Γεωργικές και Θερμοκηπιακές κατασκευές (Εργαστήριο)

Transcript

1 Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου Γεωργικές και Θερμοκηπιακές κατασκευές (Εργαστήριο) Ενότητα 7 : Υπολογισμός θερμικών αναγκών Ι Δρ. Μενέλαος Θεοχάρης

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Υπολογισμός των θερμικών αναγκών των θερμοκηπίων με τη μέθοδο του ενεργειακού ισοζυγίου 1.1. Το ενεργειακό ισοζύγιο Το ενεργειακό ισοζύγιο για ένα θερμοκήπιο κατά τη διάρκεια της νύχτας δίνεται από τη σχέση: QH = RN + Qcc+ Qv + LE + Qs (1.1) όπου : QH είναι η απαιτούμενη ενέργεια θέρμανσης σε W/m RN είναι η καθαρή ανταλλαγή ενέργειας με ακτινοβολία μεταξύ του θερμοκηπίου και του περιβάλλοντος του σε W/m Qcc είναι η αισθητή θερμότητα από μεταφορά και αγωγιμότητα μεταξύ του θερμοκηπίου και του περιβάλλοντος του σε W/m Qv είναι η απώλεια θερμότητας εξ αιτίας της διείσδυσης του αέρα σε W/m LE είναι η λανθάνουσα θερμότητα λόγω εξάτμισης (ή συμπύκνωσης ) σε W/m Qs είναι η μεταφορά θερμότητας στο έδαφος W/m Κατά τη διάρκεια της νύχτας, επειδή δεν έχουμε διαπνοή, είναι: LE =. Επίσης η Qs είναι περίπου ίση με το 5% του συνόλου και για το λόγο αυτό θεωρείται αμελητέα. Επομένως μπορούμε να πούμε ότι ισχύει: QH = RN + Qcc + Qv (1.) 1.. Παραδοχές υπολογισμού Οι υπολογισμοί γίνονται για την νυκτερινή περίοδο και για υλικά κάλυψης με πολύ μικρό συντελεστή διαπερατότητας στις υπέρυθρες ( IR) ακτινοβολίες (π.χ. γυαλί ή πολυεστερικά). Η θέρμανση είναι αναγκαία όταν για τη μέση θερμοκρασία νυκτός ισχύει η σχέση : T < Ti. όπου: To Ti είναι η μέση θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος σε ο C είναι η μέση επιθυμητή θερμοκρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου σε ο C Η Ti εξαρτάται από το είδος της καλλιέργειας και οι τιμές της δίνονται στον πίνακα 1.1. Η To προκύπτει από τη σχέση: To = Tmin + K (Tmax - Tmin) (1.3) όπου: Tmin Tmax Κ είναι η μέση μηνιαία ελάχιστη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος σε C είναι μέση μηνιαία μέγιστη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος σε C είναι ένας συντελεστής συνάρτηση της νύχτας και δίνεται από τη σχέση:

3 K=,5881 +,35 NL (1.) NL είναι η διάρκεια της νύχτας σε ώρες, είναι: NL = DL (1.5) 1 DL είναι η διάρκεια της ημέρας σε h, DL συν ( εφφ εφδ) 15 φ είναι το γεωγραφικό πλάτος σε μοίρες (Πίνακας 1..) 36 δ είναι η απόκλιση της γης σε μοίρες, δ 3,5 ημ ( 8 Ι ) 365 Ι είναι ο αύξων αριθμός της ημέρας του έτους 1 Ι 365. Πίνακας 1.1 Τυπικές ελάχιστες ανεκτές νυχτερινές θερμοκρασίες για τις κυριότερες θερμοκηπιακές καλλιέργειες στην Ελλάδα Καλλιέργεια Ανθοκομικά Ελάχιστη ανεκτή θερμοκρασία ( o C) Παρατηρήσεις Καλσεολαρία 1 Έναρξη ανάπτυξης και άνθηση 15,5 Βλάστηση και ανάπτυξη Γαρδένια 15,5-17 Γαρύφαλλο 1-11 Χειμώνας Κυκλάμινο Λίλλιο 15,5 Ορχιδέες 18-1 Ποινσέτια 15,5-18 Σαιντπόλια 18-1 Τριαντάφυλλα Φυλλώδη φυτά 18-1 Χρυσάνθεμο 13 Άνοιξη Καλοκαίρι 15,5-18 Βλάστηση 13 Νεαρά φυτά 1-11 Ανάπτυξη και άνθηση Τα διάφορα είδη διαφέρουν ως προς τις απαιτήςεις σε θερμοκρασίες 15 Δρεπτά άνθη 16 Γλαστρικά φυτά Κηπευτικά Αγγούρι 18,5 Καρπούζι 13-1 Λάχανο 15- Μαρούλι 13 3 o C για ηλιόλουστες ημέρες Μελιτζάνα 15 Ντομάτα 15, o C για ηλιόλουστες ημέρες Πεπόνι Πιπεριά Φράουλες 7-13 Δενδροκομικά Μπανανιά Φύτρωμα Ανάπτυξη 1-15 Φύτρωμα Βλάστηση και ανάπτυξη (1.6) (1.7)

