΛΟ Όπως φαίνεται στον πίνακα Β6, για το χρονικό διάστηµα από 1 Μαρτίου µέχρι 31 Μαΐου, η συνολική κατανάλωση πετρελαίου για την κάλυψη των αναγκών θέρµανσης του µάρτυρα ανήλθε σε l., ενώ η αντίστοιχη τιµή για το πειραµατικό µέρος είναι l. Όπως διαπιστώνεται στο πείραµα η κατανάλωση πετρελαίου εµφανίζεται µειωµένη σηµαντικά για κάθε µήνα. Στη συνολική διάρκεια της έρευνας η διαφορά στην κατανάλωση πετρελαίου ανήλθε σε l., ενώ παράλληλα διαπιστώνεται ότι η ηµερήσια εξοικονόµηση καυσίµου είναι κατά µέσο όρο 0.91 l/ηµέρα. 106

121 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος 4.4. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΗΣ ΙΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΑΕΡΑ ΣΤΟ ΕΣΩΤΕΡΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΤΩΝ ΥΟ ΤΜΗΜΑΤΩΝ Στα σχήµατα Β7, Β8 και Β9 παρουσιάζεται το ηµερήσιο εύρος της θερµοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον των δύο τµηµάτων για τους µήνες Μάρτιο, Απρίλιο και Μάιο αντίστοιχα. Σχήµα Β8. Ηµερήσιο εύρος θερµοκρασίας αέρα του εσωτερικού περιβάλλοντος σε κάθε τµήµα κατά το µήνα Μάρτιο. Όπως γίνεται αντιληπτό από το σχήµα Β7, για το µήνα Μάρτιο, το εύρος µεταξύ ελάχιστης και µέγιστης θερµοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον του µάρτυρα ανήλθε στους ο C κατά µέσο όρο, ενώ η αντίστοιχη τιµή για το πείραµα ήταν στους 16.7 ο C. Συνεπώς, η διαφορά του εύρους θερµοκρασίας στα δύο τµήµατα ήταν 2.12 ο C. 107

122 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος Σχήµα Β9. Ηµερήσιο εύρος θερµοκρασίας αέρα του εσωτερικού περιβάλλοντος σε κάθε τµήµα κατά το µήνα Απρίλιο. Από το σχήµα Β8 προκύπτει ότι, για το µήνα Απρίλιο, το εύρος µεταξύ ελάχιστης και µέγιστης θερµοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον του µάρτυρα ανήλθε στους ο C κατά µέσο όρο, ενώ η αντίστοιχη τιµή για το πείραµα ήταν στους ο C. Συνεπώς, η διαφορά του εύρους θερµοκρασίας στα δύο τµήµατα ήταν 3.62 ο C. 108

123 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος Σχήµα Β10. Ηµερήσιο εύρος θερµοκρασίας αέρα του εσωτερικού περιβάλλοντος σε κάθε τµήµα κατά το µήνα Μάιο. Στο σχήµα Β9 φαίνεται ότι, για το µήνα Μάιο, το εύρος µεταξύ ελάχιστης και µέγιστης θερµοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον του µάρτυρα ανήλθε στους ο C κατά µέσο όρο, ενώ η αντίστοιχη τιµή για το πείραµα ήταν στους ο C. Συνεπώς, η διαφορά του εύρους θερµοκρασίας στα δύο τµήµατα ήταν 5.69 ο C. Συνεπώς, το εύρος της θερµοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό περιβάλλον του θερµοκηπίου είναι µικρότερο στο πειραµατικό τµήµα συγκριτικά µε το µάρτυρα. Το γεγονός αυτό οφείλεται στην ιδιότητα του παθητικού ηλιακού συστήµατος να απορροφά µέρος της εισερχόµενης ηλιακής ακτινοβολίας στο θερµοκήπιο και να την αποθηκεύει µε τη µορφή θερµότητας. Έτσι, µειώνεται ο ρυθµός αύξησης της θερµοκρασίας κατά τη διάρκεια της ηµέρας. Αντίθετα, όταν η θερµοκρασία του εσωτερικού περιβάλλοντος του θερµοκηπίου είναι χαµηλότερη από εκείνη του νερού στις πλαστικές σακούλες, η αποθηκευµένη θερµότητα αποδίδεται στο εσωτερικό 109

124 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος περιβάλλον του θερµοκηπίου και µε τον τρόπο αυτό µειώνεται ο ρυθµός πτώσης της θερµοκρασίας του αέρα ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΚΑΙ ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΩΝ ΙΑΦΟΡΟΠΟΙΗΣΕΩΝ ΠΟΥ ΠΡΟΕΚΥΨΑΝ ΜΕΤΑΞΥ ΤΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ ΤΩΝ ΥΟ ΤΜΗΜΑΤΩΝ Με σκοπό τη µελέτη των διαφοροποιήσεων στις καλλιέργειες των δύο τµηµάτων που οφείλονται στη χρήση του παθητικού ηλιακού συστήµατος, οι υπόλοιποι παράγοντες που επιδρούν στην ανάπτυξη των φυτών, δε διέφεραν στα δύο τµήµατα. Έτσι, η χορήγηση του θρεπτικού διαλύµατος ήταν ταυτόχρονη και στα δύο τµήµατα και σε ίδιες ποσότητες και χρονικά διαστήµατα. Ακόµη, οι καλλιεργητικές φροντίδες ήταν οι ίδιες για όλα τα φυτά. Για την αποφυγή σφαλµάτων, από τις µετρήσεις εξαιρέθηκαν τα φυτά των εξωτερικών σειρών κάθε καλλιέργειας, δεδοµένου ότι οι παράγοντες του µικροπεριβάλλοντος είναι πιο σταθεροί και οµοιογενείς στην κεντρική περιοχή µιας καλλιέργειας, από ότι στην περίµετρο (Σχήµα Β10). Οι µετρήσεις που πραγµατοποιήθηκαν αφορούσαν τη βλαστική ανάπτυξη των φυτών κατά τη διάρκεια της λειτουργίας των συστηµάτων θέρµανσης. Στον πίνακα Β7 παρουσιάζεται η επίδραση του παθητικού ηλιακού συστήµατος θέρµανσης στη βλαστική ανάπτυξη της υδροπονικής καλλιέργειας τοµάτας. Η πλαστική σακούλα πολυαιθυλενίου, µε τη δοµή που είχε, συνετέλεσε στην αναδιανοµή του εσωτερικού αέρα του θερµοκηπίου, µε αποτέλεσµα να επιτευχθούν οµοιόµορφες συνθήκες περιβάλλοντος. Η σωστή θερµοκρασία, υγρασία και η εναλλαγή του εσωτερικού αέρα είναι βασικά κριτήρια για την ανάπτυξη των βλαστών και των φύλλων των φυτών. Από τις µετρήσεις στο πειραµατικό µέρος και στο µάρτυρα (Σχήµα Β10) προέκυψε ότι τα φυτά τοµάτας στο πειραµατικό µέρος παρουσίασαν ταχύτερη βλαστική ανάπτυξη. 110

