Τ.Ε.Ι. ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ

ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΓΕΩΠΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΤΙΚΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΓΕΩΡΓΙΚΩΝ ΚΑΙ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑΚΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΜΕΡΟΣ ΔΕΥΤΕΡΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΑΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ Δρ Μενέλαος Θεοχάρης Πολιτικός Μηχανικός ΕΜΠ MSc Γεωπ Παν/μίου Θεσσαλίας Διδάκτορας ΑΠΘ Αναπληρωτής Καθηγητής Άρτα 14

Πίνακας συμβόλων ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Υπολογισμός των θερμικών αναγκών των θερμοκηπίων με τη μέθοδο του ενεργειακού ισοζυγίου 11 Το ενεργειακό ισοζύγιο 1 1 Παραδοχές υπολογισμού 1 13 Υπολογισμός της R N 6 14 Υπολογισμός της Q cc 7 15 Υπολογισμός της Q v 7 16 Υπολογισμός των Q HM και Q ΤΗΜ 7 17 Άσκηση 1 11 18 Άσκηση 13 19 Άσκηση 3 16 11 Άσκηση 4 16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Υπολογισμός των θερμικών αναγκών των θερμοκηπίων με τη μέθοδο που χρησιμοποιείται στην οικοδομική 1 Γενικά 17 Απώλειες ενέργειας από το κάλυμμα 17 3 Απώλειες από διαφυγές του αέρα 1 4 Υπολογισμός των συνολικών απωλειών 1 5 Άσκηση 5 3 6 Άσκηση 6 5 7 Άσκηση 7 8 8 Άσκηση 8 8 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Σχεδιασμός συστήματος θέρμανσης θερμοκηπίων 31 Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με νερό ή ατμό 9 3 Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με σωλήνες κατανομής του θερμού αέρα 3 33 Υπολογισμός της κατανάλωσης καυσίμων 34 34 Άσκηση 9 35 35 Άσκηση 1 41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Έλεγχος του μικροκλίματος κατά την θερμή περίοδο σε μεσογειακά θερμοκήπια 41 Γενικά 4 4 Το ενεργειακό ισοζύγιο των θερμοκηπίων 4 43 O φυσικός αερισμός των θερμοκηπίων 34 44 Άσκηση 11 5 45 Άσκηση 1 53 46 O δυναμικός αερισμός των θερμοκηπίων 54 47 Άσκηση 13 55 48 Άσκηση 14 57 49 O δροσισμός των θερμοκηπίων 58 41 Άσκηση 15 61 411 Άσκηση 16 61 ii

ii Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Οι φορτίσεις των θερμοκηπιακών κατασκευών στην Ελλάδα σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες 51 Εισαγωγή 63 5 Ορισμοί και κύριες ταξινομήσεις 63 53 Οι φορτίσεις των θερμοκηπιακών κατασκευών 63 531 Τα μόνιμα φορτία της κατασκευής 65 53 Τα μονίμως επιβαλλόμενα φορτία 65 533 Τα φορτία ανέμου 66 534 Τα φορτία χιονιού 67 535 Τα φορτία της παραγωγής 68 536 Τα συγκεντρωμένα κατακόρυφα φορτία 69 537 Τα περιστασιακώς επιβαλλόμενα φορτία 69 538 Τα σεισμικά φορτία 69 539 Τα θερμικά φορτία 69 531 Τα συμπτωματικά φορτία χιονιού 69 54 Οι συνδυασμοί φορτίσεων 7 541 O συντελεστής σπουδαιότητας της κατασκευής 7 54 O συντελεστής συνδυασμού των μεταβλητών δράσεων 7 55 Συμπεράσματα 71 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Διαστασιολόγηση της επικάλυψης των υαλόφρακτων θερμοκηπίων 61 Εισαγωγή 73 6 Επιλογή γυαλιού και διαστάσεων υαλοπίνακα 73 63 Υπολογισμός κάθετης στον υαλοπίνακα συνιστώσας βάρους γυαλιού ανά μονάδα επιφάνειας υαλοπίνακα (μόνιμο φορτίο υαλοπίνακα) 74 64 Υπολογισμός κάθετης στον υαλοπίνακα συνιστώσας βάρους γυαλιού ανά μονάδα επιφάνειας υαλοπίνακα (μόνιμο φορτίο υαλοπίνακα) 74 65 Υπολογισμός τιμής σχεδιασμού της αντοχής αστοχίας του γυαλιού σε κάθε ξεχωριστή φόρτιση 74 66 Έλεγχος αντοχής του υαλοπίνακα 75 67 Μέθοδος υπολογισμού για πλαστικά φύλλα 77 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Ασκήσεις υπολογισμού των φορτίσεων και διαστασιολόγησης της επικάλυψης των υαλόφρακτων θερμοκηπίων 71 Άσκηση 13 78 7 Άσκηση 14 8 Βιβλιογραφία 9 Παράρτημα A Χρήση προγραμμάτων Η/Υ για την επίλυση των ασκήσεων 94 Παράρτημα Β Θέμα Θερμοκηπιακών Κατασκευών 96 Παράρτημα Γ Χρήσιμες διευθύνσεις στο διαδίκτυο για τις Γεωργικές Κατασκευές 97

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης iii ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΜΒΟΛΩΝ Λατινικά κεφαλαία γράμματα Α ek A c A διατ A g Α k A R A s A T C C p C th C w D D L D N D s ET G i G sk H H ο H i HR HR i I I v (z) K K 1 K c Kτ L σεισμικές δράσεις συνολική επιφάνεια του καλύμματος εμβαδόν κάθετης στον κατά μήκος άξονα διατομής του θερμοκηπίου επιφάνεια του εδάφους του θερμοκηπίου τυχηματικές δράσεις επιφάνεια ανοιγμάτων οροφής επιφάνεια πλαϊνών ανοιγμάτων μεγίστη επιφάνεια ανοιγμάτων εξαερισμού συντελεστής αποφόρτισης ειδική θερμότητα του αέρα για σταθερή πίεση θερμικός συντελεστής ολικός συντελεστής ανεμοπίεσης μηνιαία διάρκεια ημέρας διάρκεια της ημέρας μηνιαία διάρκεια νύχτας μηνιαία διάρκεια ηλιοφάνειας εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας μόνιμο φορτίο I ηλιακή σταθερά υψομετρική διαφορά μεταξύ των ανοιγμάτων οροφής και πλευρών ενθαλπία του εξωτερικού αέρα ενθαλπία του εσωτερικού αέρα σχετική υγρασία του εσωτερικού αέρα σχετική υγρασία του εξωτερικού αέρα αύξων αριθμός της ημέρας του έτους ένταση της τύρβης συντελεστής συνάρτηση της νύχτας παράμετρος σχήματος ολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας από το κάλυμμα συντελεστής ανάγλυφου μήκος θερμοκηπίου LE λανθάνουσα θερμότητα λόγω εξάτμισης (ή συμπύκνωσης ) L σωλ N N L μήκος σωλήνων αριθμός των ανοιγμάτων αερισμού διάρκεια της νύχτας

iv Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Ρ ισχύς των ανεμιστήρων P a Q Q cc Q F Q I Q H Q HM Q HT Q s Q v Q σ R R ο R I R j R N R n R o R λ R οut T o T g T s T c T i T max T min T υ V o στατική πίεση παροχή αερισμού αισθητή θερμότητα από μεταφορά μετάβαση μεταξύ του θερμοκηπίου και του περιβάλλοντος του καθαρή ή κατώτερη θερμογόνος τιμή του καυσίμου μεταβλητό φορτίο I απαιτούμενη ενέργεια θέρμανσης συνολικές θερμικές απώλειες και συνολικά απαιτούμενη ενέργεια θέρμανσης συνολικά απαιτούμενη ενέργεια θέρμανσης μεταφορά θερμότητας στο έδαφος απώλεια θερμότητας εξ αιτίας των διαρροών αέρα θερμική απόδοση σωλήνων ανά μονάδα μήκους ποσοστό ανανεώσεως του αέρα την ώρα προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία στο εξωτερικό της ατμόσφαιρας θερμική αντίσταση συνθηκών της εσωτερικής επιφάνειας θερμική αντίσταση μίας στρώσης καθαρή ακτινοβολία μεταξύ του θερμοκηπίου και του περιβάλλοντος του καθαρή ακτινοβολία ( ηλιακή και θερμική ) στην επιφάνεια του θερμοκηπίου ολική ηλιακή ακτινοβολία στο εξωτερικό του θερμοκηπίου θερμική αντίσταση του υλικού θερμική αντίσταση συνθηκών της εξωτερικής επιφάνειας μέση θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος θερμοκρασία εξωτερικού εδάφους θερμοκρασία ουρανού θερμοκρασία καλύμματος μέση θερμοκρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου μέση μηνιαία μέγιστη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος μέση μηνιαία ελάχιστη θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος θερμοκρασία του νερού θέρμανσης όγκος του θερμοκηπίου V ref ταχύτητα αναφοράς του ανέμου για ετήσια πιθανότητα εμφάνισης % V ref (p) V ref, U ταχύτητα αναφοράς του ανέμου για ετήσια πιθανότητα εμφάνισης p βασική ταχύτητα αναφοράς του ανέμου συντελεστής θερμικών απωλειών θερμοκηπίου

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης v Λατινικά μικρά γράμματα exp εκθέτης f cg f cs c c ALT c DIR c e (z) c pe c pi c r (z) c t c TEM σωλ f gl;t; f gl;u g g h k n n p p σωλ p gl;τ;s q c q o q I q ref q v s συντελεστής μορφής καλύμματος-εδάφους συντελεστής μορφής καλύμματος ουρανού συντελεστής θερμικής απόδοσης του σωλήνα συντελεστής υψομέτρου συντελεστής διευθύνσεως συντελεστής έκθεσης αεροδυναμικός συντελεστής εξωτερικής πίεσης αεροδυναμικός συντελεστής εσωτερικής πίεσης συντελεστής τραχύτητας συντελεστής αναγλύφου συντελεστής προσωρινότητας ύψος ανοιγμάτων αερισμού διάμετρος σωλήνων τιμή σχεδιασμού της αντοχής αστοχίας του γυαλιού ονομαστική τιμή της αντοχής αστοχίας του γυαλιού επιτάχυνση της βαρύτητας συντελεστής αιχμής (ανεμορριπής) μέγιστο πραγματικό ύψος του ανοίγματος αερισμού ή ύψος υδροροής συντελεστής εναλλαγής θερμότητας (με συναγωγή και αγωγή) του τοιχώματος του θερμοκηπίου βαθμός αποδόσεως συστήματος σχεδιαστική διάρκεια ζωής του θερμοκηπίου ετήσια πιθανότητα εμφάνισης περίμετρος σωλήνων τιμή σχεδιασμού της κάθετης στον υαλοπίνακα συνισταμένης του φορτίου t συνολικές απώλειες ενέργειας (κυρίως με συναγωγή και ακτινοβολία) μέσω του καλύμματος ειδική υγρασία του αέρα στο εξωτερικό ειδική υγρασία του αέρα στο εσωτερικό πίεση αναφοράς απώλειες ενέργειας από τις διαρροές αέρα πλάτος θερμοκηπίου s k φορτίο χιονιού στο έδαφος με ετήσια πιθανότητα εμφάνισης, % s n φορτίο χιονιού στο έδαφος με ετήσια πιθανότητα εμφάνισης διαφορετική του,% t p συντελεστής διαπερατότητας του υλικού κάλυψης

vi Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών t t 1 t u z z e z i z min z o πάχος υαλοπίνακα πάχος του Παχύτερου φύλλου του διπλού γυαλιού πάχος του λεπτότερου φύλλου του διπλού γυαλιού ταχύτητα του ανέμου ύψος σημείου του θερμοκηπίου εξωτερικό ύψος αναφοράς του θερμοκηπίου εσωτερικό ύψος αναφοράς του θερμοκηπίου ελάχιστο ύψος μήκος τραχύτητας Ελληνικά γράμματα α β r β γ Μ;t δ ΔΤ θ λ ε λ μ i ρ σ φ φr ψ οt λόγος της ροής της λανθάνουσας θερμότητας προς την καθαρή ακτινοβολία λόγος της επιφάνειας του τοιχώματος του θερμοκηπίου προς την επιφάνεια του εδάφους παράγοντας που εξαρτάται από τις διαστάσεις και τις συνθήκες στήριξης του υαλοπίνακα μερικός συντελεστής ασφάλειας του γυαλιού απόκλιση της γης διαφορά θερμοκρασίας γωνία κλίσης στέγης συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού λανθάνουσα θερμότητα εξατμίσεως συντελεστές σχήματος φορτίου χιονιού (i=1,,3) πυκνότητα σταθερά των Stefan-Boltzman γεωγραφικό πλάτος κλίση στέγης συντελεστής συνδυασμού φορτίου μεταβλητού t

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Υπολογισμός των θερμικών αναγκών των θερμοκηπίων με τη μέθοδο του ενεργειακού ισοζυγίου 11 Το ενεργειακό ισοζύγιο Το ενεργειακό ισοζύγιο για ένα θερμοκήπιο κατά τη διάρκεια της νύχτας δίνεται από τη σχέση: Q H = R N + Q cc + Q v + LE + Q s (11) όπου : Q H είναι η απαιτούμενη ενέργεια θέρμανσης σε W/m R N είναι η καθαρή ανταλλαγή ενέργειας με ακτινοβολία μεταξύ του θερμοκηπίου και του περιβάλλοντος του σε W/m Q cc είναι η αισθητή θερμότητα από μεταφορά και αγωγιμότητα μεταξύ του θερμοκηπίου και του περιβάλλοντος του σε W/m Q v 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 Q s είναι η μεταφορά θερμότητας στο έδαφος W/m Κατά τη διάρκεια της νύχτας, επειδή δεν έχουμε διαπνοή, είναι: LE = Επίσης η Q s είναι περίπου ίση με το 5% του συνόλου και για το λόγο αυτό θεωρείται αμελητέα Επομένως μπορούμε να πούμε ότι ισχύει: Q H = R N + Q cc + Q v (1) 1 Παραδοχές υπολογισμού Οι υπολογισμοί γίνονται για την νυκτερινή περίοδο και για υλικά κάλυψης με πολύ μικρό συντελεστή διαπερατότητας στις υπέρυθρες ( IR) ακτινοβολίες (πχ γυαλί ή πολυεστερικά) Η θέρμανση είναι αναγκαία όταν για τη μέση θερμοκρασία νυκτός ισχύει η σχέση : T < T i όπου: T o T i είναι η μέση θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος σε ο C είναι η μέση επιθυμητή θερμοκρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου σε ο C Η T i εξαρτάται από το είδος της καλλιέργειας και οι τιμές της δίνονται στον πίνακα 11 Η T o προκύπτει από τη σχέση: T o = T min + K (T max - T min ) (13) όπου: T min T max 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:

Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών K=,5881 +,35 NL (14) NL είναι η διάρκεια της νύχτας σε ώρες, είναι: NL = 4 DL (15) 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 3,45 ημ ( 84 Ι ) 365 Ι είναι ο αύξων αριθμός της ημέρας του έτους 1 Ι 365 Πίνακας 11 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 15-16 Φυλλώδη φυτά 18-1 Χρυσάνθεμο 13 Άνοιξη 13-15 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 13-14 Λάχανο 15- Μαρούλι 13 3 o C για ηλιόλουστες ημέρες Μελιτζάνα 15 Ντομάτα 15,5-19 1-6 o C για ηλιόλουστες ημέρες Πεπόνι Πιπεριά Φράουλες 7-13 Δενδροκομικά Μπανανιά 16-18-4 Φύτρωμα 15-16 Ανάπτυξη 1-15 Φύτρωμα 16-18 Βλάστηση και ανάπτυξη (16) (17)

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 3 Πίνακας 1 Γεωγραφικό πλάτος, φ, διαφόρων πόλεων της Ελλάδας Πόλη φ Πόλη φ Πόλη φ Πόλη φ Αγρίνιο 38 37 Θεσ/νίκη 4 45 Λαμία 38 54 Σάμος 37 45 ΑγΝικόλαος 35 15 Θήβα 38 Λάρισα 39 38 Σέρρες 41 5 Αθήνα 37 58 Ιωάννινα 39 4 Λευκάδα 38 45 Σπάρτη 37 4 Αλεξ/πολη 4 51 Καβάλα 4 56 Λήμνος 39 45 Τρίκαλα 39 33 Άμφισσα 38 31 Καλαμάτα 37 Λιβαδειά 38 8 Τρίπολη 37 31 Αργοστόλι 38 15 Καρδίτσα 39 Μεσολόγγι 38 Φλώρινα 4 48 Άρτα 39 1 Καρπενήσι 38 45 Μυτιλήνη 39 6 Χαλκίδα 38 8 Βέροια 4 3 Καστοριά 4 3 Νάουσα 4 38 Χανιά 35 3 Βόλος 39 Κατερίνη 4 15 Ναύπλιο 37 45 Χίος 38 Γρεβενά 4 5 Κέρκυρα 39 37 Ξάνθη 41 7 Δράμα 41 9 Κιλκίς 41 Ορεστιάδα 41 3 Έδεσσα 4 48 Κοζάνη 4 18 Πάτρα 38 15 Ζάκυνθος 37 45 Κομοτηνή 41 7 Πρέβεζα 38 58 Ηράκλειο 35 Κόνιτσα 4 15 Πύργος 37 4 Ηγουμ/τσα 39 3 Κόρινθος 37 56 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 13 Πίνακας 13 Αντιπροσωπευτικές ημέρες κάθε μήνα για την ηλιακή ακτινοβολία Μήνας Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Ημέρα Έτους (Ι) 17 47 75 15 135 16 198 8 58 88 318 344 Ημέρα μήνα 17η 16η 16η 15η 15η 11η 17η 16η 15η 15η 15η 1η Τα T min και T max προκύπτουν από ημιτονοειδείς συναρτήσεις της μορφής: 36 Ti (j) Ai Bi ημ I Fi (18) 365 όπου ο δείκτης j δηλώνει τη μέση μέγιστη (mean-max), ή τη μέση ελάχιστη (mean-min) θερμοκρασία ημέρας Οι ποσότητες A i, B i σε C και F i σε μοίρες είναι σταθερές για κάθε πόλη και δίνονται στον πίνακα 14 (ΔΑ Κουρεμένος ΚΑ Αντωνόπουλος) Πίνακας 14 Οι ποσότητες A i, B i και F i για την εύρεση των T min και T max α/α Πόλη min-min mean-min mean mean-max max-max 1 Αγρίνιο Αθήνα A i B i F i A i B i F i 5,68-9,36-67,64 7,3-9,193-64,663 11,31-7,399-63,5 1,57-7,993-61,174 17,196-8,9-64,484 17,51-9,17-63,611 3,31-1,558-65,13,53-1,41-65,395 9,398-1,64-68,915 8,675-1,5-68,4

4 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 3 Αλεξαν/πολη 4 Αργοστόλι 5 Άρτα 6 Βόλος 7 Ζάκυνθος 8 Ηράκλειο 9 Θεσσαλονίκη 1 Θήρα 11 Ιεράπετρα 1 Ιωάννινα 13 Καβάλα 14 Καλαμάτα 15 Κάρπαθος 16 Κέρκυρα 17 Κοζάνη 18 Κόρινθος 19 Κύθηρα A i B i F i A i B i F I A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i 9,3-7,456-61,75 6,899-8,644-67,1 11,51-7,385-56,3 1,53-7,336-56,49,81-8,16-59,18 1,4-1,93-7,95 8,138-7,314-6,663 1,993-8,17-6, 5,71-8,45-6,687,19-1,518-69,34 1,736-8,4-59,978 9,48-8,18-6,48 14,35-6,933-58,4 11,875-7,64-63,186 1,837-8,36-64,77 14,797-6,793-55,464 14,698-6,578-54,719 1,366-8,734-65,6 14,816-6,74-57,48 15,18-7,19-55,159 7,879-7,713-66,94 7,84-8,355-67,748 1,165-6,44-58,61 16,337-7,94-57,693 11,568-6,796-58,489 6,9-8,73-65,634 13,836-7,914-61,168 15,375-7,17-56,38 14,44-9,564-63,751 18,178-7,544-59,9 17,457-8,765-64,97 16,87-8,696-64,778 18,9-7,519-58,83 18,46-6,746-57,73 15,73-9,89-67,75 17,59-7,163-58,97 19,374-7,6-57,733 13,859-8,96-67,9 13,41-9,558-66,978 17,84-7,1-57,686,33-7,395-58,336 16,7-7,853-6,469 1,345-1,161-67,48 18,133-8,54-63,54 17,834-7,568-57,98 19,331-1,935-64,75,63-8,18-59,76,935-9,83-65,16,913-9,81-64,8 1,761-8,6-6,851,111-6,96-6,546 1,63-11,116-69,645,39-7,597-6,88 3,569-7,995-6,5 19,87-1,755-67,765 19,71-1,8-66,357 3,51-7,995-57,5 3,668-7,555-58,48 1,87-8,91-61,981 17,845-11,781-68,784,44-9,176-64,841,399-8,99-58,889 7,383-8,747-65,517 8,31-9,657-68,547 5,54-8,768-6,94 9,174-6,81-69,33 5,418-7,98-6,63 5,1-9,41-67,461 7,71-7,984-6,873 7,17-8,8-6,871 6,534-9,47-65,38 5,595-1,534-7,689 5,816-8,81-63,87

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 5 Κύμη 1 Λάρισα Λήμνος 3 Μεθώνη 4 Μυτιλήνη 5 Νάξος 6 Πάτρα 7 Ρόδος 8 Σάμος 9 Σέρρες 3 Τρίκαλα 31 Τρίπολη 3 Φλώρινα 33 Χαλκίδα 34 Χανιά 35 Χίος A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i A i B i F i 8,48-8,399-63,467,416-1,58-68,171 7,763-9,77-63,77 9,688-8,7-59,414 8,78-9,453-64,958 1,79-7,546-57,474 9,17-8,931-61,937 1,4-9,76-61,986 3,95-1,811-73,58 5,644-1,358-7,457 1,558-8,336-66,1-1,34-11,91-69,96 9,69-9,561-63,7 1,817-7,354-59,675 1,836-8,78-59,458 13,39-7,881-6,66 8,931-8,61-63,15 13,317-7,73-59,653 14,34-6,768-55,788 13,97-7,58-6,3 14,883-6,4-55,45 1,94-6,676-6,196 14,56-7,86-57,91 15,15-7,75-58,71 8,737-9,38-7,658 1,486-8,939-68,349 7,59-6,997-59,867 6,1-8,834-68,615 14,499-8,58-59,71 14,875-6,499-56,84 14,864-7,489-59,458 16,547-8,194-6,451 15,31-1,7-67,65 16,636-8,59-6,3 17,916-6,959-54,93 17,57-8,464-63,164 17,65-6,31-57,6 17,339-7,47-59,691 18,718-8,13-58,878 18,16-7,53-6,976 14,63-1,581-71,59 15,881-1,9-69,518 13,579-8,761-63,84 11,785-1,41-69,337 18,349-9,46-63,677 18,763-7,1-6,3 17,97-8,437-6,543 19,84-8,514-64,149 1,693-11,969-69,735 19,96-9,318-64,49 1,543-7,156-54,34 1,155-9,457-65,688,415-6,197-59,443,597-8,7-59,155 3,375-8,745-59,694 1,35-8,4-6,593,57-1,116-71,98 1,373-11,694-7,67 19,66-1,558-65,3 17,467-11,973-69,835,178-9,837-66,914,665-7,618-6,811 1,77-9,48-65,19 6,13-7,538-6,86 9,6-11,38-7,17 5, -8,74-65,939 5,75-7,7-59,37 6,97-9,64-68,336 5,4-6,148-6,851 8,459-9,149-6,951 6,837-8,118-64,99 6,39-11,4-73,758 7,9-1,59-74,3 7,15-1,7-68,673 5,877-1,375-71,177 8,587-9,34-67,95 9,476-6,98-7,178 5,58-8,757-66,516

6 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 13 Υπολογισμός της R N Είναι: R A c 4 4 4 N fcg σ Tg fcs σ Ts σtc (19) Ag όπου: A c, A g είναι η συνολική επιφάνεια του καλύμματος και η επιφάνεια του εδάφους αντίστοιχα σε m T g, T s, T c είναι η θερμοκρασία του εξωτερικού εδάφους, του ουρανού και του καλύμματος αντίστοιχα σε K f cg, f cs είναι οι συντελεστές μορφής καλύμματος εδάφους και καλύμματος ουρανού αντίστοιχα σ είναι η σταθερά των Stefan-Boltzman = 5,67 1-8 W/m ο K 4 131 Υπολογισμός των T g, T s, T c, f cg και f cs Κατά τη διάρκεια της νύχτας, όταν πρόκειται για μετάδοση θερμότητας με ακτινοβολία, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι: T g = T Το Τ s υπολογίζεται από τη σχέση: T 15i T 41 i Ts (11) όπου: Ds i D (111) όπου: D s είναι η μηνιαία διάρκεια ηλιοφάνειας (Πίνακας 16) και D είναι η μηνιαία διάρκεια ημέρας, D = DL αριθμό ημερών μήνα Το Τ c υπολογίζεται με βάση την εξίσωση 11: T c ΔΤ, Τs 3,7 (Ti T ), Τs 3,7 T T,8 (11),8 1,3,4 u 1,3,4 u όπου u είναι η μέση ταχύτητα του ανέμου σε m/sec για την οποία δεχόμαστε ότι: u =,85u 1 (113) όπου u 1 είναι η μέση ταχύτητα του ανέμου σε ύψος 1 m πάνω από το έδαφος σε m/s (Πίνακας 15) f cs Τέλος οι συντελεστές μορφής καλύμματος-ουρανού f cs και καλύμματος-εδάφους f cg δίνονται από τις σχέσεις: Ag 1 1 b A A c c Ag (114) A c

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 7 f 1 (115) cg f cs 14 Υπολογισμός της Q cc Ac Είναι: Qcc U (Ti T ) (116) A g 5,8 u 9,16 όπου: U [W/m K] (117) u 3, 15 Υπολογισμός της Q v V Είναι: Qv R ρ (Ηi Η ) (118) A όπου: g R είναι οι ανανεώσεις του αέρα την ώρα σε 1/h Το R δίνεται από τη σχέση: R=,7 +,5u (119) 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 H i, H είναι η ενθαλπία του εσωτερικού και του εξωτερικού αέρα αντίστοιχα σε J/Kg Οι ενθαλπίες υπολογίζονται από το διάγραμμα του Mollier (Σχήμα 11) συναρτήσει της Τ και της σχετικής υγρασίας HR η H, και συναρτήσει της Τ i και της σχετικής υγρασίας HR i η H i Η εξωτερική σχετική υγρασία δίνεται στον Πίνακα 17 ενώ η εσωτερική σχετική υγρασία HR i λαμβάνεται ίση με 9% 16 Υπολογισμός των Q HM και Q ΤΗΜ Είναι: Q HM = R N D N + Q cc D N + Q v D N [kwh/m /μήνα] (1) όπου D N είναι η μηνιαία διάρκεια της νύχτας, D N =NL αριθμό ημερών μήνα (11) Q THM = Q HM A g [kwh/ μήνα] (1) Πίνακας 15 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 4,1 3,6 3,65 3,45 3,81 Άρτα 3,34 3,34 3,14,93,73,4,37,4,37,6,57 3,14 Ηράκλειο 4,78 5,9 4,68 4,6 3,4 3,5 4,58 4,58 3,96 3,81 4,17 4,84 Θεσσαλονίκη,98 3,4,83,78,6 3,9 3,34,93,78,5,57,78 Καλαμάτα,88,93,73,5,5,88,93,88,6,47,4,78 Κέρκυρα,5,83,57,1 1,8 1,9 1,8 1,8 1,7,6,6,68 Λάρισα 1,3 1,54 1,7 1,65 1,59,1,11 1,9 1,7 1,39,98,93 Λήμνος 5,56 5,9 5,45 4,1 3,86 3,65 4,37 4,73 4,7 5,9 5,4 5,66 Ρόδος 3,91 4,4 4,4 4,53 4,3 5,5 5,97 5,76 4,94 3,4 3,14 3,76

8 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Πίνακας 16 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 18,4 3,5 3,8 334,6 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 46,3 17,8 17,7 96,6 56 3 Άραξος 18,5 131,8 185,8 1,9 83,1 98,1 343,6 338,9 71,3 7,7 154,6 1,8 686 4 Αργοστόλι 138,9 133,3 183,5 6,9 33,4 34,6 367,4 347, 69,4 3,5 153, 119,8 166 5 Άρτα 144,5 18, 18,9 19,8 76,9 37,7 34, 336,6 59,1 3,8 15, 17,4 658 6 Ηράκλειο 18,8 18,4 17,3 34,5 314,3 353,3 384,7 356,7 85, 197, 161,5 11,1 816 7 Θεσ/νίκη 16,3 1,7 15,6 9,4 68,9 9,8 34,4 36,1 38,5 171,1 119,8 1,5 49 8 Ιεράπετρα 157,3 161,5 13,9 43,8 33, 359, 386, 369,8 31,6 39,,1 164,5 318 9 Ιωάννινα 93,8 97,6 145,6 177, 44, 69,1 319,8 99,,6 179,4 117, 86,7 5 1 Καλαμάτα 148,9 14,5 193,5 193, 37,9 344,4 366,3 344, 7, 9,7 176,1 1,4 81 11 Κέρκυρα 1,4 119,4 168, 11,9 77,9 39,6 371,7 34,5 57,6 198,6 134,6 111,8 64 1 Κομοτηνή 113,4 111,1 14,9 191,7 47,5 87,4 316,5 33,7 37,4 186,1 14, 11, 37 13 Κόνιτσα 117, 15,1 16,9 163,3 4,1 63,4 311,6 99, 19,7 173,4 135,9 13, 315 14 Κόρινθος 19,1 14,4 179,6 1,5 9,4 31,9 344,4 335,4 63, 199,3 157,4 13,7 661 15 Κύθηρα 146,1 138,9 184,7 15, 99,9 35,4 364,7 345,1 77,5 1,7 164,5 131,1 831 16 Λαμία 13,9 15,6 169,9 9,6 8,9 3,8 336,3 31,4 41,8 175, 143,1 14, 531 17 Λάρισα 89,4 19,7 159,1 13,1 79,8 3, 333,1 3,5 43,6 176, 14,6 95,9 463 18 Λήμνος 8, 11,7 16,1 1,7 94,4 36,7 344,7 338,4 64,9 197,8 17,6 94,6 566 19 Μεθώνη 11,3 19,3 183,9 199,7 3,8 36,1 354,1 331,6 64,9 1,9 164,6 119,8 697 Μήλος 93,7 87,6 166,5 6,3 37, 389, 44, 399,4 3,6 195,4 161,9 95,8 91 1 Μυτιλήνη 1,8 116, 161,3 13,3 35,1 343,8 38,7 357,1 84,6 7, 146,7 111, 73 Νάξος 11,3 118,3 167,5 15,5 85,8 319,5 34,8 37,4 73,8 6,3 156, 117,8 63 3 Πάρος 111,3 134,8 183,1 36,9 319,5 359,8 377,7 349,8 8,4 1, 153,5 119,9 841 4 Πάτρα 14,8 117,4 19,5 186, 7,4 33,1 334,1 313,5 54, 193,8 13, 117,1 539 5 Πύργος 148,1 137, 199,3 7,1 35,8 338,5 364,8 345,4 75, 15,4 176,5 146,5 851 6 Ρέθυμνο 11,8 13,3 157, 18, 39, 335, 373,1 35, 63,7 166,1 165,8 11,9 694 7 Ρόδος 135,7 14, 6, 46,7 314,5 355,5 387,1 373,3 313,3 39,6 184,4 14,1 341 8 Σάμος 19,3 139, 18,9 4,6 99,3 348,7 377,6 356,3 3,5 3,6 168,4 1,4 88 9 Σέρρες 11,5 18, 157,8 198,8 6, 93, 31,3 37,9 35,5 17,6 18, 11,9 396 3 Σητεία 11,6 19, 18,5 9, 39,3 348,8 376,3 348,4 8,6,3 166,1 118,7 86 31 Σκύρος 77, 1,8 14,8 14, 3, 337,9 363,6 341,5 6,6 18,8 14,1 9,5 534 3 Σούδα 11,7 131,1 177, 9,5 313,1 335,8 371,9 365,6 84,3 187, 161,5 1,7 791 33 Σύρος 11,6 14, 175,4 48,8 31,6 34, 387,3 361,5 89,7 3,7 157,3 17,8 895 34 Τυμπάκι 146,4 15,3 18,4 34,8 34,5 351,7 376,7 374, 96,4 35,7 186,9 15,7 39 35 Χανιά 111,7 18,9 174,4 8,5 314, 357,8 331,7 368,4 76,3 183,8 157,7 115,4 89 36 Χίος 17,7 119,8 176,3 5,4 318,6 353,3 391,3 367,3 93,8,5 153,5 118,7 854 Πίνακας 17 Μέση σχετική υγρασία HR mean (%) διαφόρων περιοχών της Ελλάδας (κατά προσέγγιση) Πόλη HR mean ( % ) Ιαν Απρ Ιουλ Οκτ Έτος Πόλη HR mean ( % ) Ιαν Απρ Ιουλ Οκτ Έτος Αγρίνιο 77 67 5 71 67 Λάρισα 8 69 49 7 67 Αθήνα 73 6 46 66 6 Λήμνος 76 71 61 73 7 Αργοστόλι 74 71 63 7 71 Μεθώνη 74 74 74 73 74 Άρτα 77 7 6 74 71 Μήλος 74 68 61 7 68 Βόλος 77 7 6 74 7 Μυτιλήνη 75 66 55 69 66 Έδεσα 7 6 51 65 6 Νάξος 7 7 7 73 71 Ζάκυνθος 73 71 61 71 7 Ναύπλιο 76 68 55 7 67 Ηράκλειο 7 64 58 67 65 Πάτρα 73 69 6 7 68 Θεσσαλονίκη 76 68 55 71 68 Πύργος 78 75 69 76 75 Θήρα 73 7 61 7 69 Ρόδος 75 7 56 69 68 Ικαρία 71 65 5 61 6 Σάμος 7 67 58 69 67 Ιωάννινα 77 67 53 73 68 Σέρρες 78 65 55 7 67 Καβάλα 78 7 58 7 69 Σητεία 73 66 6 7 68