4 Πίνακας 1.. Γεωγραφικό πλάτος, φ, διαφόρων πόλεων της Ελλάδας Πόλη φ Πόλη φ Πόλη φ Πόλη φ Αγρίνιο Θεσ/νίκη 5 Λαμία 38 5 Σάμος 37 5 Αγ.Νικόλαος Θήβα 38 Λάρισα Σέρρες 1 5 Αθήνα Ιωάννινα 39 Λευκάδα 38 5 Σπάρτη 37 Αλεξ/πολη 51 Καβάλα 56 Λήμνος 39 5 Τρίκαλα Άμφισσα Καλαμάτα 37 Λιβαδειά 38 8 Τρίπολη Αργοστόλι Καρδίτσα 39 Μεσολόγγι 38 Φλώρινα 8 Άρτα 39 1 Καρπενήσι 38 5 Μυτιλήνη 39 6 Χαλκίδα 38 8 Βέροια 3 Καστοριά 3 Νάουσα 38 Χανιά 35 3 Βόλος 39 Κατερίνη 15 Ναύπλιο 37 5 Χίος 38 Γρεβενά 5 Κέρκυρα Ξάνθη 1 7 Δράμα 1 9 Κιλκίς 1 Ορεστιάδα 1 3 Έδεσσα 8 Κοζάνη 18 Πάτρα Ζάκυνθος 37 5 Κομοτηνή 1 7 Πρέβεζα Ηράκλειο 35 Κόνιτσα 15 Πύργος 37 Ηγουμ/τσα 39 3 Κόρινθος Ρόδος 36 3 Όσον αφορά τον αύξοντα αριθμό της ημέρας του έτους (1 Ι 365) για κάθε μήνα έχει βρεθεί μια χαρακτηριστική ημέρα που χρησιμοποιείται αντί της ολοκλήρωσης για κάθε ξεχωριστή ημέρα κάθε μήνα- για τον ευκολότερο υπολογισμό της μέσης μηνιαίας ηλιακής ακτινοβολίας (Klein). Οι ημέρες αυτές παρουσιάζονται στον πίνακα 1.3. Πίνακας 1.3. Αντιπροσωπευτικές ημέρες κάθε μήνα για την ηλιακή ακτινοβολία Μήνας Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Ημέρα Έτους (Ι) Ημέρα μήνα 17η 16η 16η 15η 15η 11η 17η 16η 15η 15η 15η 1η Τα Tmin και Tmax προκύπτουν από ημιτονοειδείς συναρτήσεις της μορφής: 36 Ti ( j) Bi ημ I Fi (1.8) 365 όπου ο δείκτης j δηλώνει τη μέση μέγιστη (mean-max), ή τη μέση ελάχιστη (mean-min) θερμοκρασία ημέρας. Οι ποσότητες Ai, Bi σε C και Fi σε μοίρες είναι σταθερές για κάθε πόλη και δίνονται στον πίνακα 1. (Δ.Α. Κουρεμένος Κ.Α. Αντωνόπουλος). Πίνακας 1.. Οι ποσότητες Ai, Bi και Fi για την εύρεση των Tmin και Tmax α/α Πόλη min-min mean-min mean mean-max max-max 1. Αγρίνιο. Αθήνα 5,68-9,36-67,6 7,3-9,193-6,663 11,31-7,399-63,5 1,57-7,993-61,17 17,196-8,9-6,8 17,51-9,17-63,611 3,31-1,558-65,13,53-1,1-65,395 9,398-1,6-68,915 8,675-1,5-68,

5 3. Αλεξαν/πολη. Αργοστόλι 5. Άρτα 6. Βόλος 7. Ζάκυνθος 8. Ηράκλειο 9. Θεσσαλονίκη 1. Θήρα 11. Ιεράπετρα 1. Ιωάννινα 13. Καβάλα 1. Καλαμάτα 15. Κάρπαθος 16. Κέρκυρα 17. Κοζάνη 18. Κόρινθος 19. Κύθηρα F I 9,3-7,56-61,75 6,899-8,6-67,1 11,51-7,385-56,3 1,53-7,336-56,9,81-8,16-59,18 1, -1,93-7,95 8,138-7,31-6,663 1,993-8,17-6, 5,71-8,5-6,687,19-1,518-69,3 1,736-8, -59,978 9,8-8,18-6,8 1,35-6,933-58, 11,875-7,6-63,186 1,837-8,36-6,77 1,797-6,793-55,6 1,698-6,578-5,719 1,366-8,73-65,6 1,816-6,7-57,8 15,18-7,19-55,159 7,879-7,713-66,9 7,8-8,355-67,78 1,165-6, -58,61 16,337-7,9-57,693 11,568-6,796-58,89 6,9-8,73-65,63 13,836-7,91-61,168 15,375-7,17-56,38 1, -9,56-63,751 18,178-7,5-59,9 17,57-8,765-6,97 16,87-8,696-6,778 18,9-7,519-58,83 18,6-6,76-57,73 15,73-9,89-67,75 17,59-7,163-58,97 19,37-7,6-57,733 13,859-8,96-67,9 13,1-9,558-66,978 17,8-7,1-57,686,33-7,395-58,336 16,7-7,853-6,69 1,35-1,161-67,8 18,133-8,5-63,5 17,83-7,568-57,98 19,331-1,935-6,75,63-8,18-59,76,935-9,83-65,16,913-9,81-6,8 1,761-8,6-6,851,111-6,96-6,56 1,63-11,116-69,65,39-7,597-6,88 3,569-7,995-6,5 19,87-1,755-67,765 19,71-1,8-66,357 3,51-7,995-57,5 3,668-7,555-58,8 1,87-8,91-61,981 17,85-11,781-68,78, -9,176-6,81,399-8,99-58,889 7,383-8,77-65,517 8,31-9,657-68,57 5,5-8,768-6,9 9,17-6,81-69,33 5,18-7,98-6,63 5,1-9,1-67,61 7,71-7,98-6,873 7,17-8,8-6,871 6,53-9,7-65,38 5,595-1,53-7,689 5,816-8,81-63,87