125 Παρουσίαση και ερµηνεία των αποτελεσµάτων του πειράµατος Σχήµα Β11. Αρίθµηση των φυτών και των σειρών. Κάθε σειρά (Σ) περιλαµβάνει 21 φυτά. Με έντονο χρώµα σηµειώνονται τα φυτά που συµµετείχαν στις µετρήσεις. 111

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ. Δρ. Λυκοσκούφης Ιωάννης

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ. Δρ. Λυκοσκούφης Ιωάννης ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΡΥΘΜΙΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Δρ. Λυκοσκούφης Ιωάννης 1 Ισόθερμες καμπύλες τον Ιανουάριο 1 Κλιματικές ζώνες Τα διάφορα μήκη κύματος της θερμικής ακτινοβολίας

Διαβάστε περισσότερα

Προσομοιώματα του μικροκλίματος του θερμοκηπίου. Θ. Μπαρτζάνας

Προσομοιώματα του μικροκλίματος του θερμοκηπίου. Θ. Μπαρτζάνας Προσομοιώματα του μικροκλίματος του θερμοκηπίου Θ. Μπαρτζάνας 1 Αναγκαιότητα χρήσης προσομοιωμάτων Τα τελευταία χρόνια τα θερμοκήπια γίνονται όλο και περισσότερο αποτελεσματικά στο θέμα της εξοικονόμησης

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ &

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΓΕΩΡΓΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ & Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΣΕ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟ ΜΕ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΥΝ ΥΑΣΜΕΝΟ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΑΕΡΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ

ΕΝΑΕΡΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΕΝΑΕΡΙΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΝΑΕΡΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Συστατικά αέρα Ηλιακή ακτινοβολία Θερμοκρασία αέρα Υγρασία αέρα Συστατικά ατμοσφαιρικού αέρα Οξυγόνο Συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΥΓΡΑΣΙΑ Δρ.Ι. Λυκοσκούφης ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ 1 Η ΥΓΡΑΣΙΑ Ο ατμοσφαιρικός αέρας στη φυσική του κατάσταση είναι μίγμα αερίων, οξυγόνου, αζώτου, διοξειδίου του άνθρακα, αργού,

Διαβάστε περισσότερα

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός 1 Συναγωγή Γενικές αρχές Κεφάλαιο 6 2 Ορισµός Μηχανισµός µετάδοσης θερµότητας ανάµεσα σε ένα στερεό και σε ένα ρευστό, το οποίο βρίσκεται σε κίνηση Εξαναγκασµένη

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Η Επιστήμη της Θερμοδυναμικής ασχολείται με την ποσότητα της θερμότητας που μεταφέρεται σε ένα κλειστό και απομονωμένο σύστημα από μια κατάσταση ισορροπίας σε μια άλλη

Διαβάστε περισσότερα

Φύλλο Εργασίας 1: Μετρήσεις μήκους Η μέση τιμή

Φύλλο Εργασίας 1: Μετρήσεις μήκους Η μέση τιμή Φύλλο Εργασίας 1: Μετρήσεις μήκους Η μέση τιμή Φυσικά μεγέθη: Ονομάζονται τα μετρήσιμα μεγέθη που χρησιμοποιούμε για την περιγραφή ενός φυσικού φαινομένου. Τέτοια μεγέθη είναι το μήκος, το εμβαδόν, ο όγκος,

Διαβάστε περισσότερα

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός 1 Φυσική (ελεύθερη) συναγωγή Κεφάλαιο 8 2 Ορισµός του προβλήµατος Μηχανισµός µετάδοσης θερµότητας ανάµεσα σε ένα στερεό και σε ένα ρευστό, το οποίο βρίσκεται

Διαβάστε περισσότερα

[ ] = = Συναγωγή Θερμότητας. QW Ahθ θ Ah θ θ. Βασική Προϋπόθεση ύπαρξης της Συναγωγής: Εξίσωση Συναγωγής (Εξίσωση Newton):

[ ] = = Συναγωγή Θερμότητας. QW Ahθ θ Ah θ θ. Βασική Προϋπόθεση ύπαρξης της Συναγωγής: Εξίσωση Συναγωγής (Εξίσωση Newton): Συναγωγή Θερμότητας: Συναγωγή Θερμότητας Μέσω Συναγωγής μεταδίδεται η θερμότητα μεταξύ της επιφάνειας ενός στερεού σώματος και ενός ρευστού το οποίο βρίσκεται σε κίνηση σχετικά με την επιφάνεια και ταυτόχρονα

Διαβάστε περισσότερα

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας 2 η Διάλεξη Μηχανισμοί μετάδοσης θερμότητας Εμμανουήλ Σουλιώτης Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας Ακαδημαϊκό Έτος 2018-2019 Μαθησιακοί στόχοι

Διαβάστε περισσότερα

Ανθοκομία (Εργαστήριο)

Ανθοκομία (Εργαστήριο) Ανθοκομία (Εργαστήριο) Α. Λιόπα-Τσακαλίδη ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΩΝ ΓΕΩΠΟΝΩΝ 1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 4 Πολλαπλασιασμός ανθοκομικών φυτών 2 Στα θερμοκήπια

Διαβάστε περισσότερα

Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου.

Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου. Ζαΐμης Γεώργιος Κλάδος της Υδρολογίας. Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου. Η απόκτηση βασικών γνώσεων της ατμόσφαιρας και των μετεωρολογικών παραμέτρων που διαμορφώνουν το

Διαβάστε περισσότερα

3ο Εργαστήριο: Ρύθμιση και έλεγχος της θερμοκρασίας μιας κτηνοτροφικής μονάδας

3ο Εργαστήριο: Ρύθμιση και έλεγχος της θερμοκρασίας μιας κτηνοτροφικής μονάδας 3ο Εργαστήριο: Ρύθμιση και έλεγχος της θερμοκρασίας μιας κτηνοτροφικής μονάδας 1 Περιεχόμενα 3.1 Παράγοντες που συνιστούν το εσωτερικό περιβάλλον ενός κτηνοτροφικού κτηρίου... 3 3.2 Θερμότητα... 4 3.3