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 9 Καλαμάτα 73 69 58 71 68 Σκόπελος 78 7 64 76 73 Κάρυστος 77 73 6 7 7 Σκύρος 78 7 67 75 73 Κέρκυρα 75 74 63 75 71 Σουφλί 8 67 58 7 71 Κοζάνη 78 63 51 68 65 Σπάρτη 76 65 49 69 65 Κομοτηνή 74 7 5 68 66 Τρίκαλα 79 65 48 71 65 Κόνιτσα 7 63 51 65 63 Τρίπολη 79 63 46 69 65 Κόρινθος 75 68 59 7 68 Φλώρινα 84 65 57 7 7 Κύθηρα 73 68 55 68 66 Χαλκίδα 77 66 55 69 67 Κως 71 66 64 69 67 Χανιά 73 67 57 7 66 Λάμια 75 6 51 68 64 Χίος 74 65 5 67 64 Σχήμα 11 Διάγραμμα του Mollier

1 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 17 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 = 4, m Στο θερμοκήπιο καλλιεργούνται τριαντάφυλλα Επίλυση 1 Μετεωρολογικά δεδομένα Γεωγραφικό πλάτος: φ = 4 45 = 4 + (45/6) = 4,75 Χαρακτηριστική ημέρα Ιανουαρίου: Ι=17 T max T min 36 1,63 11,116 ημ 17 69, 645 9,97 C 365 36 1,366 8,734 ημ 17 65, 6 1,7 C 365 Μέση ταχύτητα ανέμου: u 1 =,98 m/s Μηνιαία ηλιοφάνεια: D s = 16,3 h Σχετική υγρασία εξωτερικού περιβάλλοντος: HR = 76% Επιθυμητή θερμοκρασία εσωτερικού χώρου: T i = 15 C Επιθυμητή σχετική υγρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου: HR i = 9 % Υπολογισμός γεωμετρικών και κλιματολογικών παραμέτρων A g = 6m 4m = 4 m A c = 3,14 3m 4m + [(3,14 3m ) / ] = 45,7 m V o = [(3,14 3m ) / ] 4 = 565,49 m 3 f cs 4m 45,7m,8 f cg 1 fcs=, 45,7m δ 3,45 DL 15 36 ημ ( 84 17 ),9 365 συν 1 ( εφ 4,75 D = 9,4 h 31 ημέρες = 9,5 h NL = 4 h 9,4 h = 14,56 h, i = 16,3h / 9,5 h =,36 K=,5881 +,3514,56 h =,4 εφ(,9 ) 9,44 T = 1,7 C +,4 ( 9,97 C - 1,7 C) = 5,3 C T g = T =5,3 C h D Ν = 14,6 h 31 ημέρες = 451,48 h

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 11 u =,85,98 m/s=,53 m/s T s = 5,3 C 15 C,36 5,3 C 41,36,97 C T c (15 C 5,3 C), (,97 C) 5,3 C,8 1,3,4 (5,74m / s) 3,7 6,95 C 3 Υπολογισμός της R N R N 45,7m 4m (, 5,67 1 8 W/m o K 4 o (5,3 C 73) 4,8 5,67 1 5,67 1 8 66, W/m 8 W/m W/m o K 4 o K 4 (,97 o (6,95 C 73) o C 73) R NM = 66, W/m 451,48 h /1 W/kW = 9,89 kwh / m μήνα 4 ) 4 4 Υπολογισμός της Q cc 5,8 5,74m / s 9,16 Είναι: U 4, 75 W/ m o K 5,74m / s 3, επομένως: και 45,7m o o Qcc 4,75 W/m K (15 5,3) K 79,96 W/m 4m Q ccm = 79,96 W/m 451,48 h /1 W/kW = 36,1 kwh / m μήνα 5 Υπολογισμός της Q v 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 Τ i = 15 C και RΗ i = 9 % βρίσκουμε ενθαλπία Η i =9,4 kcal/kg = 9,4 1,16 = 1,9 Wh/kg, Σχήμα 1 Επομένως : 3 1 565,49m 3 Qv 1,97 h 1,5kg / m (1,94 3,83)Wh / kg 4,83 W/m 4m και Q vm = 4,83 W/m 451,48 h /1 W/kW = 18,43 kwh / m μήνα

1 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Σχήμα 1 Χρήση διαγράμματος Mollier 6 Υπολογισμός της Q H και της Q HM Q H = 66, W/m + 79,96 W/m + 74,37 W/m =,54 W/m Q HM = 9,89 kwh / m + 36,1 kwh / m + 18,43 kwh / m = 84,4 kwh / m / μήνα Η συνολική απαιτούμενη μηνιαία ενέργεια θέρμανσης είναι: Q ΤΗΜ = 84,4 kwh / m 4 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 13), βλέπουμε ότι τα διάφορα είδη απωλειών δεν έχουν την ίδια βαρύτητα στις ολικές απώλειες Q H Είναι λογικό οι ενέργειες για περιορισμό των απωλειών να εξαρτώνται από τις επικρατέστερες απώλειες Qv 34% Rn 3% Qcc 36% Σχήμα 13 Ποσοστά συμμετοχής των διαφόρων παραγόντων στις συνολικές απώλειες ενέργειας

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 13 18 Άσκηση 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 = 4, 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 = 4 45 = 4 + (45/6) = 4,75 Χαρακτηριστική ημέρα Ιανουαρίου: Ι=17 T max T min 36 1,6311,116ημ 17 69, 645 9,97 C 365 36 1,366 8,734 ημ 17 65, 6 1,7 C 365 Μέση ταχύτητα ανέμου: u 1 =,98 m/s Μηνιαία ηλιοφάνεια: D s = 16,3 h Σχετική υγρασία εξωτερικού περιβάλλοντος: HR = 76% Επιθυμητή θερμοκρασία εσωτερικού χώρου: T i = 15 C Επιθυμητή σχετική υγρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου: HR i = 9 % Υπολογισμός γεωμετρικών και κλιματολογικών παραμέτρων A g = 5m 4m = m A c = [3 + ((5m/)/συν3 ο ) + 3] 4m + [ (5m 3m) + ( (,5 5m (εφ3 ο (5m/))))] = 58,16 m V o = (5m 3m) + ( (,5 5m (εφ3 ο (5m/)) 4 m = 744,34 m 3 m 58,18m fcs,7 58,18m δ 3,45 DL 15 f 1 =,3 cg f cs 36 ημ ( 84 17 ),9 365 συν 1 ( εφ 4,75 D = 9,4 h 31 ημέρες = 9,5 h NL = 4 h 9,4 h = 14,56 h, i = 16,3h / 9,5 h =,36 εφ(,9 K=,5881 +,3514,56 h =,4 ) 9,44 T = 1,7 C +,4 ( 9,97 C - 1,7 C) = 5,3 C T g = T =5,3 C h D Ν = 14,6 h 31 ημέρες = 451,48 h

14 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών u =,85,98 m/s =,53 m/s T s = 5,3 C 15 C,36 5,3 C 4 1,36,97 C T c (15 C 5,3 C), (,97 C) 5,3 C,8 1,3,4 (,53 m / s) 3,7 6,95 C 3 Υπολογισμός της R N R N 58,16m m x (,3x 5,67x1-8 Wm K 4 x (5,3 4 73) -8 4 4,7 x 5,67x1 Wm K x (,97 73) 5,67x1 Wm K x (6,975 73) ) 9,19Wm R NM = 9,19 W/m 451,48 h /1 W/kW = 4,7 kwh / m μήνα -8 4 4 4 Υπολογισμός της Q cc 5,8 5,74m / s 9,16 Είναι: U 4, 75 W/ m o K 5,74m / s 3, επομένως: 58,16m Qcc 4,749 W/m K(15 5,3) K 1,3 W/m m o o και Q ccm = 1,3 W/m 451,48 h /1 W/kW = 54,3 kwh / m μήνα 5 Υπολογισμός της Q v Είναι R =,7 +,55,74 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 Τ i = 15 C και RΗ i = 9 % βρίσκουμε ενθαλπία Η i =9,4 kcal/kg =9,4 1,16 = 1,9 Wh/kg, Σχήμα 1 Επομένως : και 744,34m Qv 3,57h 1, 5 kg / m (1,94 3,83) Wh / kg 177, 48 W/m m 3 1 3 Q vm = 177,48 W/m 451,48 h /1 W/kW = 53,4 kwh / m μήνα

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 15 6 Υπολογισμός της Q H και της Q HM Q H = 9,19 W/m + 1,33 W/m + 117,49 W/m = 38 W/m Q HM = 4,7 kwh / m + 54,3 kwh / m + 53,4 kwh / m = 148,8 kwh / m μήνα Η συνολική απαιτούμενη μηνιαία ενέργεια θέρμανσης είναι: Q ΤΗΜ = 148,8 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 13), βλέπουμε ότι τα διάφορα είδη απωλειών δεν έχουν την ίδια βαρύτητα στις ολικές απώλειες Q H Είναι λογικό οι ενέργειες για περιορισμό των απωλειών να εξαρτώνται από τις επικρατέστερες απώλειες Σχήμα 13 Ποσοστά συμμετοχής των διαφόρων παραγόντων στις συνολικές απώλειες ενέργειας

16 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 19 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 = (4, +,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 11 Άσκηση 4 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

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 17 1 Γενικά ΚΕΦΑΛΑΙΟ Υπολογισμός των θερμικών αναγκών των θερμοκηπίων με τη μέθοδο που χρησιμοποιείται στην οικοδομική Οι απώλειες θερμότητας για τις περιπτώσεις που δεν απαιτείται ιδιαίτερη ακρίβεια, ιδιαίτερα για τον προσδιορισμό του μέγιστου ποσού θερμικών απωλειών, μια περισσότερο απλοποιημένη μέθοδος είναι συνήθως αρκετή Σε αυτή την περίπτωση το θερμοκήπιο θεωρείται ως ένα σώμα που αυξάνει την ενέργειά του με την ακτινοβολία που δέχεται από τον ήλιο και τη θερμότητα που απελευθερώνεται μέσα σ' αυτό από το σύστημα θέρμανσης και χάνει ενέργεια μέσω του καλύμματος και με τις διαφυγές του αέρα από το χώρο του Οι συνολικές απώλειες θερμότητας από το θερμοκήπιο μπορούν να εκφρασθούν ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, από τη σχέση: q = q c + q v [W /m ] (1) όπου: q c είναι όλες οι απώλειες ενέργειας (κυρίως με συναγωγή και ακτινοβολία) μέσω του καλύμματος σε W /m q v είναι οι απώλειες ενέργειας από τις διαρροές αέρα σε W /m Απώλειες ενέργειας από το κάλυμμα Οι απώλειες ενέργειας από το κάλυμμα με αρκετά καλή προσέγγιση, μπορούν να εκφρασθούν από τη γραμμική σχέση: Ac K c (Ti T ) [ W/m ] () A qc g όπου: Α c είναι η επιφάνεια του καλύμματος του θερμοκηπίου σε m Α g είναι η επιφάνεια του εδάφους του θερμοκηπίου σε m T i είναι η μέση επιθυμητή θερμοκρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου σε ο C T o είναι η μέση θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος σε ο C Κ c είναι ο ολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας από το κάλυμμα σε W/m Κ Η T i εξαρτάται από το είδος της καλλιέργειας και οι τιμές της δίνονται στον πίνακα 11 Η T o αναζητείται στο διαδίκτυο Υπάρχουν διάφορες ιστοσελίδες από τις οποίες προκύπτει η T o, πχ η ιστοσελίδα της ΕΜΥ: http://wwwhnmsgr/hnms/greek/climatology/ ή η ιστοσελίδα της meteo : wwwmeteogr/meteoplus/climaticdatagrxls Στην οικοδομική, για τον υπολογισμό του ολικού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας των κατασκευών, έχει εισαχθεί η έννοια των συνθηκών επιφανείας, για να εκφραστεί η θερμότητα που μεταφέρεται στην εσωτερική ή την εξωτερική πλευρά ενός κατασκευαστικού στοιχείου με ακτινοβολία, συναγωγή και συμπύκνωση - εξάτμιση

18 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Ο ολικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας των κατασκευαστικών στοιχείων, όπως τοίχοι και οροφές, μπορεί να προσδιορισθεί αν συνδυασθούν οι θερμικές αντιστάσεις των υλικών από τα οποία αποτελείται το κάθε στοιχείο, με την κατάλληλη αντίσταση συνθηκών επιφάνειας και δίνεται από τη σχέση: Κ c όπου: 1 R R R [W/m Κ] (3) i λ οut R i είναι η θερμική αντίσταση συνθηκών της εσωτερικής επιφάνειας σε m Κ/W R λ είναι η θερμική αντίσταση του υλικού σε m Κ/W R οut είναι η θερμική αντίσταση συνθηκών της εξωτερικής επιφάνειας σε m Κ/W 1 Η θερμική αντίσταση συνθηκών της εσωτερικής επιφάνειας Σε μια κατασκευή όπως το θερμοκήπιο, η θερμότητα που μεταφέρεται στην εσωτερική επιφάνεια του καλύμματος (με ακτινοβολία, συναγωγή και με τη λανθάνουσα θερμότητα όταν συμβαίνει συμπύκνωση), επηρεάζεται από τον τύπο και τη θέση του συστήματος θέρμανσης και επομένως ο συντελεστής συνθηκών επιφανείας της εσωτερικής πλευράς του καλύμματος είναι διαφορετικός στην κάθε περίπτωση Τιμές θερμικών αντιστάσεων συνθηκών του εσωτερικού της επιφάνειας του καλύμματος δίδονται στον παρακάτω πίνακα 1 Πίνακας 1 Αντιστάσεις συνθηκών του εσωτερικού της επιφανείας καλύμματος (von Zabeltitz, 1986) Θερμική αντίσταση των Σύστημα θέρμανσης συνθηκών της εσωτερικής επιφάνειας R i, [m Κ/W] Σωλήνες ψηλά,9 Σωλήνες στα τοιχώματα και στους ενδιάμεσους στύλους,9 Σωλήνες κάτω από τραπέζια της καλλιέργειας,1 Σωλήνες στο έδαφος,1 Αερόθερμα ελεύθερα,9 Αερόθερμα με αγωγούς αέρα,1 Μικτό σύστημα θέρμανσης με σωλήνες και αερόθερμα,1 Η θερμική αντίσταση του υλικού Η θερμική αντίσταση του υλικού του καλύμματος του θερμοκηπίου είναι: R λ = 1/λ [m Κ/W] όπου λ είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του υλικού Τιμές του R λ για συνήθη υλικά κάλυψης θερμοκηπίου δίδονται στον πίνακα Εάν το κάλυμμα του θερμοκηπίου αποτελείται από περισσότερες από μία στρώσεις, όπως διπλό ή τριπλό κάλυμμα, η συνολική θερμική αντίσταση είναι το άθροισμα των αντιστάσεων των διαφόρων στρώσεων, δηλαδή: R λ = Σ R j [m Κ/W] όπου R j η θερμική αντίσταση μίας στρώσης (4) (5)

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 19 Πίνακας Θερμική αντίσταση υλικών κάλυψης θερμοκηπίων, R λ, (von Zabeltitz, 1986) Θερμική αντίσταση Υλικό κάλυψης του υλικού R λ [m Κ/W] Απλός υαλοπίνακας,1 Απλή επιφάνεια σκληρού πλαστικού, κυματοειδής πάχους 1mm,1 Διπλή επιφάνεια σκληρού πλαστικού με κενό αέρος l5mm,4 Διπλή επιφάνεια σκληρού πλαστικού με κενό αέρος lmm,11 Διπλή επιφάνεια σκληρού πλαστικού με κενό αέρος 6mm,9 Απλό φύλλο πλαστικού ΡΕ, PVC,1 Διπλό φύλλο πλαστικού με κενό αέρος lmm,15 Διπλό φύλλο πλαστικού με κενό αέρος 5mm,15 Αν ένα τμήμα του θερμοκηπίου είναι κατασκευασμένο με κτιστό τοίχο, η απώλεια ενέργειας μέσω αυτού υπολογίζεται από τον ίδιο τύπο, αφού ληφθεί υπόψη η θερμική αντίσταση που παρουσιάζει o τοίχος (πίνακας 3) και η έκταση της επιφάνειας για τον υπολογισμό του ολικού συντελεστή μεταφοράς θερμότητας Πίνακας 3 Θερμική αγωγιμότητα, λ, των υλικών τοιχοποιίας (IHVE, 1971) Υλικό Θερμική αγωγιμότητα του υλικού, λ, W /m Κ Οπτόπλινθοι ( τούβλα),84 Τσιμεντόπλιθοι,15,3 Τοίχος σκυροδέματος 1,4 Ξύλο μαλακό,13 Ξύλο σκληρό,15 Διογκωμένη πολυστερίνη,3 Πολυουρεθάνη, άκαμπτες επιφάνειες, Τα διαφανή καλύμματα επειδή έχουν μικρό πάχος (πλαστικό ή γυαλί) έχουν μικρή θερμική αντίσταση και σε χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες η ροή ενέργειας προς τα έξω είναι μεγάλη Όσο η διάρκεια της νύχτας γίνεται μεγαλύτερη (λιγότερη ενέργεια από τον ήλιο στο θερμοκήπιο και έξω από αυτό), τόσο οι απαιτήσεις για θέρμανση στο θερμοκήπιο είναι μεγαλύτερες Μερικά μονωμένα θερμοκήπια, όπου χρησιμοποιείται τεχνητός φωτισμός, απαιτούν 8 % λιγότερη θέρμανση σε σχέση με τα διαφανή (Chanra Ρ an Albright L, 198) 3 Η θερμική αντίσταση συνθηκών της εξωτερικής επιφάνειας Από την εξωτερική πλευρά του καλύμματος του θερμοκηπίου η θερμότητα μεταφέρεται με βεβιασμένη συναγωγή και θερμική ακτινοβολία Η τιμή της θερμικής αντίστασης των συνθηκών του εξωτερικού της επιφάνειας, επηρεάζεται επομένως από τον άνεμο, τη βροχή και την ακτινοβολία του ουρανού Τιμές της θερμικής αντίστασης των συνθηκών του εξωτερικού της επιφάνειας δίδονται στον επόμενο πίνακα 4

Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Πίνακας 4 Αντιστάσεις των συνθηκών του εξωτερικού της επιφάνειας καλύμματος του θερμοκηπίου (IHVE, 1971) Έκθεση στον άνεμο Θερμική αντίσταση Θερμική αντίσταση οροφής πλευρών m Κ/W m Κ/W Υπήνεμη,8,7 Κανονική,55,45 Προσήνεμη,3, 3 Απώλειες από διαφυγές του αέρα Αφορούν την ενέργεια που ανταλλάσσεται με την είσοδο και έξοδο του αέρα στο θερμοκήπιο Ο ρυθμός ανταλλαγών αέρα εξαρτάται από το σχήμα του θερμοκηπίου, το υλικό κάλυψης, τον τρόπο προσαρμογής του υλικού κάλυψης, τη θέση των παραθύρων εξαερισμού και την ταχύτητα και κατεύθυνση του ανέμου Για τον προσδιορισμό της ανταλλασσόμενης ενέργειας από τις διαρροές του αέρα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η επόμενη σχέση: V Cp ρ R (Ti T ) (6) Α q v g όπου: V είναι ο όγκος του θερμοκηπίου σε m 3 R είναι ο αριθμός των ανανεώσεων του αέρα ανά ώρα C p είναι η ειδική θερμότητα του αέρα για σταθερή πίεση σε J /Kg Κ ρ είναι η πυκνότητα του αέρα σε Kg/m 3 R Επομένως : είναι οι ανανεώσεις του αέρα την ώρα σε 1/h Το R υπολογίζεται από τις σχέσεις (11) και (118) Από τη σχέση (118) είναι R=,7 +,5u και από τη σχέση (11 u =,85u 1 (11) R=,7 +,5u =,7 +,5,85 u 1 =,7 +,45 u 1 Για μέσες συνθήκες ισχύει: C p = 11 J /Kg Κ και ρ = 1,5 Kg/m 3, οπότε C p ρ = 165 J /m 3 Κ =,35 Wh/ m 3 Κ Άρα: Vo q v,35 R (Ti T ) [W/m ] (7) Α g 4 Υπολογισμός των συνολικών απωλειών Οι συνολικές απώλειες θερμότητας από το θερμοκήπιο στη μονάδα χρόνου και ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, υπολογίζονται από τη σχέση: q = q c + q v [W/m ] (1) Οι μηνιαίες απώλειες ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, υπολογίζονται από τη σχέση: q M = qd N = (q c + q v ) D N [kwh/m μήνα] (8)

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 1 Οι συνολικές μηνιαίες απώλειες από το θερμοκήπιο υπολογίζονται από τη σχέση: q TM = q M A g [kwh/μήνα] (9) Στη σχέση (8) D N είναι η μέση μηνιαία διάρκεια της νύχτας η οποία υπολογίζεται από τη σχέση: D N = NL x μ (1) όπου : NL είναι η διάρκεια της νύχτας της αντιπροσωπευτικής ημέρας του μήνα σε ώρες και μ είναι ο αριθμός ημερών του μήνα Η ΝL υπολογίζεται είτε από τον πίνακα 5, είτε από τη σχέση: NL = 4 DL (11) Όπου DL είναι η διάρκεια της ημέρας σε h, που υπολογίζεται είτε από τον πίνακα 5, είτε 1 από τη σχέση (16): DL συν ( εφφ εφδ) 15 Πίνακας 5 Μέση διάρκεια της ημέρας, DL, κατά μήνα και γεωγραφικό πλάτος Μήνας Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Αντιπροσωπευτική ημέρα (Ι) 17 47 75 15 135 16 198 8 58 88 318 344 Απόκλιση της γης, δ, ( ο ) -,9-1,95 -,4 9,41 18,79 3,9 1,18 13,45, -9,6-18,91-3,5 Γεωγραφικό πλάτος, φ, ( ο ) Διάρκεια της ημέρας, DL, ( h ) 35, 9,93 1,76 11,77 1,89 13,84 14,3 14,1 13,9 1,1 11,9 1,15 9,69 35, 9,91 1,75 11,77 1,9 13,85 14,33 14,1 13,3 1,1 11,9 1,14 9,67 35,4 9,9 1,75 11,77 1,9 13,87 14,35 14,13 13,31 1,1 11,8 1,1 9,65 35,6 9,88 1,74 11,77 1,91 13,88 14,37 14,15 13,3 1,1 11,7 1,11 9,64 35,8 9,87 1,73 11,77 1,9 13,89 14,39 14,16 13,3 1,1 11,7 1,9 9,6 36, 9,85 1,7 11,77 1,9 13,91 14,41 14,18 13,33 1,1 11,6 1,8 9,6 36, 9,83 1,71 11,76 1,93 13,9 14,4 14, 13,34 1, 11,5 1,6 9,58 36,4 9,8 1,7 11,76 1,94 13,94 14,44 14,1 13,35 1, 11,4 1,5 9,56 36,6 9,8 1,69 11,76 1,94 13,95 14,46 14,3 13,36 1, 11,4 1,3 9,54 36,8 9,78 1,68 11,76 1,95 13,97 14,48 14,5 13,37 1, 11,3 1, 9,53 37, 9,77 1,67 11,76 1,96 13,98 14,5 14,6 13,38 1, 11, 1,1 9,51 37, 9,75 1,66 11,76 1,96 14, 14,5 14,8 13,4 1, 11, 9,99 9,49 37,4 9,73 1,65 11,75 1,97 14,1 14,54 14,3 13,41 1,3 11,1 9,98 9,47 37,6 9,7 1,64 11,75 1,98 14,3 14,56 14,3 13,4 1,3 11, 9,96 9,45 37,8 9,7 1,63 11,75 1,99 14,4 14,57 14,33 13,43 1,3 1,99 9,95 9,43 38, 9,68 1,6 11,75 1,99 14,6 14,59 14,35 13,44 1,3 1,99 9,93 9,41 38, 9,67 1,61 11,75 13, 14,7 14,61 14,37 13,45 1,3 1,98 9,91 9,39 38,4 9,65 1,6 11,74 13,1 14,9 14,63 14,39 13,46 1,3 1,97 9,9 9,37 38,6 9,63 1,59 11,74 13,1 14,1 14,65 14,4 13,47 1,4 1,97 9,88 9,35 38,8 9,61 1,58 11,74 13, 14,1 14,67 14,4 13,48 1,4 1,96 9,87 9,33 39, 9,6 1,57 11,74 13,3 14,13 14,69 14,44 13,49 1,4 1,95 9,85 9,31 39, 9,58 1,56 11,74 13,4 14,15 14,71 14,46 13,5 1,4 1,94 9,84 9,9 39,4 9,56 1,55 11,73 13,4 14,16 14,73 14,47 13,51 1,4 1,94 9,8 9,7 39,6 9,54 1,54 11,73 13,5 14,18 14,75 14,49 13,5 1,4 1,93 9,8 9,5 39,8 9,5 1,53 11,73 13,6 14, 14,77 14,51 13,53 1,5 1,9 9,79 9,3

Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 4, 9,51 1,5 11,73 13,7 14,1 14,79 14,53 13,54 1,5 1,91 9,77 9,1 4, 9,49 1,51 11,73 13,7 14,3 14,8 14,55 13,56 1,5 1,9 9,76 9,19 4,4 9,47 1,49 11,73 13,8 14,4 14,84 14,57 13,57 1,5 1,9 9,74 9,17 4,6 9,45 1,48 11,7 13,9 14,6 14,86 14,59 13,58 1,5 1,89 9,7 9,15 4,8 9,43 1,47 11,7 13,1 14,8 14,88 14,61 13,59 1,6 1,88 9,71 9,13 41, 9,41 1,46 11,7 13,11 14,9 14,9 14,6 13,6 1,6 1,87 9,69 9,11 41,5 9,36 1,43 11,71 13,1 14,34 14,95 14,67 13,63 1,6 1,85 9,65 9,5 4, 9,3 1,41 11,71 13,14 14,38 15,1 14,7 13,66 1,7 1,83 9,6 9, 5 Άσκηση 5 Να γίνει ο υπολογισμός των θερμικών αναγκών ενός θερμοκηπίου που είναι εγκατεστημένο στη Θεσσαλονίκη για το μήνα Ιανουάριο σύμφωνα με την απλοποιημένη μέθοδο της οικοδομικής Το θερμοκήπιο είναι απλό τοξωτό ενός ανοίγματος έχει πλάτος s = 6, m και μήκος L = 4, m Έχει κάλυψη από απλό φύλλο πολυαιθυλενίου, θερμαίνεται με αερόθερμο και είναι τοποθετημένο σε περιοχή προστατευμένη από τον άνεμο Στο θερμοκήπιο καλλιεργούνται τριαντάφυλλα Λύση 51 Υπολογισμός γεωμετρικών και κλιματολογικών παραμέτρων Ag sl 6, m 4, m 4, m A c π s π s L,5 4 3,14 6, m 4, 3,14 6, m,5 4 m 45,7 m V π s 3,14 6, m 3 L,5 4, m 565,49 m φ 4 4 45 4 45 6 4 4,75 4,75 Αντιπροσωπευτική ημέρα του Ιανουαρίου: Ι =17 Η θέρμανση είναι αναγκαία όταν για τη μέση θερμοκρασία νυκτός ισχύει η σχέση : T < T i Η T o σύμφωνα με την ιστοσελίδα της ΕΜΥ: http://wwwhnmsgr/hnms/greek/climatology/ και την ιστοσελίδα της Meteo: wwwmeteogr/meteoplus/climaticdatagrxls, για τη Θεσσαλονίκη έχει τις τιμές του επόμενου πίνακα 1 Πίνακας 1 Μέση θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος στη Θεσσαλονίκη σε C σύμφωνα με την ΕΜΥ και τη Meteo T ( C) Μήνας Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ ΕΜΥ 5, 6,7 9,7 14, 19,6 4,4 6,6 6, 1,8 16, 11, 6,9 Meteo 5, 6,7 9,6 14, 19,5 4, 6,5 5,8 1,8 16, 1,9 6,7 Από τον πίνακα 1 προκύπτει για το μήνα Ιανουάριο T = 5, C Από τον πίνακα 11 (σελ ) προκύπτει η επιθυμητή θερμοκρασία εσωτερικού χώρου: T i = 15 C

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 3 Οι συνολικές απώλειες θερμότητας από το θερμοκήπιο μπορεί να εκφρασθούν ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, από τη σχέση (1): q q όπου: c q v [W /m ] q c είναι όλες οι απώλειες ενέργειας (κυρίως με συναγωγή και ακτινοβολία) μέσω του καλύμματος σε W /m q v είναι οι απώλειες ενέργειας από τις διαρροές αέρα σε W /m 5 Απώλειες ενέργειας από το κάλυμμα Οι απώλειες ενέργειας από το κάλυμμα υπολογίζονται από τη γραμμική σχέση (): Ac K (T T ) [ W/m ] c i A q c g Θεωρείται ότι η θέρμανση του θερμοκηπίου θα γίνει είτε με σωλήνες ψηλά, στα τοιχώματα και στους ενδιάμεσους στύλους είτε με ελεύθερα αερόθερμα, οπότε από τον πίνακα 1 προκύπτει η θερμική αντίσταση συνθηκών της εσωτερικής επιφανείας: R i,9 m K/W Επειδή η κάλυψη είναι απλό φύλλο PE προκύπτει, από τον πίνακα, η θερμική αντίσταση του υλικού: R,1m K/W λ Τέλος με την παραδοχή ότι η κατασκευή είναι εγκατεστημένη σε υπήνεμη περιοχή και επειδή στο τοξωτό θερμοκήπιο θεωρείται ότι υπάρχει μόνο στέγη και όχι πλαϊνοί τοίχοι προκύπτει, από τον πίνακα 3, η θερμική αντίσταση συνθηκών της εξωτερικής επιφανείας: R,7 m K/W out Επομένως : Κ c οπότε: q c 1 = 5,56 W/m o K,9,1,7 45,7m 4m 5,56W / m K (15, 5,) 53 Απώλειες από διαφυγές του αέρα K 93,89W / m Οι απώλειες ενέργειας από διαφυγές του αέρα υπολογίζονται από τη σχέση (7) : Vo,35 R (Ti T ) [W/m ] Α q v g Ο αριθμός των ανανεώσεων του αέρα ανά ώρα είναι: R,7,45 u 1 [ h -1 ]

4 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Το u 1 εκφράζεται σε m/s και παίρνεται είτε από τον πίνακα 15 (σελ 9), είτε από ιστοσελίδες όπως πχ την ιστοσελίδα της ΕΜΥ: http://wwwhnmsgr/hnms/greek/climatology/ ή την ιστοσελίδα της meteo : wwwmeteogr/meteoplus/climaticdatagrxls Στην προκειμένη περίπτωση από τον πίνακα 16 προκύπτει u 1 =,98 m/s Άρα R,7,45 u -1 1,7,45 x,98 1,97 h Με αντικατάσταση των δεδομένων προκύπτει: -3-1 565,49 m -1 q v,35 Wh m K 1,97 h 1, K 16,5 W/m 4 m 54 Υπολογισμός των συνολικών απωλειών 3 Οι συνολικές απώλειες θερμότητας από το θερμοκήπιο στη μονάδα χρόνου και ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, υπολογίζονται από τη σχέση: q q q M c qv [W/m ] 93,89 W/m 16,5 W/m 11,14 W/m Οι μηνιαίες απώλειες ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, υπολογίζονται από τη σχέση: q D N kwh / m / μήνα Το D N, όπως υπολογίζεται με γραμμική παρεμβολή από τον πίνακα 5 για φ = 4,75 ο και για το μήνα Ιανουάριο είναι: D N (4-9,435) h/ 31/μήνα14,565 h/ 31/μήνα 451,515 h/μήνα Επομένως : q M 11,14 W/m 451,515 h/μήνα 4979,86 Wh/m /μήνα q TM q M A (για τον μήνα Ιανουάριο) 6 Άσκηση 6 g 4979,86 Wh/m /μήνα 4, m 11935166,9 Wh//μήνα 11935,167 kwh/μήνα Δίνεται ένα αμφικλινές θερμοκήπιο με κάλυψη από απλό υαλοπίνακα που είναι εγκατεστημένο στη Θεσσαλονίκη 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 μελιτζάνας Ζητείται να υπολογιστεί η απαιτούμενη συνολική ενέργεια θέρμανσης για το μήνα Ιανουάριο με τη μέθοδο που χρησιμοποιείται στην οικοδομική Δίδεται Ν =3 u 1 =,98 m/s φ =(5 +,Ν) ο h=3, m b= (6, +,N) m L = (5 +,N) m