6 . Κύμη 1. Λάρισα. Λήμνος 3. Μεθώνη. Μυτιλήνη 5. Νάξος 6. Πάτρα 7. Ρόδος 8. Σάμος 9. Σέρρες 3. Τρίκαλα 31. Τρίπολη 3. Φλώρινα 33. Χαλκίδα 3. Χανιά 35. Χίος 8,8-8,399-63,67,16-1,58-68,171 7,763-9,77-63,77 9,688-8,7-59,1 8,78-9,53-6,958 1,79-7,56-57,7 9,17-8,931-61,937 1, -9,76-61,986 3,95-1,811-73,58 5,6-1,358-7,57 1,558-8,336-66,1-1,3-11,91-69,96 9,69-9,561-63,7 1,817-7,35-59,675 1,836-8,78-59,58 13,39-7,881-6,66 8,931-8,61-63,15 13,317-7,73-59,653 1,3-6,768-55,788 13,97-7,58-6,3 1,883-6, -55,5 1,9-6,676-6,196 1,56-7,86-57,91 15,15-7,75-58,71 8,737-9,38-7,658 1,86-8,939-68,39 7,59-6,997-59,867 6,1-8,83-68,615 1,99-8,58-59,71 1,875-6,99-56,8 1,86-7,89-59,58 16,57-8,19-6,51 15,31-1,7-67,65 16,636-8,59-6,3 17,916-6,959-5,93 17,57-8,6-63,16 17,65-6,31-57,6 17,339-7,7-59,691 18,718-8,13-58,878 18,16-7,53-6,976 1,63-1,581-71,59 15,881-1,9-69,518 13,579-8,761-63,8 11,785-1,1-69,337 18,39-9,6-63,677 18,763-7,1-6,3 17,97-8,37-6,53 19,8-8,51-6,19 1,693-11,969-69,735 19,96-9,318-6,9 1,53-7,156-5,3 1,155-9,57-65,688,15-6,197-59,3,597-8,7-59,155 3,375-8,75-59,69 1,35-8, -6,593,57-1,116-71,98 1,373-11,69-7,67 19,66-1,558-65,3 17,67-11,973-69,835,178-9,837-66,91,665-7,618-6,811 1,77-9,8-65,19 6,13-7,538-6,86 9,6-11,38-7,17 5, -8,7-65,939 5,75-7,7-59,37 6,97-9,6-68,336 5, -6,18-6,851 8,59-9,19-6,951 6,837-8,118-6,99 6,39-11, -73,758 7,9-1,59-7,3 7,15-1,7-68,673 5,877-1,375-71,177 8,587-9,3-67,95 9,76-6,98-7,178 5,58-8,757-66,516

7 1.3. Υπολογισμός της RN Είναι: R A c N f cg σ Tg f cs σ Ts σ Tc (1.9) A g όπου: Ac, Ag είναι η συνολική επιφάνεια του καλύμματος και η επιφάνεια του εδάφους αντίστοιχα σε m Tg, Ts, Tc είναι η θερμοκρασία του εξωτερικού εδάφους, του ουρανού και του καλύμματος αντίστοιχα σε K fcg, fcs είναι οι συντελεστές μορφής καλύμματος εδάφους και καλύμματος ουρανού αντίστοιχα σ είναι η σταθερά των Stefan-Boltzman = 5, W/m ο K Υπολογισμός των Tg, Ts, Tc, fcg και fcs Κατά τη διάρκεια της νύχτας, όταν πρόκειται για μετάδοση θερμότητας με ακτινοβολία, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι: Tg = T Το Τs υπολογίζεται από τη σχέση: T 15 i T 1 i Ts (1.1) όπου: D s i D d (1.11) όπου: Ds είναι η μηνιαία διάρκεια ηλιοφάνειας (Πίνακας 1.6.) και Dd είναι η μηνιαία διάρκεια ημέρας, Dd = DL αριθμό ημερών μήνα. Το Τc υπολογίζεται με βάση την εξίσωση 1.1: T ΔΤ, Τ (T T ), Τ s i s c T T,8 (1.1),8 1,3, u 3,7 1,3, u 3,7 όπου u είναι η μέση ταχύτητα του ανέμου σε m/sec για την οποία δεχόμαστε ότι: u =,85u1 (1.13) όπου u1 είναι η μέση ταχύτητα του ανέμου σε ύψος 1 m πάνω από το έδαφος σε m/s (Πίνακας 1.5.). f Τέλος οι συντελεστές μορφής καλύμματος-ουρανού fcs και καλύμματος-εδάφους fcg δίνονται από τις σχέσεις: 1 b A 1 A g A A c c g cs (1.1) A c f 1 (1.15) cg f cs