Διαβάστε περισσότερα

3 Μετάδοση Θερμότητας με Φυσική Μεταφορά και με Ακτινοβολία

3 Μετάδοση Θερμότητας με Φυσική Μεταφορά και με Ακτινοβολία 3 Μετάδοση Θερμότητας με Φυσική Μεταφορά και με Ακτινοβολία 3.1 Εισαγωγή Η μετάδοση θερμότητας, στην πράξη, γίνεται όχι αποκλειστικά με έναν από τους τρεις δυνατούς μηχανισμούς (αγωγή, μεταφορά, ακτινοβολία),

Διαβάστε περισσότερα

Ειδική Ενθαλπία, Ειδική Θερµότητα και Ειδικός Όγκος Υγρού Αέρα

Ειδική Ενθαλπία, Ειδική Θερµότητα και Ειδικός Όγκος Υγρού Αέρα θερµοκρασία που αντιπροσωπεύει την θερµοκρασία υγρού βολβού. Το ποσοστό κορεσµού υπολογίζεται από την καµπύλη του σταθερού ποσοστού κορεσµού που διέρχεται από το συγκεκριµένο σηµείο. Η απόλυτη υγρασία

Διαβάστε περισσότερα

v = 1 ρ. (2) website:

v = 1 ρ. (2) website: Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Τμήμα Φυσικής Μηχανική Ρευστών Βασικές έννοιες στη μηχανική των ρευστών Μαάιτα Τζαμάλ-Οδυσσέας 17 Φεβρουαρίου 2019 1 Ιδιότητες των ρευστών 1.1 Πυκνότητα Πυκνότητα

Διαβάστε περισσότερα

Συνοπτική Παρουσίαση Σχέσεων για τον Προσδιορισμό του Επιφανειακού Συντελεστή Μεταφοράς της Θερμότητας.

Συνοπτική Παρουσίαση Σχέσεων για τον Προσδιορισμό του Επιφανειακού Συντελεστή Μεταφοράς της Θερμότητας. 5 η ΔΙΑΛΕΞΗ Στόχος της διάλεξης αυτής είναι η κατανόηση των διαδικασιών αλλά και των σχέσεων που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του ρυθμού μεταφοράς θερμότητας, Q &, αλλά και του επιφανειακού συντελεστή

Διαβάστε περισσότερα

ΤΡΟΠΟΙ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Είναι τρείς και σχηματικά φαίνονται στο σχήμα

ΤΡΟΠΟΙ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Είναι τρείς και σχηματικά φαίνονται στο σχήμα ΔΙΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΤΡΟΠΟΙ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Είναι τρείς και σχηματικά φαίνονται στο σχήμα Μεταφορά Αγωγή Ακτινοβολία Ακτινοβολία ΑΓΩΓΗ (1 ΟΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ) Έστω δύο σώματα που διατηρούνται

Διαβάστε περισσότερα

Σύγχρονες Τάσεις στην Κατασκευή και στον Έλεγχο Περιβάλλοντος των Θερμοκηπίων

Σύγχρονες Τάσεις στην Κατασκευή και στον Έλεγχο Περιβάλλοντος των Θερμοκηπίων 6 o ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ AGROTICA Σύγχρονες Τάσεις στην Κατασκευή και στον Έλεγχο Περιβάλλοντος των Θερμοκηπίων Θωμάς Κωτσόπουλος, Επ. καθηγητής Τμήματος Γεωπονίας Α.Π.Θ. Χρυσούλα Νικήτα-Μαρτζοπούλου, Ομότιμη

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 3: Εξατμισοδιαπνοή

Άσκηση 3: Εξατμισοδιαπνοή Άσκηση 3: Εξατμισοδιαπνοή Ο υδρολογικός κύκλος ξεκινά με την προσφορά νερού από την ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της γης υπό τη μορφή υδρομετεώρων που καταλήγουν μέσω της επιφανειακής απορροής και της κίνησης

Διαβάστε περισσότερα

Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ):

Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ): Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ): Μιχάλης Βραχνάκης Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΕΙ Θεσσαλίας ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 6 ΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Η ΓΗ ΚΑΙ Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελίδα 1. Εισαγωγή Βασικές έννοιες Αγωγή

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σελίδα 1. Εισαγωγή Βασικές έννοιες Αγωγή ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή Βασικές έννοιες 11 1.1 Εισαγωγή... 11 1.2 Μηχανισμοί μετάδοσης θερμότητας... 12 1.2.1 Αγωγή... 12 1.2.2 Συναγωγή... 13 1.2.3 Ακτινοβολία... 14 2. Αγωγή 19 2.1 Ο φυσικός μηχανισμός...

Διαβάστε περισσότερα

2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά

2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά 2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά 2.1 Εισαγωγή Η θερμοκρασιακή διαφορά μεταξύ δυο σημείων μέσα σ' ένα σύστημα προκαλεί τη ροή θερμότητας και, όταν στο σύστημα αυτό περιλαμβάνεται ένα ή περισσότερα

Διαβάστε περισσότερα

4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΑEI ΠΕΙΡΑΙΑ(ΤΤ) ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ-ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓ. ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΠΑΡΑΛΛΗΛΗ ΡΟΗ ΕΠΑΝΩ ΑΠΟ ΕΠΙΠΕΔΗ ΠΛΑΚΑ Σκοπός της άσκησης Η κατανόηση

Διαβάστε περισσότερα

Ατμοσφαιρική Ρύπανση

Ατμοσφαιρική Ρύπανση ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ενότητα 7: Ισοζύγιο ενέργειας στο έδαφος Μουσιόπουλος Νικόλαος Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΟΡΙΣΜΟΙ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΟΡΙΣΜΟΙ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΟΡΙΣΜΟΙ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Τα σημαντικότερα στοιχεία της επιστημονικής μεθόδου είναι η παρατήρηση, η υπόθεση, το πείραμα, η γενίκευση και η πρόβλεψη νέων φαινομένων. Για να μελετήσουμε πλήρως

Διαβάστε περισσότερα

ΔΡΟΣΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Σύστημα με δυναμικό εξαερισμό και υγρό τοίχωμα

ΔΡΟΣΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Σύστημα με δυναμικό εξαερισμό και υγρό τοίχωμα ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Ι. Λυκοσκούφης ΔΡΟΣΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Σύστημα με δυναμικό εξαερισμό και υγρό τοίχωμα Ο εξαερισμός του θερμοκηπίου, ακόμη και όταν

Διαβάστε περισσότερα

Συστήματα Θέρμανσης θερμοκηπίων. Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών και Ελέγχου Περιβάλλοντος Ν. Κατσούλας, Κ. Κίττας