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 5 Λύση Δεδομένα: b = (6, +,x3n) = 6,3 m, h = 3, m, φ =(5 +,x3) ο 5,6 και L = (5 +,x 3) = 5,6 m 61 Υπολογισμός γεωμετρικών και κλιματολογικών παραμέτρων A g b L 6,3 5,6 36,64 m A c (h b ) συνφ L (b h 1 b b εφφ) ( h b ) συνφ b L b h εφφ) 6,6 6,6 ( 3, ) 5,6 6,6 3, o συν(5,6 ) o εφ(5,6 )) 687,5 m V b 6,6 o 3 (b h εφφ) L (6,6 3, εφ(5,6 )) 5,6 1137,13 m φ 4 4 45 4 45 6 4,75 4 4,75 Αντιπροσωπευτική ημέρα του Ιανουαρίου: Ι =17 Από τον πίνακα 1 (σελ ) προκύπτει για το μήνα Ιανουάριο T = 5, C Από τον πίνακα 11 (σελ ) προκύπτει η επιθυμητή θερμοκρασία εσωτερικού χώρου: T i = 15 C Οι συνολικές απώλειες θερμότητας από το θερμοκήπιο μπορούν να εκφρασθούν ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, από τη σχέση: q q q [W /m ] (1) όπου: c v q c είναι όλες οι απώλειες ενέργειας (κυρίως με συναγωγή και ακτινοβολία) μέσω του καλύμματος σε W /m q v είναι οι απώλειες ενέργειας από τις διαρροές αέρα σε W /m 6 Απώλειες ενέργειας από το κάλυμμα Οι απώλειες ενέργειας από το κάλυμμα υπολογίζονται από τη γραμμική σχέση: Ac K c (Ti T ) [ W/m ] () A qc g Επειδή η θέρμανση του θερμοκηπίου θα γίνει είτε με σωλήνες στο έδαφος, από τον πίνακα 1 προκύπτει η θερμική αντίσταση συνθηκών της εσωτερικής επιφανείας: R i,1 m K/W Επειδή η κάλυψη είναι απλός υαλοπίνακας προκύπτει, από τον πίνακα, η θερμική αντίσταση του υλικού: R,1m K/W λ

6 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Τέλος η θερμική αντίσταση συνθηκών της εξωτερικής επιφανείας προκύπτει από τη σχέση : A R A R προσ τοίχου out προσ τοίχου υπήν τοίχου out υπήν τοίχου R out A A όπου: A A A c προσοροφ A προστοιχου προσοροφ R προστοίχου out προσοροφ A A A A A υπιντοιχου υπινοροφ c υπήνοροφ υπήν τοίχου c R A out υπήνοροφ προσοροφ A A όψεων R out A υπήν οροφ c υπήν τοίχου A h L 3, m 5,6 m 151,8 m όψεων b 6,6 L 5,6 169,5m o συνφ συν(5,6 ) 1 b 1 6,6 o Aοψεων (b h b εφφ) (6,6 3, 6,6 εφ(5,6 )) 44,95 m και από τον πίνακα 4 R R R R out προσ τοίχου out υπήν τοίχου out προσοροφ out υπήν οροφ,3 m,8 m, m,7 m K / W K / W K / W K / W 151,8,3 151,8,8 169,5, 169,5,7 44,95,7 R out,51m 687,5 Επομένως : Κ c οπότε: q c 1 5,53,1,1,51 W/m o K 687,5m 36,64m 5,53 W / m K (15, 5,) K 13,747 W / m K / W 63 Απώλειες από διαφυγές του αέρα q v Οι απώλειες ενέργειας από διαφυγές του αέρα υπολογίζονται από τη σχέση (7) : Vo,35 R (T T ) [W/m ] i Α q v g Ο αριθμός των ανανεώσεων του αέρα ανά ώρα είναι: -1 R,7,45 u [ h ] 1 Το u 1 εκφράζεται σε m/s και παίρνεται είτε από τον πίνακα 16 (σελ 7), είτε από ιστοσελίδες όπως πχ την ιστοσελίδα της ΕΜΥ: http://wwwhnmsgr/hnms/greek/climatology/ ή την ιστοσελίδα της Meteo : wwwmeteogr/meteoplus/climaticdatagrxls

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 7 Στην προκειμένη περίπτωση από τον πίνακα 16 προκύπτει u 1 =,98 m/s Άρα R,7,45 u -1 1,7,45 x,98 1,97 h Με αντικατάσταση των δεδομένων προκύπτει: -3-1 1137,13 m -1 q v,35 Wh m K 1,97 h 1, K 5,57 W/m 36,64 m 64 Υπολογισμός των συνολικών απωλειών 3 Οι συνολικές απώλειες θερμότητας από το θερμοκήπιο στη μονάδα χρόνου και ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, υπολογίζονται από τη σχέση: q q q M c qv [W/m ] 13,747 W/m 5,57 W/m 149,317 W/m Οι μηνιαίες απώλειες ανά μονάδα καλυμμένου εδάφους, υπολογίζονται από τη σχέση: q D N kwh / m / μήνα Το D N, όπως υπολογίζεται με γραμμική παρεμβολή από τον πίνακα 5 για φ = 4,75 ο και για το μήνα Ιανουάριο είναι: D N (4-9,435) h/ 31/μήνα14,565 h/ 31/μήνα 451,515 h/μήνα Επομένως : q M 149,317 W/m 451,515 h/μήνα 6743,9 Wh/m /μήνα q TM q M A (για τον μήνα Ιανουάριο) g 6743,9 Wh/m /μήνα 36,64 m 668738,31Wh//μήνα 668,74 kwh/μήνα

8 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 7 Άσκηση 7 Υπολογισμός των θερμικών αναγκών απλού τοξωτού θερμοκηπίου με την μέθοδο της οικοδομικής Ημερομηνία: Ονοματεπώνυμο σπουδαστή: Εξάμηνο: Να γίνει ο υπολογισμός των θερμικών αναγκών ενός θερμοκηπίου που είναι εγκατεστημένο στ (1) η Θεσσαλονίκη για το μήνα Ιανουάριο σύμφωνα με την απλοποιημένη μέθοδο της οικοδομικής Το θερμοκήπιο είναι απλό τοξωτό ενός ανοίγματος έχει πλάτος s = (5, +,5*Ν) m και μήκος L = (4, +,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 8 Άσκηση 8 Υπολογισμός των θερμικών αναγκών απλού τοξωτού θερμοκηπίου με την μέθοδο της οικοδομικής 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

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Σχεδιασμός συστήματος θέρμανσης θερμοκηπίων 31 Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με νερό ή ατμό 311 Διανομή της θερμότητας στο χώρο Η θερμότητα που παράγεται στον λέβητα, θα πρέπει να μεταφερθεί και να κατανεμηθεί ομοιόμορφα στο χώρο του θερμοκηπίου Στο σύστημα θέρμανσης με σωλήνες ζεστού νερού, που διακλαδίζονται μέσα στο χώρο του θερμοκηπίου, η μετάδοση της θερμότητας γίνεται με συναγωγή και ακτινοβολία σε ίσο περίπου ποσοστό Ο θερμός αέρας στο θερμοκήπιο μαζεύεται ψηλά, όπου ψύχεται από την επαφή του με το κάλυμμα όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι χαμηλή, αυξάνει το ειδικό του βάρος και κατέρχεται χαμηλά στο χώρο των φυτών 31 Σωληνώσεις θερμού νερού ή ατμού Το νερό είτε θερμαίνεται σε έναν λέβητα και προωθείται με κυκλοφορητή στις σωληνώσεις που έχουν εγκατασταθεί στο χώρο του θερμοκηπίου, ή θερμαίνεται σ' ένα μεταλλάκτη ατμού νερού και προωθείται με κυκλοφορητή πάλι στις σωληνώσεις του θερμοκηπίου Όταν δεν απαιτείται θερμότητα στο θερμοκήπιο (ελέγχεται με θερμοστάτη), τότε το νερό μπορεί να κυκλοφορεί μέσα στις σωληνώσεις με τον κυκλοφορητή, χωρίς να διέρχεται από το λέβητα ή το μεταλλάκτη Όταν απαιτείται θερμότητα, ο θερμοστάτης δίνει εντολή να ανοίξει αναλογικά μια τρίοδος βαλβίδα για να επιτρέψει σε μια ποσότητα από το νερό των σωληνώσεων να περάσει από το λέβητα ή το μεταλλάκτη και να θερμανθεί πριν επανακυκλοφορήσει στις σωληνώσεις θέρμανσης Ένας άλλος θερμοστάτης τοποθετημένος στο λέβητα ευαισθητοποιείται με τη θερμοκρασία του νερού στο λέβητα και αυτόματα μέσω του καυστήρα αναβοσβήνει τη φωτιά, ώστε η θερμοκρασία του νερού να διατηρείται σταθερή και να μην υπερβαίνει ένα καθορισμένο όριο (συνήθως 85 C ή 95 C) Στη Β Ευρώπη, σε αντίθεση με ότι συμβαίνει στη Β Αμερική, ακόμη και σε μεγάλα θερμοκήπια προτιμούν τη θέρμανση με ζεστό νερό από αυτήν με ατμό Συνήθως χρησιμοποιούν καυστήρα ατμού με μεταλλάκτη ζεστού νερού και εφαρμόζουν σύστημα υψηλής πίεσης που επιτρέπει υψηλότερες θερμοκρασίες στο νερό και επομένως μεγαλύτερη θερμική απόδοση, σε σχέση με τα συστήματα χαμηλής πίεσης Το ζεστό νερό, στο σύστημα χαμηλής πίεσης, έχει συνήθως θερμοκρασία 85 C, μπορεί όμως να αυξηθεί σε περιπτώσεις μεγάλων απαιτήσεων σε θερμότητα Στο σύστημα υψηλής πίεσης το ζεστό νερό έχει θερμοκρασία περίπου 95 C Οι σωλήνες που χρησιμοποιούνται συνήθως για διανομή της θερμότητας στην περιφέρεια του θερμοκηπίου είναι μαύροι σιδηροσωλήνες διαμέτρου 5 cm (") Το μήκος των σωλήνων που χρειάζονται στο χώρο του θερμοκηπίου, προσδιορίζεται από τις απαιτούμενες ανάγκες σε θερμότητα και την απόδοση των σωλήνων Σπουδαίο ρόλο για την ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας μέσα στο θερμοκήπιο παίζει η θέση που θα τοποθετηθούν οι σωληνώσεις διανομής

3 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 313 Υπολογισμός των σιδηροσωλήνων θέρμανσης των θερμοκηπίων 3131 Θερμική απόδοση των σιδηροσωλήνων θέρμανσης Η θερμική απόδοση των σιδηροσωλήνων θέρμανσης των θερμοκηπίων, ανά μέτρο μήκους τους, προκύπτει από τη σχέση : Q σ όπου : p σωλ c T υ T i p c (T - T ) [W/m] (31) σωλ υ i είναι η περίμετρος του σωλήνα σε m είναι συντελεστής απόδοσης του σωλήνα ο οποίος προκειμένου για σωλήνες σε οριζόντια διάταξη παίρνει την τιμή c οριζ = 14 W/m Κ, και για σωλήνες σε κατακόρυφη διάταξη παίρνει την τιμή c κατ = 11,5 W/m Κ είναι θερμοκρασία του νερού θέρμανσης σε Κ είναι θερμοκρασία του εσωτερικού του θερμοκηπίου σε Κ 313 Απαιτούμενο μήκος των σωλήνων θέρμανσης Το απαιτούμενο μήκος των σωλήνων θέρμανσης είναι : L σωλ Q [m] (3) n Q σ ακόμη πρέπει να ισχύει: L σωλ > περίμετρος θερμοκηπίου όπου : Q n είναι οι συνολικές θερμικές απώλειες σε W υπολογιζόμενες με μία από τις σχέσεις Q = Q H A g ή q A g ανάλογα με την μέθοδο υπολογισμού των θερμικών απωλειών που χρησιμοποιείται, μάλιστα Q είναι οι μέγιστες απαιτήσεις είναι ο βαθμός αποδόσεως του συστήματος 314 Σωληνώσεις ατμού Οι σωληνώσεις αυτές κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του συστήματος θέρμανσης βρίσκονται σε θερμοκρασία 1 C (κάτω από μια σχετικά χαμηλή πίεση των 5 Ρa περίπου), σε αντίθεση με τις σωληνώσεις ζεστού νερού που βρίσκονται σε χαμηλότερη θερμοκρασία (8 C 95 C) Για το λόγο αυτό απαιτείται μικρότερη επιφάνεια σωλήνων για να αποδώσει την ίδια ποσότητα θερμίδων στο χώρο του θερμοκηπίου Επειδή επί πλέον η κυκλοφορία του ατμού μέσα στις σωληνώσεις συναντά μικρότερες αντιστάσεις απ' ό,τι το νερό, η συνήθης διάμετρος για σωληνώσεις ατμού είναι,5-4 cm (1" - 1 1/"), αντί των 5 cm που χρησιμοποιούνται στην περιφέρεια του θερμοκηπίου στην περίπτωση του ζεστού νερού Ο ατμός παράγεται στο λέβητα και μεταφέρεται στο θερμοκήπιο μέσω των σωληνώσεων μεταφοράς Η ροή του ατμού στις σωληνώσεις ρυθμίζεται από ηλεκτρική βαλβίδα Ένας θερμοστάτης που βρίσκεται στο θερμοκήπιο, ανοίγει τη βαλβίδα όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από το επιθυμητό επίπεδο και αντίθετα Στον πίνακα 31 δίνεται η αποδιδόμενη

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 31 ενέργεια από σιδηροσωλήνες ατμού όταν η θερμοκρασία στο εσωτερικό του θερμοκηπίου διατηρείται σταθερή και ίση με 15,5 C Πίνακας 31 Αποδιδόμενη ενέργεια ατμού ανά μέτρο μήκους σωλήνα Μέσο θέρμανσης σωλ *[inch] Q σ [W/m] Ατμός 1 C 1 ½ Ατμός 1 C 1 ¼ 173 * Διάμετρος σωλήνα 315 Θέση των σωλήνων θέρμανσης Οι γραμμές φύτευσης, των φυτών που αποκτούν σημαντικό ύψος, πρέπει να έχουν προσανατολισμό Βορρά-Νότου Εάν έχουν προσανατολισμό Ανατολής-Δύσης, το ένα φυτό θα σκιάζει το άλλο, ιδιαίτερα το πρωί και το απόγευμα, όταν η ένταση του φωτισμού είναι μικρότερη Οι σωλήνες θέρμανσης, για να μην εμποδίζουν την κυκλοφορία στο θερμοκήπιο, θα πρέπει να κατευθύνονται παράλληλα προς τις γραμμές των φυτών Οι κεντρικές σωληνώσεις που φέρνουν το νερό από το λέβητα και οι σωληνώσεις επιστροφής που μαζεύουν το νερό, το οποίο επιστρέφει από το θερμοκήπιο και το οδηγούν στο λέβητα, τοποθετούνται συνήθως στην περιφέρεια του θερμοκηπίου Η θερμότητα χάνεται πιο γρήγορα στην περιφέρεια απ' ότι στο κέντρο του θερμοκηπίου, γι' αυτό, για να υπάρξει ομοιόμορφη θερμοκρασία στο χώρο του, θα πρέπει ένα πολύ μεγάλο μέρος της ενέργειας να αποδίδεται στην περιφέρεια με την εγκατάσταση ικανού μήκους σωληνώσεων Δεν είναι σκόπιμη όμως η τοποθέτηση όλων των σωλήνων περιμετρικά, γιατί τα ρεύματα του αέρα που δημιουργούνται από τις ψυχρές επιφάνειες της οροφής και το θερμό κέντρο προκαλούν κατά τόπους ψυχρές θέσεις στο εσωτερικό του θερμοκηπίου Γενικά όσο αφορά την τοποθέτηση των σωλήνων ισχύουν τα εξής: περίπου το ένα τρίτο (1/3) των σωληνώσεων, όχι όμως πάνω από 8 σειρές σωλήνων ή λιγότερες από δύο, τοποθετείται περιμετρικά, τα υπόλοιπα δύο τρίτα (/3) τοποθετούνται στο εσωτερικό χαμηλά μεταξύ των φυτών, ή ένα μέρος στην οροφή και το άλλο χαμηλά μεταξύ των φυτών, σε θερμοκήπια που είναι εγκατεστημένα σε περιοχές όπου συμβαίνουν μεγάλες χιονοπτώσεις συνηθίζεται να τοποθετούνται και λίγοι σωλήνες ψηλά κοντά στην στέγημε σκοπό να συνεισφέρουν στο ταχύτερο λιώσιμο του χιονιού και την μείωση του φορτίου χιονιού στη στέγη

3 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 3 Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με σωλήνες κατανομής του θερμού αέρα Οι πλαστικοί διάτρητοι σωλήνες μπορεί να βρίσκονται στο επίπεδο του εδάφους ή να κρέμονται από την οροφή, πάνω από το ύψος των φυτών 31 Πλαστικοί διάτρητοι σωλήνες στο επίπεδο του εδάφους Οι σωλήνες κατανομής του θερμού αέρα μέσα στο θερμοκήπιο τοποθετούνται σε ίσες αποστάσεις κατά μήκος του θερμοκηπίου H διάμετρος των σωλήνων αυτών είναι 15 - cm και οι οπές εξόδου του θερμού αέρα ανοίγονται σε διαστήματα 15-6 cm Ο αέρας που εξέρχεται κοντά στην κλειστή άκρη του σωλήνα είναι περισσότερος απ' ότι στην αρχή, επειδή όμως συμβαίνουν και απώλειες θερμότητας από τα τοιχώματα του σωλήνα, τα δυο αυτά γεγονότα τείνουν να αλληλοεξουδετερώνουν την ανομοιομορφία Το σύστημα θα πρέπει να μπορεί να αποσυνδέεται εύκολα την εποχή όπου δεν απαιτείται θέρμανση Επίσης οι εργάτες που εργάζονται μέσα στο θερμοκήπιο θα πρέπει να προσέχουν περισσότερο, ώστε να μην καταστρέψουν με τα πόδια τους σωλήνες Με τους σωλήνες σε αυτή τη θέση, η θερμοκρασία και η ταχύτητα του αέρα που εξέρχεται από τις οπές δεν πρέπει να είναι μεγάλη, επειδή ζημιώνει τα φυτά Το γεγονός αυτό και η μεγάλη αντίσταση των φυτών στη ροή του αέρα δημιουργούν δυσκολία στην ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας σ' όλο το χώρο του θερμοκηπίου Για να βελτιωθεί η ομοιομορφία θα πρέπει ο αριθμός των σωλήνων να είναι αρκετά μεγάλος (σχεδόν σε κάθε δίδυμη σειρά φυτών) και ομοιόμορφα κατανεμημένος στο χώρο Συχνά ο θερμός αέρας που εξέρχεται από τις οπές, αναγκαστικά πέφτει επάνω στα φύλλα που βρίσκονται κοντά, πριν προλάβει να αναμιχθεί με τον κρύο αέρα και προκαλεί ζημιές Εάν το μήκος του θερμοκηπίου είναι μικρότερο από 18 m, τότε η κατανομή μπορεί να γίνει από την μια άκρη στην άλλη Εάν όμως το μήκος είναι μεγαλύτερο, η κατανομή γίνεται από το μέσον του θερμοκηπίου προς τις δυο άκρες 3 Πλαστικοί διαφανείς διάτρητοι σωλήνες στην οροφή Σε αυτή την περίπτωση τοποθετούνται λιγότεροι σωλήνες 3-4 cm επάνω από το ύψος των φυτών Σε θερμοκήπια με πλάτος μικρότερο από 9 m τοποθετείται μόνον ένας τέτοιος σωλήνας κατά μήκος του κέντρου του θερμοκηπίου Σε θερμοκήπια μεγαλύτερου πλάτους χρησιμοποιούνται παραπάνω σωλήνες Σωλήνας διαμέτρου 5-7 cm φέρει συνήθως δυο οπές ανά 3 cm κατά μήκος του σωλήνα, διαμέτρου 5 cm Η συνολική επιφάνεια των οπών είναι συνάρτηση της διαμέτρου του σωλήνα και της παροχής του ανεμιστήρα του αερόθερμου (Bailey BJ, 1978) H έξοδος του αέρα από τις οπές του σωλήνα θα πρέπει να έχει αρκετή κινητική ενέργεια ώστε να μπορέσει να αναμιχθεί με το πυκνότερο ψυχρότερο αέρα του θερμοκηπίου, είδ άλλως δεν θα αναμιχθεί αλλά θα συσσωρευτεί στην οροφή O ίδιος σωλήνας μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την εσωτερική κυκλοφορία του αέρα στο θερμοκήπιο, χωρίς να λειτουργεί το αερόθερμο Έτσι, ακόμα και όταν δεν χρειάζεται θέρμανση, είναι δυνατόν να υπάρχει ομοιομορφία συνθηκών σε όλο το χώρο του θερμοκηπίου και να αποφευχθεί η διαστρωμάτωση του αέρα Με το σύστημα αυτό, εκτός από την ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας, επιτυγχάνεται η μείωση της σχετικής υγρασίας και η αναπλήρωση του CΟ στο χώρο γύρω από τα φύλλα Κατά την κυκλοφορία του αέρα στο εσωτερικό του θερμοκηπίου, μπορεί να γίνει και φυτοπροστασία με τη χρησιμοποίηση πτητικών φυτοφαρμάκων, τα οποία με πεπιεσμένο αέρα ωθούνται στο σωλήνα από ένα σημείο που βρίσκεται 6 cm μετά τον ανεμιστήρα Με

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 33 τη συνεχή κυκλοφορία του αέρα, το φυτοφάρμακο κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο του χώρο του θερμοκηπίου, δρώντας αποτελεσματικά Από σχετικές με το διάτρητο σωλήνα μελέτες του Carpenter W an Willis W (1957) παραθέτουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα: Για κάθε διάτρητο σωλήνα υπάρχει ένας κρίσιμος μέγιστος αριθμός οπών στο σωλήνα Η ισχύς του ανεμιστήρα, με στατική πίεση -3 Ρa πρέπει να είναι τέτοια ώστε να εξασφαλίζει παροχή -3 % τουλάχιστον του όγκου του θερμοκηπίου ανά λεπτό Η επιφάνεια της τομής του σωλήνα πρέπει να είναι περίπου,33 m για κάθε παροχή 1 m 3 /min του ανεμιστήρα Εάν η σχέση μεταξύ της συνολικής επιφάνειας των οπών προς την επιφάνεια της εγκάρσιας διατομής του σωλήνα είναι < 1,3 η αποτελεσματικότητα του εξαεριστήρα δεν είναι καλή, εάν επίσης είναι >,4 έχουμε αστάθεια του αγωγού σωλήνα Συνιστάται η σχέση να βρίσκεται μεταξύ 1,5 και, Όταν η διάμετρος των οπών είναι μεταξύ 4 6 cm, δεν παρουσιάζονται προβλήματα στην απόδοση του ανεμιστήρα και του σωλήνα Με διαφορετική διάμετρο πιθανό να παρουσιασθούν προβλήματα Εάν η κατανομή των οπών είναι ομοιόμορφη, η ποσότητα και η ταχύτητα του αέρα που βγαίνει από τις οπές, κοντά στην κλειστή άκρη, είναι συνήθως διπλάσια από εκείνη των οπών κοντά στον ανεμιστήρα Τα προηγούμενα ισχύουν πλήρως για μήκος αγωγού 3 m H απόδοση αγωγών μήκους μικρότερου ή μεγαλύτερου από 3 m είναι η ίδια και εφαρμόζονται οι ίδιες αρχές υπολογισμού, όμως o αγωγός μεγάλου μήκους πρέπει να έχει τον ίδιο αριθμό οπών εξόδου του αέρα, όπως και ο αγωγός μικρού μήκους, εφ' όσον η συνολική παροχή θα είναι η ίδια Η διαφορά θα είναι στο ότι o μακρύς αγωγός θα έχει μεγαλύτερες αποστάσεις μεταξύ των οπών Στους αγωγούς με μήκος μεγαλύτερο των 3 m, οι απώλειες φορτίου εξ αιτίας των τριβών, αλλάζουν την ταχύτητα εξόδου του αέρα από τις οπές Γι' αυτό συνήθως διατηρείται η ίδια ταχύτητα χρησιμοποιώντας αγωγούς μεγαλύτερης διαμέτρου Οι αγωγοί αυτοί (όταν απαιτείται κυκλοφορία του αέρα χωρίς θέρμανση) μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για ταχύτητες του ανεμιστήρα, ακόμα και στο % της μεγίστης ταχύτητας, υπό τον όρο ότι οι αγωγοί παραμένουν φουσκωμένοι και κρέμονται σωστά Βρέθηκε ότι η γωνία του κώνου εξόδου του ρεύματος αέρα από τις οπές ποικίλει από πολύ οξεία στην αρχή προς την πλευρά του ανεμιστήρα, προς ορθή γωνία στο τέλος του σωλήνα (κλειστή άκρη) Όταν οι σωλήνες με ίδια διαστήματα οπών, δεν εξασφαλίζουν ομοιόμορφη κατανομή αέρα, αλλά όσο πλησιάζουμε προς το τέλος, η παροχή των οπών είναι μεγαλύτερη Το γεγονός αυτό αποδεικνύεται ευνοϊκό, διότι δεν δημιουργούνται μικροί κύκλοι του αέρα με το αερόθερμο, που θα είχαν ως συνέπεια μεγάλες παροχές και υψηλότερη θερμοκρασία, στην αρχή σε τοπικό επίπεδο και ανεπαρκή κυκλοφορία του αέρα και χαμηλότερη θερμοκρασία στο βάθος του θερμοκηπίου Όταν τώρα όλο και μεγαλύτερες παροχές θερμού αέρα διασχίζουν διαρκώς μεγαλύτερο μήκος θερμοκηπίου, με τελικό αποτέλεσμα την καλύτερη και πιο ομοιόμορφη κατανομή της θερμότητας

34 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 33 Υπολογισμός της κατανάλωσης καυσίμων Τα καύσιμα που χρησιμοποιούνται μπορεί να είναι στερεά (πχ γαιάνθρακες), υγρά (πχ μαζούτ) και αέρια (πχ υγραέριο) Τα πλεονεκτήματα του καθ' ενός εξαρτώνται από τη διαθεσιμότητα του σε μια περιοχή, την τιμή κτήσεώς του και από τη μόλυνση που προκαλεί στο περιβάλλον Πρώτο σε προτίμηση είναι το γαιαέριο, όπου βέβαια υπάρχει, διότι μπορεί να αυτοματοποιηθεί εύκολα η λειτουργία του συστήματος θέρμανσης, η εγκατάσταση έχει μικρότερο αρχικό κόστος, επί πλέον δεν χρειάζονται δοχεία αποθήκευσης και καίγεται με πολύ μεγάλη απόδοση, με αποτέλεσμα να χρειάζεται λιγότερη εργασία για συντήρηση του καυστήρα Το προπάνιο και βουτάνιο (υγραέριο) έχουν τα ίδια πλεονεκτήματα, αλλά είναι ακριβότερα και απαιτούνται δοχεία αποθήκευσης Δεύτερα σε προτίμηση καύσιμα είναι το πετρέλαιο και το μαζούτ Με αυτά, το σύστημα θέρμανσης μπορεί να αυτοματοποιηθεί εύκολα, αλλά η συντήρηση του καυστήρα είναι σ' αυτή την περίπτωση συχνότερη (περίπου κάθε δεκαήμερο) Στη θέρμανση του θερμοκηπίου μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά καυστήρες γαιάνθρακα και ξύλου, που στις περισσότερες περιπτώσεις μπορούν να αυτοματοποιηθούν, αλλά χρειάζονται μεγάλες αποθήκες για τα καύσιμα και περισσότερη εργασία συντήρησης και αποκομιδής της στάχτης Η αποδοτικότητα της καύσης υπολογίζεται σε 6 % για το ξύλο και 7 % για το πετρέλαιο Γενικά, θεωρούμε ότι 1 τόνος ξύλου αντιστοιχεί σε 4 lit πετρελαίου Εκεί όπου η τιμή του ξύλου (σε κομμάτια μέχρι 5 cm) ή του γαιάνθρακα είναι χαμηλή, η χρησιμοποίησή τους προσφέρει σημαντική οικονομία Όταν έχουν προσδιορισθεί οι απαιτήσεις σε ενέργεια του θερμοκηπίου, η ποσότητα του καυσίμου που απαιτείται (F) προσδιορίζεται από : QTM 36 F [kg ή l] (33) n Q όπου: F Q TM είναι η συνολικά απαιτούμενη ενέργεια σε kwh η οποια υπολογίζεται από τη σχέση Q TM = q Α g D N (ή Q H A g D N αν χρησιμοποιείται η μέθοδος του ενεργειακού ισοζυγίου) n Q F είναι η αποδοτικότητα της παραγωγής θερμότητας και μεταφοράς της στο θερμοκήπιο είναι η καθαρή ή κατώτερη θερμογόνος τιμή του καυσίμου σε kj/μονάδα καυσίμου Αν το καύσιμο καίγεται σε καυστήρα που βρίσκεται μέσα στο θερμοκήπιο, το n εκφράζει την αποδοτικότητα του καυστήρα, αν όμως η θερμότητα παράγεται σε κάποια απόσταση και μεταφέρεται στο θερμοκήπιο, τότε το η συμπεριλαμβάνει και τις απώλειες ενέργειας κατά τη μεταφορά Εκτός από την περίπτωση φυσικού αερίου, όπου χρησιμοποιείται συμπυκνωτής καμινάδας, το νερό που παράγεται κατά την καύση φεύγει ως ατμός από την καμινάδα Επομένως για τον υπολογισμό θα πρέπει να χρησιμοποιείται η καθαρή ή κατώτερη θερμογόνος τιμή του καυσίμου Η θερμογόνος τιμή μερικών καυσίμων που χρησιμοποιούνται συνήθως, δίδεται στους πίνακες 3 και 33

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 35 Πίνακας 3 Μέση καθαρή θερμογόνος δύναμη και πυκνότητα στερεών καυσίμων Στερεό καύσιμο Μέση θερμογόνος τιμή Πυκνότητα [kj/kg] [kcal/kg] [kg/m 3 ] Ανθρακίτης 3198 765 85-1 Καστανό κάρβουνο (υψηλής ποιότητας) 9 5 6 Καστανό κάρβουνο (χαμηλής ποιότητας) 75 18 6 Λιγνίτης 16 38 6 Τύρφη ξανθή 1547 37 3-4 Καυσόξυλα(σκληρά ξύλα) 1463 35 4-6 Καυσόξυλα(μαλακά ξύλα) 15 3 Κωκ (Cooking coal) 81 67 34-45 Πίνακας 33 Μέση θερμογόνος δύναμη και πυκνότητα υγρών καυσίμων Υγρό καύσιμο Καθαρή θερμογόνος τιμή [kj/l] [kj/kg] Πυκνότητα [kg/m 3 ] Βενζίνη 39 4,74 Καθαρό πετρέλαιο 3357 45,78 Πετρέλαιο μεταφορών και θέρμανσης 3557 46,835 Πετρέλαιο ελαφρό θέρμανσης 3637 45,865 Πετρέλαιο βαρύ θέρμανσης (μαζούτ) 496,94 34 Άσκηση 9 Να γίνει ο υπολογισμός της θέρμανσης ενός θερμοκηπίου που είναι εγκατεστημένο στη Θεσσαλονίκη για το μήνα Ιανουάριο Το θερμοκήπιο είναι απλό τοξωτό ενός ανοίγματος έχει πλάτος s = (5, +,5*Ν) m, μήκος L = (4, +,6*Ν) m και έχει κάλυψη από απλό φύλλο πολυαιθυλενίου Στο θερμοκήπιο καλλιεργούνται τριαντάφυλλα Ο υπολογισμός να γίνει για την περίπτωση: α) Κεντρικού συστήματος θέρμανσης με νερό β) Κεντρικού συστήματος θέρμανσης με ατμό γ) Κεντρικού συστήματος θέρμανσης με σωλήνες κατανομής θερμού αέρα Σε κάθε περίπτωση ο βαθμός αποδόσεως του συστήματος να ληφθεί n =,8 Λύση 341 Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με νερό Επιλέγεται διάμετρος σωλήνα σωλ = και υπολογίζεται η περίμετρος του σωλήνα από τη σχέση: - p 3,14 [(inch,54 1 m/inch)/],16 m σωλ Ακόμη επιλέγεται θερμοκρασία θερμού νερού Τ υ = 9 C Σημ Επιλέγεται μία ενδιάμεση θερμοκρασία νερού ώστε να υπάρχει δυνατότητα αυξομείωσής της στη συνέχεια