8 1.. Υπολογισμός της Qcc A c Είναι: Q cc U (Ti T ) (1.16) A g 5,8 u 9,16 όπου: U [W/m K] (1.17) u 3, 1.5. Υπολογισμός της Qv V Είναι: Q v R ρ (Η i Η ) (1.18) A όπου: g R είναι οι ανανεώσεις του αέρα την ώρα σε 1/h. Το R δίνεται από τη σχέση: R=,7 +,5u (1.19) V είναι ο όγκος του θερμοκηπίου σε m 3 ρ είναι η πυκνότητα του αέρα η οποία λαμβάνεται ίση με 1,5 kg/m 3 Hi, H είναι η ενθαλπία του εσωτερικού και του εξωτερικού αέρα αντίστοιχα σε J/Kg. Οι ενθαλπίες υπολογίζονται από το διάγραμμα του Mollier (Σχήμα 1.1) συναρτήσει της Τ και της σχετικής υγρασίας HR η H, και συναρτήσει της Τi και της σχετικής υγρασίας HRi η Hi. Η εξωτερική σχετική υγρασία δίνεται στον Πίνακα 1.7 ενώ η εσωτερική σχετική υγρασία HRi λαμβάνεται ίση με 9% Υπολογισμός των QHM και QΤΗΜ Είναι: QHM = RNDN + QccDN + QvDN[kWh/m /μήνα] (1.) όπου DN είναι η μηνιαία διάρκεια της νύχτας, DN =NL αριθμό ημερών μήνα (1.1) QTHM = QHM Ag [kwh/ μήνα] (1.) Πίνακας 1.5. Μέση ταχύτητα ανέμου (m/s) Πόλη Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Αθήνα - Ελληνικό 3,91 3,96 3,76 3,9 3,9 3,9 3,91,1 3,6 3,65 3,5 3,81 Άρτα 3,3 3,3 3,1,93,73,,37,,37,6,57 3,1 Ηράκλειο,78 5,9,68,6 3, 3,5,58,58 3,96 3,81,17,8 Θεσσαλονίκη,98 3,,83,78,6 3,9 3,3,93,78,5,57,78 Καλαμάτα,88,93,73,5,5,88,93,88,6,7,,78 Κέρκυρα,5,83,57,1 1,8 1,9 1,8 1,8 1,7,6,6,68 Λάρισα 1,3 1,5 1,7 1,65 1,59,1,11 1,9 1,7 1,39,98,93 Λήμνος 5,56 5,9 5,5,1 3,86 3,65,37,73,7 5,9 5, 5,66 Ρόδος 3,91,,,53,3 5,5 5,97 5,76,9 3, 3,1 3,76

