Magazynowanie nadwyżek ciepła w tunelach foliowych - koncepcja kamiennego akumulatora ciepła

• Autorzy: Hołownicki R. , Konopacki P. , Treder W. , Nowak J. , Kurpaska S. , Latała H.

Warianty tytułu

EN

Heat surplus storage in polyethylene tunnel type greenhouses - the rock-bed accumulator concept

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Uprawa warzyw w nieogrzewanych tunelach foliowych jest znaczącym źródłem przychodów dla ponad 40 tys. niewielkich gospodarstw (1-3 ha) w Polsce. W artykule przedstawiono cele i zakres projektu ukierunkowanego na opracowanie kompleksowej technologii magazynowania niewykorzystanych dotąd nadwyżek ciepła dla towarowej produkcji roślin ogrodniczych w tunelach foliowych. Pomimo licznych publikacji z tego zakresu, dostępne wyniki są wycinkowe i dlatego nie nadają się do praktycznego zastosowania. Brak jest danych o potencjalnej dobowej nadwyżce ciepła dla naszej strefy klimatycznej koniecznych do wyznaczenia pojemności akumulatora. Nie jest znany także wpływ układu magazynowania ciepła na modyfikację mikroklimatu w obiekcie i na efekty produkcyjne, w tym zwłaszcza na wielkość i jakość plonu oraz na przyśpieszenie owocowania. Kluczowym składnikiem projektu jest koncepcja konstrukcji akumulatora, którą zastrzeżono w Urzędzie Patentowym. Nowatorskim rozwiązaniem jest segmentowy akumulator z szeregowym ładowaniem ciepłym powietrzem, który charakteryzuje się dużą elastycznością pracy i umożliwia efektywne wykorzystanie nawet niewielkich nadwyżek ciepła. W zależności od potrzeb możliwe jest wykorzystanie 25; 50; 75 lub 100% pojemności całego złoża. W końcowej fazie projektu zostaną określone nadwyżki ciepła i efekty produkcyjne podczas uprawy dwóch gatunków testowych (pomidor, ogórek). Efektem przeprowadzonych badań będą wytyczne konstrukcyjno-eksploatacyjne oparte na całościowej analizie procesu magazynowania ciepła. Przewiduje się, że dzięki zastosowaniu akumulatorów ciepła będzie można uzyskać lepsze efekty produkcyjne bez dodatkowego zużycia energii i emisji szkodliwych substancji powstałych ze spalania tradycyjnych nośników energii.

EN

Growing vegetables in unheated polyethylene tunnel type greenhouses is a significant source of income for more than 40.000 of small farms (1-3 ha) in Poland. The article presents the objectives and the scope of the project aimed on developing a comprehensive technology of surplus heat storage, which was previously wasted in under cover horticulture production. Despite the numerous publications on that subject, the existing results are fragmentary and therefore they are not suitable for the extension purposes. There are no data on potential daily surplus of heat for our climate zone, which are necessary to determine the heat accumulator capacity. There is also no information on the influence of the heat storage system on modification of the microclimate condition inside the plastic tunnel and on production effects, especially on the yield and the quality and bringing forward the harvest. A key component of the project is the concept of the rock-bed heat accumulator, which was submitted to the Polish Patent Office. An innovative solution is the segmentation and serial charging of the heat accumulator with warm air. These concept results in the high working flexibility and allows the efficient use of even a small heat surplus. Depending on the requirements 25, 50, 75 or 100% capacity of the rock-bed can be used. In the final stage of the project, the effects of the use of the heat accumulator in two test species (tomato, cucumber) will be identified. The constructional and operational guidelines will be also evaluated based on a comprehensive process analysis of the heat storage. It is expected that the use of the heat accumulators will increase production results without additional energy consumption and emissions of the conventional fuels combustion products to the environment.

Słowa kluczowe

PL

uprawa pod osłonami; magazynowanie ciepła; energia odnawialna

EN

greenhouse horticultural production; energy accumulation; renewable energy

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Inżynieria Rolnicza
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 16, nr 2, t. 1
• Strony: 79--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Hołownicki R.

autor

Konopacki P.

autor

Treder W.

autor

Nowak J.

autor

Kurpaska S.

autor

Latała H.

• Instytut Ogrodnictwa w Skierniewicach, ul. Konstytucji 3 Maja 1/3, 96-100 Skierniewice,

Bibliografia

• Bouhdjar A., Belhamel M., Belkhiri F. E. Boulbina A. (1996): Performance of sensible heat storage in a rock-bed used in a tunnel greenhouse. Renewable Energy, 9(1-4), 724-728.
• Boulard T., Razafinjohany E., Baille A., Jaffrin A., Fabre B. (1990): Performance of a greenhouse heating system with a phase change material. Agricultural and Forest Meteorology, 52 (3-4), 303-319.
• Chen W., Liu W. (2004): Numerical and experimental analysis of convection heat transfer in passive solar heating room with greenhouse and heat storage . Solar Energy, 76 (5), 623-633.
• Fath. H.E.S. 1991. Heat exchanger performance for latent heat thermal energy storage system Energy Conversion and Management, 31(2), 149-155.
• Hamada Y., Fukai J. (2005): Latent heat thermal energy storage tanks for space heating of buildings: Comparison between calculations and experiments. Energy Conversion and Management, 46 (20), 3221-3235.
• Hołownicki R., Konopacki P, Kurpaska S., Latała H., Treder W., Nowak J., Broniarek R. (2012): Akumulator do magazynowania nadwyżek ciepła w uprawach pod osłonami. Zgłoszenie do Urzędu Patentowego RP.
• Kaniszewski S. (2007): Produkcja warzyw w Polsce. Stan obecny i perspektywy. Hasło Ogrodnicze 4, 153-156.
• Kurata K., Takakura T. (1991): Underground storage of solar energy for greenhouse heating. I. Comparison of seasonal and daily storage system. Transactions of the ASAE, 34(5), 2181-2186.
• Kurklu A., Bilgin S. (2003): Cooling of a polyethylene tunnel type greenhouse by means of a rock bed. Renewable Energy, 29(13), 2077-2086.
• Kurpaska S., Latała H., Michałek R., Rutkowski K. (2004): Funkcjonalność zintegrowanego systemu grzewczego w ogrzewanych tunelach foliowych. PTIR, Kraków, 118.
• Kurpaska S., Latała H., Rutkowski K., Hołownicki R., Konopacki P., Nowak J., Treder W. (2012): Magazynowanie nadwyżki ciepła z tunelu foliowego w akumulatorze ciała stałego. Inżynieria Rolnicza 2(136), t. 1, 157-168.
• Ozturk H. H., Bascetincelik A. (2003): Energy and energy efficiency of a packed-bed heat storage unit for greenhouse heating. Biosystems Engineering, 86(2), 231-245.