36 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Επειδή το θερμοκήπιο είναι μικρού πλάτους θα μπορούσαν να τοποθετηθούν μόνο περιμετρικοί σωλήνες σε κατακόρυφη διάταξη, παρόλα αυτά για να γίνει κατανοητός ο τρόπος υπολογισμού θα τοποθετηθεί το 1/3 των σωλήνων περιμετρικά σε κατακόρυφη διάταξη και τα υπόλοιπα /3 εσωτερικά σε οριζόντια διάταξη μεταξύ των φυτών: Υπολογίζεται ο συντελεστής απόδοσης σωλήνων από τη σχέση: 1 c c 3 κατ 3 c οριζ 1 3 11,5 14, 13,17 W/m / 3 Είναι T i = 15 C, ΔΤ = Τ υ -T i = 9 C 15 C = 75 C ή Κ Σημείωση: επειδή πρόκειται για διαφορά θερμοκρασίας είναι το ίδιο είτε εκφραστεί σε C είτε σε Κ q q Σην άσκηση 3 υπολογίστηκαν οι ανάγκες σε θερμότητα για τον Ιανουάριο: c qv [W/m ] 93,89 W/m 16,5 W/m 11,14 W/m Επομένως οι συνολικές θερμικές απώλειες είναι: K Q q A g 11,14 W/m 4 m 6433,6 Υπολογίζεται το Q σ από τη σχέση (31): W Q L σ p σωλ c (T υ - T ),16 m 13,17 W/m i Το συνολικό απαιτούμενο μήκος σωλήνων είναι: σωλ L περ N Q n Q σ 6433,6 W,8 158,4 W/m 9,7 m Το μήκος σωλήνων που θα τοποθετηθούν περιμετρικά είναι: 9,7 m 3 69,69 m Ο αριθμός των περιμετρικών σειρών σωλήνων είναι : περ / K 75 K 158,4 Lπερ 69,69 m,76 σειρές Περίμετρος Θεροκηπίου (4, 6,) m W/m Υπάρχει όμως περιορισμός ότι δεν μπορεί να είναι οι περιμετρικές σειρές λιγότερες από επομένως επιλέγεται: Ν περ = σειρές L περ Το πραγματικό μήκος των σωλήνων που θα τοποθετηθεί περιμετρικά θα είναι: (4, 6,) m 184, m Οι σωλήνες που θα τοποθετηθούν εσωτερικά σε οριζόντια διάταξη θα έχουν διπλάσιο μήκος αυτών που τοποθετούνται περιμετρικά (ώστε να ισχύει η σχέση /3 προς 1/3) επομένως θα έχουν μήκος: L εσωτ Lπερ 184, m 368, m

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 37 N Ο αριθμός των εσωτερικών σειρών θα είναι: εσωτ L L εσωτ 368, m 9, 4, m 9 σειρές Το πραγματικό συνολικό μήκος των σωλήνων που θα τοποθετηθούν θα είναι ίσο με: L πραγμ Lπερ 9 L 184, m 9 4, 544, Έτσι όμως προέκυψε μεγαλύτερο μήκος σωλήνων από το απαιτούμενο (επομένως για να αποδίδεται η απαιτούμενη ποσότητα θερμότητας πρέπει η θερμοκρασία του θερμού νερού να ελαττωθεί) και πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος για να μειωθεί η θερμότητα, Q σ, που αποδίδουν οι σωλήνες Αυτό μπορεί να συμβεί είτε με την επιλογή σωλήνων μικρότερης διαμέτρου είτε με τη μείωση της θερμοκρασίας του νερού είτε με συνδυασμό των δύο αυτών τρόπων Για να υπολογιστεί η νέα διάμετρος, που πρέπει να επιλεγεί ή η νέα θερμοκρασία του ζεστού νερού, συνδυάζονται οι σχέσεις (31) και (3) και λύνονται είτε ως προς σωλ είτε ως προς Τ υ Καταρχήν υπολογίζεται ποια είναι η απαιτούμενη θερμοκρασία νερού για την επιλεγείσα διαμετρώ σωλήνων σωλ =, T υ Από τις σχέσεις (31) και (3) προκύπτει : Q Τi p 43,8 C σωλ σ Τi c n L σωλ Q p σωλ 15 c m 6433,6 W C,8 544 m,16 m 13,17 W/m Επειδή η θερμοκρασία του νερού που προκύπτει είναι εκτός του ανεκτού εύρους (85 C - 95 C), πρέπει να μικρύνει και η διάμετρος των σωλήνων Επιλέγεται νέα διάμετρος σωλήνων σωλ =1, και υπολογίζεται η απαιτούμενη για αυτή Τ υ Για σωλ =1, προκύπτει: p σωλ 3,14 [(1inch,54 1 - m/inch)/],8 m Επαναλαμβάνονται όλοι οι υπολογισμοί για την εύρεση του μήκους σωλήνων που θα τοποθετηθούν και προκύπτει ξανά ότι L πραγμ = 544, m T υ Όσο αφορά την απαιτουμένη θερμοκρασία του νερού, είναι: n L σωλ Q p σωλ 15 c 6433,6 W C,8 544 m,8 m 13,17 W/m / 7,65 C Επειδή και πάλι η θερμοκρασία του νερού που προκύπτει είναι εκτός του ανεκτού εύρους (85 C - 95 C), πρέπει να μικρύνει ακόμη περισσότερο η διάμετρος των σωλήνων Επιλέγεται νέα διάμετρος σωλήνων η αμέσως μικρότερη διάμετρος που κυκλοφορεί στην αγορά, σωλ =3/4 και υπολογίζεται η απαιτούμενη για αυτή Τ υ p Για σωλ =3/4 προκύπτει: σωλ 3 3,14 [( inch,54 1 4 - m/inch)/],6 m C / C

38 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Επαναλαμβάνονται όλοι οι υπολογισμοί για την εύρεση του μήκους σωλήνων που θα τοποθετηθούν και προκύπτει ξανά ότι L πραγμ = 544, m T υ Η προκύπτουσα απαιτουμένη θερμοκρασία του νερού, είναι: n L σωλ Q p σωλ 15 c 6433,6 W C,8 544 m,6 m 13,17 W/m / 91,86 C η οποία είναι αποδεκτή επειδή είναι εντός του ανεκτού εύρους τιμών 85 C - 95 C Επομένως επιλέγονται: σωλ = 3/4 και Τ υ = 91,86 o C C 34 Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με ατμό L σωλ L περ N Επιλέγεται διάμετρος σωλήνα σωλ =1,5 Από τον πίνακα 31 προκύπτει Q σ = 173 W/m Επομένως 6433,6 W,8 173 W/m 19,99 m Το μήκος σωλήνων που θα τοποθετηθούν περιμετρικά είναι: 19,99 m 3 63,67 m Ο αριθμός των περιμετρικών σειρών σωλήνων είναι : περ Lπερ 63,67 m,69 σειρές Περίμετρος Θεροκηπίου (4, 6,) m Υπάρχει όμως περιορισμός ότι δεν μπορεί να είναι οι περιμετρικές σειρές λιγότερες από επομένως επιλέγεται Ν περ = σειρές L περ Το πραγματικό μήκος των σωλήνων που θα τοποθετηθεί περιμετρικά θα είναι: (4, 6,) m 184, m Οι σωλήνες που θα τοποθετηθούν εσωτερικά σε οριζόντια διάταξη θα έχουν διπλάσιο μήκος αυτών που τοποθετούνται περιμετρικά (ώστε να ισχύει η σχέση /3 προς 1/3) επομένως θα έχουν μήκος: L εσωτ Lπερ N 184, m 368, m Ο αριθμός των εσωτερικών σειρών θα είναι: εσωτ L L εσωτ 368, m 9, 4, m 9 σειρές Το πραγματικό συνολικό μήκος των σωλήνων που θα τοποθετηθούν θα είναι ίσο με: L πραγμ Lπερ 9 L 184, m 9 4, 544, m

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 39 Έτσι όμως προέκυψε μεγαλύτερο μήκος σωλήνων από το απαιτούμενο (επομένως για να αποδίδεται η απαιτούμενη ποσότητα θερμότητας πρέπει η θερμοκρασία του θερμού νερού να ελαττωθεί) και πρέπει να βρεθεί ένας τρόπος για να μειωθεί η θερμότητα, Q σ, που αποδίδουν οι σωλήνες Σε σωλήνες ατμού όμως λόγω έλλειψης στοιχείων δεν είναι δυνατόν να επιλεγούν σωλήνες με διάμετρο μικρότερη από 1,5 Για το λόγο αυτό η περίπτωση θέρμανσης με ατμό για το συγκεκριμένο θερμοκήπιο πρέπει να ανακαταληφθεί 343 Κεντρικό σύστημα θέρμανσης με σωλήνες κατανομής θερμού αέρα Είναι: C p =11 J/kg o K, ρ =1,5kg/m 3, T αέρα = 7 ο C V π s 3,14 6, m 3 L,5 4, m 565,49 m 4 4 Θα τοποθετηθούν διάτρητοι πλαστικοί σωλήνες σε ύψος 4 cm πάνω από το ύψος των φυτών Το μήκος του κάθε σωλήνα είναι : L= 4m m =38m Σημ Το μήκος του θερμοκηπίου είναι 4m, ο σωλήνας θα τοποθετηθεί κατά μήκος αλλά θεωρείται ότι m θα αποτελούν ένα περιθώριο για να τοποθετηθεί το αερόθερμο και για να μην αγγίζει το τέλος του σωλήνα ακριβώς τον τοίχο Ο αριθμός των ανανεώσεων του αέρα ανά ώρα είναι: R C p Q ρ V (T αερα,4 ανανεωσεις/min Σημ 1J/s=1W - T ) (11 J/kg i K 1,5 kg/m 6433,3 J/s 3 565,49 m Η απαραίτητη παροχή αέρα λοιπόν μέσω του σωλήνα είναι ίση με: 3 Q V R 565,49 m,4 ανανεωσεις/min,6 m A 3 /min Υπολογίζεται το απαιτούμενο εμβαδόν των σωλήνων από τη σχέση: σωλ,33 m 3 1 m /min 3,6 m /min,75 m Επομένως η διάμετρος των σωλήνων είναι: σωλ 4 A π σωλ 4,75 3,14,39 m 3 (7-15) 6 s / min K Έστω ότι η πιο κοντινή μεγαλύτερη διάμετρος που διατίθεται στην αγορά είναι τα,315 m, θα τοποθετηθεί ένας σωλήνας διαμέτρου,315 m =31,5 cm κατά μήκος του θερμοκηπίου

4 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών A Επομένως : σωλ π 4 π,315 4,78 m Τα συνολικά απαιτούμενα ελάχιστο και μέγιστο εμβαδό των οπών του σωλήνα υπολογίζονται από τις σχέσεις: A οπων min και 1,5 x,78 m,117 m A A N οπων max, x,78 m,156 m Ως εμβαδόν των οπών λαμβάνεται ο μέσος όρος των παραπάνω τιμών οπων A οπων min A οπων max,117 m,156 m Επιλέγεται απόσταση μεταξύ οπών L οπών =,3 m,136 m Ο απαιτούμενος αριθμός οπών Ν οπών υπολογίζεται από τη σχέση οπων L L σωλ οπών 38, m 53 οπές,3 m Σημ Το μπαίνει επειδή υπάρχουν δύο σειρές οπών (αριστερά-δεξιά του σωλήνα) Η διάμετρος των οπών υπολογίζεται από τη σχέση: οπών = οπών 4 E Ν οπών οπώνλ π 4,136 533,14,6 m 6 mm 344 Υπολογισμός κατανάλωσης καυσίμου Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της ασκήσεως 5, η απαιτούμενη ποσότητα καυσίμου για τον μήνα Ιανουάριο, αν χρησιμοποιηθεί πετρέλαιο μεταφορών και θέρμανσης με αποδοτικότητα καύσης,7, θα είναι: Q q A 36 q D A 36 TM 36 M g N g 11935,167 kwh 36 s / h F 175,64 lit n QF n QF n QF,7 3557 kj / lit πετρέλαιο (για τον μήνα Ιανουάριο)

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 41 35 Άσκηση 1 Υπολογισμός της θέρμανσης απλού τοξωτού θερμοκηπίου Ημερομηνία: Ονοματεπώνυμο σπουδαστή: Εξάμηνο: Να γίνει ο υπολογισμός της θέρμανσης ενός θερμοκηπίου που είναι εγκατεστημένο στ (1) για το μήνα Ιανουάριο Το θερμοκήπιο είναι απλό τοξωτό ενός ανοίγματος έχει πλάτος s = (5, +,5*Ν) m, μήκος L = (4, +,6*Ν) m και έχει κάλυψη από απλό φύλλο πολυαιθυλενίου Στο θερμοκήπιο καλλιεργούνται () Ο υπολογισμός να γίνει για την περίπτωση: α) Κεντρικού συστήματος θέρμανσης με νερό β) Κεντρικού συστήματος θέρμανσης με ατμό γ) Κεντρικού συστήματος θέρμανσης με σωλήνες κατανομής θερμού αέρα Σε κάθε περίπτωση ο βαθμός αποδόσεως του συστήματος να ληφθεί n =,8 (1) : Ο τόπος καταγωγής του σπουδαστή () : Η δεσπόζουσα καλλιέργεια στην περιοχή

4 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Έλεγχος του μικροκλίματος κατά την θερμή περίοδο σε μεσογειακά θερμοκήπια 41 Γενικά Το θερμοκήπιο είναι ένα αγροτικό κτίριο που επιτρέπει την απομόνωση ενός καλλιεργημένου τμήματος γης με την βοήθεια ενός διαφανούς στην ηλιακή ακτινοβολία υλικού κάλυψης Εκ κατασκευής λοιπόν το θερμοκήπιο αποτελεί ένα ηλιακό συλλέκτη ο οποίος με τον συνδυασμό της παγίδευσης της ηλιακής ακτινοβολίας και του περιορισμού των ανταλλαγών θερμότητας με συναγωγή οδηγεί σε θερμοκρασιακές ανυψώσεις στο εσωτερικό του Οι θερμοκρασίες αυτές γίνονται υπερβολικές όταν η ηλιακή ακτινοβολία είναι έντονη και η μείωση τους καθίσταται απαραίτητη Ο κλιματισμός των θερμοκηπίων κατά τη θερινή περίοδο είναι πρόβλημα που γίνεται όλο και πιο σοβαρό σε ζώνες μεσογειακού κλίματος όπως η Ελλάδα, η Ιταλία, Νότια Γαλλία, η Ισπανία και οι χώρες της Βόρειας Αφρικής Οι περιοχές αυτές τον τελευταίο καιρό γνώρισαν μεγάλη ανάπτυξη στον τομέα των θερμοκηπιακών καλλιεργειών, χάρη στις κλιματολογικές συνθήκες του χειμώνα, οι οποίες είναι πολύ πιο ευνοϊκές από αυτές που επικρατούν στις βόρειες χώρες, όπως η Ολλανδία Το πρόβλημα έγκειται στη συμπεριφορά αυτών των θερμοκηπίων κατά τις περιόδους μεγάλης ζέστης οπότε οι πολύ υψηλές θερμοκρασίες που έχουν παρατηρηθεί, συνδυαζόμενες συχνά με ανεπαρκή υγρασία αναγκάζουν πολλούς από τους καλλιεργητές να σταματούν τις καλλιέργειες από τις πρώτες κιόλας ζεστές, ή να τις συνεχίζουν σε συνθήκες που δεν ευνοούν την παραγωγή προϊόντων ποιότητας Ένας καλός κλιματισμός κατά την θερινή περίοδο είναι λοιπόν απαραίτητος, αλλά απαιτεί επενδύσεις μικρότερες ή μεγαλύτερες ανάλογα με την ποιότητα που επιθυμεί o καλλιεργητής Είναι προφανές ότι είναι πολύ πιο δύσκολο να ψυχθεί ένα θερμοκήπιο το καλοκαίρι από το να θερμανθεί τον χειμώνα Η καθαρή ακτινοβολία στο θερμοκήπιο το καλοκαίρι φτάνει, στη μέγιστη τιμή, τα 5 ως 6 W/m από τα οποία πρέπει να αφαιρεθούν ως 5 W/m αισθητής θερμότητας, αν θέλουμε να έχομε θερμοκρασίες ανάλογες με τις εξωτερικές Η εξάλειψη αυτής της πλεονάζουσας ενέργειας δεν μπορεί να γίνει με κλασσικά ψυκτικά μηχανήματα που είναι πολύ ακριβά αλλά πρέπει να γίνει με μεθόδους όσο το δυνατόν λιγότερο δαπανηρές όπως ο αερισμός, το cooling, η τεχνική ομίχλη, η σκίαση ή με συνδυασμό περισσότερων από αυτά τα συστήματα ( Baille, 1988 ) 4 Το ενεργειακό ισοζύγιο των θερμοκηπίων Πριν από τη λεπτομερή εξέταση των διαφόρων τεχνικών ψύξης θερμοκηπίων κατά την θερινή περίοδο θα πρέπει υπενθυμίζονται μερικές γνωστές έννοιες για το ισοζύγιο ενέργειας των θερμοκηπίων, έτσι ώστε να αναλυθούν τα φαινόμενα θερμάνσης του εσωτερικού αέρος Για αυτό γίνεται μια απλή προσέγγιση που βασίζεται σε μια εξίσωση, η οποία περιγράφει την συμβολή της ενέργειας (ηλιακή ενέργεια) και τις διαφορετικές θέσεις των απωλειών ενέργειας Χωρίς να λογαριάζεται την θερμική αδράνεια του συνόλου εδάφους - βλαστήσεως, αυτή η εξίσωση γράφεται: R n (1- α ) = β k (Τ i - Τ o ) + ρ C p R ( V o / A g ) (Τ i - Τ o ) ( 41)

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 43 όπου: Τ o και Τ i είναι οι θερμοκρασίες του εξωτερικού και εσωτερικού αέρα αντίστοιχα ( ο Κ) C p είναι η ειδική θερμότητα του αέρα η οποία λαμβάνεται ίση με 11 J / kg ο K ρ είναι η πυκνότητα του αέρα η οποία λαμβάνεται ίση με 1,5 kg/m 3 R n είναι καθαρή ακτινοβολία (ηλιακή και θερμική) στην επιφάνεια του θερμοκηπίου σε W/m α είναι ο λόγος της ροής της λανθάνουσας θερμότητας προς την καθαρή ακτινοβολία (δηλαδή η εξατμισοδιαπνοή των επιφανειών φυτού εδάφους) k είναι συντελεστής εναλλαγής θερμότητας (με συναγωγή και αγωγή) του τοιχώματος του θερμοκηπίου εξαρτώμενος από το είδος του υλικού και την ταχύτητα του ανέμου σε W/m K β είναι ο λόγος της επιφάνειας του τοιχώματος του θερμοκηπίου προς την επιφάνεια του εδάφους A g είναι επιφάνεια του εδάφους του θερμοκηπίου σε m V o είναι o όγκος του θερμοκηπίου σε m 3 R είναι το ποσοστό ανανεώσεως του αέρα την ώρα σε h -1 Σημ Το (1-α)R n είναι, κατά συνέπεια, το μέρος της ενέργειας που απορροφάται από την επιφάνεια και μετατρέπεται σε αισθητή θερμότητα η οποία και θα αυξήσει την εσωτερική θερμοκρασία του θερμοκηπίου Στο σχήμα 41 παρουσιάζονται σχηματικά οι παραπάνω βασικοί όροι Απώλειες Προσπίπτουσα με συναγωγή ενέργεια k Αισθητή θερμότητα Εξατμισοδιαπνοή (1-α) R n α R n R n Τ ο Τ i 8 R Σχήμα 41 Σχηματική παράσταση ενεργειακού ισοζυγίου του θερμοκηπίου Από την εξίσωση 41 υπολογίζεται η Τ i T i o β R Rn (1 ) k ρ C R ( V p o / A ) g Από τη σχέση αυτή συμπεραίνεται ότι μπορεί να μειωθεί η Τ i ενεργώντας: (4) 1 Στο R n : Μπορεί να μειωθεί το R n χρησιμοποιώντας κουρτίνες σκίασης Στο α : Αυξάνεται το μέρος του R n που δαπανάται για εξάτμιση, με διοχέτευση υδρατμού μέσα στο θερμοκήπιο (ψεκασμός, τεχνική ομίχλη, fog system) 3 Στο Τ ο : Ψύχεται ο εξωτερικός αέρα πριν διοχετευτεί στο θερμοκήπιο (cooling- system) 4 Στο R : Αυξάνεται το ποσοστό ανανεώσεως του αέρα, όσο Τ i > Τ ο, (με φυσικό ή δυναμικό αερισμό)

44 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Η σχέση 4 θα δίνει τη δυνατότητα να καθοριστούν ποσοτικά τα αποτελέσματα του καθενός συστήματος Κατά την διάρκεια της ημέρας το καλοκαίρι, τα φαινόμενα συμπυκνώσεως είναι σπάνια και είναι δυνατό να τα αγνοηθούν Έτσι προκύπτει η σχέση : α R n = ρ λε R ( V o / A g ) (q i - q o ) (43) όπου: λ ε είναι η λανθάνουσα θερμότητα εξατμίσεως σε J / kg q o και q i είναι η ειδική υγρασία του αέρα στο εξωτερικό και εσωτερικό (kg νερό/kg αέρα ) α R n είναι η εξατμισοδιαπνοή ΕΤ της καλλιέργειας όπως καθορίστηκε παραπάνω σε J/m h Από την (43) υπολογίζεται η ειδική υγρασία q i : q i q o R n β k ρ Cp R ( Vo / Ag ) ( 44) Στην συνέχεια θα ασχοληθούμε με τους παρακάτω τρόπους μείωσης της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του θερμοκηπίου: το φυσικό αερισμό, τον δυναμικό αερισμό και τον δροσισμό (cooling system) 43 O φυσικός αερισμός των θερμοκηπίων 431 Υπολογισμός των απαιτήσεων σε εξαερισμό Οι ανταλλαγές αέρα μεταξύ του εσωτερικού ενός θερμοκηπίου και του εξωτερικού περιβάλλοντος συνιστούν μια διαδικασία που επηρεάζει σημαντικά το κλίμα του θερμοκηπίου Η ανανέωση του αέρα επιδρά όχι μόνο στο ενεργειακό ισοζύγιο και κατά συνέπεια στη θερμοκρασία και υγρασία του αέρα του θερμοκηπίου αλλά και στη συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα (CΟ ) και άλλων αερίων που ίσως υπάρχουν Γενικά χαρακτηρίζεται ο αερισμός ενός θερμοκηπίου με βάση το ποσοστό ωριαίας ανανεώσεως R, δηλαδή το πόσες φορές ο όγκος του θερμοκηπίου ανανεώνεται σε μια ώρα (h -1 ) Από συγκριτική άποψη είναι προτιμότερο να εκφράζεται ο αερισμός σαν ροή όγκου αέρος ή μάζα αέρος που αντιστοιχεί στην επιφάνεια του ανοίγματος ή στην επιφάνεια του θερμοκηπίου Η μονάδα που χρησιμοποιείται είναι λοιπόν το m 3 /m s ή το kg/m s Σε ένα θερμοκήπιο που διαθέτει ανοίγματα οροφής και πλαϊνά (Σχήμα 4α) η ροή αέρα μέσω ενός ανοίγματος προκαλείται από τον συνδυασμό των διαφορών πίεσης που δημιουργούνται α) λόγω των δυνάμεων άνωσης που οφείλονται σε διαφορές θερμοκρασίες (φαινόμενο καμινάδας) και β) λόγω της ταχύτητας του ανέμου

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 45 u Α R Η Αs Τ i Τ ο (α) για ανοίγματα στους πλαϊνούς τοίχους και την οροφή (β) για ανοίγματα μόνο στους πλαϊνούς τοίχους Σχήμα 4 Ανοίγματα φυσικού αερισμού θερμοκηπίου Στην περίπτωση αυτή αποδεικνύεται ότι η παροχή αερισμού δίνεται από την σχέση (Kittas et α1, 1997): 1/ AR As To Ti A g Cw u (45) A A T R s o Q C όπου: Q παροχή αερισμού σε m 3 /s C συντελεστής αποφόρτισης Α R επιφάνεια ανοιγμάτων οροφής σε m Αs επιφάνεια πλαϊνών ανοιγμάτων σε m g επιτάχυνση της βαρύτητας, λαμβάνουμε g = 9,81 m/s Τ o θερμοκρασία εξωτερικού αέρα σε K Τ i θερμοκρασία εσωτερικού αέρα σε K Η η υψομετρική διαφορά μεταξύ των ανοιγμάτων οροφής και πλευρών σε m (Σχήμα 4 (α)) Στην περίπτωση που έχομε μόνο μία σειρά ανοιγμάτων στις πλευρές (πχ τοξωτά θερμοκήπια), τότε το Η ισούται με /, όπου είναι το ύψος του ανοίγματος (Σχήμα 4 (β)) Α Τ συνολική επιφάνεια ανοιγμάτων σε m C w u ολικός συντελεστής ανεμοπίεσης η ταχύτητα του ανέμου m/s

46 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Στην περίπτωση κατά την οποία οι επιφάνειες των ανοιγμάτων οροφής και των πλαϊνών ανοιγμάτων είναι ίδιες η σχέση 45 γράφεται: A T T Q C u 1/ o i g h Cw (46) To Στη σχέση αυτή ο πρώτος όρος εντός της αγκύλης αφορά τη ροή αερισμού λόγω του φαινομένου της καμινάδας και ο δεύτερος όρος τη ροή αερισμού λόγω των δυνάμεων της ταχύτητας του ανέμου Αποδεικνύεται ότι όταν ο λόγος u / ΔΤ γίνεται μεγαλύτερος του 1 το φαινόμενο της καμινάδας μπορεί να αγνοηθεί Στη σχέση 46 ο συντελεστής C w είναι ένας ολικός συντελεστής ταχύτητας ανέμου και περικλείει τη δράση της μέσης συνιστώσας της ταχύτητας του ανέμου καθώς και τη δράση της τυρβώδους κίνησης του αέρα Η σχέση 46 μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε λογισμικά για τον έλεγχο του μικροκλίματος των θερμοκηπίων αλλά και για τον σχεδιασμό των ανοιγμάτων αερισμού Χρησιμοποιώντας τη σχέση 46 και μια απλοποιημένη σχέση του ενεργειακού ισοζυγίου προτείναμε την ακόλουθη σχέση που δίνει τα ανοίγματα φυσικού αερισμού ενός καλά ποτισμένου θερμοκηπίου g,7 R ο,5 1, 5 i ο (Εξίσωση του Κίττα, 47) όπου: Α Τ συνολική επιφάνεια ανοιγμάτων σε m Α g είναι η επιφάνεια του καλυμμένου εδάφους σε m R o είναι η ολική ηλιακή ακτινοβολία στο εξωτερικό του θερμοκηπίου σε W/m n Η R o υπολογίζεται από τη σχέση : R o R o b (48) DL για τη χαρακτηριστική ημέρα κάθε μήνα (Πίνακας 13) όπου b =,199 και =,5165 R o είναι η προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία στο εξωτερικό της ατμόσφαιρας Τιμές της R o υπολογίζονται από την σχέση (49) R o =G sk [1+,33 cos (36I/365)] [sinφ sinδ + cosφ cosδ cosω] (49) όπου: G sk =1353 W/m είναι η ηλιακή σταθερά ω είναι η ωριαία γωνία του ήλιου Το μεσημέρι είναι: ω= n είναι η ημερήσια διάρκεια της ηλιοφάνειας σε h (Λαμβάνεται από τον πίνακα 16 με διαίρεση δια 3 ή 31 ανάλογα με τον μήνα ) DL είναι η διάρκεια της ημέρας σε h, που υπολογίζεται είτε από τον πίνακα 5, είτε από τη 1 σχέση (16): DL cos ( tanφ tanδ) 15 φ είναι το γεωγραφικό πλάτος σε μοίρες

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 47 δ είναι η απόκλιση της γης 36 δ 3,45 sin ( 84 Ι ) σε μοίρες 365 Ι είναι ο αύξων αριθμός της ημέρας του έτους 1 Ι 365 (Πίνακας 13) Η είναι η υψομετρική διαφορά μεταξύ των ανοιγμάτων οροφής και πλευρών σε m (Σχήμα 4 (α)) Στην περίπτωση που υπάρχει μόνο μία σειρά ανοιγμάτων στις πλευρές (τοξωτά θερμοκήπια), τότε το Η ισούται με /, όπου είναι το ύψος του ανοίγματος (Σχήμα 4 (β)) T i είναι η θερμοκρασία που επικρατεί στο εσωτερικό του θερμοκηπίου Έχει βρεθεί ότι ΔΤ= T i T ο =,1R o για την ενδοχώρα και =,8R o για τις παραθαλάσσιες περιοχές Η μέγιστη επιτρεπτή T i για τις θερμοκηπιακές καλλιέργειες είναι ίση με 3 ο C (maxt i ) T είναι η θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος του θερμοκηπίου η οποία αναζητείται στο διαδίκτυο Υπάρχουν διάφορες ιστοσελίδες από τις οποίες προκύπτει η T o, πχ η ιστοσελίδα της ΕΜΥ: http://wwwhnmsgr/hnms/greek/climatology/ ή η ιστοσελίδα της meteo : wwwmeteogr/meteoplus/climaticdatagrxls Εάν επιλυθεί η εξίσωση 47 για τις συνθήκες που επικρατούν στην Ελλάδα ήτοι για R = maxr = 84 W/m (Μαυρογιαννόπουλος) για διάφορα ύψη 1m Η 3, m, παρατηρείται ότι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εξωτερικού και εσωτερικού αέρα στον φυσικό αερισμό μικραίνει όσο η επιφάνεια των ανοιγμάτων αυξάνει, μέχρι η επιφάνεια των ανοιγμάτων να γίνει το 3 % της επιφάνειας του εδάφους Πάνω από αυτό το ποσοστό, η επί πλέον επιφάνεια ανοιγμάτων έχει πολύ μικρή επίδραση στην παραπέρα μείωση της διαφοράς θερμοκρασίας (Σχήμα 43) Μειώνεται περίπου,1 Κ για κάθε 1 % επί πλέον επιφάνεια ανοιγμάτων, μέχρι το όριο 45 % Πέρα από αυτό το όριο κάθε αύξηση ανοιγμάτων κατά 1% συμβάλλει στη μείωση της θερμοκρασίας περίπου κατά,6 Κ Από το Σχήμα 44 διαπιστώνεται πόσο σημαντική είναι η επίδραση του ύψους Η, στο απαιτούμενο ποσοστό ανοιγμάτων φυσικού αερισμού για την επίτευξη μιας δεδομένης διαφοράς θερμοκρασίας ΔΤ Στην Ελλάδα τα περισσότερα θερμοκήπια εξαερίζονται με φυσικό τρόπο Ο φυσικός εξαερισμός, για να λειτουργήσει ικανοποιητικά έχει ανάγκη από μεγάλα ανοίγματα, τα οποία πρέπει να τοποθετηθούν στις κατάλληλες θέσεις στο θερμοκήπιο Ένα στενόμακρο θερμοκήπιο, με πλάτος που δεν υπερβαίνει τα 1 m, είναι δυνατό να βασίζει τον αερισμό του σε πλευρικά μόνο ανοίγματα Όσο όμως το πλάτος του θερμοκηπίου είναι μεγαλύτερο, τόσο ανεπαρκής αποδεικνύεται ο εγκάρσιος αερισμός με πλευρικά μόνο ανοίγματα και επομένως απαιτούνται πρόσθετα ανοίγματα οροφής Πολλές φορές, ακόμη και σε όχι μεγάλου πλάτους θερμοκήπια, ο αερισμός με πλευρικά μόνο ανοίγματα αποδεικνύεται ανεπαρκής όταν καλλιεργούνται μεγάλου ύψους φυτά που αυξάνουν την αντίσταση ροής του αέρα Πολύ συχνά τα πρόσθετα ανοίγματα οροφής αποδεικνύονται σωτήρια, διότι τις ημέρες με άπνοια βοηθούν να λειτουργήσει σωστά ο αερισμός που βασίζεται στις διαφορές θερμοκρασίας Καθώς η ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται από το έδαφος και τα φυτά, ο αέρας που βρίσκεται σε επαφή με αυτά θερμαίνεται, γίνεται ελαφρότερος και ανέρχεται Έτσι, με ανοίγματα αερισμού στην οροφή και στις πλευρές έχουμε ικανοποιητικό εξαερισμό Ο ψυχρότερος και βαρύτερος εξωτερικός αέρας εισέρχεται από τα κατώτερα πλευρικά ανοίγματα και ο θερμότερος, άρα και ελαφρότερος αέρας, εξέρχεται από τα υψηλότερα ανοίγματα

ΔΤ Ατ/Αg 48 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 1,6 1,,8,4 H=1 H=1,5 H= H=,5 H=3 H σε m 4 6 ΔΤ Σχήμα 43 Μεταβολή της επιτυγχανομένης διαφοράς θερμοκρασίας ΔΤ σε συνάρτηση με την επιφάνεια των ανοιγμάτων φυσικού αερισμού (για R =84W/m ) 6 Aτ/Αg=3% 4 H=1 H=1,5 H= H=,5 H=3 H σε m,15,3,45,6 Ατ/Αg Σχήμα 44 Μεταβολή της απαιτούμενης επιφάνειας ανοιγμάτων για την επίτευξη της επιθυμητής διαφοράς θερμοκρασίας ΔΤ σε συνάρτηση με την το ύψος Η (για R =84W/m ) Τα ανοίγματα εξαερισμού για να δώσουν ικανοποιητικά αποτελέσματα με το φυσικό εξαερισμό, πρέπει να είναι μεγάλης επιφάνειας, αλλά και ρυθμιζόμενα, ώστε να επιτρέπουν μικρότερες παροχές όταν δεν απαιτείται μεγάλη παροχή εξαερισμού Ο αυτοματισμός εδώ είναι απαραίτητος, διότι οι απαιτήσεις σε εξαερισμό διαρκώς μεταβάλλονται, ιδίως την άνοιξη και το φθινόπωρο Υψηλότερος εξαερισμός από τον απαιτούμενο την ψυχρή περίοδο έχει ως αποτέλεσμα μεγάλες απώλειες ενέργειας ή χαμηλότερη από την επιθυμητή θερμοκρασία στο θερμοκήπιο