9 Πίνακας 1.6. Μέση πραγματική μηνιαία και ετήσια ηλιοφάνεια σε ώρες Α/Α Πόλη Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Έτος 1 Αθήνα 13, 138,9 18, 3,5 3,8 33,6 37,7 356,6 76,5 1,9 161,8 17, 818 Αλίαρτος 85,9 18,5 158,5 1, 86,1 317,3 337,1 379,1 6,3 17,8 17,7 96, Άραξος 18,5 131,8 185,8 1,9 83,1 98,1 33,6 338,9 71,3 7,7 15,6 1,8 686 Αργοστόλι 138,9 133,3 183,5 6,9 33, 3,6 367, 37, 69, 3,5 153, 119, Άρτα 1,5 18, 18,9 19,8 76,9 37,7 3, 336,6 59,1 3,8 15, 17, Ηράκλειο 18,8 18, 17,3 3,5 31,3 353,3 38,7 356,7 85, 197, 161,5 11, Θεσ/νίκη 16,3 1,7 15,6 9, 68,9 9,8 3, 36,1 38,5 171,1 119,8 1,5 9 8 Ιεράπετρα 157,3 161,5 13,9 3,8 33, 359, 386, 369,8 31,6 39,,1 16, Ιωάννινα 93,8 97,6 15,6 177,, 69,1 319,8 99,,6 179, 117, 86,7 5 1 Καλαμάτα 18,9 1,5 193,5 193, 37,9 3, 366,3 3, 7, 9,7 176,1 1, Κέρκυρα 1, 119, 168, 11,9 77,9 39,6 371,7 3,5 57,6 198,6 13,6 111,8 6 1 Κομοτηνή 113, 111,1 1,9 191,7 7,5 87, 316,5 33,7 37, 186,1 1, 11, Κόνιτσα 117, 15,1 16,9 163,3,1 63, 311,6 99, 19,7 173, 135,9 13, Κόρινθος 19,1 1, 179,6 1,5 9, 31,9 3, 335, 63, 199,3 157, 13, Κύθηρα 16,1 138,9 18,7 15, 99,9 35, 36,7 35,1 77,5 1,7 16,5 131, Λαμία 13,9 15,6 169,9 9,6 8,9 3,8 336,3 31, 1,8 175, 13,1 1, Λάρισα 89, 19,7 159,1 13,1 79,8 3, 333,1 3,5 3,6 176, 1,6 95, Λήμνος 8, 11,7 16,1 1,7 9, 36,7 3,7 338, 6,9 197,8 17,6 9, Μεθώνη 11,3 19,3 183,9 199,7 3,8 36,1 35,1 331,6 6,9 1,9 16,6 119,8 697 Μήλος 93,7 87,6 166,5 6,3 37, 389,, 399, 3,6 195, 161,9 95, Μυτιλήνη 1,8 116, 161,3 13,3 35,1 33,8 38,7 357,1 8,6 7, 16,7 111, 73 Νάξος 11,3 118,3 167,5 15,5 85,8 319,5 3,8 37, 73,8 6,3 156, 117, Πάρος 111,3 13,8 183,1 36,9 319,5 359,8 377,7 39,8 8, 1, 153,5 119,9 81 Πάτρα 1,8 117, 19,5 186, 7, 33,1 33,1 313,5 5, 193,8 13, 117, Πύργος 18,1 137, 199,3 7,1 35,8 338,5 36,8 35, 75, 15, 176,5 16, Ρέθυμνο 11,8 13,3 157, 18, 39, 335, 373,1 35, 63,7 166,1 165,8 11, Ρόδος 135,7 1, 6, 6,7 31,5 355,5 387,1 373,3 313,3 39,6 18, 1, Σάμος 19,3 139, 18,9,6 99,3 38,7 377,6 356,3 3,5 3,6 168, 1, 88 9 Σέρρες 11,5 18, 157,8 198,8 6, 93, 31,3 37,9 35,5 17,6 18, 11, Σητεία 11,6 19, 18,5 9, 39,3 38,8 376,3 38, 8,6,3 166,1 118, Σκύρος 77, 1,8 1,8 1, 3, 337,9 363,6 31,5 6,6 18,8 1,1 9, Σούδα 11,7 131,1 177, 9,5 313,1 335,8 371,9 365,6 8,3 187, 161,5 1, Σύρος 11,6 1, 175, 8,8 31,6 3, 387,3 361,5 89,7 3,7 157,3 17, Τυμπάκι 16, 15,3 18, 3,8 3,5 351,7 376,7 37, 96, 35,7 186,9 15, Χανιά 111,7 18,9 17, 8,5 31, 357,8 331,7 368, 76,3 183,8 157,7 115, Χίος 17,7 119,8 176,3 5, 318,6 353,3 391,3 367,3 93,8,5 153,5 118,7 85 Πίνακας 1.7. Μέση σχετική υγρασία HRmean (%) διαφόρων περιοχών της Ελλάδας (κατά προσέγγιση) Πόλη HRmean ( % ) Ιαν. Απρ. Ιουλ. Οκτ. Έτος Πόλη HRmean ( % ) Ιαν. Απρ. Ιουλ. Οκτ. Έτος Αγρίνιο Λάρισα Αθήνα Λήμνος Αργοστόλι Μεθώνη Άρτα Μήλος Βόλος Μυτιλήνη Έδεσα Νάξος Ζάκυνθος Ναύπλιο Ηράκλειο Πάτρα Θεσσαλονίκη Πύργος Θήρα Ρόδος Ικαρία Σάμος Ιωάννινα Σέρρες Καβάλα Σητεία Καλαμάτα Σκόπελος

10 Κάρυστος Σκύρος Κέρκυρα Σουφλί Κοζάνη Σπάρτη Κομοτηνή Τρίκαλα Κόνιτσα Τρίπολη Κόρινθος Φλώρινα Κύθηρα Χαλκίδα Κως Χανιά Λάμια Χίος Σχήμα 1.1. Διάγραμμα του Mollier

