Αριθμητικές Μελέτες Θέρμανσης Θερμοκηπίων

Abstract

Τα θερμοκήπια αποτελούν έναν ευρέως διαδεδομένο τρόπο καλλιέργειας φυτών, ανθέων ή λαχανικών υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Οποιοσδήποτε τύπος των ειδών αυτών μπορεί να αναπτυχθεί και να καλλιεργηθεί μέσα σε ένα θερμοκήπιο, οποιαδήποτε εποχή του έτους, αρκεί να παρέχονται σε κατάλληλες ποσότητες και να ελέγχονται η ηλιακή ακτινοβολία, το νερό, ο φωτισμός, η θερμότητα και ο κρύος αέρας. Πιο συγκεκριμένα, σκοπός του θερμοκηπίου είναι : •να παρέχει ένα ελεγχόμενο και διαρκές (σε όλο το έτος) περιβάλλον ανάπτυξης των καλλιεργειών, •να παρατείνει την περίοδο ανάπτυξης των φυτών, ιδιαίτερα αυτών που η ανάπτυξή τους αναστέλλεται σε κρύο καιρό, •να βελτιώσει την ποιότητα και την ποσότητα της εκάστοτε καλλιέργειας. Τα τελευταία χρόνια, η τεχνική και οικονομική ανάπτυξη έχει ως αποτέλεσμα την διαρκή αύξηση της καλυπτόμενης από θερμοκήπια έκτασης της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Επίσης, στην Ελλάδα η κατασκευή θερμοκηπίων παρουσιάζει αλματώδη αύξηση τα τελευταία έτη. Όλα τα παραπάνω καθιστούν σαφή τη σημασία των θερμοκηπίων και των μεθόδων ελέγχου του εσωτερικού τους κλίματος. Έτσι, η παρούσα εργασία εστιάζει στη μελέτη των συστημάτων θέρμανσης προς δημιουργία βέλτιστων εσωτερικών συνθηκών για την ανάπτυξη των καλλιεργούμενων φυτών στο χώρο του θερμοκηπίου. Πιο συγκεκριμένα, μετά την αναφορά σε κάποια βασικά χαρακτηριστικά των θερμοκηπίων και στις συνθήκες που διαμορφώνουν το κλίμα στο εσωτερικό τους, εξετάζονται τα κύρια θερμαντικά συστήματα, ο τρόπος τοποθέτησης αυτών στο χώρο καθώς και τα ευρύτερα χρησιμοποιούμενα καύσιμα. Επίσης, εξετάζονται οι παράγοντες που καθορίζουν την επιλογή ενός συστήματος θέρμανσης και ακολουθεί αναλυτικό παράδειγμα διαστασιολόγησης. Κάποιες γενικές αρχές αερισμού και διανομής του αέρα περιλαμβάνονται επίσης στο κείμενο που ακολουθεί, ενώ προτείνονται και μέθοδοι για εξοικονόμηση ενέργειας κατά τη λειτουργία των θερμοκηπίων. Η επίδραση της θέσης τοποθέτησης του θερμαντικού συστήματος στη διαμόρφωση της θερμοκρασιακής κατανομής μέσα στο θερμοκήπιο αποτελεί το υπολογιστικό μέρος της εργασίας αυτής. Βάσει των αρχών της υπολογιστικής ρευστομηχανικής και των μεθόδων που χρησιμοποιεί για την ανάλυση και προσομοίωση των ροών, έγινε προσομοίωση των θερμικών ροών που δημιουργούνται εξαιτίας της λειτουργίας συστήματος θέρμανσης μέσα σε ένα θερμοκήπιο. Όλοι οι υπολογισμοί έγιναν με χρήση του προσομοιωτικού εργαλείου CFX. Σαν επίλογος, γίνεται αναλυτική παρουσίαση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν καθώς και προτάσεις για περαιτέρω έρευνα.