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 49 43 Μηχανισμοί των ανοιγμάτων εξαερισμού Η ροή του αέρα στον παθητικό εξαερισμό ρυθμίζεται με τη αυξομείωση της έκτασης των ανοιγμάτων εξαερισμού (παράθυρα) Τα παράθυρα κατασκευάζονται συνήθως συνεχόμενα κατά μήκος των κατακόρυφων πλευρών και της οροφής Η προσαρμογή του παραθύρου στον σκελετό γίνεται από την επάνω πλευρά και είναι αρθρωτή Το άνοιγμα και το κλείσιμο των παραθύρων οροφής γίνεται μέσω οδοντωτών, ή σπαστών βραχιόνων Οι βραχίονες αυτοί συγκρατούν την κάτω πλευρά του παραθύρου καθ' όλο το μήκος του και συνδέονται μεταξύ τους με ένα σωληνωτό άξονα, έτσι ώστε με την περιστροφή αυτού του άξονα να μετακινούνται όλοι οι βραχίονες μαζί και να ανοίγουν ή να κλείνουν το παράθυρο Η περιστροφή του άξονα μπορεί να γίνεται με χειροκίνητο μηχανισμό ή με ηλεκτροκινητήρα δεξιόστροφο και αριστερόστροφο, στον οποίο έχει παρεμβληθεί μειωτήρας στροφών Στους ηλεκτροκίνητους μηχανισμούς η εντολή για το άνοιγμα ή το κλείσιμο δίνεται με χειροκίνητο διακόπτη ή με θερμοστάτη χώρου, υπάρχει όμως πάντα η δυνατότητα ανοίγματος με το χέρι στην περίπτωση που θα υπάρξει διακοπή ηλεκτρικής ενεργείας Τα παράθυρα των κατακόρυφων πλευρών στα υαλόφρακτα θερμοκήπια και σε μερικά πλαστικής κάλυψης έχουν την ίδια κατασκευή όπως και της οροφής Στα περισσότερα όμως πλαστικής κάλυψης θερμοκήπια με φύλλο πολυαιθυλενίου είναι πολύ απλούστερη Σε αυτή την περίπτωση δεν υπάρχει σκελετός παραθύρου, αλλά το πλαστικό φύλλο που καλύπτει το άνοιγμα συγκρατείται σταθερά στο σκελετό από την επάνω πλευρά, ενώ στην κάτω πλευρά τυλίγεται μέχρις ενός σημείου σε ανεξάρτητο από τον σκελετό σωλήνα 1/ Στη μια άκρη του σωλήνα προσαρμόζεται μανιβέλα, έτσι ώστε, περιστρέφοντας τη μανιβέλα, το πλαστικό να τυλίγεται στο σωλήνα Με το τύλιγμα του πλαστικού στο σωλήνα, αυτός μετακινείται προς τα επάνω και αφήνει ανοικτό το άνοιγμα του εξαερισμού Με αντίθετη περιστροφή το ξανακλείνει Η περιστροφή και εδώ μπορεί να γίνει με ηλεκτροκινητήρα που παίρνει εντολή από θερμοστάτη και χειροκίνητα, όπως γίνεται συνηθέστερα 433 Κατανομή και έκταση των ανοιγμάτων εξαερισμού Τα ανοίγματα εξαερισμού, αφ' ενός μεν πρέπει να εξασφαλίζουν τον απαιτούμενο εξαερισμό κάθε φορά, αφ' ετέρου να τον κατανέμουν ομοιόμορφα μέσα στο θερμοκήπιο Αυτό επιτυγχάνεται με το κατάλληλο μέγεθος των ανοιγμάτων αερισμού, αλλά και με τη σωστή θέση των ανοιγμάτων, ώστε να είναι ομοιόμορφα και συμμετρικά κατανεμημένα κατά μήκος του θερμοκηπίου Η επιφάνεια εξαερισμού του θερμοκηπίου, που υπολογίζεται από τη σχέση 47, δίδεται από τη σχέση: Α Τ = Ν x L x h [m ] ( 48) όπου: Α Τ είναι η μεγίστη επιφάνεια ανοιγμάτων εξαερισμού σε m Ν είναι ο αριθμός των ανοιγμάτων L είναι το μήκος του ανοίγματος σε m h είναι το μέγιστο πραγματικό ύψος του (Το μέγιστο πραγματικό ύψος του ανοίγματος δεν είναι πάντα αυτό που αντιστοιχεί στο πλάτος του παραθύρου ως κατασκευή, αλλά προσδιορίζεται από την κάθετο που φέρεται από το χείλος του ανοίγματος στο σκελετό προς την επιφάνεια του παραθύρου όταν βρίσκεται στο μέγιστο του ανοίγματός του) σε m (Σχήμα 45) Για τα τοξωτά h =

5 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Η ελάχιστη σχετική επιφάνεια ανοιγμάτων εξαερισμού που θα πρέπει να διαθέτει ένα θερμοκήπιο είναι συνάρτηση των κλιματικών συνθηκών της περιοχής, καθώς και του είδους των φυτών που θα καλλιεργηθούν Υπολογίζεται ότι στις δικές μας συνθήκες για τον εξαερισμό κατά τη διάρκεια της άνοιξης και του φθινοπώρου, η έκταση των ανοιγμάτων θα πρέπει να επιτρέπει περισσότερες από 4 αλλαγές του αέρα την ώρα Όσο αφορά την κατανομή των ανοιγμάτων, τα ανοίγματα οροφής να είναι περίπου το 8 % των συνολικών ανοιγμάτων Κατά το χειμώνα, η θερμοκρασία του θερμοκηπίου μπορεί να ρυθμιστεί και πρέπει να ρυθμίζεται με μόνο τα ανοίγματα εξαερισμού της οροφής Τα ανοίγματα των πλευρών αυτή την εποχή έχουν αποτέλεσμα την εισαγωγή ψυχρού αέρα αμέσως στη ζώνη των φυτών, με δυσμενή αποτελέσματα γι' αυτά Σχήμα 45 Ανοίγματα εξαερισμού οροφής και υπολογισμός του h 44 Άσκηση 11 Για ένα απλό τοξωτό θερμοκήπιο ενός ανοίγματος που είναι εγκατεστημένο στη Θεσσαλονίκη, έχει πλάτος s = 6, m, μήκος L = 4, m και κάλυψη από απλό φύλλο πολυαιθυλενίου και με τις προϋποθέσεις ότι: α) Σε μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες κάτω από 1 C ή μεγαλύτερες από 3 C η φυσιολογική συμπεριφορά των αποδόσεων επηρεάζεται έντονα με αρνητικά αποτελέσματα στην παραγωγή και στην ποιότητα (FAO 1988) β) Η μέγιστη αναπτυσσόμενη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού του θερμοκηπίου και του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι για μεν την ενδοχώρα ΔΤ =,1R o, για δε τις παραθαλάσσιες περιοχές ΔΤ =,8R o γ) Θα κατασκευαστεί μία σειρά ανοιγμάτων αερισμού σε κάθε πλευρά του θερμοκηπίου, και σε ολόκληρο το μήκος αυτής Το ύψος των ανοιγμάτων δεν επιτρέπεται να είναι μεγαλύτερο από το 5% του μήκους του τεταρτοκυκλίου της επένδυσης του θερμοκηπίου Ζητούνται: α) Προσδιοριστεί η χρονική περίοδος κατά την οποία ο φυσικός αερισμός είναι επαρκής και δεν απαιτείται άλλος τρόπος ρύθμισης του κλίματος β) Γίνει ο υπολογισμός των ανοιγμάτων φυσικού αερισμού

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 51 Επίλυση Η επίλυση του παραδείγματος παρουσιάζεται συνοπτικά στον πίνακα που ακολουθεί Η απάντηση στο θέμα της επάρκειας του αερισμού δίνεται σε τρία επίπεδα Σε πρώτο επίπεδο η ερώτηση έχει να κάνει με το αν απαιτείται αερισμός, δηλαδή αν υπάρχει ανάγκη να ανοίξουμε τα ανοίγματα του θερμοκηπίου ή αν ακόμη και με κλειστά ανοίγματα η θερμοκρασία στο εσωτερικό του δεν ξεπερνά τους 3 o C Σε δεύτερο επίπεδο πρέπει να αναρωτηθούμε αν επαρκεί ο φυσικός αερισμός όταν η εσωτερική θερμοκρασία ξεπερνά το κρίσιμο αυτό επίπεδο και τέλος αν δεν επαρκεί και αυτός τι άλλα μέσα πρέπει να χρησιμοποιηθούν Πίνακας επίλυσης: Μήνας Ι φ δ ω s Gsk DL n ω R R T o Ti maxt i μοίρες μοίρες μοίρες W/m Ώρες Ώρες μοίρες W/m W/m C α/α 1 3 4 5 6 7 8 9 1 11 1 13 14 1 Ιαν 17 4,75 -,9 7,77 1353 9,44 3,43 66,4 56,8 9,97 1,53 3 Φεβρ 47 4,75-1,95 78,57 1353 1,48 4,16 819,15 331,7 11,7 14,38 3 3 Μάρτ 75 4,75 -,4 87,9 1353 11,7 4,9 995,81 414,36 14,47 18,61 3 4 Απρ 15 4,75 9,41 98,1 1353 13,1 6,98 1146,71 544,1 19,75 5,19 3 5 Μάϊ 135 4,75 18,79 17,5 1353 14,7 8,67 16,53 69,3 5,37 31,66 3 6 Ιούν 16 4,75 3,9 111,55 1353 14,87 9,76 149,9 67,9 9,51 36,3 3 7 Ιούλ 198 4,75 1,18 19,51 1353 14,6 11,5 134,9 78,1 3,14 39,4 3 8 Αυγ 8 4,75 13,45 11,9 1353 13,59 9,87 1174,4 674,69 31,18 37,9 3 9 Σεπτ 58 4,75, 91,91 1353 1,5 7,95 149,3 56,46 7,58 33,18 3 1 Οκτ 88 4,75-9,6 81,6 1353 1,88 5,5 87,7 41,33,8 6,3 3 11 Νοέμ 318 4,75-18,91 7,83 1353 9,71 3,99 698,97 87,7 16,67 19,55 3 1 Δεκ 344 4,75-3,5 68,49 1353 9,13 3,4 615,81 35,58 1,68 15,4 3 συνέχεια: ΔΤ L s ΑΤ AT/Ag Η Συμπεράσματα C m m m % m m α/α 15 16 17 18 19 1 1,3 4 6 7,44 3,1,9,5,93 4 6 9,3 3,88,1,6 Τi<3 o C, (στήλη 13) επομένως ακόμη και με κλειστά 3 17,53 4 6 1,89 5,37,16,8 παράθυρα δεν ξεπερνιέται η κρίσιμη θερμοκρασία 4 1,5 4 6,11 9,1,8,14 5 6,63 4 6 45,3 18,76,56,8 6,49 4 6 15,11 5,13 1,56,78 ΦΑ Ανεπαρκής (ΑΤ/Αg>3% στήλη 19) 7 -,14 4 6 ΦΑ Ανεπαρκής (ΔΤ< στήλη 15) 8,8 4 6 379,7 158,1 4,75,37 ΦΑ Ανεπαρκής (ΑΤ/Αg>3% στήλη 19) 9 4,4 4 6 6,51 6,5,78,39 ΦΑ Επαρκής (ΔΤ> στήλη 15 και ΑΤ/Αg<3% στήλη 19) 1 9,7 4 6,76 9,48,8,14 11 15,33 4 6 11,56 4,81,14,7 1 19,3 4 6 8,3 3,34,1,5 Τi<3 o C, (στήλη 13) επομένως ακόμη και με κλειστά παράθυρα δεν ξεπερνιέται η κρίσιμη θερμοκρασία C C Τον μήνα Ιούλιο, όχι μόνο δεν είναι επαρκής ο φυσικός αερισμός αλλά ούτε και ο δυναμικός αφού η εξωτερική θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από 3 ο C Για τους μήνες Ιούνιο και Αύγουστο ο φυσικός αερισμός δεν είναι αποτελεσματικός αφού το απαιτούμενο ποσοστό ανοιγμάτων Ατ/Αg είναι μεγαλύτερο του 3% Επομένως απαιτείται κάποιο σύστημα δροσισμού

5 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Ο μήνας Σεπτέμβριος είναι αυτός που θα καθορίσει τις διαστάσεις των ανοιγμάτων φυσικού αερισμού Επομένως σύμφωνα με τις προυποθέσεις που θέσαμε τα ανοίγματα θα είναι δύο (από ένα σε κάθε μακριά πλευρά) με μήκος ίσο με το μήκος του θερμοκηπίου (4 m) και δυνατότητα ανοίγματος καθ ύψος τουλάχιστον,78 m Οδηγίες συμπλήρωσης του πίνακα επίλυσης Στήλη I είναι ο αύξων αριθμός της αντιπροσωπευτικής ημέρας του μήνα (Πίνακας 13) Στήλη 3 φ είναι το γεωγρ πλάτος του τόπου το οποίο παίρνεται από τον πίνακα 1 Στήλη 4 δ = 3,45ημ[36/365 (84+Ι)] είναι η απόκλιση της γης σε μοίρες Στήλη 5 ω s = τοξσυν(-εφφεφδ) είναι η ωριαία γωνία δύσης ή ανατολής σε μοίρες Στήλη 1 Τ είναι η μέγιστη θερμοκρασία της αντιπροσωπευτικής ημέρας του μήνα Στήλη 13 Τ i =T o +,1R o για την ενδοχώρα και Τ i =T +,8R o για τις παραθαλάσσιες περιοχές Στήλη 14 Max Ti =3 C είναι η μέγιστη αποδεκτή θερμοκρασία στο εσωτερικό του θερμοκηπίου Στήλη 15 ΔΤ = 3 C Τ είναι η επιδιωκόμενη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στο εσωτερικό και το εξωτερικό του θερμοκηπίου Στήλη 6 G sk = 1353 W/m είναι η η ηλιακή σταθερά Στήλη 16 L είναι το μήκος του θερμοκηπίου σε m Στήλη 7 DL είναι η διάρκεια της ημέρας σε h, που υπολογίζεται είτε από τον πίνακα 5, είτε από τη σχέση DL=ω s /15 Στήλη 8 n είναι η διάρκεια ηλιοφάνειας της ημέρας σε ώρες, η οποία παίρνεται από τον πίνακα 15 δια τον αριθμό ημερών του μήνα Στήλη 9 ω = είναι η ωριαία γωνία του ήλιου το μεσημέρι σε μοίρες Στήλη 19 ΑΤ/Αg Στήλη 17 s είναι το πλάτος του θερμοκηπίου σε m Στήλη 18 AT = [Ag,7R (NL),5 ΔT -1,5 ] /3 είναι το συνολικό εμβαδόν των ανοιγμάτων του θερμοκηπίου σε m Ν=αριθμός ανοιγμάτων, L=μήκος θερμοκηπίου Στήλη 1 R o είναι η ακτινοβολία εκτός ατμοσφαίρας μία ορισμένη στιγμή μεταξύ ανατολής και δύσης σε W/m Είναι: R = G sk [ 1+,33συν(36Ι/365)][ημφημδ + συνφσυνδσυνω] Στήλη 11 R είναι η ολική ακτινοβολία σε οριζόντιο επίπεδο στην επιφάνεια του εδάφους Rs =R (,199+,5165n/DL) [W/m ] Στήλη είναι το ύψος των ανοιγμάτων m Επειδή στα τοξωτά = h, ισχύει =A T /NL Στήλη 1 H είναι η υψομετρική διαφορά ανοιγμάτων οροφής και πλευρών σε m Στην προκειμένη περίπτωση H= /

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 53 45 Άσκηση 1 Υπολογισμός του φυσικού αερισμού θερμοκηπίων Ημερομηνία: Ονοματεπώνυμο σπουδαστή: Εξάμηνο: Για ένα απλό τοξωτό θερμοκήπιο ενός ανοίγματος που είναι εγκατεστημένο στ (1), έχει πλάτος s = 6, m, μήκος L = 4, m και κάλυψη από απλό φύλλο πολυαιθυλενίου και με τις προϋποθέσεις ότι: α) Σε μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες κάτω από 1 C ή μεγαλύτερες από 3 C η φυσιολογική συμπεριφορά των αποδόσεων επηρεάζεται έντονα με αρνητικά αποτελέσματα στην παραγωγή και στην ποιότητα (FAO 1988) β) Η μέγιστη αναπτυσσόμενη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού του θερμοκηπίου και του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι για μεν την ενδοχώρα ΔΤ =,1R o, για δε τις παραθαλάσσιες περιοχές ΔΤ =,8R o γ) Θα κατασκευαστεί μία σειρά ανοιγμάτων αερισμού σε κάθε πλευρά του θερμοκηπίου, και σε ολόκληρο το μήκος αυτής Το ύψος των ανοιγμάτων δεν επιτρέπεται να είναι μεγαλύτερο από το 5% του μήκους του τεταρτοκυκλίου της επένδυσης του θερμοκηπίου Ζητούνται: α) Προσδιοριστεί η χρονική περίοδος κατά την οποία ο φυσικός αερισμός είναι επαρκής και δεν απαιτείται άλλος τρόπος ρύθμισης του κλίματος β) Γίνει ο υπολογισμός των ανοιγμάτων φυσικού αερισμού (1) : Ο τόπος καταγωγής του σπουδαστή

R (h -1 ) 54 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 46 O δυναμικός αερισμός των θερμοκηπίων 461 Γενικά Όταν το ποσοστό ανοιγμάτων φυσικού αερισμού ξεπερνά το 3% η επίδραση του αερισμού στο ΔΤ καθίσταται αμελητέα Με τον δυναμικό αερισμό είναι δυνατό να επιτευχθούν ρυθμοί ανανέωσης του αέρα μεγαλύτεροι από 4 h -1 κάτι που δεν επιτυγχάνεται με τα συστήματα φυσικού αερισμού Για το σκοπό αυτό γίνεται χρήση ανεμιστήρων που τοποθετούνται στο τοίχωμα του θερμοκηπίου Οι ανεμιστήρες αναρροφούν και εξάγουν τον εσωτερικό αέρα ο οποίος αναπληρώνεται με εξωτερικό αέρα που εισέρχεται από ανοίγματα που βρίσκονται στην απέναντι πλευρά Στην συνέχεια παρουσιάζεται ένας τρόπος υπολογισμού ενός συστήματος δυναμικού αερισμού 46 Υπολογισμός τις απαιτούμενης παροχής αερισμού Υπολογίζεται από την σχέση (Kittas, 1987):,87 t ρ (1,67 t ρ ) R ο R [h -1 ] (49) ΔΤ όπου: R είναι ο απαιτούμενος ρυθμός ανανέωσης αέρα σε h -1 R o είναι η ολική ηλιακή ακτινοβολία στο εξωτερικό του θερμοκηπίου σε W/m t ρ είναι ο συντελεστής διαπερατότητας του υλικού κάλυψης ΔΤ είναι η διαφορά θερμοκρασίας εσωτερικού-εξωτερικού αέρα 15 1 Σύστημα δροσισμού Δυνάμικος αερισμός 5 1 3 4 5 6 ΔΤ ( o C) Σχήμα 46 Απαιτούμενος ρυθμός ανανέωσης αέρα συναρτήσει της διαφοράς θερμοκρασίας Στο σχήμα 46 δίνεται ο απαιτούμενος ρυθμός ανανέωσης του αέρα συναρτήσει της διαφοράς θερμοκρασίας ΔΤ όταν R o = 84 W/m και t ρ =,7 Από το σχήμα προκύπτει ότι για ΔΤ μικρότερο των,5 o C ο απαιτούμενος ρυθμός ανανεώσεων του αέρα στο θερμοκήπιο για την επίτευξη της ζητούμενης διαφοράς θερμοκρασίας είναι πολύ μεγάλος Για το λόγο αυτό θεωρείται ότι ο σχεδιασμός ενός συστήματος δυναμικού αερισμού έχει νόημα μόνο όταν η θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος του θερμοκηπίου είναι τουλάχιστον,5 o C χαμηλότερη από την εσωτερική Ένα ασφαλέστερο κριτήριο αποτελεί η ταχύτητα του ανέμου που θα επικρατεί λόγω του δυναμικού αερισμού εντός του θερμοκηπίου, αυτή δεν πρέπει να ξεπερνά τα 1,5 m/s

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 55 463 Απαιτούμενος αριθμός ανεμιστήρων Πολλαπλασιάζοντας την παροχή αερισμού R επί τον όγκο του θερμοκηπίου υπολογίζεται η απαιτουμένη παροχή αερισμού Q σε m 3 /h Ο απαιτούμενος αριθμός ανεμιστήρων προκύπτει αν διαιρεθεί η παροχή Q με τον αριθμό των διαμερισμάτων του θερμοκηπίου επί (για να εξασφαλίζεται μικρότερη παροχή αερισμού κατά τους μήνες εκτός της θερμής περιόδου) 464 Απαιτούμενη επιφάνεια ανοιγμάτων Απαιτείται 1 m ανοιγμάτων αερισμού για κάθε 1 m 3 /h παροχής αερισμού Θα πρέπει να τοποθετείται ένα άνοιγμα για κάθε ανεμιστήρα 465 Απαιτούμενη ισχύς ανεμιστήρων Υπολογίζεται από την σχέση: Q Pa P (41) n όπου: Ρ η ισχύς των ανεμιστήρων σε W Q η παροχή των ανεμιστήρων σε m 3 /s Ρ a στατική πίεση λειτουργίας των ανεμιστήρων σε Pascal (Ρ a = - 5 Ρa) Σημείωση: 1Pa=1N/m n η απόδοση των ανεμιστήρων ( n~,7 ) Σημειώνεται ότι για μήκος θερμοκηπίου μέχρι 4 m οι ανεμιστήρες (και τα ανοίγματα) τοποθετούνται στην μικρή πλευρά Για μήκος μεγαλύτερο των 4 m οι ανεμιστήρες (και τα ανοίγματα) τοποθετούνται στην μεγάλη πλευρά και σε απόσταση μεταξύ τους περίπου 7,5 m 47 Άσκηση 13 Για ένα θερμοκήπιο με γεωμετρικά και κλιματολογικά δεδομένα τα ίδια με αυτά της ασκήσεως 11 να γίνει ο υπολογισμός του απαιτούμενου δυναμικού αερισμού Δίνεται t ρ =,7 Λύση 471 Επιλογή θέσης ανεμιστήρων Επειδή το μήκος θερμοκηπίου είναι 4 m οι ανεμιστήρες και τα ανοίγματα τοποθετούνται στην στενή πλευρά Το εμβαδόν της κάθετης στη ροή του αέρα διατομής του θερμοκηπίου είναι στην προκειμένη περίπτωση: A διατ π s 8 3,14 6, 8 m 14,14 m 47 Καθορισμός κρίσιμου μήνα για το σχεδιασμό του συστήματος Από την επίλυση της ασκήσεως 11 προέκυψε ότι ο φυσικός αερισμός δεν είναι επαρκής για τους μήνες Ιούνιο, Ιούλιο και Αύγουστο

56 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Από αυτούς για τον μήνα Ιούλιο παρατηρείται ότι η εξωτερική θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από 3 o C και επομένως οσοδήποτε μεγάλη παροχή αέρα και αν χρησιμοποιηθεί κατά τον δυναμικό αερισμό δεν είναι δυνατόν να επιτευχτεί στο εσωτερικό θερμοκρασία ίση με την ανώτερη επιτρεπτή η οποία είναι 3 o C Επομένως ο σχεδιασμός του συστήματος δυναμικού αερισμού θα γίνει με βάση τα δεδομένα που προέκυψαν για έναν από τους μήνες Ιούνιο ή Αύγουστο Για το μήνα Αύγουστο παρατηρείται ότι ΔΤ =,8 o C Επομένως, σύμφωνα με τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανάλυση του σχήματος 46, δεν έχει νόημα η χρήση δυναμικού αερισμού επειδή απαιτείται πολύ μεγάλη παροχή αέρα Το ασφαλέστερο κριτήριο όμως για να αποφασιστεί βάσει των δεδομένων ποιού μήνα θα γίνει ο σχεδιασμός του συστήματος δυναμικού αερισμού είναι να διελεγχθεί αν για κάποιον από τους μήνες αυτούς η ταχύτητα του αέρα που θα διοχετεύει εντός του θερμοκηπίου το σύστημα δυναμικού αερισμού ξεπερνά το όριο των 1,5 m/s Είναι : Μήνας ΔΤ [ ο C] R [W/m ] R [1/h] Q [m 3 /h] V αερ [m/s] Ιούνιος,49 67,9 85, 47685,5,94 Αύγουστος,8 674,69 4,6 13717,4,69 όπου: ΔΤ και R προκύπτουν από την επίλυση της ασκήσεως 11 Το R υπολογίζεται από τη σχέση (49):,87 t ρ (1,67 t ρ ) R ο R [1/h] ΔΤ Το Q υπολογίζεται από τη σχέση: Q R [m 3 /h] όπου είναι ο όγκος του θερμοκηπίου ο οποίος στην προκειμένη περίπτωση είναι: 3,14 (6m) 3 4 m 565,49 m 8 Η ταχύτητα ροής του αέρα υπολογίζεται από τη σχέση: V αερ Q [m/s] A 36 διατ Διαπιστώνεται ότι τον Αύγουστο η ταχύτητα θα είναι πολύ μεγαλύτερη του από την μέγιστη επιτρεπομένη Επομένως ο σχεδιασμός του συστήματος δυναμικού αερισμού θα γίνει με βάση τα δεδομένα που προέκυψαν για τον μήνα Ιούνιο για τον οποίο απαιτούνται R= 85 ανανεώσεις την ώρα 473 Απαιτούμενος αριθμός ανεμιστήρων Επειδή το μήκος θερμοκηπίου είναι 4m οι ανεμιστήρες και τα ανοίγματα τοποθετούνται στις στενές πλευρές Ο απαιτούμενος αριθμός ανεμιστήρων, N, προκύπτει αν πολλαπλασιαστεί ο αριθμός των διαμερισμάτων του θερμοκηπίου επί

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 57 Στην προκειμένη περίπτωση είναι : Ν = 1 = Επομένως ο κάθε ανεμιστήρας πρέπει να παρέχει: Q ανεμ Q 47685,5 3 3 384,75 m /h 6,6 m /s 474 Απαιτούμενη επιφάνεια ανοιγμάτων Απαιτείται 1 m ανοιγμάτων αερισμού για κάθε 1 m 3 /h παροχής αερισμού Τα ανοίγματα θα τοποθετηθούν στην απέναντι πλευρά από αυτή των ανεμιστήρων Θα πρέπει να τοποθετείται ένα άνοιγμα για κάθε ανεμιστήρα Επομένως για κάθε ανεμιστήρα απαιτείται: Ε ανοίγματος Qανεμ 1 384,75 m /h 3 (1 m /h)/m 473 Απαιτούμενη ισχύς ανεμιστήρων 3 1,98 Εφαρμόζοντας την σχέση 41 για P a =35Pa και n =,7 έχουμε ότι η ισχύς κάθε ανεμιστήρα πρέπει να είναι: m Q P P n a 3 6,6 m /s,7 35 Pa 311W 48 Άσκηση 14 Υπολογισμός του δυναμικού αερισμού θερμοκηπίων Ημερομηνία: Ονοματεπώνυμο σπουδαστή: Εξάμηνο: Για ένα θερμοκήπιο με γεωμετρικά και κλιματολογικά δεδομένα τα ίδια με αυτά της ασκήσεως 1 να γίνει ο υπολογισμός του απαιτούμενου δυναμικού αερισμού προκειμένου να επιτευχθεί η μικρότερη δυνατή διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εσωτερικού του θερμοκηπίου και του εξωτερικού περιβάλλοντος

58 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 49 Ο δροσισμός των θερμοκηπίων 491 Γενικά Εκτός από το φυσικό ή δυναμικό αερισμό μείωση της θερμοκρασίας του αέρος του θερμοκηπίου μπορεί να επιτευχθεί με : Ψύξη του εξωτερικού αέρος πριν την είσοδο του στο θερμοκήπιο Είναι η περίπτωση του συστήματος δυναμικού αερισμού με υγρή παρειά (cooling system) Μεταβολή σε λανθάνουσα ενέργεια της θερμικής ενέργειας ακτινοβολίας μέσα στο θερμοκήπιο, ώστε να μειωθεί το φορτίο αισθητής θερμότητας Ο όρος λανθάνουσα θερμότητα αντιπροσωπεύεται από το α R n (43) Πρέπει επομένως να αυξηθεί το α Αυτό επιτυγχάνεται με το ονομαζόμενο σύστημα υδρονέφωσης με χαμηλή πίεση ή υψηλή πίεση (fog system) 49 Υπολογισμός μιας τυπικής εγκατάστασης ψύξεως θερμοκηπίου με ανεμιστήρα και υγρό τοίχωμα Κατά το σχεδιασμό μίας εγκατάστασης ψύξεως θερμοκηπίου με ανεμιστήρα και υγρό τοίχωμα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα εξής: Καθώς ο δροσερός αέρας διατρέχει το θερμοκήπιο, αφαιρεί τη θερμότητα που εισέρχεται από την ηλιακή ακτινοβολία και έτσι αυξάνεται η θερμοκρασία του προοδευτικά προς την έξοδο Η αύξηση αυτή μπορεί να μειωθεί, είτε με αύξηση της παροχής, είτε με σκίαση Για μια ανεκτή ομοιομορφία περιβάλλοντος στο χώρο του θερμοκηπίου, η απαιτούμενη ροή του αέρα στο θερμοκήπιο σε σχέση με την προσπίπτουσα ακτινοβολία μπορεί να ληφθεί από τον πίνακα 41 Ηλιακή ακτινοβολία [W/m ] Ροή αέρα [m 3 / h/m καλυμμένου εδάφους] 81 54 7 5 63 189 54 169 Πίνακας 41 Η σχέση μεταξύ προσπίπτουσας ηλιακής ενέργειας στο χώρο και απαιτούμενης ροής του αέρα ανά ώρα και m εδάφους θερμοκηπίου Για καλή λειτουργία του συστήματος (ταχύτητα ροής) η απόσταση μεταξύ βρεχόμενης πλευράς και εξαεριστήρων, πρέπει να είναι μεταξύ 3 και 6 m Σε πολύ μεγάλου μήκους θερμοκήπια οι εξαεριστήρες θα πρέπει να τοποθετούνται στο μέσον του θερμοκηπίου και να δημιουργούνται δύο βρεγμένα τοιχώματα στις άκρες Οι ανεμιστήρες διαλέγονται έτσι ώστε να αποδίδουν την απαιτούμενη ποσότητα αέρα για στατική πίεση 4,5 Ρa (ταχύτητα ανέμου 4 km/h ισοδυναμεί περίπου με στατική πίεση 4,5 Ρa) Η απόσταση μεταξύ των εξαεριστήρων στην πλευρά δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 6,5 m

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 59 Όταν είναι δυνατόν, οι εξαεριστήρες τοποθετούνται στην αντίθετη από τον επικρατούντα άνεμο πλευρά Εάν αυτό δεν είναι δυνατό, τότε η παροχή πρέπει να αυξάνεται τουλάχιστον κατά 1 % και ισχύς των κινητήρων ανάλογα Το κάθε εμπόδιο έξω από το θερμοκήπιο, στην πλευρά των εξαεριστήρων θα πρέπει να είναι σε απόσταση 1,5 φορά τουλάχιστον τη διάμετρο των ανεμιστήρων Όταν δεν είναι δυνατό να γίνει αυτό, τοποθετούνται στη στέγη Όταν χρησιμοποιούνται -3 εξαεριστήρες, θα πρέπει ο ένας τουλάχιστον να έχει δυο ταχύτητες, για μεγαλύτερες δυνατότητες ρύθμισης της παροχής αέρα Για να είναι καλά τα αποτελέσματα, εννοείται ότι η στεγανότητα των θερμοκηπίων θα επιθεωρείται συχνά Η πυκνότητα των οπών του υγρού τοιχώματος θα πρέπει να είναι τέτοια, ώστε να επιτρέπει εξάτμιση 8 % τουλάχιστον, με μια ταχύτητα,8 m/sec και μια πτώση πίεσης που να μην υπερβαίνει το 1 Ρa στατική πίεση Η ταχύτητα του αέρα δεν πρέπει να υπερβαίνει το 1,5 m/sec γιατί προκαλείται υπερβολική πτώση πίεσης που μειώνει την απόδοση των ανεμιστήρων Έτσι η συνολική επιφάνεια της βρεχόμενης πλευράς υπολογίζεται διαιρώντας τη συνολική παροχή (m 3 /sec) με ταχύτητα < 1,5 m/sec Αν ληφθεί ταχύτητα > 1,5 m/sec, απαιτείται πρόσθετη φροντίδα για την καλή συντήρηση του υγρού τοιχώματος και τη γενικότερη λειτουργία του συστήματος, Το πλάτος του υγρού τοιχώματος είναι όσο το πλάτος της πλευράς του θερμοκηπίου Το ύψος του υγρού τοιχώματος υπολογίζεται από τη συνολική επιφάνεια, δια του πλάτους Όταν γίνονται συγκροτήματα θερμοκηπίων, δεν θα πρέπει οι ανεμιστήρες του ενός να κατευθύνουν τον αέρα στους ανεμιστήρες του άλλου, διαφορετικά θα πρέπει να έχουν μεταξύ τους απόσταση πάνω από 1 m Η απόσταση μεταξύ του υγρού τοιχώματος από την έξοδο του αέρα κάποιου άλλου θερμοκηπίου πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 15 m Η παροχή του νερού στο υγρό τοίχωμα για τη λειτουργία του συστήματος πρέπει να είναι τουλάχιστον 4 lit/h για κάθε 1 m πλάτους του υγρού τοιχώματος Πολύ μεγάλες παροχές μειώνουν την αποτελεσματικότητα του συστήματος, διότι κάνουν κουρτίνα νερού και εμποδίζουν το πέρασμα του αέρα Η κατανάλωση νερού ποικίλει από έως περισσότερο από 4 lit/h για κάθε 1 m υγρού τοιχώματος Η αντλία πρέπει να έχει ωφέλιμη απόδοση τουλάχιστον 7-1 lit/h για κάθε 1m μήκους βρεχόμενης πλευράς Το βρεχόμενο τοίχωμα τοποθετείται από την πλευρά που συνήθως φυσούν οι άνεμοι το καλοκαίρι