11 1.7. Άσκηση 1 Να γίνει ο υπολογισμός των θερμικών αναγκών ενός θερμοκηπίου που είναι εγκατεστημένο στη Θεσσαλονίκη, για το μήνα Ιανουάριο. Το θερμοκήπιο είναι απλό τοξωτό ενός ανοίγματος, έχει πλάτος s = 6, m και μήκος L =, m. Στο θερμοκήπιο καλλιεργούνται τριαντάφυλλα. Επίλυση 1. Μετεωρολογικά δεδομένα Γεωγραφικό πλάτος: φ = 5 = + (5/6) =,75 Χαρακτηριστική ημέρα Ιανουαρίου: Ι=17 T max T min 36 1,63 11,116 ημ 17 69, 65 9,97 C ,366 8,73 ημ 17 65, 6 1,7 C 365 Μέση ταχύτητα ανέμου: u1 =,98 m/s Μηνιαία ηλιοφάνεια: Ds = 16,3 h Σχετική υγρασία εξωτερικού περιβάλλοντος: HR = 76% Επιθυμητή θερμοκρασία εσωτερικού χώρου: Ti = 15 C Επιθυμητή σχετική υγρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου: HRi = 9 %. Υπολογισμός γεωμετρικών και κλιματολογικών παραμέτρων Ag = 6m m = m Ac = 3,1 3m m + [(3,1 3m ) / ] = 5,7 m Vo= [(3,1 3m ) / ] = 565,9 m 3 f cs m 5,7m,8 f cg 1 f cs =, 5,7m δ 3,5 DL συν ημ ( 8 17 ), ( εφ,75 εφ(,9 ) 9, h Dd = 9, h 31 ημέρες = 9,5 h NL = h 9, h = 1,56 h, DΝ = 1,6 h 31 ημέρες = 51,8 h i = 16,3h / 9,5 h =,36 K=,5881 +,351,56 h =, T = 1,7 C +, ( 9,97 C - 1,7 C) = 5,3 C Tg= T=5,3 C

12 u =,85,98 m/s=,53 m/s Ts = 5,3 C 15 C,36 5,3 C 1,36,97 C T c (15 C 5,3 C), (,97 C) 5,3 C,8 1,3, (5,7m / s) 3,7 6,95 C 3. Υπολογισμός της RN R N 5,7m m (, 5, W/m o K o (5,3 C 73),8 5,67 1 5, , W/m 8 W/m W/m o K o K (,97 o (6,95 C 73) o C 73) RNM = 66, W/m 51,8 h /1 W/kW = 9,89 kwh / m μήνα ). Υπολογισμός της Qcc 5,8 5,7m / s 9,16 Είναι: U, 75 W/ m o K 5,7m / s 3, επομένως: και 5,7m o o Q cc,75 W/m K (15 5,3) K 79,96 W/m m QccM = 79,96 W/m 51,8 h /1 W/kW = 36,1 kwh / m μήνα 5. Υπολογισμός της Qv Είναι R =,7 +,5,53 m/s = 1,97 ανανεώσεις/h Από το διάγραμμα του Mollier (Σχήμα 1..) για Τ = 5,3 C και RΗ = 76 % βρίσκουμε ενθαλπία Η =3,3 kcal/kg =3,31,16 = 3,83 Wh/kg και για Τi = 15 C και RΗi = 9 % βρίσκουμε ενθαλπία Ηi =9, kcal/kg = 9, 1,16 = 1,9 Wh/kg, Σχήμα 1.. Επομένως : ,9m 3 Q v 1,97 h 1,5kg / m (1,9 3,83)Wh / kg,83 W/m m και QvM =,83 W/m 51,8 h /1 W/kW = 18,3 kwh / m μήνα

13 Σχήμα 1.. Χρήση διαγράμματος Mollier 6. Υπολογισμός της QH και της QHM QH = 66, W/m + 79,96 W/m + 7,37 W/m =,5 W/m QHM = 9,89 kwh / m + 36,1 kwh / m + 18,3 kwh / m = 8, kwh / m / μήνα Η συνολική απαιτούμενη μηνιαία ενέργεια θέρμανσης είναι: QΤ.ΗΜ = 8, kwh / m m = 6,8 kwh /μήνα (για τον μήνα Ιανουάριο) 7. Αξιολόγηση των διαφόρων μορφών απωλειών θερμότητας. Εκφράζοντας την κάθε απώλεια σαν ποσοστό στα εκατό του συνόλου (Σχήμα 1.3.), βλέπουμε ότι τα διάφορα είδη απωλειών δεν έχουν την ίδια βαρύτητα στις ολικές απώλειες QH. Είναι λογικό οι ενέργειες για περιορισμό των απωλειών να εξαρτώνται από τις επικρατέστερες απώλειες. Qv 3% Rn 3% Qcc 36% Σχήμα 1.3. Ποσοστά συμμετοχής των διαφόρων παραγόντων στις συνολικές απώλειες ενέργειας 1.8. Άσκηση