Συστήματα Θέρμανσης θερμοκηπίων. Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών και Ελέγχου Περιβάλλοντος Ν. Κατσούλας, Κ. Κίττας Συστήματα Θέρμανσης θερμοκηπίων Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών και Ελέγχου Περιβάλλοντος Ν. Κατσούλας, Κ. Κίττας Θέρμανση Μη θερμαινόμενα Ελαφρώς θερμαινόμενα Πλήρως θερμαινόμενα θερμοκήπια Συστήματα

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ 166 Α. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΤΥΠΟΥ: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ 1. Να αναφέρεται παραδείγματα φαινομένων που μπορούν να ερμηνευτούν με την μελέτη των ρευστών σε ισορροπία. 2. Ποια σώματα ονομάζονται ρευστά;

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο ΑΠΕ I. Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Α. Πολυζάκης Απόστολος / Καλογήρου Ιωάννης / Σουλιώτης Εμμανουήλ

Εργαστήριο ΑΠΕ I. Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Α. Πολυζάκης Απόστολος / Καλογήρου Ιωάννης / Σουλιώτης Εμμανουήλ Εργαστήριο ΑΠΕ I Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Α Πολυζάκης Απόστολος / Καλογήρου Ιωάννης / Σουλιώτης Εμμανουήλ Ηλιακή Ενέργεια ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 2 Αλληλεπίδραση

Διαβάστε περισσότερα

Υπολογισµοί του Χρόνου Ξήρανσης

Υπολογισµοί του Χρόνου Ξήρανσης Η πραγµατική επιφάνεια ξήρανσης είναι διασπαρµένη και ασυνεχής και ο µηχανισµός από τον οποίο ελέγχεται ο ρυθµός ξήρανσης συνίσταται στην διάχυση της θερµότητας και της µάζας µέσα από το πορώδες στερεό.

Διαβάστε περισσότερα

Η Λ Ι Α Κ Η ΕΝ Ε Ρ Γ Ε Ι Α. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Τοµέας Περιβαλλοντικής Μηχανικής & Επιστήµης ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ

Η Λ Ι Α Κ Η ΕΝ Ε Ρ Γ Ε Ι Α. ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Τοµέας Περιβαλλοντικής Μηχανικής & Επιστήµης ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Τοµέας Περιβαλλοντικής Μηχανικής & Επιστήµης ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ Η Λ Ι Α Κ Η ΕΝ Ε Ρ Γ Ε Ι Α ίας Α. Χαραλαµπόπουλος 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 3 2. ΜΕΤΑ ΟΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ...

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

ηλεκτρικό ρεύµα ampere Ηλεκτρικό ρεύµα Το ηλεκτρικό ρεύµα είναι ο ρυθµός µε τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από µια περιοχή του χώρου. Η µονάδα µέτρησης του ηλεκτρικού ρεύµατος στο σύστηµα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

Τ Ε Χ Ν Ο Λ Ο Γ Ι Α Κ Λ Ι Μ Α Τ Ι Σ Μ Ο Υ ( Ε ) - Φ Ο Ρ Τ Ι Α 1

Τ Ε Χ Ν Ο Λ Ο Γ Ι Α Κ Λ Ι Μ Α Τ Ι Σ Μ Ο Υ ( Ε ) - Φ Ο Ρ Τ Ι Α 1 Τ Ε Χ Ν Ο Λ Ο Γ Ι Α Κ Λ Ι Μ Α Τ Ι Σ Μ Ο Υ ( Ε ) - Φ Ο Ρ Τ Ι Α 1 ΦΟΡΤΙΑ Υπό τον όρο φορτίο, ορίζεται ουσιαστικά το πoσό θερµότητας, αισθητό και λανθάνον, που πρέπει να αφαιρεθεί, αντίθετα να προστεθεί κατά

Διαβάστε περισσότερα

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΤΗΡΙΩΝ. Εύη Τζανακάκη Αρχιτέκτων Μηχ. MSc

ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΤΗΡΙΩΝ. Εύη Τζανακάκη Αρχιτέκτων Μηχ. MSc ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΤΗΡΙΩΝ Εύη Τζανακάκη Αρχιτέκτων Μηχ. MSc Αρχές ενεργειακού σχεδιασμού κτηρίων Αξιοποίηση των τοπικών περιβαλλοντικών πηγών και τους νόμους ανταλλαγής ενέργειας κατά τον αρχιτεκτονικό

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Με τον όρο ακτινοβολία

Διαβάστε περισσότερα

4.1 Εισαγωγή. Μετεωρολογικός κλωβός

4.1 Εισαγωγή. Μετεωρολογικός κλωβός 4 Θερμοκρασία 4.1 Εισαγωγή Η θερμοκρασία αποτελεί ένα μέτρο της θερμικής κατάστασης ενός σώματος, δηλ. η θερμοκρασία εκφράζει το πόσο ψυχρό ή θερμό είναι το σώμα. Η θερμοκρασία του αέρα μετράται διεθνώς

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΦΥΣΙΚΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΣΗΣΗ 5 Προσδιορισµός του ύψους του οραικού στρώµατος µε τη διάταξη lidar. Μπαλής

Διαβάστε περισσότερα

6 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

6 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΑEI ΠΕΙΡΑΙΑ(ΤΤ) ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ-ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓ. ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 6 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΡΟΗ ΣΕ ΑΓΩΓΟ Σκοπός της άσκησης Σκοπός της πειραματικής

Διαβάστε περισσότερα

ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Σημειώσεις. Επιμέλεια: Άγγελος Θ. Παπαϊωάννου, Ομοτ. Καθηγητής ΕΜΠ

ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Σημειώσεις. Επιμέλεια: Άγγελος Θ. Παπαϊωάννου, Ομοτ. Καθηγητής ΕΜΠ ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Σημειώσεις Επιμέλεια: Άγγελος Θ. Παπαϊωάννου, Ομοτ. Καθηγητής ΕΜΠ Αθήνα, Απρίλιος 13 1. Η Έννοια του Οριακού Στρώματος Το οριακό στρώμα επινοήθηκε για

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΔΕΥΣΗ ΚΗΠΕΥΤΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ

ΑΡΔΕΥΣΗ ΚΗΠΕΥΤΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ ΑΡΔΕΥΣΗ ΚΗΠΕΥΤΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ Σκοπιμότητα άρδευσης Η άρδευση αποσκοπεί κυρίως στην τροφοδότηση της κόμης του φυτού με νερό. Μόνο το 1% του νερού που φτάνει στην κόμη των φυτών παραμένει στους φυτικούς

Διαβάστε περισσότερα

1. ΠΗΓΕΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

1. ΠΗΓΕΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1. ΠΗΓΕΣ ΚΑΙ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 1.1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η ενέργεια είναι κύρια ιδιότητα της ύλης που εκδηλώνεται με διάφορες μορφές (κίνηση, θερμότητα, ηλεκτρισμός, φως, κλπ.) και γίνεται αντιληπτή (α) όταν μεταφέρεται