6 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 41 Άσκηση 15 Για ένα θερμοκήπιο με γεωμετρικά και κλιματολογικά δεδομένα τα ίδια με αυτά της ασκήσεως 11 να γίνει υπολογισμός μίας τυπικής εγκατάστασης ψύξεως με ανεμιστήρα και υγρό τοίχωμα Δίνεται ότι: Απόδοση υγρού τοιχώματος: 8 % Επιθυμητή ταχύτητα αέρα: 1,5 m/s Σημ Ταχύτητες πάνω από 1,5 m/sec προκαλούν υπερβολική πτώση πίεσης που μειώνει την απόδοση των ανεμιστήρων Λύση Από την επίλυση της ασκήσεως 11 προέκυψε ότι ο φυσικός αερισμός δεν είναι επαρκής για τους μήνες Ιούνιο, Ιούλιο και Αύγουστο Οι απαιτήσεις για τον μήνα Ιούνιο ήταν αυτές που καθόρισαν το σχεδιασμό του συστήματος δυναμικού αερισμού Όμως για τους μήνες Ιούλιο και Αύγουστο ούτε ο δυναμικός αερισμός είναι επαρκής Από αυτούς ο μήνας με τις μεγαλύτερες απαιτήσεις (Ιούλιος) θα καθορίσει το σχεδιασμό του συστήματος δροσισμού 411 Επιλογή θέσης ανεμιστήρων Επειδή το μήκος του θερμοκηπίου είναι μεταξύ 3 m και 6 m, μπορεί να τοποθετηθεί το υγρό τοίχωμα στην μία στενή πλευρά του θερμοκηπίου και οι ή ο ανεμιστήρας στην άλλη (απέναντι) 41 Υπολογισμός απαιτούμενης ροής αέρα μέσω του υγρού τοιχώματος Από τον πίνακα 41 προκύπτει με γραμμική παρεμβολή ότι για R =78,34 W/m (το οποίο υπολογίστηκε στην άσκηση 13), είναι q = 7,68 m 3 /h/m Επομένως είναι: Q αερ q A g 7,8 m 3 /h m x (6, x 4,) m 54676,8 m 3 /h 15,19 m 3 /s Σημ Το q=7,68 m 3 /h m προέκυψε ως εξής: από τον πίνακα 41 βλέπουμε ότι η τιμή 78,34 W/m βρίσκεται μεταξύ των τιμών 7 και 81 Ακόμη παρατηρείται ότι η μεταβολή της ακτινοβολίας από 7 σε 81 (δηλαδή μεταβολή κατά 9 μονάδες) συνεπάγεται μεταβολή της απαιτούμενης ροής αέρα από 5 σε 54 (δηλαδή κατά 9 μονάδες) Επομένως η μεταβολή από 7 σε 78,34 σύμφωνα με την απλή μέθοδο των τριών θα συνεπάγεται μεταβολή της ροής κατά 9 (78,34-7)/9 =,68 μονάδες Επομένως στην τιμή 78,34 W/m αντιστοιχεί ροή = 5+,68=7,68 m 3 /h m 413 Υπολογισμός θερμοκρασίας αέρα (T i ) που βγαίνει από το υγρό τοίχωμα Επειδή το σύστημα βασίζεται στη μείωση της θερμοκρασίας με εξάτμιση, η μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας που μπορεί να επιτευχθεί είναι ίση με τη διαφορά θερμοκρασίας του ξηρού και υγρού θερμομέτρου Από το σχήμα 47 (ψυχρομετρικό διάγραμμα) βρίσκεται το σημείο που αντιστοιχεί για συνθήκες Τ = 3,14 C και σχετική υγρασία RH o = 55 % (Πίνακας 17), η θερμοκρασία υγρού θερμομέτρου θα είναι 5 C Επειδή με αυτή τη διαδικασία ψύξης η ενέργεια για την εξάτμιση αποσπάται από τον αέρα μετατρεπόμενη σε λανθάνουσα θερμότητα, ρίχνοντας έτσι τη θερμοκρασία του, η διαδικασία θα ακολουθήσει τη γραμμή σταθερής ενέργειας Για απόδοση του υγρού τοιχώματος 8%, η θερμοκρασία του αέρα αμέσως μετά το βρεγμένο τοίχωμα θα είναι: T i T - (T - T υγρ )n 3,14 C - (3,14 C - 5, C),8 6,43 C

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 61 414 Υπολογισμός της απαιτούμενης επιφάνειας και των διαστάσεων του τοιχώματος Η επιφάνεια επομένως του βρεγμένου τοιχώματος για ταχύτητα αέρα 1,5 m/s πρέπει να είναι τουλάχιστον: 3 Q 15,19 m /s Awet 1,13 m u 1,5 m/s Οι διαστάσεις του βρεχόμενου τοιχώματος που θα προκύψουν, πρέπει να αυξηθούν περίπου κατά 1 % για να καλυφθεί το μέρος του τοιχώματος που καλύπτεται από τα στοιχεία στερέωσης 415 Υπολογισμός της απαιτούμενης παροχής νερού στο υγρό τοίχωμα Πρώτα θα υπολογίσουμε την απαιτούμενη θερμότητα ψύξεως του εισερχόμενου αέρα: Q Q ψυξ ψυξ Q αερ C p 386 MJ/h ρ (T 3 - T ) 53445 m /h 11 J/kg / K 1,5 kg/ m Η λανθάνουσα θερμότητα του νερού είναι,5 ΜJ/lit Επομένως: Qψυξ 386 MJ/h Qνερ 154,4 l/h,5 MJ/h,5 MJ/l i 416 Υπολογισμός της απαιτούμενης ισχύος του ανεμιστήρα 3 (3,14-6,43) Επειδή οι ανεμιστήρες θα τοποθετηθούν στην στενή πλευρά και είναι ένα διαμέρισμα, ο απαιτούμενος αριθμός ανεμιστήρων, N, θα είναι Από τη σχέση 41 για Pa =35 Pa και n =,7 έχουμε ότι η ισχύς κάθε ενός από τους δύο ανεμιστήρες πρέπει να είναι: Q P 3 αερ a 15,19 m /s 35 Pa P 38 W n,7 Αν τελικά επιλεγεί ο δροσισμός ως μέτρο αντιμετώπισης των υψηλών θερμοκρασιών θα αντικαταστήσει το δυναμικό αερισμό K

Πυκνότητα υδρατμών gr/m 3 Σχετική υγρασία 6 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 411 Άσκηση 16 Υπολογισμός τυπικής εγκατάστασης ψύξεως θερμοκηπίου Ημερομηνία: Ονοματεπώνυμο σπουδαστή: Εξάμηνο: Να γίνει υπολογισμός μιάς τυπικής εγκατάστασης ψύξεως θερμοκηπίου με ανεμιστήρα και υγρό τοίχωμα για τα εξής δεδομένα : Διαστάσεις και τοποθεσία του θερμοκηπίου: Τα δεδομένα της ασκήσεως 1 Απόδοση υγρού τοιχώματος: 8% Επιθυμητή ταχύτητα αέρα: 1,5 m/s θερμοκρασία ( C ) Σχήμα 47 Ψυχρομετρικό διάγραμμα (για ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας)

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Οι φορτίσεις των θερμοκηπιακών κατασκευών στην Ελλάδα σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες 51 Εισαγωγή Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή Τυποποίησης, CEN, ανέλαβε το 199 την ανάπτυξη ενός συνόλου εναρμονισμένων τεχνικών κανόνων για τον σχεδιασμό έργων Πολιτικού Μηχανικού οι οποίοι έγιναν γνωστοί ως Δομητικοί Ευρωκώδικες Η CEN δημιούργησε διάφορες Τεχνικές Επιτροπές οι οποίες διαμόρφωσαν καταρχήν, κατά τα έτη 1995 έως 1997, εννέα Ευρωπαϊκά Δοκιμαστικά Πρότυπα (EΝV1 έως EΝV9) από τα οποία προέκυψαν τα τελικά δέκα Ευρωπαϊκά Πρότυπα, (EΝ έως EΝ9) Από το EΝV1991 προέκυψαν το EN 199: ή EC και το EN1991: ( έως 6) ή EC1 Ο EC περιέχει τις βάσεις σχεδιασμού όλων των Ευρωκωδίκων και ο EC1 (δέκα μέρη) αναφέρεται σε κάθε είδους δράση που ενδέχεται ασκηθεί σε κάποια φέρουσα κατασκευή Ο EC3, που προέκυψε από το EΝV1993 αναφέρεται στο σχεδιασμό των μεταλλικών κατασκευών Η CEN δημιούργησε επίσης την TC84 με αποστολή να διαμορφώσει ένα πρότυπο κανονισμών για τα θερμοκήπια Η TC84 αρχικά συνέταξε το προσωρινό σχέδιο κανονισμών pren 1331-1:1999 και στη συνέχεια το τελικό σχέδιο κανονισμών pren1331-1:, βασισμένα στους EC, EC1 και EC3 με ειδικές προσαρμογές για τις απαιτήσεις των θερμοκηπίων Στη συνέχεια εξειδικεύονται για την Ελληνική πραγματικότητα το είδος, το μέγεθος, ο τρόπος επιβολής και οι συνδυασμοί των δράσεων στις θερμοκηπιακές κατασκευές, οι οποίες προκύπτουν από τους EC και EC1 και το pren 1331-1: 5 Ορισμοί και κύριες ταξινομήσεις Θερμοκήπιο είναι μία κατασκευή η οποία καλύπτεται από διαφανές υλικό ώστε να είναι δυνατή η είσοδος όσο το δυνατόν περισσότερου φυσικού φωτισμού ο οποίος είναι απαραίτητος για την ανάπτυξη των φυτών Τα θερμοκήπια κατατάσσονται: i) ανάλογα με το εάν ή όχι η επένδυσή τους έχει ανεκτικότητα σε μετατοπίσεις του σκελετού, σε τύπου Α και τύπου Β Τύπου Α είναι ένα γυάλινο θερμοκήπιο με επένδυση από ασυνεχή φύλλα που στηρίζονται σε επιτεγίδες και τύπου Β είναι ένα τοξωτό θερμοκήπιο με επένδυση από συνεχές πλαστικό φύλλο, που στηρίζεται σε αψίδες και ii) ανάλογα με την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής τους, που κυμαίνεται από 5 έως 15 χρόνια Επομένως υπάρχουν θερμοκήπια Α15, Α1, Α5 και Β15, Β1, Β5 Ως φόρτιση θεωρείται μία δύναμη (φορτίο) που ασκείται στο θερμοκήπιο (άμεση φόρτιση) ή μία επιβαλλόμενη παραμόρφωση (έμμεση φόρτιση) πχ θερμοκρασιακές μεταβολές ή υποχωρήσεις στηρίξεων Οι διάφορες φορτίσεις μπορεί να έχουν χρονική ή χωρική μεταβολή Ως προς τη μεταβολή τους στο χρόνο διακρίνονται σε (α) μόνιμες φορτίσεις, πχ ίδια βάρη του θερμοκηπίου, βοηθητικές εγκαταστάσεις και μόνιμος εξοπλισμός, (β) μεταβλητές φορτίσεις, πχ επιβαλλόμενα φορτία, φορτία ανέμου, ή φορτία χιονιού και (γ) σε τυχηματικές φορτίσεις, πχ εκρήξεις ή προσκρούσεις οχημάτων Ως προς τη χωρική τους μεταβολή διακρίνονται σε (α) καθορισμένες φορτίσεις, πχ ίδιο βάρος και (β) ελεύθερες φορτίσεις, οι οποίες οδηγούν σε διάφορες διατάξεις των δράσεων, πχ κινητά επιβαλλόμενα φορτία, φορτία ανέμου, ή φορτία χιονιού 53 Οι φορτίσεις των θερμοκηπιακών κατασκευών Κατά τη μελέτη των θερμοκηπιακών κατασκευών εξετάζονται οι φορτίσεις που οφείλονται σε: (α) μόνιμα φορτία, (β) μονίμως επιβαλλόμενα φορτία, (γ) φορτία ανέμου, (δ) φορτία χιονιού, (ε) φορτία παραγωγής, (στ) συγκεντρωμένα κατακόρυφα φορτία,

64 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών (ζ) περιστασιακώς επιβαλλόμενα φορτία, (η) φορτία σεισμού, (θ) θερμικά φορτία και (ι) συμπτωματικά φορτία χιονιού Στον πίνακα 51 αναφέρεται ο τρόπος με τον οποίο συμβολίζονται τα παραπάνω φορτία καθώς και ο κανονισμός σύμφωνα με τον οποίο υπολογίζονται Στην Ελλάδα το κρισιμότερο φορτίο για τα θερμοκήπια είναι το φορτίο ανέμου Τα σύγχρονα τυποποιημένα θερμοκήπια είναι σχεδιασμένα έτσι ώστε να έχουν μεγάλη αντοχή στην πίεση του ανέμου Ακόμα όμως και στο πιο καλοσχεδιασμένο και καλοκατασκευασμένο θερμοκήπιο, η αστοχία του υλικού κάλυψης (πχ το σπάσιμο ενός τζαμιού ή το ξεκάρφωμα του πλαστικού σε ένα σημείο του σκελετού του θερμοκηπίου) ή η κακή χρήση του συστήματος αερισμού μπορεί να γίνει η αιτία να ξεκινήσει μία διαδοχική ανακατανομή καταπονήσεων και αστοχιών με ενδεχόμενο ακόμη και την πλήρη καταστροφή του Αν στις περιπτώσεις αυτές προστεθεί το ότι περισσότερα από τα μισά θερμοκήπια στην Ελλάδα είναι χωρικού τύπου και ότι πολλά θερμοκήπια δεν συντηρούνται σωστά (πχ δεν αντικαθίσταται το πλαστικό κάλυψης στα χρόνια που προβλέπεται) καθίσταται αντιληπτό γιατί ο άνεμος αποτελεί πολύ σημαντικό αίτιο καταστροφών των θερμοκηπίων Πίνακας 51 Φορτία που επιβαρύνουν τα θερμοκήπια και κανονισμοί Α/Α Φορτίο Συμβολισμός (EN 1331-:) Κανονισμός βάσει του οποίου γίνεται ο υπολογισμός σύμφωνα με το EN 1331-1: 1 Μόνιμα φορτία G k1 ENV 1991--1:1995 Μονίμως επιβαλλόμενα EN 1331-1: G φορτία k ENV 1991--1:1995 3 Φορτίο ανέμου EN 1331-1: Q k1 ENV 1991--4:1995 4 Φορτίο χιονιού EN 1331-1: Q k ENV 1991--3:1995 5 Φορτία παραγωγής Q k3 EN 1331-1: 6 Συγκεντρωμένα EN 1331-1: Q κατακόρυφα φορτία k4 ENV 1991--1:1995 7 Περιστασιακώς EN 1331-1: Q επιβαλλόμενα φορτία k5 ENV 1991--1:1995 8 Φορτία σεισμού Q k6 NEAK 199, 1995 9 Θερμικά φορτία Q k7 EN 1331-1: 1 Συμπτωματικά φορτία EN 1331-1: A χιονιού k ENV 1991--3:1995 Κανονισμοί: ENV 1991-1-1:1994 Eurocoe 1-Part 1: Basis of esign ENV 1991--1:1995 Eurocoe 1-Part -1:Actions on structures Densities, self-weight an impose loas ENV 1991--3:1995 Eurocoe 1-Part -3: Actions on structures Snow loas ENV 1991--4:1995 Eurocoe 1-Part -4: Actions on structures Win actions ENV 1991--5: Eurocoe 1-Part 5:Thermal actions ΕNV 1998 Eurocoe 8: Earthquake resistant esign of structures Νέος Ελληνικός Αντισεισμικός Κανονισμός (ΝΕΑΚ), ΦΕΚ 613Β/11199 και ΦΕΚ 534Β/61995 EN 1331-1: Greenhouses, Actions, Design, Construction Part1: Commercial Prouction Greenhouses ENV 1993 1-1:199 Eurocoe 3: Design of steel structures, Part 1-1: General rules an rules for builings & Εθνικό κείμενο Εφαρμογής του Ευρωκώδικα 3 (απόφαση ΥΠΕΧΩΔΕ Δ11β/31/951996 και ΦΕΚ 383Β/4596) ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΠΡΟΔΙΑΓΡΑΦΕΣ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΩΝ, Αγροτική Τράπεζα της Ελλάδος (ΑΤΕ), Υπουργείο Γεωργίας (ΥΠΓΕ), Ανωτάτη Γεωπονική Σχολή Αθηνών (ΑΓΣΑ), Αθήνα 1986 Ελληνικός κανονισμός φορτίσεως δομικών έργων (ΒΔ 1145)

Σκυρόδεμα*** Μέταλλα Υλικά κάλυψης Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 65 531 Τα μόνιμα φορτία της κατασκευής, G k1 Τα μόνιμα φορτία είναι τα φορτία λόγω του ιδίου βάρους της κατασκευής καθώς και τα φερόμενα στοιχεία με εξαίρεση τις εγκαταστάσεις ακόμη και αν αυτές είναι μόνιμες Τα βάρη των μερών των κατασκευών και των μη δομικών στοιχείων προσδιορίζονται από τα βάρη των στοιχείων, από τα οποία αποτελούνται και από τη γεωμετρία Αν δεν παρέχονται πιο αξιόπιστα δεδομένα από προδιαγραφές των προϊόντων, τα βάρη των ιδιαίτερων στοιχείων θα εκτιμώνται από τις ονομαστικές διαστάσεις και τις ονομαστικές πυκνότητες των συστατικών τους υλικών Τιμές του ιδίου βάρους των υλικών των κατασκευαστικών στοιχείων των θερμοκηπίων σε knm -3 δίνονται στον πίνακα 5 Πίνακας 5 Βάρη των κυριοτέρων υλικών των θερμοκηπιακών κατασκευών Βάρος Υλικό (kn/m 3 ) Γυαλί 5 Πολυαιθυλένιο 13** Φύλλο ακρυλικού (plexiglass, perspex, veril, mouch) 1** Ενισχυμένος πολυεστέρας (fiberglass) 13-18** Πολυκαρβονικές πλάκες (thermoclear, molanex, qualex κλπ),45* Αλουμίνιο 7 Χυτοσίδηρος (κ μαντέμι) 71 Χαλκός 87 Κατεργασμένος σίδηρος 76 Χάλυβας 77 Ελαφρύ 9- Κανονικού βάρους 4* Βαρύ >8 * Το βάρος του σκυροδέματος μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ -8 ανάλογα με τα αδρανή υλικά ** Τα βάρη των υλικών αυτών δεν ελήφθησαν από το μέρος -1 του Ευρωκώδικα 1 *** Σύμφωνα με τον ENV 6 53 Τα μονίμως επιβαλλόμενα φορτία, G k Είναι φορτία λόγω του εγκατεστημένου μόνιμου εξοπλισμού θέρμανσης, ψύξης, φωτισμού, σκίασης, άρδευσης, αερισμού και μόνωσης Για τα θερμοκήπια κατηγορίας Α15 τα φορτία λόγω του μόνιμου εξοπλισμού δεν πρέπει να είναι μικρότερα από 7 Nm - καλυμμένης επιφάνειας Τα φορτία των σωλήνων θέρμανσης πρέπει να παίρνονται ίσα με το ίδιο βάρος των σωλήνων όταν είναι γεμάτοι νερό Οι ελάχιστες τιμές των οριζόντιων δυνάμενων στα σύρματα και στα καλώδια από τον εξοπλισμό των συστημάτων σκίασης και άρδευσης δίνονται στον πίνακα 53

66 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Πίνακας 53 Ελάχιστες τιμές οριζόντιων δυνάμεων λόγω ανάρτησης εξοπλισμού Εξοπλισμός Βάρος (Ν ανά σύρμα ή καλώδιο) Συστήματα σκίασης αναρτημένα σε σύρματα 5 Συστήματα σκίασης αναρτημένα σε καλώδια οδήγησης 5 Εξοπλισμός άρδευσης αναρτημένος σε σύρματα 15 533 Τα φορτία ανέμου, Q k1 Η συνολική απόκριση των κατασκευών και των επιμέρους στοιχείων τους στη δράση του ανέμου, μπορεί να θεωρηθεί ως επαλληλία μιας "βασικής" και μιάς "συντονιστικής" συνιστώσας, όπου η βασική συνιστώσα ενεργεί ως οιονεί στατική, ενώ η συντονιστική ως δυναμική Σην περίπτωση των θερμοκηπίων, λόγω του μικρού ύψους τους, αυτή η δεύτερη είναι μικρή και μπορεί να αγνοηθεί οπότε ο υπολογισμός γίνεται μόνο βάσει της πρώτης μέσω της απλοποιημένης μεθόδου, που προτείνεται στο μέρος 1-4 του EC1 5331 Η πίεση του ανέμου στις επιφάνειες Η πίεση λόγω του ανέμου, w, δρα κάθετα στις προσβαλλόμενες επιφάνειες μίας θερμοκηπιακής κατασκευής και προκύπτει από τη σχέση: w w w w q c (z )c q c (z )c q c (z ) c Nm - (51) e i fr b e e pe b e i όπου: w e, w i και w fr είναι αντίστοιχα η πίεση στις εξωτερικές επιφάνειες, στις εσωτερικές επιφάνειες και η πίεση λόγω τριβής q b είναι η βασική πίεση, [Nm - ] c e (z e ) και c e (z i ) είναι συντελεστές έκθεσης z e = z i = z είναι το ύψος αναφοράς των θερμοκηπίων το οποίο για μεν τα αμφικλινή θερμοκήπια είναι η απόσταση από το έδαφος μέχρι το ύψος της κορυφαίας οριζόντιας δοκού οροφής (κορφιάς) για δε τα τοξωτά θερμοκήπια είναι το μεγαλύτερο από i) το 75 % του ύψους του κορφιά και ii) το μέσο όρο των υψών κορφιά και υδρορροής c pe, c pi και c fr είναι αεροδυναμικοί συντελεστές εξωτερικής πίεσης, εσωτερικής πίεσης και τριβής Η βασική πίεση, q b, για την Ελλάδα και για συχνότητα επανεμφάνισης του ανέμου, p, υπολογίζεται από τη σχέση (Μ Θεοχάρης, α, β)): ρ q b (p) Vb (p),35147 V 1, ln ln(1 p) (5) b () όπου: ρ =1,5 Kgm -3 είναι η πυκνότητα του ανέμου και V b () είναι η βασική ταχύτητα του ανέμου η οποία σύμφωνα με το Εθνικό Προσάρτημα του μέρους 1-4 του ΕC1, για μεν τα νησιά και τις παράκτιες ζώνες, που απέχουν μέχρι 1 Km από τη θάλασσα είναι 33 ms -1, για δε το εσωτερικό της χώρας είναι 7 ms -1 Ο συντελεστής εκθέσεως, c e (z), για την περίπτωση των θερμοκηπίων, (Μ Θεοχάρης, α, β), δίδεται από τη σχέση: ce (z) (c (z)) c 1 gi (z) r t v cr (z) c t cr (z) ct 1,33 (53) όπου: c r (z),19 ln z,569 είναι ο συντελεστής τραχύτητας και c t είναι ο συντελεστής αναγλύφου ο οποίος λαμβάνεται υπόψη για θερμοκήπια που κατασκευάζονται σε επικλινείς περιοχές σε απόσταση από την κορυφή της πλαγιάς μικρότερη είτε από το μισό του μήκους της πλαγιάς είτε από 1,5 φορά το ύψος της πλαγιάς Ο συντελεστής αναγλύφου ορίζεται από τις σχέσεις (i) c t = 1 για Φ <,5 (ii) c t = 1+s Φ για,5 < Φ <,3 και (iii) c t = 1+,6s για Φ>,3 όπου Φ είναι η προσήνεμη κλίση της πλαγιάς και s είναι συντελεστής τοπογραφικής θέσης (Μ Θεοχάρης, α, β) pi b e e fr

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 67 Για επίπεδα εδάφη και εδάφη με κλίσεις Φ < 5% για τα οποία είναι c t = 1, ο συντελεστής εκθέσεως δίνεται από τη σχέση: ce (z) c (z) r cr (z) 1,33,361(lnz),4689 lnz 1,8531 (54) Οι αεροδυναμικοί συντελεστές, c pe και c pi, προκύπτουν από το σχήμα και τη μορφή της προσβαλλόμενης επιφάνειας καθώς και από τη διεύθυνση του ανέμου Αναλυτικές τιμές των c pe και c pi δίδονται από το παράρτημα Β του pren1331-1: Ο αεροδυναμικός συντελεστής τριβής λαμβάνεται σταθερός, c fr =,1 533 Η ανεμοπίεση λόγω των ανεμιστήρων Όταν εφαρμόζεται η πίεση λόγω λειτουργίας των ανεμιστήρων, δεν θα εφαρμόζεται άλλη ανεμοπίεση Ο συντελεστής πίεσης για ανοιχτούς ανεμιστήρες σύμφωνα με το pren1331-1: είναι c ven = ±1,5 και θα εφαρμόζεται σε όλες τις πλευρές του θερμοκηπίου Η μέγιστη ταχύτητα του ανέμου που θα επικρατεί λόγω του δυναμικού αερισμού εντός του θερμοκηπίου V b(v) =1,5 ms -1 Επομένως: ρ - w ven qb (v) cven Vb (v) cven 1,76 Nm (55) 534 Τα φορτία χιονιού, Q k Τα φορτία χιονιού κατατάσσονται στις μεταβλητές ελεύθερες δράσεις, είναι δηλαδή δράσεις οι οποίες δεν δρουν μόνιμα κατά τη διάρκεια ζωής του έργου, η διακύμανση του μεγέθους τους με το χρόνο δεν είναι αμελητέα και οι οποίες μπορεί να έχουν οποιαδήποτε χωρική κατανομή πάνω στο δόμημα Το ειδικό βάρος του χιονιού αυξάνεται με τη χρονική διάρκεια που μεσολαβεί από τη διάστρωσή του Τιμές του ειδικού βάρους του χιονιού στο έδαφος σύμφωνα με το παράρτημα D του μέρους 1-3 του EC1, είναι: (i) Φρέσκο χιόνι:1, knm -3 (ii) Χιόνι στρωμένο (αρκετές ώρες ή μέρες μετά τη χιονόπτωση):, knm -3 (iii) Χιόνι παλαιό,5 έως 3,5 knm -3 και (iv) Βρεγμένο χιόνι 4, knm -3 5341 Καθορισμός του φορτίου χιονιού Το φορτίο χιονιού θεωρείται ότι επενεργεί κατακόρυφα, αναφέρεται στην οριζόντια προβολή της επιφάνειας της οροφής και υπολογίζεται από τη σχέση: - S μicectsk knm (56) όπου: μ i είναι ο συντελεστής μορφής του φορτίου χιονιού S k είναι η χαρακτηριστική τιμή του φορτίου χιονιού στο έδαφος [knm - ] C e είναι ο συντελεστής έκθεσης στις καιρικές επιδράσεις που συνήθως παίρνει την τιμή 1, Ο C e μπορεί να πάρει τιμές μικρότερες από 1, αν λαμβάνεται υπόψη η επίδραση των ποικιλόμορφων συνθηκών ανέμου C t είναι ο θερμικός συντελεστής Για μη θερμαινόμενα θερμοκήπια είναι C t =1, Για θερμαινόμενα θερμοκήπια, σύμφωνα με το παράρτημα E του pren1331-1:, ο C e παίρνει τις τιμές: (i) Για επικάλυψη από απλά φύλλα γυαλιού ή πλαστικού: C t =,6 (ii) Για επικάλυψη από διπλά φύλλα γυαλιού ή από κυματοειδή πλαστικά φύλλα: C t =,7 και (iii) Για επικάλυψη από διπλά πλαστικά φύλλα (φουσκωμένα): C t =,9

68 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 534 Η χαρακτηριστική τιμή του φορτιού του χιονιού, s k Το χαρακτηριστικό φορτίο χιονιού στο έδαφος, s k, για μία τοποθεσία που βρίσκεται σε υψόμετρο Α 15 m, σύμφωνα με το παράρτημα C του μέρους 1-3 του EC1 δίνεται από τη σχέση: A s k s k, 1 KN m - (57) 917 όπου s k, είναι το φορτίο χιονιού για έδαφος που βρίσκεται στη στάθμη της θάλασσας και για πιθανότητα υπέρβασης p = % Σύμφωνα με το Εθνικό Προσάρτημα του μέρους 1-3 του EC1 η Ελλάδα χωρίζεται σε τρεις εθνικές ζώνες στις οποίες ισχύουν αντίστοιχες τιμές του s k,, οι εξής: Ζώνη Ι (s k, =,4 kn m - ): Νομοί Αρκαδίας, Ηλείας, Λακωνίας και όλα τα νησιά πλην των Σποράδων και της Εύβοιας Ζώνη ΙΙ (s k, = 1,7 kn m - ): Νομοί Μαγνησίας, Φθιώτιδας, Καρδίτσας, Τρικάλων, Λάρισας, Εύβοιας και Σποράδες Ζώνη ΙΙΙ (s k, =,8 kn m - ): Υπόλοιπη Χώρα Για τοποθεσίες με Α>15 m πρέπει να γίνεται ειδική μελέτη και αξιολόγηση σύμφωνα με τις πληροφορίες που περιέχονται στο Εθνικό Προσάρτημα Το χαρακτηριστικό φορτίο χιονιού, S n, για πιθανότητα υπέρβασης διάφορη του % προτείνεται ( Μ Θεοχάρης,, 3) να υπολογίζεται από τη σχέση: S n Sk,3375,1698 ln ln(1 p) (58) 5343 Ο συντελεστής μορφής του φορτιού χιονιού, μ i Για τον προσδιορισμό συντελεστών μορφής, λαμβάνονται υπόψη τρεις μορφές κατανομής φορτίου: (α) Η πρώτη προκύπτει από μία ομοιόμορφη κατανομή του χιονιού πάνω σε ολόκληρη την οροφή, και ισχύει όταν το χιόνι πέφτει με μικρή πνοή ανέμου (β) Η δεύτερη προκύπτει από μία αρχική ασύμμετρη κατανομή, ή από ανακατανομή του χιονιού που επηρεάζει την κατανομή του φορτίου στο σύνολο της οροφής (πχ χιόνι που μεταφέρεται από την προσήνεμη στην υπήνεμη πλευρά της οροφής) (γ) Η τρίτη προκύπτει από ανακατανομή του χιονιού στα υψηλότερα τμήματα της οροφής, λόγω ολίσθησης Αναλυτικές τιμές του μ i, τους διαφόρους τύπους θερμοκηπιακών κατασκευών δίδονται από το παράρτημα C του pren1331-1: 535 Τα φορτία της παραγωγής, Q k3 Είναι φορτία λόγω του βάρους των φυτών και των καρπών που στηρίζονται στην κατασκευή Τα φορτία αυτά θεωρούνται κατακόρυφα κατανεμημένα ομοιόμορφα και σύμφωνα με το pren1331-1: παίρνουν τις τιμές: (i) Παραγωγές σαν τις ντομάτες και τα αγγούρια Q k3 =,15 knm - (ii) Παραγωγές σε ελαφρά δοχεία, όπως οι φράουλες Q k3 =,3 knm - και (iii) Παραγωγές σε βαριά δοχεία, όπως οι γλάστρες Q k3 = 1, knm - Όταν τα φορτία παραγωγής μεταφέρονται στην κατασκευή με τη βοήθεια οριζόντιων συρμάτων, πρέπει να ληφθούν υπόψη οι δυνάμεις από τα σύρματα στα σημεία που αυτά συνδέονται με την κατασκευή Η οριζόντια δύναμη ανά σύρμα μπορεί να ληφθεί ως: ws Fw Qk3a kn (59) 8u w όπου: a είναι η απόσταση μεταξύ των συρμάτων, l ws είναι η απόσταση μεταξύ των στηρίξεων του σύρματος και u w είναι το βέλος στο μέσο του σύρματος