14 Να γίνει ο υπολογισμός των θερμικών αναγκών ενός θερμοκηπίου που είναι εγκατεστημένο στη Θεσσαλονίκη, για το μήνα Ιανουάριο. Το θερμοκήπιο είναι απλό αμφικλινές, έχει πλάτος s = 5, m, μήκος L =, m και ύψος υδρορροής h = 3, m. Η κλίση της στέγης είναι φ = 3 ο. Στο θερμοκήπιο καλλιεργούνται τριαντάφυλλα. Επίλυση 1. Μετεωρολογικά δεδομένα Γεωγραφικό πλάτος: φ = 5 = + (5/6) =,75 Χαρακτηριστική ημέρα Ιανουαρίου: Ι=17 T max T min 36 1,63 11,116 ημ 17 69, 65 9,97 C ,366 8,73 ημ 17 65, 6 1,7 C 365 Μέση ταχύτητα ανέμου: u1 =,98 m/s Μηνιαία ηλιοφάνεια: Ds = 16,3 h Σχετική υγρασία εξωτερικού περιβάλλοντος: HR = 76% Επιθυμητή θερμοκρασία εσωτερικού χώρου: Ti = 15 C Επιθυμητή σχετική υγρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου: HRi = 9 %. Υπολογισμός γεωμετρικών και κλιματολογικών παραμέτρων Ag = 5m m = m Ac = [3 + ((5m/)/συν3 ο ) + 3] m + [ (5m 3m) + ( (,5 5m (εφ3 ο (5m/))))] = 58,16 m Vo= (5m 3m) + ( (,5 5m (εφ3 ο (5m/)) m = 7,3 m 3 m 58,18m fcs,7 58,18m f 1 =,3 cg f cs δ 3,5 DL συν ημ ( 8 17 ), ( εφ,75 εφ(,9 ) 9, Dd = 9, h 31 ημέρες = 9,5 h NL = h 9, h = 1,56 h, DΝ = 1,6 h 31 ημέρες = 51,8 h i = 16,3h / 9,5 h =,36 K=,5881 +,351,56 h =, T = 1,7 C +, ( 9,97 C - 1,7 C) = 5,3 C Tg= T=5,3 C u =,85,98 m/s =,53 m/s h

15 Ts = 5,3 C 15 C,36 5,3 C 1,36,97 C T c (15 C 5,3 C), (,97 C) 5,3 C,8 1,3, (,53 m / s) 3,7 6,95 C 3. Υπολογισμός της RN R N 58,16 m m x (,3 x 5,67x1-8 Wm K x (5,3 73) -8,7 x 5,67x1 Wm K x (,97 73) 5,67x1 Wm K x (6,975 RNM = 9,19 W/m 51,8 h /1 W/kW =,7 kwh / m μήνα -8 73) ) 9,19Wm. Υπολογισμός της Qcc 5,8 5,7m / s 9,16 Είναι: U, 75 W/ m o K 5,7m / s 3, επομένως: 58,16m Qcc,79 W/m K (15 5,3) K 1,3 W/m m o o και QccM = 1,3 W/m 51,8 h /1 W/kW = 5,3 kwh / m μήνα 5. Υπολογισμός της Qv Είναι R =,7 +,55,7 m/s = 3,57 ανανεώσεις/h Σχήμα 1.. Χρήση διαγράμματος Mollier Από το διάγραμμα του Mollier (Σχήμα 1..) για Τ = 5,3 C και RΗ = 76 % βρίσκουμε ενθαλπία Η =3,3 kcal/kg =3,31,16 = 3,83 Wh/kg και για Τi = 15 C και RΗi = 9 % βρίσκουμε ενθαλπία Ηi =9, kcal/kg =9, 1,16 = 1,9 Wh/kg, Σχήμα 1.. Επομένως : και 7, 3m Qv 3, 57h 1, 5 kg / m (1, 9 3, 83) Wh / kg 177, 8 W/m m QvM = 177,8 W/m 51,8 h /1 W/kW = 53, kwh / m μήνα 6. Υπολογισμός της QH και της QHM QH = 9,19 W/m + 1,33 W/m + 117,9 W/m = 38 W/m

16 QHM =,7 kwh / m + 5,3 kwh / m + 53, kwh / m = 18,8 kwh / m μήνα Η συνολική απαιτούμενη μηνιαία ενέργεια θέρμανσης είναι: QΤ.ΗΜ = 18,8 kwh / m m = 9616 kwh /μήνα (για τον μήνα Ιανουάριο) 7. Αξιολόγηση των διαφόρων μορφών απωλειών θερμότητας. Εκφράζοντας την κάθε απώλεια σαν ποσοστό στα εκατό του συνόλου (Σχήμα 1.3.), βλέπουμε ότι τα διάφορα είδη απωλειών δεν έχουν την ίδια βαρύτητα στις ολικές απώλειες QH. Είναι λογικό οι ενέργειες για περιορισμό των απωλειών να εξαρτώνται από τις επικρατέστερες απώλειες. Σχήμα 1.3. Ποσοστά συμμετοχής των διαφόρων παραγόντων στις συνολικές απώλειες ενέργειας