Διαβάστε περισσότερα

ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ

ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ Τι περιλαμβάνει ο εξοπλισμός των θερμοκηπίων Συστήματα εξαερισμού Συστήματα θέρμανσης & εξοικονόμησης ενέργειας Συστήματα αφύγρανσης Συστήματα σκίασης Συστήματα δροσισμού Συστήματα

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ ΚΛΕΙΩ ΑΞΑΡΛΗ

ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ ΚΛΕΙΩ ΑΞΑΡΛΗ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ ΚΛΕΙΩ ΑΞΑΡΛΗ το κέλυφος του κτιρίου και τα συστήματα ελέγχου του εσωκλίματος επηρεάζουν: τη θερμική άνεση την οπτική άνεση την ηχητική άνεση την ποιότητα αέρα Ο βαθμός ανταπόκρισης του κελύφους

Διαβάστε περισσότερα

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 1 η : Μεταφορά θερμότητας Βασικές Αρχές Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΟΥ ΘΕΡΜΑΝΤΗΡΑΣΕ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΡΟΗ ΜΕ ΡΕΥΜΑ ΑΕΡΑ

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ ΚΥΛΙΝΔΡΙΚΟΥ ΘΕΡΜΑΝΤΗΡΑΣΕ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΡΟΗ ΜΕ ΡΕΥΜΑ ΑΕΡΑ 1 Τ.Ε.Ι. ΑΘΗΝΑΣ / Σ.ΤΕ.Φ. ΤΜΗΜΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Οδός Αγ.Σπυρίδωνος,110 Αιγάλεω,Αθήνα Τηλ.: 105385355, email: tiling@teiath.gr ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΘΕΡΜΙΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΟΡΙΖΟΝΤΙΟΥ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ 2 Η ΠΑΓΚΥΠΡΙΑ ΟΛΥΜΠΙΑ Α ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Κυριακή, 16 Απριλίου 2006 Ώρα: 10:30 13.00 Προτεινόµενες Λύσεις ΜΕΡΟΣ Α 1. α) Η πυκνότητα του υλικού υπολογίζεται από τη m m m σχέση d

Διαβάστε περισσότερα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Μεταφορά θερµότητας Εναλλάκτες θερµότητας

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. Μεταφορά θερµότητας Εναλλάκτες θερµότητας ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Μεταφορά θερµότητας Εναλλάκτες θερµότητας Μεταφορά θερµότητας Για την θέρµανση ενός σώµατος (γενικότερα) ή ενός τροφίµου (ειδικότερα) απαιτείται µεταφορά θερµότητας από ένα θερµαντικό

Διαβάστε περισσότερα

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

ηλεκτρικό ρεύμα ampere Ηλεκτρικό ρεύμα Το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ο ρυθμός με τον οποίο διέρχεται ηλεκτρικό φορτίο από μια περιοχή του χώρου. Η μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού ρεύματος στο σύστημα SI είναι το ampere (A). 1 A =

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ. Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική

ΦΥΣΙΚΗ. Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική ΦΥΣΙΚΗ Νίκος Παπανδρέου papandre@aua.gr Γραφείο 27 Εργαστήριο Φυσικής Κτίριο Χασιώτη 1ος όροφος ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΤΕ - ΣΥΜΜΕΤΕΧΕΤΕ ΣΤΟ e-class!!!! Μηχανική και Θερμοδυναμική κεκλιμένο

Διαβάστε περισσότερα

Εξάτμιση και Διαπνοή

Εξάτμιση και Διαπνοή Εξάτμιση και Διαπνοή Εξάτμιση, Διαπνοή Πραγματική και δυνητική εξατμισοδιαπνοή Μέθοδοι εκτίμησης της εξάτμισης από υδάτινες επιφάνειες Μέθοδοι εκτίμησης της δυνητικής και πραγματικής εξατμισοδιαπνοής (ΕΤ)

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΛΗΨΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΜΕΛΕΤΗ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΕΜΒΑΠΤΙΣΜΕΝΟΥ ΣΕ ΟΧΕΙΟ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ ΗΛΙΑΚΟΥ ΘΕΡΜΟΣΙΦΩΝΑ. Ν. Χασιώτης, Ι. Γ. Καούρης, Ν. Συρίµπεης. Τµήµα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών, Πανεπιστήµιο Πατρών 65 (Ρίο) Πάτρα.

Διαβάστε περισσότερα

1. Εναλλάκτες θερµότητας (Heat Exchangers)

1. Εναλλάκτες θερµότητας (Heat Exchangers) 1. Εναλλάκτες θερµότητας (Heat Exangers) Οι εναλλάκτες θερµότητας είναι συσκευές µε τις οποίες επιτυγχάνεται η µεταφορά ενέργειας από ένα ρευστό υψηλής θερµοκρασίας σε ένα άλλο ρευστό χαµηλότερης θερµοκρασίας.

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΠΙΤΙΟΥ [1] ΑΡΧΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΠΙΤΙΟΥ [1] ΑΡΧΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΣΕ ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΠΙΤΙΟΥ [1] ΑΡΧΗ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ Χρησιμοποιούμε ένα μοντέλο σπιτιού το οποίο διαθέτει παράθυρα/τοίχους που μπορούν να αντικατασταθούν και προσδιορίζουμε τους συντελεστές

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΑEI ΠΕΙΡΑΙΑ(ΤΤ) ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ-ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓ. ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 5 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΡΟΗ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΚΥΛΙΝΔΡΟ Σκοπός της άσκησης Η κατανόηση

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΔΕΥΣΗ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ

ΑΡΔΕΥΣΗ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ ΑΡΔΕΥΣΗ ΥΔΡΟΠΟΝΙΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ Εισαγωγικές έννοιες Η άρδευση συνδέεται με την λίπανση (θρεπτικό διάλυμα) Στις υδροκαλλιέργειες η παροχή θρεπτικού διαλύματος είναι συνεχής Στις καλλιέργειες σε υποστρώματα

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ Στις παρακάτω ερωτήσεις Α-Α4 να σημειώσετε την σωστή απάντηση Α. Νερό διαρρέει έναν κυλινδρικό σωλήνα, ο οποίος στενεύει σε κάποιο σημείο του χωρίς να διακλαδίζεται. Ποια

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ Τι είναι το θερμοκήπιο Θερμοκήπιο είναι μία κλειστή κατασκευή η οποία: είναι καλυμμένη με υλικό διαπερατό από την ορατή ηλιακή ακτινοβολία, έχει ικανό ύψος για