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 69 536 Τα συγκεντρωμένα κατακόρυφα φορτία, Q k4 Είναι φορτία ανθρώπων που επιβάλλονται κατά την συντήρηση και επισκευή Στις επικαλύψεις, είτε αυτές είναι γυάλινες είτε από πλαστικό, καθώς επίσης σε απλά θερμοκήπια χωρίς δοκό στο ύψος της υδρορροής, δεν επιβάλλονται συγκεντρωμένα κατακόρυφα φορτία Τα Q k4 θεωρούνται ότι δρουν σε μία επιφάνεια διαστάσεων 1 x 1 cm, ή σε μήκος 1 cm και σε ολόκληρο το πλάτος αν ένα μέλος κατασκευής στενότερο από 1 cm και παίρνουν τις τιμές: (i) Φορτίο στο σκελετό και την υδρορροή: Q k4 = 1, kn και (ii) Φορτίο σε δευτερεύοντα δομικά στοιχεία όπως οι επιτεγίδες ή η κορυφαία οριζόντια δοκός οροφής (μόνο για τις κατηγορίες θερμοκηπίων Α15, Α1, Β15 και Β1): Q k4 =,35 kn 537 Τα περιστασιακώς επιβαλλόμενα φορτία, Q k5 Είναι φορτία λόγω κινητού εξοπλισμού όπως είναι γερανογέφυρες κινούμενες σε σιδηροτροχιές, που στηρίζονται στην κατασκευή και εξοπλισμός καθαρισμού, που κινείται κατά μήκος της οροφής και περιλαμβάνει και τον εργάτη καθαριστή Τιμές των φορτίων παίρνονται από δεδομένα που προτείνονται από τον κατασκευαστή για το ίδιο βάρος του εξοπλισμού και για το μέγιστο ωφέλιμο μεταφερόμενο φορτίο σχεδιασμού 538 Τα σεισμικά φορτία, Q k6 Σύμφωνα με την ισχύουσα πρακτική για το σεισμικό σχεδιασμό, τα φορτία σεισμού αντικαθίστανται με την εφαρμογή στην κατασκευή ισοδυνάμων οριζοντίων πλευρικών δυνάμεων με μέγεθος που προκύπτει από το βάρος της κατασκευής επί ένα συντελεστή ε ο οποίος παίρνει τιμές κυμαινόμενες από,1 έως,3 ανάλογα με τη σεισμικότητα της περιοχής Σύμφωνα με το pren1331-1: δεν προβλέπεται ταυτόχρονη δράση σεισμού και ανέμου στα θερμοκήπια Επειδή τα θερμοκήπια είναι ελαφρές κατασκευές, το μέγεθος των ισοδυνάμων οριζοντίων δυνάμεων για τον υπολογισμό του σεισμού είναι πολύ μικρότερο από το μέγεθος των οριζόντιων πλευρικών δυνάμεων λόγω ανεμοφόρτισης Επομένως δεν χρειάζεται να ληφθούν ιδιαίτερα υπόψη κατά τον υπολογισμό 539 Τα θερμικά φορτία, Q k7 Οφείλονται σε θερμοκρασιακές μεταβολές που μπορεί να συμβούν σε περίοδο 4 ωρών Σύμφωνα με το παράρτημα Ε του pren1331-1: οι μεταβολές που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη είναι: α) αύξηση της θερμοκρασίας (i) από C σε 6 C για σκούρα δομικά στοιχεία των εξωτερικών παρειών και (ii) από C σε 4 C για λευκά δομικά στοιχεία των εξωτερικών παρειών καθώς και για όλα τα δομικά στοιχεία στο εσωτερικό του θερμοκηπίου και β) μείωση της θερμοκρασίας από C σε -1 C για όλα τα δομικά στοιχεία του θερμοκηπίου Για να αποτραπούν ζημιές στην επένδυση λόγω συστολοδιαστολής, κατασκευάζονται αρμοί διαστολής Για θερμοκήπια τύπου Β δεν λαμβάνονται υπόψη θερμικά φορτία όταν το μήκος και το πλάτος του θερμοκηπίου είναι μικρότερα από 15 m 531 Τα συμπτωματικά φορτία χιονιού, Α k Είναι φορτία που οφείλονται σε ακραίες τιμές χιονιού οι οποίες δεν είναι δυνατό να διαχειριστούν από τις συνήθεις στατιστικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της τιμής του φορτίου χιονιού Αυτές οι ακραίες τιμές επιτρέπεται να θεωρούνται συμπτωματικά φορτία Τα συμπωματικά φορτία χιονιού μπορεί να εφαρμόζονται για την περίοδο επαναφοράς που ισχύει για το φορτίο χιονιού

7 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 54 Οι συνδυασμοί φορτίσεων Προκειμένου να ελεγχθεί η επάρκεια μιας κατασκευής στις οριακές καταστάσεις αστοχίας (ULS) και λειτουργικότητας (SLS), μελετώνται συνδυασμένα οι δράσεις που δίνονται στον πίνακα 54 οι οποίες μπορεί να επισυμβούν ταυτόχρονα Για την Ελλάδα εξετάζονται μόνο οι περιπτώσεις a 1, a, a 3, b 1, c 1, 1, και e 1 Πίνακας 54 Συνδυασμοί των δράσεων a 1 ) γ G1 G k1 + γ G G k + γ Q1 Q k1 + ψ Q γ Q Q k + ψ Q3 γ Q3 Q k3 a G k1 +G k + Q k1 +Q k +Q k3 a ) γ G1 G k1 + γ G G k + ψ Q1 γ Q1 Q k1 + γ Q Q k + ψ Q3 γ Q3 Q k3 b G k1 +Q k1 b 1 ) γ G1 G k1 + γ Q1 Q k1 a 3 ) γ G1 G k1 + γ G G k + ψ Q1 γ Q1 Q k1 + ψ Q γ Q Q k + γ Q3 Q k3 c 1 ) γ G1 G k1 + γ G G k + ψ Q3 γ Q3 Q k3 + γ Q4 Q k4 + ψ Q5 γ Q5 Q k5 c G k1 +G k +Q k3 +Q k4 + Q k5 c ) γ G1 G k1 + γ G G k + γ Q5 Q k5 1 ) G k1 + G k + ψ Q3 Q k3 + γ AE A Ek G k1 +G k +Q k +Q k3 +A Ek ) G k1 + G k + ψ Q Q k + ψ Q3 Q k3 + γ AE A Ek e G k1 +G k + Q k6 e 1 ) γ G1 G k1 + γ G G k + γ Q6 Q k6 f: G k1 + G k + Q k3 + A k f 1 ) γ G1 G k1 + γ G G k +ψ 1Q3 γ Q3 Q k3 + γ A A k 541 O συντελεστής σπουδαιότητας της κατασκευής, γ Είναι ο επί μέρους συντελεστής ασφάλειας, ο οποίος είναι ανάλογος με το επίπεδο ασφαλείας της κατασκευής Σύμφωνα με το παράρτημα Ε του pren 1331-1: οι τιμές του γ παίρνονται από τον πίνακα 55 όπου η μεγαλύτερη τιμή χρησιμοποιείται για δυσμενή επιρροή του G k Πίνακας 55 Συντελεστές σπουδαιότητας των θερμοκηπιακών κατασκευών στην Ελλάδα Είδος φόρτισης γ SLS ULS Είδος φόρτισης γ SLS ULS Μόνιμα φορτία γ G1 1, 1,/1, Μονίμως επιβαλλόμενα φορτία γ G 1, 1,/1, Φορτία ανέμου γ Q1 1, 1, Συγκεντρωμένα κατακόρυφα φορτία γ Q4-1, Περιστασιακώς επιβαλλόμενα φορτία γ Q5 1, 1, Φορτία χιονιού γ Q 1, 1, Φορτία σεισμού γ AE -,8 Φορτία παραγωγής γ Q3 1, 1, Θερμικά φορτία γ Q6 1, 1, 54 O συντελεστής συνδυασμού των μεταβλητών δράσεων, Ψ Χρησιμοποιείται για να ληφθεί υπόψη η μειωμένη πιθανότητα ταυτόχρονης συνύπαρξης των πλέον δυσμενών τιμών των διαφόρων ανεξάρτητων μεταβλητών δράσεων Σύμφωνα με το παράρτημα Ε του pren 1331-1: οι τιμές του Ψ παίρνονται από τον πίνακα 56

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 71 Πίνακας 56 Συντελεστές συνδυασμού των μεταβλητών δράσεων Συνδυασμοί φορτίσεων a 1 a a 3 c 1 1 Άνεμος Ψ Q1 --,6/,,6/, -- -- -- Χιόνι Ψ Q ή Ψ Q,6/, --,6/, -- --,3 Παραγωγή Ψ Q3 ή Ψ 1Q3 ή Ψ Q3 1,/, 1,/, -- 1,/, 1,/, 1,/, Περστ Φορτ Ψ Q5 -- -- --, -- -- 55 Συμπεράσματα Οι φορτίσεις των θερμοκηπιακών κατασκευών αντιμετωπίζονται συστηματικά σύμφωνα με τους EC και EC1 και το τελικό σχέδιο pren1331-1: της CEN/TC84 Οι δυνάμεις τριβής λόγω του ανέμου εφαρμόζονται στο τμήμα των παράλληλων με τον άνεμο εξωτερικών επιφανειών που βρίσκονται πέραν μιας απόστασης από το προσήνεμο άκρο ίσης με τη μικρότερη τιμή από h και L/5 για τις όψεις και h και S/5 για τις πλευρές (όπου h x L x S = ύψος υδρορροής x μήκος θερμοκηπίου x πλάτος θερμοκηπίου) Επειδή ο c fr, συγκρινόμενος με τους c pe και c pi, είναι πάρα πολύ μικρός η πίεση λόγω τριβής μπορεί να παραλείπεται από τους υπολογισμούς Επειδή η πίεση λόγω λειτουργίας των ανεμιστήρων, συγκρινόμενη με την ανεμοπίεση είναι πολύ μικρή, είναι w ven 1,15 % w, μπορεί να παραλείπεται από τους υπολογισμούς Σύμφωνα με το pren1331-1: δεν προβλέπεται ταυτόχρονα με τη δράση σεισμού και δράση ανέμου ή χιονιού στα θερμοκήπια Επειδή τα θερμοκήπια είναι ελαφρές κατασκευές, το μέγεθος των ισοδυνάμων οριζοντίων δυνάμεων για τον υπολογισμό του σεισμού είναι πολύ μικρότερο από το μέγεθος των οριζόντιων πλευρικών δυνάμεων λόγω ανεμοφόρτισης Επομένως δεν χρειάζεται να ληφθούν υπόψη κατά τον υπολογισμό Σύμφωνα με το pren1331-1: τα συμπτωματικά φορτία χιονιού στην Ελλάδα δεν λαμβάνονται υπόψη και επομένως ο συνδυασμός φορτίσεων f δεν εξετάζεται Επίσης δεν προβλέπεται, να εξετάζεται στην Ελλάδα ο συνδυασμός φορτίσεων c Οι συνδυασμοί των δράσεων για τα διάφορα δομικά στοιχεία των θερμοκηπίων στην Ελλάδα που προκύπτουν ύστερα από τις παραπάνω απλοποιήσεις δίνονται στον πίνακα 57 Πίνακας 57 Οι συνδυασμοί των δράσεων των θερμοκηπιακών κατασκευών στην Ελλάδα Επικάλυψη a 1 ) γ G1 G k1 + γ Q1 Q k1 + ψ Q γ Q Q k a G k1 + Q k1 +Q k a ) γ G1 G k1 + ψ Q1 γ Q1 Q k1 + γ Q Q k a 3 ) γ G1 G k1 + ψ Q1 γ Q1 Q k1 + ψ Q γ Q Q k b G k1 + Q k1 b 1 ) γ G1 G k1 + γ Q1 Q k1 Επιτεγίδες και τεγίδες a 1 ) γ G1 G k1 + γ Q1 Q k1 + ψ Q γ Q Q k a G k1 + Q k1 +Q k a ) γ G1 G k1 + ψ Q1 γ Q1 Q k1 + γ Q Q k a 3 ) γ G1 G k1 + ψ Q1 γ Q1 Q k1 + ψ Q γ Q Q k b G k1 + Q k1 b 1 ) γ G1 G k1 + γ Q1 Q k1 c G k1 + Q k4 c 1 ) γ G1 G k1 + γ Q4 Q k4 e G k1 + Q k6 e 1 ) γ G1 G k1 + γ Q6 Q k6 (Μόνο για θερμοκήπια τύπου Α)

7 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Πλαίσια a 1 ) γ G1 G k1 + γ G G k + γ Q1 Q k1 + ψ Q γ Q Q k + ψ Q3 γ Q3 Q k3 a G k1 +G k +Q k1 +Q k +Q k3 a ) γ G1 G k1 + γ G G k + ψ Q1 γ Q1 Q k1 + γ Q Q k + ψ Q3 γ Q3 Q k3 b G k1 + Q k1 b 1 ) γ G1 G k1 + γ Q1 Q k1 a 3 ) γ G1 G k1 + γ G G k + ψ Q1 γ Q1 Q k1 + ψ Q γ Q Q k + γ Q3 Q k3 c G k1 +G k +Q k3 +Q k4 + Q k5 c 1 ) γ G1 G k1 + γ G G k + ψ Q3 γ Q3 Q k3 + γ Q4 Q k4 + ψ Q5 γ Q5 Q k5 e G k1 +G k + Q k6 e 1 ) γ G1 G k1 +γ G G k + γ Q6 Q k6 (Μόνο για θερμοκήπια τύπου Α)

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 73 61 Εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 Διαστασιολόγηση της επικάλυψης των υαλόφρακτων θερμοκηπίων Η φέρουσα ικανότητα της επένδυσης πρέπει να υπολογιστεί σύμφωνα με : α ) Την παράγραφο 63 προκειμένου για γυάλινα φύλλα, τα οποία είναι κατασκευασμένα από άνυδρο πυριτικό υδροξείδιο του Νατρίου β ) Την παράγραφο 64 προκειμένου για πλαστικά γ ) Σχεδιασμό υποστηριζόμενο από δοκιμές προκειμένου για άλλους τύπους επένδυσης Στις περιπτώσεις που η επιφάνεια είναι ασυνήθιστα τραχεία πρέπει να ληφθεί υπόψη η εφαπτομενική συνιστώσα του φορτίου Για συνήθη επίπεδα τζάμια, τυποποιημένα τζάμια και λείες επιφάνειες από πλαστικά φύλλα η εφαπτομενική συνιστώσα του φορτίου μπορεί να αγνοηθεί 6 Επιλογή γυαλιού και διαστάσεων υαλοπίνακα Οι μηχανικές ιδιότητες του γυαλιού που θα χρησιμοποιηθεί καθώς και στοιχεία σχετικά με τις διαθέσιμες διαστάσεις των υαλοπινάκων λαμβάνονται από τους κατασκευαστές υαλοπινάκων για χρήση σε θερμοκήπια Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία για το γυαλί οι ποσότητες αυτές παίρνουν τις εξής τιμές: η τιμή του Ε κυμαίνεται μεταξύ 7 και 9 Gpa (7-9 N/mm ), η πυκνότητα είναι περίπου,5 g/cm 3 (,5 1-6 kg/mm 3 ), οι διαστάσεις α και β επιλέγονται από εμάς -έχοντας πάντα υπόψη του τι διατίθεται στην αγορά-, πάντως οι μέγιστες διαστάσεις που χρησιμοποιoύνται σήμερα είναι m x 1m, ένα τυπικό πάχος υαλοπίνακα που χρησιμοποιείται για την κάλυψη θερμοκηπίων είναι τα 4mm για υαλοπίνακες με επίπεδες επιφάνειες και 5 mm για υαλοπίνακες με κυματοειδή την μία επιφάνεια και η ονομαστική τιμή της αντοχής αστοχίας του γυαλιού f gl:u δίνεται από τον κανονισμό EN1331-1: ανάλογα με το είδος του γυαλιού στον πίνακα 61 Πίνακας 61 Ονομαστική τιμή της αντοχής αστοχίας του γυαλιού Είδος γυαλιού f gl:u [N/mm ] Κοινό γυαλί Επίπεδο γυαλί 5 Γυαλί με κυματοειδή επιφάνεια Γυαλί ενισχυμένο με σύρμα 16 Ανθεκτικό στις υψηλές θερμοκρασίες γυαλί Επίπεδο γυαλί 5 Γυαλί με κυματοειδή επιφάνεια Θερμικά σκληρυμένο γυαλί Επίπεδο γυαλί 6 Γυαλί με κυματοειδή επιφάνεια 5 Χημικά σκληρυμένο γυαλί Κοινό επίπεδο γυαλί 6

74 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 63 Υπολογισμός κάθετης στον υαλοπίνακα συνιστώσας βάρους γυαλιού ανά μονάδα επιφάνειας υαλοπίνακα (μόνιμο φορτίο υαλοπίνακα) Ο υπολογισμός θα γίνει από τη σχέση: G 1 = ρ t g cosθ [N/mm ] ( 61) όπου: ρ: πυκνότητα γυαλιού [kg/mm 3 ] t: πάχος υαλοπίνακα [mm] g: επιτάχυνση της βαρύτητας [λαμβάνεται ίση με 9,81 m/s ] θ: γωνία κλίσης στέγης [ ο ] Σχήμα 61 Υπολογισμός κάθετης στην επιφάνεια του υαλοπίνακα συνιστώσας βάρους υαλοπίνακα 64 Υπολογισμός κάθετης στον υαλοπίνακα συνιστώσας φορτίου χιονιού, ανά μονάδα επιφάνειας υαλοπίνακα Θα βρεθεί η κάθετη στην επιφάνεια συνιστώσα τόσο του ομοιόμορφου όσο και του ανομοιόμορφου φορτίου χιονιού Η εύρεση της συνιστώσας θα γίνει βάση της σχέσης: Q,i = Q,i cos θ [N/mm ] ( 6) όπου i=1: ομοιόμορφο φορτίο χιονιού, i=: ασύμμετρο φορτίο χιονιού 65 Υπολογισμός τιμής σχεδιασμού της αντοχής αστοχίας του γυαλιού σε κάθε ξεχωριστή φόρτιση Δίνεται για κάθε φόρτιση ξεχωριστά, επειδή η διάρκεια που κάθε φόρτιση επιβαρύνει τον υαλοπίνακα παρουσιάζει διαφορές: fgl;u fgl ;t; ( 63) γ M;t όπου: f gl;t; : η τιμή σχεδιασμού της αντοχής αστοχίας του γυαλιού [N/mm ], f gl;u : η ονομαστική τιμή της αντοχής αστοχίας του γυαλιού η παίρνεται από τον πίνακα 61 γ Μ;t : ο μερικός συντελεστής ασφάλειας του γυαλιού, ο οποίος παίρνεται από τον πίνακα 55 Από τον πίνακα 55 προκύπτει γ G1 = γ Q1 = γ Q = 1,

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 75 66 Έλεγχος αντοχής του υαλοπίνακα Η μέθοδος υπολογισμού είναι εφαρμόσιμη μόνο σε λεία γυάλινα φύλλα ομοιόμορφα φορτισμένα κάθετα προς την επιφάνειά τους, στηριζόμενα περιμετρικά με απλές στηρίξεις και με ένα ονομαστικό πάχος όχι μικρότερο από 4 mm Ο τελικός έλεγχος της οριακής αντοχής αστοχίας γίνεται με τον τύπο: pgl;s 1, ( 6 4) p gl;r όπου: P gl;s : η τιμή σχεδιασμού της αντοχής αστοχίας του γυαλιού [N/mm ], P gl;r : η ονομαστική τιμή της αντοχής αστοχίας του γυαλιού η παίρνεται από τον πίνακα 61 Η σχέση 64 για τα γυάλινα φύλλα αναλύεται στη σχέση : P P gl G gl G 1 1 S R P P gl Q1 S gl Q S 1, ( 65) P P gl Q 1 R gl Q R όπου: Pgl G 1 S είναι η τιμή σχεδιασμού της κάθετης προς την επιφάνεια του γυάλινου φύλλου συνιστώσας του μονίμου φορτίου της P είναι η τιμή σχεδιασμού του φορτίου λόγω ανέμου προς την επιφάνεια του Q 1 S γυάλινου φύλλου P είναι η τιμή σχεδιασμού της κάθετης προς την επιφάνεια του γυάλινου φύλλου gl Q S συνιστώσας του φορτίου χιονιού Pgl G 1 R είναι η τιμή σχεδιασμού της οριακής αντοχής αστοχίας των γυάλινων φύλλων, για την περίπτωση μονίμου φορτίου Pgl Q 1 R είναι η τιμή σχεδιασμού της οριακής αντοχής αστοχίας των γυάλινων φύλλων, για την περίπτωση φορτίου ανέμου Pgl Q R είναι η τιμή σχεδιασμού της οριακής αντοχής αστοχίας των γυάλινων φύλλων, για την περίπτωση φορτίου χιονιού Για τα γυάλινα φύλλα η οριακή αντοχή σχεδιασμού μπορεί να ληφθεί ως εξής : α) Μεμονωμένα ορθογωνικά φύλλα γυαλιού στηριζόμενα με απλές στηρίξεις στις δύο, ή στις τρεις πλευρές τους P glxr 3 3 f t t / t glu 1 1 ( 66) 6 βb γ, Mx β) Μεμονωμένα ορθογωνικά φύλλα γυαλιού στηριζόμενα με απλές στηρίξεις στις τέσσερες πλευρές τους P glxr Mx B 4C B E 4t γ ab ( 67)

76 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών γ) Θερμομονωτικά ορθογωνικά φύλλα γυαλιού και φύλλα γυαλιού από αλλεπάλληλα φύλλα P glxr 3 3 f t t / t glu 1 1 ( 68) 6 βb γ, Mx όπου: P είναι η τιμή σχεδιασμού της οριακής αντοχής των γυάλινων φύλλων, λόγω του glxr φορτίου x όπου x είναι είτε η κυρία φόρτιση G 1, είτε το φορτίο ανέμου Q 1, ή το φορτίο χιονιού Q f είναι η ονομαστική τιμή της οριακής αντοχής του γυαλιού = 5 Ν/mm t t 1 t a b Ε β glu είναι το πάχος του φύλλου γυαλιού είναι το πάχος του πιο χοντρού φύλλου γυαλιού είναι το πάχος του πιο λεπτού φύλλου γυαλιού είναι το μεγαλύτερο άνοιγμα του φύλλου γυαλιού είναι το μικρότερο άνοιγμα του φύλλου γυαλιού είναι το μέτρο ελαστικότητας του γυαλιού είναι ένας παράγοντας που εξαρτάται από τις διαστάσεις και τις στηρίξεις του φύλλου γυαλιού και ο οποίος παίρνει τις τιμές που δίνονται στον επόμενο πίνακα 6 Πίνακας 6 Τιμές του παράγοντα β Τρόπος στήριξης Απλή στήριξη στις δύο πλευρές Απλή στήριξη στις τρεις πλευρές Απλή στήριξη στις τέσσερες πλευρές Το β δίνεται από τον προσεγγιστικό τύπο : 1,117 a/b 1 1,73 β,447,83 1 e a Λόγος b Οποιεσδήποτε τιμές Οποιεσδήποτε Τιμή συντελεστή β,15,15 τιμές 1,,447 1,1,54 1,,597 1,3,666 1,4,73 1,5,788 1,6,84 1,8,193,,1,5,111 3,,1184 3,5,116 4,,141 5,,145,15

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 77 Β, C είναι παράγοντες που δίνονται από τις σχέσεις : B k f ab 3 glu glu και k 4k Et 4k Et 4 4 f ab k f 3 C 4k k glu 4 ab Et στις οποίες 4β a k k 4,75 1 4 3 k,8 a/b b 4 ( 69) 67 Μέθοδος υπολογισμού για πλαστικά φύλλα Η μέθοδος υπολογισμού για πλαστικά φύλλα, που δίνεται εδώ, είναι εφαρμόσιμη μόνο για πλαστικά φύλλα φορτιζόμενα κάθετα προς την επιφάνειά τους Για τα πλαστικά φύλλα πρέπει να ικανοποιείται η σχέση : σ f fp//s fp//r σ f fp/s fpr 1, ( 61) όπου: σ fp//s σ fps είναι η τιμή σχεδιασμού της θλιπτικής τάσεως κατά την διαμήκη διεύθυνση του πλαστικού φύλλου η οποία προκαλείται από την τιμή σχεδιασμού της φόρτισης είναι η τιμή σχεδιασμού της θλιπτικής τάσεως κατά την εγκάρσια διεύθυνση του πλαστικού φύλλου η οποία προκαλείται από την τιμή σχεδιασμού της φόρτισης f fp//r είναι η τιμή σχεδιασμού της του φορτίου παραγωγής κατά την διαμήκη διεύθυνση του πλαστικού φύλλου, ισχύουσα για την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής του πλαστικού φύλλου ffp R είναι η τιμή σχεδιασμού της του φορτίου παραγωγής κατά την εγκάρσια διεύθυνση του πλαστικού φύλλου, ισχύουσα για την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής του πλαστικού φύλλου

78 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 Ασκήσεις υπολογισμού των φορτίσεων και διαστασιολόγησης της επικάλυψης των υαλόφρακτων θερμοκηπίων 71 Άσκηση 13 Στην οροφή απλού αμφικλινούς θερμοκηπίου με διαστάσεις: πλάτος s =7 m, ύψος υδροροής: h=,5 m και κλίση στέγης θ= ο, πρόκειται νε τοποθετηθούν υαλοπίνακες διαστάσεων 1, m x,5 m και πάχους 4 mm Οι υαλοπίνακες είναι φτιαγμένοι από κοινό επίπεδο γυαλί, με μέτρο ελαστικότητας του Young Ε=7 N/mm, πυκνότητα ρ=,5 g/cm 3 Οι υαλοπίνακες θα στηρίζονται και στις τέσσερεις πλευρές τους στις επιτεγίδες της οροφής Το φορτίο ανέμου και χιονιού που δέχεται η στέγη φαίνεται στο σχήμα 71 Είναι σωστή από άποψη αντοχής η επιλογή των συγκεκριμένων υαλοπινάκων; Σημείωση: Για λόγους απλοποίησης στο παράδειγμα λαμβάνουμε υπόψη μόνο το φορτίο από άνεμο διεύθυνσης ο Επίλυση 711 Επιλογή ονομαστικής αντοχής αστοχίας γυαλιού Για το συγκεκριμένο τύπο γυαλιού υπολογίζεται η ονομαστική τιμή της αντοχής αστοχίας του από τον πίνακα 61: f gl;u =5 N/mm 71 Υπολογισμός μόνιμου φορτίου Υπολογίζεται η κάθετη στον υαλοπίνακα συνιστώσα του βάρους του γυαλιού ανά μονάδα επιφάνειας: G 1 =5 ΚΝ/m 3 4 mm συν o = 93,96 N/m 713 Υπολογισμός φορτίου χιονιού Υπολογίζεται η κάθετη στον υαλοπίνακα συνιστώσα του φορτίου χιονιού ανά μονάδα επιφάνειας: Q,1 = Q, =, kn/m συν o =,18 kn/m = 18 N/m Σχήμα 71 Φορτία ανέμου και χιονιού

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 79 714 Υπολογισμός τιμής σχεδιασμού αντοχής αστοχίας του γυαλιού Επειδή η επικάλυψη αποτελείται από μεμονωμένα ορθογωνικά φύλλα γυαλιού στηριζόμενα με απλές στηρίξεις στις τέσσερες πλευρές τους ισχύει η σχέση 67: P glxr B 4C B E γ Mx 4t ab Υπολογίζονται διαδοχικά: Ο παράγοντας β από τον πίνακα 6 : Είναι a/b=1/,5= οπότε β=,1 4β 4x,1 Ο συντελεστής k 1, 4 a/b 3 a b Ο συντελεστής k 4,75 1 4 4,75 1 4 8,75 Ο συντελεστής k 4,8 Β, C είναι παράγοντες που δίνονται από τις σχέσεις : Ο παράγοντας Β από τη σχέση: k B k 3 4 f 4k glu 4 ab Et f 4k glu ab Et 8,75,8 5 N/mm x1, m x,5 m 4 x,8 x 7 N/mm x 4, mm 119,63 1,16 5,38 1,8 5 N/mm x1, m x,5 m 4 x 1,4 x 7 N/mm x 4, mm και ο παράγοντας C από τη σχέση: k f 3 C 4k k και τελικά: glu 4 ab Et 8,75x5 N/mm x1, m x,5 m 4x1,4x,8x7 N/mm x,4 m 644,17 P glxr B 4C B E γ Mx 4t ab 1,8 4 x 644,17 1,8 7 4 x,4 x x 1, 1, x,5,33 N/mm Επειδή γ ΜG1 = γ ΜQ1 = γ ΜQ =1, είναι PP P P, 33 gl G1 R gl Q1 R gl Q R Από τη σχέση 65 προκύπτει : P P gl G1 S gl G1 R P gl P Q1 S gl Q1 R P gl P Q S gl Q R,94 kn/m,33 kn/m,18 kn/m,33 kn/m,8 kn/m,33 kn/m 1,74,46 1,,33

8 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Πρέπει επίσης να πληρούται η σχέση: max ( P gl G1 S, P gl Q1 S, P gl Q S 4t ) 4E ab 4x,4 4x7 x,448 kn / mm το οποίο ισχύει,33 kn / mm 1, x,5 Επομένως οι συγκεκριμένοι υαλοπίνακες είναι κατάλληλοι από πλευράς αντοχής, όμως όπως δείχνει το τελικό αποτέλεσμα θα μπορούσαμε κρατώντας το ίδιο πάχος- να χρησιμοποιήσουμε υαλοπίνακες μεγαλύτερων διαστάσεων (επιλέγουμε υαλοπίνακες μεγαλύτερων διαστάσεων ) 7 Άσκηση 14 (Μ Θεοχάρης ) Να γίνει υπολογισμός της επικάλυψης ενός γυάλινου θερμοκηπίου με τα ακόλουθα στοιχεία: α Τύπος θερμοκηπίου : Αμφικλινές δύο ανοιγμάτων με γεωμετρικά στοιχεία όπως φαίνονται στο σχήμα β Τοποθεσία : Περιοχή της Μαγνησίας σε απόσταση 6 χιλιομέτρων από την θάλασσα σε υψόμετρο 1 μέτρα και τοπογραφική τομή του εδάφους όπως στο σχήμα γ Η επικάλυψη θα κατασκευαστεί από υαλοπίνακες και ο σκελετός από ελατό χάλυβα κατεργασμένο εν θερμώ Σημείωση Η άσκηση αυτή αποτελεί τμήμα της εφαρμογής που αναπτύχτηκε από τον Μ Θεοχάρη στα πλαίσια της Μεταπτυχιακής του Διατριβής στο Παν/μιο Θεσσαλίας το Στη διατριβή αυτή αναπτύσσονται επίσης ο υπολογισμός του σκελετού και της θεμελίωσης )

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 81 71 Γενικά Η χαρακτηριστική οριακή αντοχή σε θραύση, f glu, του γυαλιού ισούται με 5 Ν/mm Για τα γυάλινα φύλλα πρέπει να ικανοποιείται η σχέση : P P gl G1 S gl G1 R P gl P Q1 S gl Q1 R P gl P Q S gl Q R 1, 7 Η επικάλυψη της οροφής Η επικάλυψη οροφής καταπονείται από φορτία λόγω ιδίου βάρους, ανεμοπίεσης και χιονιού Για την διαστασιολόγηση των υαλοπινάκων θα πρέπει να ελέγχονται οι Συνδυασμοί φορτίσεων Α ( = μόνιμα φορτία + φορτία ανέμου + φορτία χιονιού ) και Β( = μόνιμα φορτία + φορτία ανέμου ) 71 Υπολογισμός της κάθετης προς την επιφάνεια του γυάλινου φύλλου συνιστώσας του μονίμου φορτίου P gl G 1 S Το ίδιο βάρος της επικάλυψης, G k1, είναι κατακόρυφη φόρτιση ανά m κεκλιμένης επιφάνειας Αναλύεται σε δύο συνιστώσες μία κάθετη στην επικάλυψη την P, και σε μία εφαπτομενική την Η gl G 1 S gl G S 1 Επειδή η επικάλυψη είναι από συνήθη επίπεδα τζάμια, η εφαπτομενική συνιστώσα του φορτίου μπορεί να αγνοηθεί Για πάχος υαλοπινάκων,5 m έχομε P gl G 1 S G k1 ΚΝ συνθ 5,5 mσυν 5 3 m ΚΝ,113 m 7 Υπολογισμός της κάθετης προς την επιφάνεια του γυάλινου φύλλου συνιστώσας του φορτίου λόγω ανέμου P gl Q 1 S Από τη σχέση 51 υπολογίζονται η εξωτερική και η εσωτερική πίεση του ανέμου W q We qrefc e (Ze ) Cpe και i ref e i pi 71 Η βασική πίεση C (Z ) C Από τη σχέση 5 για συχνότητα επανεμφάνισης της ταχύτητας αναφοράς του ανέμου p =7 % υπολογίζεται η βασική πίεση q b = 693,65 N/m 7 Ο συντελεστής εκθέσεως Από την σχέση 54 έχομε c (z) c c 1 gi (z) c c c c 1,33 e r t Υπολογίζομε τον συντελεστή τραχύτητας από την σχέση : z c r (z),19ln,19 ln z,569,5 όπου z = max(z e,4,) Το ύψος αναφοράς του θερμοκηπίου είναι z e = h +,5s/ εφ5 = 3,933 m z = 4, m Άρα c r (z),19 x ln 4, +,569 =,89 v r t r t