17 1.9. Άσκηση 3 Υπολογισμός των θερμικών αναγκών απλού τοξωτού θερμοκηπίου Ημερομηνία: Ονοματεπώνυμο σπουδαστή:... Εξάμηνο: Να γίνει ο υπολογισμός των θερμικών αναγκών ενός θερμοκηπίου που είναι εγκατεστημένο στ (1) Θεσσαλονίκη για το μήνα Ιανουάριο σύμφωνα με με τη μέθοδο του ενεργειακού ισοζυγίου. Το θερμοκήπιο είναι απλό τοξωτό ενός ανοίγματος έχει πλάτος s = (5, +,5*Ν) m και μήκος L = (, +,6*Ν) m. Έχει κάλυψη από απλό φύλλο πολυαιθυλενίου, θερμαίνεται με αερόθερμο και είναι τοποθετημένο σε περιοχή προστατευμένη από τον άνεμο. Στο θερμοκήπιο καλλιεργούνται (). τριαντάφυλλα Άσκηση Υπολογισμός των θερμικών αναγκών απλού αμφικλινούς θερμοκηπίου Ημερομηνία: Ονοματεπώνυμο σπουδαστή:... Εξάμηνο: Δίνεται ένα αμφικλινές θερμοκήπιο με κάλυψη από απλό υαλοπίνακα που είναι εγκατεστημένο στ (1). Έχει πλάτος b = (6, +,.N) m, ύψος υδρορροής h = 3, m, κλίση στέγης φ =(5 +,.Ν) ο και μήκος L = (5 +,.N) m. Ο άνεμος πνέει με διεύθυνση κάθετη στη μεγάλη παρειά του, προβλέπεται σύστημα θέρμανσης με σωλήνες στο έδαφος και πρόκειται να εγκατασταθεί καλλιέργεια ().τ Ζητείται να υπολογιστεί η απαιτούμενη συνολική ενέργεια θέρμανσης για το μήνα Ιανουάριο με τη μέθοδο που χρησιμοποιείται στην οικοδομική. (1) : Ο τόπος καταγωγής του σπουδαστή. () : Η δεσπόζουσα καλλιέργεια στην περιοχή.

18 Προτεινόμενη Βιβλιογραφία 1. EN Greenhouses-Design and construction - Part 1: Commercial production Greenhouses, CEN/TC8, December 1.. EN 199. Eurocode Basis of structural design, CEN, April. 3. EN 1991.Eurocode 1: Actions on structures, General actions. Part 1-1: Densities, self-weight, imposed loads for buildings, CEN, April, Part 1-3: Snow loads, CEN, July 3, Part 1-: Wind actions, CEN, April 5, Part 1-5: Thermal actions, CEN, Nov. 3.. Θεοχάρης, Μ.,. Η εφαρμογή των Ευρωκώδικων στη μελέτη των Ελληνικών θερμοκηπίων, Μεταπτ. Διατρ., Τμ. Γεωπ. Φυτ. και Ζωικ. Παρ/γής Παν/μίου Θεσσαλίας, Βόλος, Μάρτ., σελ Θεοχάρης, Μ.,. Η ανεμοφόρτιση των θερμοκηπιακών κατασκευών σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες, Πρακτ. oυ Πανελλ. Συν. Γεωργ. Μηχαν., σελ. 6-1, Βόλος, Σεπτ.. 6. Θεοχάρης, Μ., 3. Η Χιονοφόρτιση των θερμοκηπιακών κατασκευών σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες, Πρακτ. 3oυ Πανελλ. Συν. Γεωργ. Μηχαν., σελ.337-3, Θεσ/νίκη, Μαΐος Θεοχάρης Μ.: " Γεωργικές Κατασκευές", Άρτα 8. Θεοχάρης Μ.: " Γεωργικές Κατασκευές, Εργαστηριακές Ασκήσεις", Άρτα 9. Θεοχάρης Μ.:" Θερμοκηπιακές Κατασκευές", Άρτα 1. Ιωαννίδης Π. " Οι στέγες στην Οικοδομή ", Αθήνα Αναστασόπουλος Α.: "Γεωργικές Κατασκευές" Αθήνα Beton Kalender 198: Τόμοι 1 και. Μετάφραση στα Ελληνικά, Εκδότης Μ. Γκιούρδας. 13. Βαγιανός Ι. : "Πρακτική των Θερμοκηπίων και των Σηράγγων " 1. Γεωργακάκης Δ. : "Στοιχεία Ρύθμισης Περιβάλλοντος και Σχεδιασμού Αγροτικών Κατασκευών ", Αθήνα Γραφιαδέλλης Μ :"Σύγχρονα Θερμοκήπια" Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη Δεϊμέζης Α : " Γενική Δομική ", Τόμοι Ι, ΙΙ, Αθήνα Δούκας Σ. : " Οικοδομική", Αθήνα Ευσταθιάδης Α. :" Θερμοκήπια Στοιχεία Κατασκευής, Λειτουργίας και Καλλιέργειας" 19. Μαυρογιαννόπουλος Γ. :" Θερμοκήπια ", Εκδοση Γ', Αθήνα 1 Μπουρνιά Ε. : "Αγροτικά Κτίρια ", Έκδοση Ο.Ε.Δ.Β., Αθήνα 1995

19 Σημείωμα Αναφοράς Θεοχάρης Μενέλαος, (15). Γεωργικές και Θερμοκηπιακές Κατασκευές (Εργαστήριο). ΤΕΙ Ηπείρου. Διαθέσιμο από: Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα. Διεθνές [1] ή μεταγενέστερη. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, Διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. Επεξεργασία: Δημήτριος Κατέρης Άρτα, 15