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 1 η : Πτώση πίεσης σε αγωγό κυκλικής διατομής

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 1 η : Πτώση πίεσης σε αγωγό κυκλικής διατομής Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών Εργασία 1 η : Πτώση πίεσης σε αγωγό κυκλικής διατομής Ονοματεπώνυμο:Κυρκιμτζής Γιώργος Σ.Τ.Ε.Φ. Οχημάτων - Εξάμηνο Γ Ημερομηνία εκτέλεσης Πειράματος : 12/4/2000 Ημερομηνία

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 4: Εξαναγκασμένη Θερμική Συναγωγιμότητα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 4: Εξαναγκασμένη Θερμική Συναγωγιμότητα ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Μετάδοση Θερμότητας Ενότητα 4: Εξαναγκασμένη Θερμική Συναγωγιμότητα Κωνσταντίνος - Στέφανος Νίκας Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΗΛΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΠΑΘΗΤΙΚΑ ΗΛΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ νέες κατασκευές ανακαίνιση και µετασκευή ιστορικών κτιρίων αναδιαµόρφωση καινούριων κτιρίων έργα "εκ του µηδενός" σε ιστορικά πλαίσια 2 Ο ενεργειακός σχεδιασµός του κτιριακού κελύφους θα πρέπει

Διαβάστε περισσότερα

Μακροσκοπική ανάλυση ροής

Μακροσκοπική ανάλυση ροής Μακροσκοπική ανάλυση ροής Α. Παϊπέτης 6 ο Εξάμηνο Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Εισαγωγή Μακροσκοπική ανάλυση Όγκος ελέγχου και νόμοι της ρευστομηχανικής Θεώρημα μεταφοράς Εξίσωση συνέχειας Εξίσωση ορμής

Διαβάστε περισσότερα

Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ):

Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ): Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ): Μιχάλης Βραχνάκης Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΕΙ Θεσσαλίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Η ΓΗ ΚΑΙ Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ 2.1 Γενικά 2.2 Γενικά χαρακτηριστικά του ήλιου

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 5 ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ

ΑΣΚΗΣΗ 5 ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ ΑΣΚΗΣΗ 5 ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΥΓΡΑΣΙΑ Με τον όρο ατμοσφαιρική υγρασία περιγράφουμε την ποσότητα των υδρατμών που περιέχονται σε ορισμένο όγκο ατμοσφαιρικού αέρα. Η περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε υδρατμούς μπορεί

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΓΡΑΠΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΓΡΑΠΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΓΡΑΠΤΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 1. Να υπολογιστεί η μαζική παροχή του ατμού σε (kg/h) που χρησιμοποιείται σε ένα θερμαντήρα χυμού με τα παρακάτω στοιχεία: αρχική θερμοκρασία χυμού 20 C, τελική θερμοκρασία

Διαβάστε περισσότερα

Να υπολογίσετε τη μάζα 50 L βενζίνης. Δίνεται η σχετική πυκνότητά της, ως προς το νερό ρ σχ = 0,745.

Να υπολογίσετε τη μάζα 50 L βενζίνης. Δίνεται η σχετική πυκνότητά της, ως προς το νερό ρ σχ = 0,745. 1 Παράδειγμα 101 Να υπολογίσετε τη μάζα 10 m 3 πετρελαίου, στους : α) 20 ο C και β) 40 ο C. Δίνονται η πυκνότητά του στους 20 ο C ρ 20 = 845 kg/m 3 και ο συντελεστής κυβικής διαστολής του β = 9 * 10-4

Διαβάστε περισσότερα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 5: Ελεύθερη ή Φυσική Θερμική Συναγωγιμότητα

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Μετάδοση Θερμότητας. Ενότητα 5: Ελεύθερη ή Φυσική Θερμική Συναγωγιμότητα ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Μετάδοση Θερμότητας Ενότητα 5: Ελεύθερη ή Φυσική Θερμική Συναγωγιμότητα Κωνσταντίνος - Στέφανος Νίκας Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός Μετάδοση Θερµότητας ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός ΤΕΙ Σερρών Μετάδοση Θερµότητας 1 Εισαγωγή στη Μετάδοση Θερµότητας Κεφάλαιο 1 ΤΕΙ Σερρών Μετάδοση Θερµότητας Ορισµός Μετάδοση θερµότητας: «Μεταφορά

Διαβάστε περισσότερα

Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία

Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Εργαστηριακή Άσκηση: Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία Σκοπός της Εργαστηριακής Άσκησης: Να προσδιοριστεί ο τρόπος με τον οποίο μεταλλικά κουτιά με επιφάνειες διαφορετικού

Διαβάστε περισσότερα

(1) ταχύτητα, v δεδομένη την πιο πάνω κατανομή θερμοκρασίας; 6. Γιατί είναι σωστή η προσέγγιση του ερωτήματος [2]; Ποια είναι η

(1) ταχύτητα, v δεδομένη την πιο πάνω κατανομή θερμοκρασίας; 6. Γιατί είναι σωστή η προσέγγιση του ερωτήματος [2]; Ποια είναι η ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Σειρά Ασκήσεων σε Συναγωγή Θερμότητας Οι λύσεις θα παρουσιαστούν στις παραδόσεις του μαθήματος μετά την επόμενη εβδομάδα. Για να σας φανούν χρήσιμες στην κατανόηση της ύλης του μαθήματος,

Διαβάστε περισσότερα

Σύντομο Βιογραφικό v Πρόλογος vii Μετατροπές Μονάδων ix Συμβολισμοί xi. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Σύντομο Βιογραφικό v Πρόλογος vii Μετατροπές Μονάδων ix Συμβολισμοί xi. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Περιεχόμενα ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σύντομο Βιογραφικό v Πρόλογος vii Μετατροπές Μονάδων ix Συμβολισμοί xi ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 1.1 Θερμοδυναμική και Μετάδοση Θερμότητας 1 1.2

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 20. Θερμότητα

Κεφάλαιο 20. Θερμότητα Κεφάλαιο 20 Θερμότητα Εισαγωγή Για να περιγράψουμε τα θερμικά φαινόμενα, πρέπει να ορίσουμε με προσοχή τις εξής έννοιες: Θερμοκρασία Θερμότητα Θερμοκρασία Συχνά συνδέουμε την έννοια της θερμοκρασίας με

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΥΠΟΔΕΙΓΜΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 1. Πώς ορίζεται η περίσσεια αέρα και η ισχύς μίγματος σε μία καύση; 2. Σε ποιές περιπτώσεις παρατηρείται μή μόνιμη μετάδοση της θερμότητας; 3. Τί είναι η αντλία

Διαβάστε περισσότερα

2. Τι ονομάζομε μετεωρολογικά φαινόμενα, μετεωρολογικά στοιχεία, κλιματολογικά στοιχεία αναφέρατε παραδείγματα.