8 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Υπολογίζομε τον συντελεστή αναγλύφου σύμφωνα με την παράγραφο 1553 της θεωρίας από το σχήμα 13 και τον πίνακα 16 ης θεωρίας για h =1 m, H = m, Φ = /8 =,5 και h/η =,5 Ευρίσκομε c t = 1,14 Επομένως : c (z) c c c c 1,33,89 1,14(,891,14 1,33),15 e r 73 Οι αεροδυναμικοί συντελεστές t r t Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης θα υπολογιστούν σύμφωνα με την παράγραφο 1561 της θεωρίας Ανάλογα με την διεύθυνση πνοής του ανέμου, έχομε τις επόμενες καταστάσεις Διεύθυνση ανέμου φ = Α (,15) B 1 ( 1,) B (,8) B 3 ( 1,) C( 1,1) D (,5) Α 3 (,5) B 3 (,) C 3 (,) D 3 (,5) B (,8) Α (,5) B (,5) C (,5) D (,5) B 1 ( 1,) Α 1 ( 1,) B 1 ( 1,) C 1 ( 1,) D 1 ( 1,) Διεύθυνση ανέμου φ = 9 Διεύθυνση ανέμου φ = 7 D (,5) C( 1,1) B 1 ( 1,) D 1 ( 1,) C 1 ( 1,) B 1 ( 1,) Α 1 ( 1,) B (,8) D (,5) C (,5) B (,5) Α (,5) B 3 ( 1,) Α (,15) Διεύθυνση ανέμου φ = 18 D 3 (,5) C 3 (,) B 3 (,) Α 3 (,5) B (,8) B 1 ( 1,) Οι εφαρμοστέοι συντελεστές εξωτερικής προκύπτουν από την επαλληλία των παραπάνω συντελεστών Εκτός από την ανωτέρω φορτική κατάσταση, οι προσήνεμες πλευρές θα πρέπει να υπολογιστούν για συντελεστή εξωτερικής πίεσης c pe =, + (,7-,)1/15 = +,53 Στους συντελεστές εξωτερικής πίεσης πρέπει να προστεθούν και οι συντελεστές εσωτερικής πίεσης οι οποίοι τους οποίους παίρνομε από τον πίνακα 313 της θεωρίας Έχομε, ύστερα από τα παραπάνω, την επόμενη κατάσταση -1, (+,53) -,5 (+,53) -1, (+,53) -1,1 (+,53) -1, (+,53) -1,1 (+,53) -1, (+,53) -,5 (+,53) -, (+,) -, (+,) -, (+,) -,3 (+,) -, (+,) -,3 (+,) -, (+,) -, (+,) -1,4 (+,73) -,7 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -,7 (+,73) -,5 (+,53) -1, (+,53) -1, (+,53) -,5 (+,53) + -, (+,) -, (+,) -, (+,) -, (+,) = -,7 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -,7 (+,73) -,5 (+,53) -1, (+,53) -1,1 (+,53) -1, (+,53) -1,1 (+,53) -1, (+,53) -,5 (+,53) -1, (+,53) -, (+,) -, (+,) -,3 (+,) -, (+,) -,3 (+,) -, (+,) -, (+,) -, (+,) -,7 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -1,4 (+,73) -,7 (+,73) -1,4 (+,73) Μέγιστοι συντελεστές Μέγιστοι συντελεστές Συνολικοί συντελεστές εξωτερικής πίεσης εσωτερικής πίεσης

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 83 74 Τελική φορτική κατάσταση του γυάλινου φύλλου λόγω του ανέμου P gl Q 1 S Η συνολική πίεση του ανέμου δίνεται από τη σχέση W We Wi qrefce (Z) C Είναι: q b =,694 KN/m, C e (Z) =,15 και C ο συνολικός αεροδυναμικός συντελεστής, όπως υπολογίστηκε ανωτέρω Οι τιμές της W είναι σε KN/m και δίνονται σχηματικά στον παρακάτω πίνακα 3 3, -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) -1,4 (+1,9) -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) -1,4 (+1,9) 8, -1,4 (+1,9) -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) -1,4 (+1,9) 3, 3, -1,4 (+1,9) -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) -1,4 (+1,9) -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) -,9 (+1,9) 4, 4, 4, 4, 563 Υπολογισμός της κάθετης προς την επιφάνεια του γυάλινου φύλλου συνιστώσας του φορτίου χιονιού P gl Q S Το φορτίο του χιονιού στην οροφή υπολογίζεται από τη σχέση 56 S = μ i C e C t S k Όπου: μ i είναι ο συντελεστής μορφής του φορτίου του χιονιού S k είναι η χαρακτηριστική τιμή του φορτίου του χιονιού στο έδαφος C e είναι ο συντελεστής έκθεσης στις καιρικές επιδράσεις που συνήθως παίρνει την τιμή 1, C e είναι ο θερμικός συντελεστής, που συνήθως παίρνει την τιμή 1, Το φορτίο χιονιού θεωρείται ότι επενεργεί κατακόρυφα και αναφέρεται στην οριζόντια προβολή της οροφής 5631 Η χαρακτηριστική τιμή του φορτίου του χιονιού στο έδαφος S k Από τον πίνακα 319 της θεωρίας, για τα δεδομένα του θέματος, προκύπτει S k =,5 KN/m 563 Ο συντελεστής μορφής του φορτίου του χιονιού μ 1 Οι τιμή του συντελεστή μορφής του φορτίου χιονιού για επαναλαμβανόμενες αμφικλινείς οροφές είναι μ 1 =,8 Έχομε τις δύο περιπτώσεις φόρτισης που δείχνονται στο επόμενο σχήμα Από αυτές θα επιλέξουμε εκείνη που δίνει τα δυσμενέστερα αποτελέσματα Αν, για απλούστευση, την ανομοιόμορφη φόρτιση των μεσαίων ανοιγμάτων την αναγάγομε σε ομοιόμορφη, βρίσκομε την ίδια τιμή που έχομε για την περίπτωση της ομοιόμορφης φόρτισης, την οποία και θα λάβομε υπόψη στους υπολογισμούς

84 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Σχήμα 615 Φορτίο χιονιού για επαναλαμβανόμενες αμφικλινείς οροφές 733 Το φορτίο του χιονιού στην οροφή Είναι S = μ 1 C e C t S k =,8 1 1,5 =,416 KN/m 734 Η κάθετη προς την επιφάνεια του γυάλινου φύλλου συνιστώσα του φορτίου χιονιού P gl Q S Tο φορτίο χιονιού, S, θεωρείται ότι επενεργεί κατακόρυφα και αναφέρεται στην οριζόντια προβολή της οροφής Επομένως τo φορτίο χιονιού ανά m κεκλιμένης επιφάνειας οροφής είναι Sσυνθ και η κάθετη συνιστώσα στην επιφάνεια της οροφής είναι: P Sσυνθσυνθ Sσυν θ,416συν 5,34 ΚΝ/m gl Q S 74 Η τιμή σχεδιασμού της οριακής αντοχής αστοχίας των γυάλινων φύλλων Από την σχέση 66 ευρίσκομε : fglut 5 Ν/mm 5 mm,4 PglG 1R KN 6βb γ 6,15 b 3,1 1, b MG MQ 1 1 fglu t 5 Ν/mm 5 mm,3655 PglQ 1R KN 6βb γ 6,15 b 1,4 1, b fglu t 5 Ν/mm 5 mm,496 PglQR KN 6βb γ 6,15 b 1,9 1, b MQ 75 Υπολογισμός του μεγίστου πλάτους των γυάλινων φύλλων 751 Συνδυασμός φορτίσεων Α ( μόνιμα φορτία + φορτία ανέμου + φορτία χιονιού) Αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση 65 βρίσκομε για τις δύο διαφορετικές περιπτώσεις ανεμοφόρτισης:

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 85 Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης,9 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,113,9,416 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,4,3655,496 1 1 Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης 1,4 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,113 1,4,416 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,4,3655,496 1 1 Θετική ανεμοπίεση έντασης 1,9 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,113 1,9,416 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,4,3655,496 1 1 1, b,478 m 1, b,816 m 1, b,48 m Επειδή το b βρέθηκε πολύ μικρό πρέπει να απορριφθεί η επιλογή απλών υαλοπινάκων και να τοποθετήσουμε διπλούς υαλοπίνακες Επιλέγοντας για το σκοπό αυτό υαλοπίνακες με δύο αλλεπάλληλα φύλλα γυαλιού με πάχος 5 mm το καθένα βρίσκομε : P gl G 1 S G k1 ΚΝ συνθ 5,1mσυν 5 3 m MG 1 ΚΝ,6 m fglu t 5 Ν/mm 5 mm,448 PglG 1R KN 6βb γ 6,15 b 3,1 1, b fglu t 5 Ν/mm 5 mm,731 PglQ 1R KN 6βb γ 6,15 b 1,4 1, b MQ MQ 1 fglu t 5 Ν/mm 5 mm,99 PglQR KN 6βb γ 6,15 b 1,9 1, b ενώ οι υπόλοιπες ποσότητες είναι οι ίδιες με την προηγούμενη περίπτωση Αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση 65 βρίσκομε: Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης,9 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,6,9,416 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,448,731,99 1 1 Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης 1,4 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,6 1,4,416 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,448,731,99 1 1 Θετική ανεμοπίεση έντασης 1,17 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,6 1,9,416 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,448,731,99 1 1 1, b,719 1, b 1,4 m 1, b,643 m m

86 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 75 Συνδυασμός φορτίσεων Β ( μόνιμα φορτία + φορτία ανέμου) Αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση 65 βρίσκομε για τις δύο διαφορετικές περιπτώσεις ανεμοφόρτισης: Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης,9 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,113,9 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,4,3655 1 1 1, b,438 m Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης 1,4 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,113 1,4 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,4,3655 1 1 1, b,654 m Θετική ανεμοπίεση έντασης 1,9 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,113 1,9 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,4,3655 1 1 1, b,535 m Επιλέγοντας και εδώ υαλοπίνακες με δύο αλλεπάλληλα φύλλα γυαλιού με πάχος 5 mm το καθένα και αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση 65 βρίσκομε: Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης,9 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,6,9 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,448,731 1 1 1, b,65 m Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης 1,4 ΚΝ/m : Pgl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,6 1,4 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,448,731 1 1 Θετική ανεμοπίεση έντασης 1,9 ΚΝ/m : gl G S Pgl Q P 1 S gl Q S 1,6 1,9 b Pgl G R Pgl Q R Pgl Q R,448,731 P 1 1 73 Η επικάλυψη των πλευρικών επιφανειών 1, b 1,44 1, b,78 m m 731 Οι πλάγιες όψεις Η επικάλυψη των πλευρικών επιφανειών καταπονείται μόνο από φορτία λόγω ανεμοπίεσης 7311 Υπολογισμός της κάθετης προς την επιφάνεια του γυάλινου φύλλου συνιστώσας του φορτίου λόγω ανέμου P gl Q 1 S Η εξωτερική πίεση του ανέμου δίνεται από τη σχέση εσωτερική από την σχέση W q i ref C (Z ) C e i pi W q C (Z ) C και η e ref e e pe

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 87 731 Η βασική πίεση και ο συντελεστής εκθέσεως Ισχύουν τα ίδια με την οροφή ήτοι q b = 693,65 N/m και c (z) c c c c 1,33,89 1,14(,891,14 1,33) e r t,15 r t 7313 Οι αεροδυναμικοί συντελεστές Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης θα υπολογιστούν σύμφωνα με την παράγραφο 15611 της θεωρίας Ανάλογα με την διεύθυνση πνοής του ανέμου, έχομε τις επόμενες καταστάσεις Διεύθυνση ανέμου φ = 7 Διεύθυνση ανέμου φ = +,6 -, -,3 Διεύθυνση ανέμου φ = 18 -,8 -,5 -, -,5 -,8 Διεύθυνση ανέμου φ = 9 Οι εφαρμοστέοι συντελεστές εξωτερικής προκύπτουν από την επαλληλία των παραπάνω συντελεστών Στους συντελεστές εξωτερικής πίεσης πρέπει να προστεθούν και οι συντελεστές εσωτερικής πίεσης τους οποίους παίρνομε από τον πίνακα 113 της θεωρίας Έχομε, ύστερα από τα παραπάνω, τις επόμενες δύο καταστάσεις -,8 -,5,5 -,5-1, -,7,5 -,5 b=3, b=3, L=4, +,6 + +, = +,8 και -,3 + -, = -,5 -,5 -,5 h=3, h=3, h=3, h=3, h=3, h=3, W e W i W W e W i W -,5 -,8,5 -,7 -,5 1, b=3, b=3,

88 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών 7313 Τελική φορτική κατάσταση του γυάλινου φύλλου λόγω του ανέμου P Η συνολική πίεση του ανέμου δίνεται από τη σχέση W We Wi qrefce (Z) C Είναι q b =,694 KN/m, C e (Z)=,15 και C ο συνολικός αεροδυναμικός συντελεστής, όπως υπολογίστηκε ανωτέρω Οι τιμές είναι σε KN/m και δίνονται σχηματικά στον παρακάτω πίνακα gl Q 1 S - 1,49 -,5 1,4 -,5 b=3, b=3, + 1,19 και -,74 -,5 L=4, h=3, W e W e - 1,4 -,5 1,49 -,5 h=3, b=3, b=3, 7314 Η τιμή σχεδιασμού της οριακής αντοχής αστοχίας των γυάλινων φύλλων Χρησιμοποιώντας απλούς υαλοπίνακες πάχους 5 mm, από την σχέση 66 ευρίσκομε : fglu t 5 Ν/mm 5 mm,3655 PglQ 1R KN 6βb γ 6,15 b 1,4 1, b MQ 1 7315 Υπολογισμός του μεγίστου πλάτους των γυάλινων φύλλων Αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση 65 βρίσκομε για τις δύο διαφορετικές περιπτώσεις ανεμοφόρτισης: Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης 1,49 ΚΝ/m : P P gl Q1 S gl Q1 R 1,49 b,3655 1, b,495 m Περιοχές με θετική ανεμοπίεση έντασης 1,19 ΚΝ/m : P P gl Q1 S gl Q1 R 1,19 b,3655 1, b,554 m Επιλέγοντας και εδώ υαλοπίνακες με δύο αλλεπάλληλα φύλλα γυαλιού με πάχος 5 mm το βρίσκομε : fglu t 5 Ν/mm 5 mm,731 PglQ 1R KN 6βb γ 6,15 b 1,4 1, b MQ 1

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 89 Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης 1,49 ΚΝ/m : Αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση 55 έχομε: P P gl Q1 S gl Q1 R 1,49 b,731 1, b,7 m Περιοχές με θετική ανεμοπίεση έντασης 1,19 ΚΝ/m : Αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση 65 βρίσκομε: P P gl Q1 S gl Q1 R 1,19 b,731 1, b,784 m 73 Οι προσόψεις 731 Οι αεροδυναμικοί συντελεστές Οι συντελεστές εξωτερικής πίεσης θα υπολογιστούν σύμφωνα με την παράγραφο 15611 της θεωρίας Ανάλογα με την διεύθυνση πνοής του ανέμου, έχομε τις επόμενες καταστάσεις Οι εφαρμοστέοι συντελεστές εξωτερικής προκύπτουν από την επαλληλία των παραπάνω συντελεστών Έχομε τις επόμενες δύο καταστάσεις - 1, -,6 -,3 -,6-1, και +,7 Στους συντελεστές εξωτερικής πίεσης αφού προστεθούν και οι συντελεστές εσωτερικής πίεσης οι οποίοι τους οποίους παίρνομε από τον πίνακα 313 της θεωρίας καταλήγουμε στα εξής: - 1, -,8 -,5 -,8-1, +,9 και a = min [h=3, και w/5=3,] = 3,m a a a a w = 16, 73 Τελική φορτική κατάσταση του γυάλινου φύλλου λόγω του ανέμου P Η συνολική πίεση του ανέμου δίνεται από τη σχέση W We Wi qrefce (Z) C Είναι q b =,694 KN/m, C e (Z)=,15 και C ο συνολικός αεροδυναμικός συντελεστής, όπως υπολογίστηκε ανωτέρω gl Q 1 S

9 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Οι τιμές της W είναι σε KN/m και δίνονται σχηματικά στον παρακάτω πίνακα -1,79-1,19 -,75-1,19-1,79 και + 1,34 3, 3, 3, 3, w = 16, 733 Υπολογισμός του μεγίστου πλάτους των γυάλινων φύλλων Χρησιμοποιώντας απλούς υαλοπίνακες πάχους 5 mm, και αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση 65 βρίσκομε για τις δύο διαφορετικές περιπτώσεις ανεμοφόρτισης: Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης 1,79 ΚΝ/m : P P gl Q1 S gl Q1 R 1,79 b,3655 1, b,45 m Περιοχές με θετική ανεμοπίεση έντασης 1,34 ΚΝ/m : P P gl Q1 S gl Q1 R 1,34 b,3655 1, b,5 m Επιλέγοντας και εδώ υαλοπίνακες με δύο αλλεπάλληλα φύλλα γυαλιού με πάχος 5 mm το καθένα βρίσκομε : Περιοχές με αρνητική ανεμοπίεση έντασης 1,79 ΚΝ/m : P P gl Q1 S gl Q1 R 1,79 b,731 1, b,639 m Περιοχές με θετική ανεμοπίεση έντασης 1,34 ΚΝ/m : Pgl Q 1 S 1,34 b 1, b,738 m Pgl Q R,731 1 74 Τελική επιλογή υαλοπινάκων Έχομε δύο επιλογές, είτε να χρησιμοποιήσουμε υαλοπίνακες με δύο αλλεπάλληλα φύλλα γυαλιού με πάχος 5 mm το καθένα, είτε απλούς υαλοπίνακες με πάχος γυαλιού 5 mm Για την πρώτη επιλογή : Η οροφή θα κατασκευαστεί ολόκληρη με φύλλα πλάτους b =,64 m Οι πλάγιες όψεις των πλευρικών επιφανειών : (1) στις γωνίες και επί μήκους 3, m θα τοποθετηθούν φύλλα πλάτους b =,7 m () στο ενδιάμεσο τμήμα, μήκους 34, m θα τοποθετηθούν φύλλα πλάτους b =,78 m Οι προσόψεις των πλευρικών επιφανειών : (1) στις γωνίες και επί μήκους 3, m θα τοποθετηθούν φύλλα πλάτους b =,63 m () στο ενδιάμεσο τμήμα, μήκους 1, m θα τοποθετηθούν φύλλα πλάτους b =,73 m

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 91 Στο σχήμα που ακολουθεί φαίνονται θέσεις που θα τοποθετηθούν οι αντίστοιχοι υαλοπίνακες Για την δεύτερη επιλογή : Η οροφή θα κατασκευαστεί ολόκληρη με φύλλα πλάτους b =,43 m Οι πλάγιες όψεις των πλευρικών επιφανειών : (1) στις γωνίες και επί μήκους 3, m θα τοποθετηθούν φύλλα πλάτους b =,49 m () στο ενδιάμεσο τμήμα, μήκους 34, m θα τοποθετηθούν φύλλα πλάτους b =,55 m Οι προσόψεις των πλευρικών επιφανειών : (1) στις γωνίες και επί μήκους 3, m θα τοποθετηθούν φύλλα πλάτους b =,45 m () στο ενδιάμεσο τμήμα, μήκους 1, m θα τοποθετηθούν φύλλα πλάτους b =,5 m Προτείνουμε να υιοθετηθεί η πρώτη επιλογή και μάλιστα για λόγους ευκολίας τόσο κατά την κατασκευή αλλά και την συντήρηση να χρησιμοποιηθούν στην οροφή και σε όλες τις γωνίες της πλευρικής επιφάνειας υαλοπίνακες πλάτους b =,63 m και στο υπόλοιπο τμήμα της πλευρικής επιφάνειας υαλοπίνακες πλάτους b =,73 m

9 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Βιβλιογραφία ANSI/ASCE, 1996 "Minimum esign loas for builings an other structures", New York Bijlaar FSK,199, "Stanar for esign of greenhouses", REUR-Technical-Series N5 Breitschaft G, 1991, "The Structural Eurocoes", Structural Engineering International V1 N Briassoulis D, Waaijenberg D; Gratrau J,; von Eslner B, 1997a, "Mechanical Properties of Covering Materials for Greenhouses : Part 1, General Overview", Journal of Agricultural Engineering Research V 67 Briassoulis D, Waaijenberg D; Gratrau J,; von Eslner B, 1997b, "Mechanical Properties of Covering Materials for Greenhouses : Part, Quality Assessment", Journal of Agricultural Engineering Research V 67 CEN, 1991, "ENV 1991--5: Eurocoe 1: Basis of esign an actions on structures-part 5:Thermal actions", Brussels CEN, 1994, "ENV 1991-1-1:1994 Eurocoe 1: Basis of esign an actions on structures-part 1: Basis of esign", Brussels CEN, 1995a, "ENV 1991--1:1995 Eurocoe 1: Basis of esign an actions on structures-part - 1:Actions on structures - Densities, self-weight an impose loas", Brussels CEN, 1995c, "ENV 1991--3:1995 Eurocoe 1: Basis of esign an actions on structures-part -3: Actions on structures - Snow loas", Brussels CEN, 1995, "ENV 1991--4:1995 Eurocoe 1: Basis of esign an actions on structures-part -4: Actions on structures - Win actions", Brussels CEN, 1999, "pren 1331-1:1999 Greenhouses, Actions, Design, Construction Part1: Commercial Prouction Greenhouses", Brussels Dyrbye C, Hansen SO 1996, "Win Loas on Structures", John Willey & Sons Eitorial, 199, "International evelopments: The Structural Eurocoes", The Civil Engineer in South Africa V34 N11 Kittas C, 199, Solar raiation of a greenhouse as a tool to its irrigation control, International Journal of Energy Research, 14, 881-89 Kittas C, 1995, A simple climagraph for characterizing regional suitability for greenhouse cropping in Greece, Agricultural an Forest Meteorology, 78, 133-141 Kittas C, Chiapale JP, Villele O, Aries F, 1987, Parametres significantifs u termerminisme e la tamperature e l air e la serre, Agricultural an Forest Meteorology, 4, 65-77 Menzies JB, 199 "The Eurocoe for actions on structures", The Structural Εngineer V68 N3 Moore JFA 199, "Structural Eurocoes an supporting stanars", The Structural Εngineer, V7, N1 Neerlans Normalisatie Instituut (ΝΕΝ), 1996 ΝΕΝ 3859 "Greenhouses Structural Requirements", Delft NGMA, 1997, "Stanar for esign loas in greenhouse structures" Ostlun L, 1993 "Loa combination in coes", Structural Safety, No13: 83-9 Roux P Gratrau J, 1989, "Storm resistance of greenhouses European stanars", Bulletin Technique u Machinisme et e l'equipement Agricoles N43 Roux P Gratrau J,199,"Stanars for greenhouses construction in France an structure calculation accoring to stanars", Acta Horticulturae N81 Ruscheweyh H1996, "Experience with the new European win loa Coe", Journal of Win Engineering an Inustrial Aeroynamics V65

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 93 Waaijenberg D, 199, "Stanars for characteristic loas on greenhouses cause by win, snow an other actions", REUR-Technical-Series, V5 Waaijenberg D, Briassoulis D; Tsirogiannis YL, 1998, "Design of plastic covere greenhouses following the new European Stanar for greenhouses pren 131-1", AgEng Oslo 98 International conference on agricultural engineering 4-7 AUG 1998 Waaijenberg D,1989, "Stanar for film-covere greenhouses", Acta Horticulturae N45 Αγροτική Τράπεζα της Ελλάδος (ΑΤΕ), Υπουργείο Γεωργίας, Ανωτάτη Γεωπονική Σχολή Αθηνών (ΑΓΣΑ), 1986 "Τεχνικές Προδιαγραφές Θερμοκηπίων", Αθήνα Βασιλείου Ν, 1987, "Ο άνεμος σαν παράγοντας καταπόνησης των θερμοκηπίων", ΑΤΕ Αθήνα Βασιλείου Ν, 199, «Αρχές σχεδιασμού θερμοκήπίων», ΑΤΕ, Αθήνα Βασιλικό Διάταγμα (ΒΔ), 1945 Ελληνικός κανονισμός φορτίσεως δομικών έργων Ερμόπουλος Ι, 1999, "Ευρωκώδικας 1", Κλειδάριθμος Αθήνα Θεοχάρης Μενέλαος, «Η εφαρμογή των Ευρωκωδίκων στη μελέτη των Ελληνικών θερμοκηπίων», Μεταπτυχιακή διατριβή, Παν/μιο Θεσαλίας, Βόλος Θεοχάρης, Μ, Η Ανεμοφόρτιση των Θερμοκηπιακών Κατασκευών σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες Πρακτικά ου Εθνικού Συνεδρίου Γεωργικής Μηχανικής της Εταιρείας Γεωργικών Μηχανικών Ελλάδας ΕΓΜΕ, σελ 46-414, 8-3 Σεπτεμβρίου, Βόλος Θεοχάρης, Μ, 3 Η Χιονοφόρτιση των Θερμοκηπιακών Κατασκευών σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες Πρακτικά 3ου Εθνικού Συνεδρίου Γεωργικής Μηχανικής της Εταιρείας Γεωργικών Μηχανικών Ελλάδας, ΕΓΜΕ, σελ 337-344, Μάϊος 3, Θεσσαλονίκη ΜΕ Θεοχάρης, Χ Τ Μυριούνης και Α Δ Σιάνου 11 Οι φορτίσεις των θερμοκηπιακών κατασκευών στην Ελλάδα σύμφωνα με τους Ευρωκώδικες Πρακτικά 7ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Εταιρείας Γεωργικών Μηχανικών Ελλάδος: Η συμβολή της ΕΓΜΕ στην έξοδο από την σημερινή κρίση, CD-ROM, άρθρο 1-1-7, 4 7 Νοεμβρίου 11, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο, Αθήνα ΜΕ Θεοχάρης, 1 Γεωργικές & Θερμοκηπιακές Κατασκευές, ΤΕΙ Ηπείρου, Σπουδαστικές σημειώσεις, Άρτα Κίττας Κ, 1997, «Γεωργικές Κατασκευές & Έλεγχος Περιβάλλοντος Μονάδων Φυτικής Παραγωγής», Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, Βόλος Κουρεμένος ΔΑ, Αντωνόπουλος ΚΑ, 199, «Θερμοκρασιακά Χαρακτηριστικά 35 Ελληνικών Πόλεων», Αθήνα Μαυρογιαννόπουλος ΓΝ, 1994, «Θερμοκήπια», Εκδόσεις Σταμούλης, Αθήνα Μοσχάτος Α Ε, 199, «Ηλιακή Ενέργεια Συνιστώσες της ηλιακής θερμικής διαδικασίας», ΤΕΕ, Αθήνα Τσιρογιάννης ΙΛ 1996 «Τύποι θερμοκηπίων στην Ελλάδα και καταγραφή της αστοχίας τους», Πτυχιακή Μελέτη, Αθήνα Τσιρογιάννης ΙΛ,, «Κρίσιμοι συνδυασμοί δράσεων για τυπική θερμοκηπιακή κατασκευή στην Ελλάδα», Μεταπτυχιακή Μελέτη, ΓΠΑ Αθήνα

94 Εργαστηριακές Ασκήσεις Γεωργικών & Θερμοκηπιακών Κατασκευών Παράρτημα Α Χρήση προγραμμάτων Η/Υ για την επίλυση των ασκήσεων Οι ασκήσεις σχεδιασμού που περιέχονται στις σημειώσεις, απαιτούν μεγάλο αριθμό πολύπλοκων υπολογισμών Για το λόγο αυτό η επίλυσή τους διευκολύνεται σε μεγάλο βαθμό αν χρησιμοποιηθεί ένα κατάλληλο πρόγραμμα ηλεκτρονικού υπολογιστή Τέτοια προγράμματα ονομάζονται λογιστικά φύλλα (spreasheet), το πιο διαδεδομένο από τα οποία είναι το Microsoft Excell A1 Βασικές Διαδικασίες A11 Το παράθυρο του Excell Το Excell αποτελεί στην ουσία ένα πίνακα (φύλλο) με κελιά που σχηματίζουν γραμμές και στήλες Το περιεχόμενο των κελιών μπορεί να είναι κείμενο, αριθμός, εξίσωση, λογική απόφαση κλπ, στο σχήμα Β1 παρουσιάζεται ένα τυπικό παράθυρο του Excell Σχήμα A1 Το παράθυρο του Excell Πριν ξεκινήσουμε την επίλυση ορισμένων συγκεκριμένων προβλημάτων είναι χρήσιμο να εξοικειωθούμε με ορισμένες βασικές διαδικασίες του προγράμματος, όπως: A1 Εισαγωγή ονόματος Το όνομα κάθε κελιού σχηματίζεται από ένα γράμμα που αντιστοιχεί στη στήλη και έναν αριθμό που αντιστοιχεί στη γραμμή, έτσι για το ακραίο επάνω αριστερά κελί του φύλλου ονομάζεται Α1 Πολλές φορές χρησιμοποιούμε σε πράξεις το περιεχόμενο ορισμένων κελιών και είναι βολικότερο να έχουν ένα όνομα πιο χαρακτηριστικό για εμάς, πχ αν στο κελί Α1 βάζαμε έναν αριθμό που αντιστοιχούσε στην επιθυμητή θερμοκρασία του εσωτερικού χώρου του θερμοκηπίου, είναι πιο βολικό να ονομάσουμε το κελί Τi Αυτό γίνεται ως εξής: Αλλαγή αναφορών κελιών τύπων σε ονόματα 1 Επιλέξτε το κελί, την περιοχή κελιών ή τις μη γειτονικές επιλογές που θέλετε να ονομάσετε Κάντε κλικ στο πλαίσιο Όνομα στο αριστερό άκρο της γραμμής τύπων 3 Πληκτρολογήστε ένα όνομα για τα κελιά 4 Πιέστε το πλήκτρο ENTER Εναλλακτικά: Επιλέξτε το κελί, την περιοχή κελιών ή τις μη γειτονικές επιλογές που θέλετε να ονομάσετε, στο μενού Εισαγωγή, τοποθετήστε το δείκτη του ποντικιού στην επιλογή Όνομα και μετά κάντε κλικ στην επιλογή Ορισμός Στο πλαίσιο ορισμός ονομάτων, πληκτρολογήστε ένα όνομα για τα κελιά

Δρ Μενέλαος Θεοχάρης 95 Α13 Εισαγωγή συνάρτησης Μπορείτε να δημιουργήσετε μια μεγάλη ποικιλία τύπων στο Microsoft Excel, από τύπους που εκτελούν μια απλή αριθμητική πράξη έως τύπους που αναλύουν ένα σύνθετο μοντέλο τύπων Ενας τύπος είναι μια εξίσωση που αναλύει δεδομένα σε ένα φύλλο εργασίας Οι τύποι εκτελούν πράξεις όπως πρόσθεση, πολλαπλασιασμός και συγκρίνουν τιμές φύλλου εργασίας Επίσης, μπορούν να συνδυάσουν τιμές Οι τύποι μπορεί να αναφέρονται σε άλλα κελιά του ίδιου φύλλου εργασίας, κελιά σε άλλα φύλλα του ίδιου βιβλίου εργασίας ή κελιά σε φύλλα άλλων βιβλίων εργασίας Το παρακάτω παράδειγμα προσθέτει την τιμή του κελιού B4 και το 5 και μετά διαιρεί το αποτέλεσμα με το άθροισμα των κελιών D5, E5 και F5 Γενικά για να εισαγάγετε μία συνάρτηση: 1 Κάντε κλικ στο κελί στο οποίο θέλετε να εισαγάγετε τον τύπο Πληκτρολογήστε = (το σύμβολο ισότητας) 3 Εάν κάνετε κλικ στην επιλογή Επεξεργασία τύπου ή στην επιλογή Επικόλληση συνάρτησης, το Microsoft Excel εισαγάγει ένα σύμβολο ισότητας για εσάς 4 Εισαγάγετε τον τύπο 5 Πιέστε το πλήκτρο ENTER Α14 Αντιγραφή δεδομένων μέσα σε μια γραμμή ή στήλη 1 Επιλέξτε τα κελιά που περιέχουν τα δεδομένα που θέλετε να αντιγράψετε Σύρετε τη λαβή συμπλήρωσης κατά μήκος των κελιών που θέλετε να συμπληρώσετε και κατόπιν απελευθερώστε το κουμπί του ποντικιού 3 Οι τιμές ή οι τύποι που υπάρχουν στα κελιά που συμπληρώνετε αντικαθιστώνται Α15 Βοήθεια Στο σχήμα Α που ακολουθεί παρουσιάζονται οι τρόποι με τους οποίους μπορείτε να λάβετε βοήθεια για τα διάφορα θέματα του Excell Σχήμα Α Βοήθεια στο Excell