Methodical aspects of determination of parameters which characterize thermal balance of a plastic tunnel

• Autorzy: Kurpaska S. , Lis W. , Vogelgesang J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2016-0046

Warianty tytułu

PL

Metodyczne aspekty wyznaczania parametrów charakteryzujących bilans cieplny tunelu foliowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents methodology of measuring the values which characterize the thermal balance in a horticultural facility. Thermal transmittance through a plastic tunnel cover and the ratio of solar radiation energy conversion into heat were analysed in detail. The research was carried out in real time with closed ventilators, where no plants were cultivated during the tests. The utility surface area was 144 m2, the cover was 289 m2 and its volume was 508 m3. Basing on the standard relations, first of all, thermal transmittance through a cover was measured. The ratio was measured with the use of standard criteria equations. Then, a correlation equation, which makes its course dependent on the climate parameters (the wind speed and temperature difference between the interior of the facility and its surroundings), was found. Knowing the course of the ratio in the function of the climate parameters, the value of the ratio of solar radiation conversion into heat stored in the facility was measured. Both parameters (thermal transmittance and solar radiation conversion ratios) were calculated from the thermal balance equaition where the change of the energy stored inside the facility was compared to the heat losses through a cover (for thenual transmittance) and the profit (in case of solar radiation conversion). For the obtained values, using the non-linear estimation procedure (with quasi-Newtom method with maintenance of the correlation coefficient of 0.001) the change of both ratios in the function of easily measured parameters of climate inside and outside the facility was found out. In the investigated conditions, the average value of thermal transmittance through a cover was 5.32 W·m-2·K-1, and the solar radiation conversion into heat was 0.36. The values and their course from the climate parameters inside and outside the facility may be used for controlling the amount of supplied heat and location of ventilators.

PL

W pracy przedstawiono metodykę do wyznaczania wielkości charakteryzujące bilans cieplny w obiekcie ogrodniczym. Szczegółowej analizie poddano współczynnik przenikania ciepła przez transparentną osłonę tunelu foliowego oraz współczynnik konwersji energii promieniowania słonecznego w ciepło. Badania przeprowadzono w rzeczywistym obiekcie przy zamkniętych wietrznikach, w którym podczas badań nie uprawiano roślin. Powierzchnia użytkowa tunelu wynosiła 144 m2, osłony 289 m2, zaś jego pojemność była równa 508 m3. Bazując na standardowych zależnościach w pierwszej kolejności wyznaczono współczynnik przenikania ciepła przez osłonę. Współczynnik wyznaczono korzystając ze standardowych równań kryterialnych. W następnej kolejności znaleziono równanie korelacyjne uzależniające jego przebieg od parametrów klimatu (prędkość wiatru oraz różnica temperatury między wnętrzem obiektu a jego otoczeniem). Dysponując przebiegiem współ-czynnika w funkcji parametrów klimatu, w następnym etapie wyznaczono wartość współczynnika konwersji promieniowania słonecznego w ciepło zmagazynowane w obiekcie. Obydwa parametry (współczynnik przenikania ciepła oraz konwersji promieniowania słonecznego) wyliczono z równania bilansu ciepła, w którym porównano zmianę energii zmagazynowanej wewnątrz obiektu ze stratami ciepła przez osłonę (dla przenikania ciepła) oraz zyskiem (w przypadku konwersji promieniowania słonecznego). Dla uzyskanych wartości, korzystając z procedury estymacji nieliniowej (metodą quasi-Newtona przy zachowanym współczynniku zbieżności 0,001) znaleziono zmienność obydwu współczynników w funkcji łatwo mierzalnych parametrów klimatu wewnątrz i na zewnątrz obiektu. W badanych warunkach, średnia wartość współczynnika przenikania ciepła przez osłonę była równa 5,32 W·m-2·K-1, zaś współczynnika konwersji promieniowania słonecznego w ciepło wyniosła 0,36. Znalezione wartości i ich przebieg od parametrów klimatu wewnątrz i na zewnątrz obiektu można wykorzystać do sterowania ilością dostarczanego ciepła oraz położeniem wietrzników.

Słowa kluczowe

EN

plastic tunnel; ratio of thermal transmittance; coefficient of solar radiation; conversion into heat

PL

tunel foliowy; współczynnik przenikania ciepła; osłona; współczynnik promieniowania słonecznego; konwersja w ciepło

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 20, No. 3
• Strony: 83--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Kurpaska S.

• Institute of Agricultural Engineering and Informatics, University of Agriculture in Krakow

autor

Lis W.

• Institute of Agricultural Engineering and Informatics, University of Agriculture in Krakow

autor

Vogelgesang J.

• Institute of Agricultural Engineering and Informatics, University of Agriculture in Krakow

Bibliografia

• Abdel-Ghany, A.M. (2011). Solar energy conversions in the greenhouses. Sustainable Cities and Society, Vol. 1, 219-226.
• Al-Helal, I.M., Abdel-Ghany, A.M. (2011). Energy partition and conversion of solar and thermal radiation into sensible and latent heat in a greenhouse under arid conditions. Energy and Buildings, Vol. 43, 1740-1747.
• Cabrera, F.J., Baille, A., Lopez, J.C., Gonzalez-Real, M.M., Perez-Parra, J. (2009). Effects of cover diffusive properties on the components of greenhouse solar radiation. Biosystems Engineering, Vol. 103, 344- 356.
• Canakci, M., Emekli, N.Y., Bilgin, S., Caglayan, N. (2013). Heating requirement and its costs in greenhouse structures: A case study for Mediterranean region of Turkey. Renewable and Sustain-able Energy Reviews, Vol. 24, 483-490.
• El-Maghlany, W.M., Teamah, M.A., Tanaka, H., (2015). Optimum design and orientation of the greenhouses for maximum capture of solar energy in North Tropical Region. Energy Conversion and Management, Vol. 105, 1096-1104.
• Hassanien, R., H. E., Li, M., Lin, W.D. (2016). Advanced applications of solar energy in agricultural greenhouses. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 54, 989-1001.
• Kurpaska, S. (2014). Energy effects during using the glass with different properties in a heated green-house. Technical Sciences, Vol. 17(4), 351-360.
• Kurpaska, S. (2007). Szklarnie i tunele foliowe. Inżynieria i procesy. PWRiL, Poznań. ISBN 978-83-09-01024-1.
• Lamnatou, Chr., Chemisana, D., (2013). Solar radiation manipulations and their role in greenhouse claddings: Fresnel lenses, NIR- and UV-blocking materials. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 18, 271-287.
• Martinovic, G., Simon, J., (2014). Greenhouse microclimatic environment controlled by a mobile measuring station. NJAS – Wageningen. Journal of Life Sciences, Vol. 70-71, 61-71.
• Ntinas, G.K., Fragos, V.P., Nikita-Martzopoulou, Ch. (2014). Thermal analysis of a hybrid solar energy saving system inside a greenhouse. Energy Conversion and Management, Vol. 81 428-439.
• Raczek, A., Wachowicz, E. (2014). Heat and mass exchange model in the air inside a greenhouse. Agricultural Engineering. Vol. 149, 185-195.
• Singh, D., Basu, Ch., Meinhardt-Wollweber, M., Roth, B. (2015). LEDs for Energy Efficient Green-house Lighting. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 49, 139-147.
• Vadiee, A., Martin, V. (2014). Energy management strategies for commercial greenhouses. Applied Energy, Vol. 114, 880-888.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.