2. Τι ονομάζομε μετεωρολογικά φαινόμενα, μετεωρολογικά στοιχεία, κλιματολογικά στοιχεία αναφέρατε παραδείγματα. ΘΕΜΑΤΑ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑΣ-ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ 1. Διευκρινίστε τις έννοιες «καιρός» και «κλίμα» 2. Τι ονομάζομε μετεωρολογικά φαινόμενα, μετεωρολογικά στοιχεία, κλιματολογικά στοιχεία αναφέρατε παραδείγματα. 3. Ποιοι

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 2 η Κατανομή πίεσης σε συγκλίνοντα αποκλίνοντα αγωγό.

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 2 η Κατανομή πίεσης σε συγκλίνοντα αποκλίνοντα αγωγό. Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών Εργασία 2 η Κατανομή πίεσης σε συγκλίνοντα αποκλίνοντα αγωγό. Κυρκιμτζής Γιώργος Σ.Τ.Ε.Φ. Οχημάτων - Εξάμηνο Γ Ημ/νία παράδοσης Εργασίας: Τετάρτη 24 Μαΐου 2 1 Θεωρητική Εισαγωγή:

Διαβάστε περισσότερα

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός

ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός ηµήτρης Τσίνογλου ρ. Μηχανολόγος Μηχανικός 1 Εξαναγκασµένη συναγωγή Κεφάλαιο 7 2 Ορισµός του προβλήµατος Μηχανισµός µετάδοσης θερµότητας ανάµεσα σε ένα στερεό και σε ένα ρευστό, το οποίο βρίσκεται σε κίνηση

Διαβάστε περισσότερα

ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΘΕΡΜΙΚΑ ΗΛΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ 5o Μάθημα Διδάσκων: Επ. Καθηγητής Ε. Αμανατίδης ΤΡΙΤΗ 2/5/2017 Τμήμα Χημικών Μηχανικών Πανεπιστήμιο Πατρών Περίληψη Ηλιακά θερμικά συστήματα: Ορισμοί

Διαβάστε περισσότερα

Χειμερινό εξάμηνο

Χειμερινό εξάμηνο Μεταβατική Αγωγή Θερμότητας: Ανάλυση Ολοκληρωτικού Συστήματος Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Παραγωγής 1 Μεταβατική Αγωγή (ranen conducon Πολλά προβλήματα μεταφοράς θερμότητας εξαρτώνται από

Διαβάστε περισσότερα

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 10 η : Μεταβατική Διάχυση και Συναγωγή Μάζας

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 10 η : Μεταβατική Διάχυση και Συναγωγή Μάζας ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 10 η : Μεταβατική Διάχυση και Συναγωγή Μάζας Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης

Διαβάστε περισσότερα

Μέτρηση της Ηλιακής Ακτινοβολίας

Μέτρηση της Ηλιακής Ακτινοβολίας Μέτρηση της Ηλιακής Ακτινοβολίας Ο ήλιος θεωρείται ως ιδανικό µέλαν σώµα Με την παραδοχή αυτή υπολογίζεται η θερµοκρασία αυτού αν υπολογιστεί η ροή ακτινοβολίας έξω από την ατµόσφαιρα Με τον όρο ροή ακτινοβολίας

Διαβάστε περισσότερα

Ονοματεπώνυμο: Μάθημα: Ύλη: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση: Φυσική Προσανατολισμού Ρευστά Ιωάννης Κουσανάκης

Ονοματεπώνυμο: Μάθημα: Ύλη: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση: Φυσική Προσανατολισμού Ρευστά Ιωάννης Κουσανάκης Ονοματεπώνυμο: Μάθημα: Ύλη: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση: Φυσική Προσανατολισμού Ρευστά Ιωάννης Κουσανάκης ΘΕΜΑ Α Α1. Το ανοιχτό κυλινδρικό δοχείο του σχήματος βρίσκεται εντός πεδίο βαρύτητας με

Διαβάστε περισσότερα

ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΡΟΗ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΑΓΩΓΟ

ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΡΟΗ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΑΓΩΓΟ Α.Ε.Ι. ΠΕΙΡΑΙΑ Τ.Τ. ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ 8 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΥΔΡΑΥΛΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΡΟΗ ΝΕΡΟΥ ΣΕ ΚΛΕΙΣΤΟ ΑΓΩΓΟ Σκοπός του πειράματος είναι να μελετηθεί

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Φορτισμένο σωματίδιο αφήνεται ελεύθερο μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο χωρίς την επίδραση της βαρύτητας. Το σωματίδιο: α. παραμένει ακίνητο. β. εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση.

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ -ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΑ

ΦΥΣΙΚΗ -ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΑ Γιάννης Λ. Τσιρογιάννης Γεωργικός Μηχανικός M.Sc., PhD Επίκουρος Καθηγητής ΤΕΙ Ηπείρου Τμ. Τεχνολόγων Γεωπόνων Κατ. Ανθοκομίας Αρχιτεκτονικής Τοπίου ΦΥΣΙΚΗ -ΚΛΙΜΑΤΙΚΗ ΑΛΛΑΓΗ ΚΑΙ ΓΕΩΡΓΙΑ Θερμοκρασία Θερμότητα

Διαβάστε περισσότερα

Σχέσεις εδάφους νερού Σχέσεις μάζας όγκου των συστατικών του εδάφους Εδαφική ή υγρασία, τρόποι έκφρασης

Σχέσεις εδάφους νερού Σχέσεις μάζας όγκου των συστατικών του εδάφους Εδαφική ή υγρασία, τρόποι έκφρασης Γεωργική Υδραυλική Αρδεύσεις Σ. Αλεξανδρής Περιγραφή Μαθήματος Σχέσεις εδάφους νερού Σχέσεις μάζας όγκου των συστατικών του εδάφους Εδαφική ή υγρασία, τρόποι έκφρασης Χαρακτηριστική Χ ή καμπύλη υγρασίας

Διαβάστε περισσότερα

Α Τοσίτσειο Αρσκάκειο Λύκειο Εκάλης. Αναγνωστάκης Νικόλας Γιαννακόπουλος Ηλίας Μπουρνελάς Θάνος Μυλωνάς Μιχάλης Παύλοβιτς Σταύρος

Α Τοσίτσειο Αρσκάκειο Λύκειο Εκάλης. Αναγνωστάκης Νικόλας Γιαννακόπουλος Ηλίας Μπουρνελάς Θάνος Μυλωνάς Μιχάλης Παύλοβιτς Σταύρος Α Τοσίτσειο Αρσκάκειο Λύκειο Εκάλης Αναγνωστάκης Νικόλας Γιαννακόπουλος Ηλίας Μπουρνελάς Θάνος Μυλωνάς Μιχάλης Παύλοβιτς Σταύρος Εισαγωγή στις ήπιες μορφές ενέργειας Χρήσεις ήπιων μορφών ενέργειας Ηλιακή

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΙ ΕΙΝΑΙ?

ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΙ ΕΙΝΑΙ? ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΙ ΕΙΝΑΙ? Η ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει στην επιφάνεια της γης είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία που παράγεται στον ήλιο. Φτάνει σχεδόν αµετάβλητη στο ανώτατο στρώµατηςατµόσφαιρας του

Διαβάστε περισσότερα

4ο Εργαστήριο: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ

4ο Εργαστήριο: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ 4ο Εργαστήριο: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ Συστήματα θέρμανσης Στόχος του εργαστηρίου Στόχος του εργαστηρίου είναι να γνωρίσουν οι φοιτητές: - τα συστήματα θέρμανσης που μπορεί να υπάρχουν σε ένα κτηνοτροφικό

Διαβάστε περισσότερα

Βιοκλιματικός Σχεδιασμός

Βιοκλιματικός Σχεδιασμός Βιοκλιματικός Σχεδιασμός Αρχές Βιοκλιματικού Σχεδιασμού Η βιοκλιματική αρχιτεκτονική αφορά στο σχεδιασμό κτιρίων και χώρων (εσωτερικών και εξωτερικών-υπαίθριων) με βάση το τοπικό κλίμα, με σκοπό την εξασφάλιση

Διαβάστε περισσότερα

Θερμότητα. Κ.-Α. Θ. Θωμά

Θερμότητα. Κ.-Α. Θ. Θωμά Θερμότητα Οι έννοιες της θερμότητας και της θερμοκρασίας Η θερμοκρασία είναι μέτρο της μέσης κινητικής κατάστασης των μορίων ή ατόμων ενός υλικού. Αν m είναι η μάζα ενός σωματίου τότε το παραπάνω εκφράζεται

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ-ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ-ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ-ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Όλη η ύλη αποτελείται από άτομα και μόρια που κινούνται συνεχώς. Με το συνδυασμό τους προκύπτουν στερεά, υγρά, αέρια ή πλάσμα, ανάλογα με κίνηση των μορίων. Το πλάσμα είναι η πλέον

Διαβάστε περισσότερα

Ήπιες µορφές ενέργειας

Ήπιες µορφές ενέργειας ΕΒ ΟΜΟ ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ήπιες µορφές ενέργειας Α. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής Επιλέξετε τη σωστή από τις παρακάτω προτάσεις, θέτοντάς την σε κύκλο. 1. ΥΣΑΡΕΣΤΗ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΗ ΣΥΝΕΠΕΙΑ ΤΗΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΩΝ ΟΡΥΚΤΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ

Διαβάστε περισσότερα

Υπολογισμός Εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας αναφοράς Μέθοδος Penman-Monteith FAO 56 (τροποποιημένη)

Υπολογισμός Εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας αναφοράς Μέθοδος Penman-Monteith FAO 56 (τροποποιημένη) Υπολογισμός Εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας αναφοράς Μέθοδος Penman-Monteith FAO 56 (τροποποιημένη) Ο υπολογισμός της εξατμισοδιαπνοής μπορεί να γίνει από μια εξίσωση της ακόλουθης μορφής: ETa ks kc

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΛ ΥΠΕΡΥΘΡΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ. Λύσεις τελευταίας τεχνολογίας με υπεροχή!

ΠΑΝΕΛ ΥΠΕΡΥΘΡΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ. Λύσεις τελευταίας τεχνολογίας με υπεροχή! ΠΑΝΕΛ ΥΠΕΡΥΘΡΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ Λύσεις τελευταίας τεχνολογίας με υπεροχή! Πάνελ υπέρυθρης θέρµανσης ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ: A. Προηγµένη τεχνολογία παραγωγής και εξοπλισµός Η χρήση της τεχνολογίας του FR4 πλαστικοποιηµένου

Διαβάστε περισσότερα

4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΑEI ΠΕΙΡΑΙΑ(ΤΤ) ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ-ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ ΕΡΓ. ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 4 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ ΕΓΚΑΡΣΙΑ ΡΟΗ ΓΥΡΩ ΑΠΟ ΚΥΛΙΝΔΡΟ ΤΟΠΙΚΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ

Διαβάστε περισσότερα

Μηχανισµοί διάδοσης θερµότητας

Μηχανισµοί διάδοσης θερµότητας Μηχανισµοί διάδοσης θερµότητας αγωγή µεταφορά ύλης ακτινοβολία Μεταφορά θερµότητας µε µεταφορά ύλης (convection) Οδηγός δύναµη: µεταβολές στην πυκνότητα Τα αέρια και τα ρευστά διαστέλλονται όταν Τ Η πυκνότητα

Διαβάστε περισσότερα

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΣΗ. Εισαγωγή στη Φυσική της Ατμόσφαιρας: Ασκήσεις Α. Μπάης

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΣΗ. Εισαγωγή στη Φυσική της Ατμόσφαιρας: Ασκήσεις Α. Μπάης ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΣΗ 1. Να υπολογιστούν η ειδική σταθερά R d για τον ξηρό αέρα και R v για τους υδρατμούς. 2. Να υπολογιστεί η μάζα του ξηρού αέρα που καταλαμβάνει ένα δωμάτιο διαστάσεων 3x5x4 m αν η πίεση

Διαβάστε περισσότερα

Σύντομο Βιογραφικό... - v - Πρόλογος...- vii - Μετατροπές Μονάδων.. - x - Συμβολισμοί... - xii - ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΈΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Σύντομο Βιογραφικό... - v - Πρόλογος...- vii - Μετατροπές Μονάδων.. - x - Συμβολισμοί... - xii - ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΈΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σύντομο Βιογραφικό.... - v - Πρόλογος.....- vii - Μετατροπές Μονάδων.. - x - Συμβολισμοί..... - xii - ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΈΝΝΟΙΕΣ ΤΗΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 1.1 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗ

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας

Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας Εισαγωγή στην Μεταφορά Θερμότητας ΜΜΚ 312 Μεταφορά Θερμότητας Τμήμα Μηχανικών Μηχανολογίας και Κατασκευαστικής Διάλεξη 1 MMK 312 Μεταφορά Θερμότητας Κεφάλαιο 1 1 Μεταφορά Θερμότητας - Εισαγωγή Η θερμότητα

Διαβάστε περισσότερα