تجزیه و تحلیل انرژی و عملکردی گلخانه‌های تونلی و خورشیدی (با تاکید بر اصول طراحی سازه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت و اصلاح نباتات، پژوهشکده کشاورزی، پژوهشگاه زابل، ایران

2 گروه زراعت و اصلاح نباتات ، پژوهشکده کشاورزی، پژوهشگاه زابل، ایران

چکیده

گلخانه خورشیدی با استفاده از انرژی خورشید به عنوان منبع اصلی گرما و کاهش تقاضای سوخت فسیلی در تولید محصولات خارج فصل مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این پژوهش بررسی جامعی در مورد طراحی، جنبه‌های انرژی و عملکردی محصول خیار در گلخانه خورشیدی و مقایسه با گلخانه‌ تونلی ارایه شده است. لذا به منظور بررسی دما و مقایسه میزان سوخت مصرفی، در مزرعه تحقیقاتی پژوهشگاه زابل دو سازه گلخانه تونلی و خورشیدی ساخته شد. نمونه‌گیری‌ها شامل مقایسه عملکرد محصول خیار، دمای گلخانه و میزان سوخت مصرفی، در دو سازه بود. نتایج به‌دست آمده نشان داد در گلخانه تونلی 10247 لیتر و گلخانه خورشیدی 4017 لیتر گازوئیل در بازه زمانی آذر تا اسفند ماه مصرف گردید که مجموعاً معادل 7/60 درصد صرفه‌جویی در مصرف سوخت است. اختلاف درجه حرارت بین داخل و خارج گلخانه خورشیدی در آذر ماه بیش از 10 درجه سانتی‌گراد بود و درجه حرارت داخل تقریبا ثابت بود. دمای داخل هر دو سازه از ساعت 8 صبح به‌سرعت رو به افزایش بود اما نوسانات دمایی در داخل گلخانه تونلی از ساعت 13 لغایت 16 در طول زمستان بیشتر بود. میزان عملکرد محصول گلخانه خورشیدی 30 کیلوگرم در متر مربع بود که از نظر عملکرد تفاوتی با گلخانه تونلی نداشت. بنابراین با توجه به نتایج تغییرات دمایی و مصرف سوخت، گلخانه خورشیدی کارآمدتر بود. پیشنهاد می‌گردد با به‌کارگیری تنها یک عدد مشعل و استفاده از لحاف پوششی، دمای داخل گلخانه خورشیدی به‌ترتیب حدود 10 و 20 درجه سانتی‌گراد گرمتر از گلخانه تونلی و محیط بیرون تامین شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Energy and functional analysis of tunnel and solar greenhouses (with the emphasis on structural design)

نویسندگان [English]

  • Mohamad Forouzandeh 1
  • Mohammad Ali Karimian 2
1 Department of Agronomy and Plant Breeding, Agriculture Institute, Research Institute of Zabol, Zabol, Iran
2 Department of Agronomy and Plant Breeding, Agriculture Institute, Research Institute of Zabol, Zabol, Iran
چکیده [English]

The solar greenhouse uses solar energy as the main source of heat and reduces fossil fuel production in off-season crops. In this research, a comprehensive review has been presented about the energy saving and yield aspects of cucumber in solar greenhouse and tunnel greenhouse. In order to evaluate temperature and fuel consumed, were built tunnel and solar greenhouses in research institute of Zabol, Iran. Sampling included comparison of cucumber yield, greenhouse temperature and fuel consumption in two structures. The results showed that 10,247 and 4,017 liters of diesel were consumed in tunnel and solar greenhouse respectively from December to March, which is a 60.7% saving in fuel. The temperature difference between the inside and outside of the solar greenhouse in December was more than 10°C and the temperature inside was constant in this time. The inside temperature of both structures was increasing rapidly from 8:00 am, but the tunnel greenhouse inside temperature fluctuations were more from 1:00 pm to 4:00 pm during winter. The yield of the solar greenhouse was 30 kg m-2, which was not different with the tunnel greenhouse. Therefore, according to the temperature changes curves and consumption fuel of two greenhouses, solar greenhouse was more efficient than the tunnel. It is suggested that by using only one heater and a cover, the temperature inside of solar greenhouse is approximately 10°C and 20°C warmer than the tunnel greenhouse and ambient respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy saving
  • Optimization fuel
  • Solar greenhouse
  • Tunnel greenhouse

مراجع

اسفنجاری کناری، ر.، شعبان­زاده، م.، جانسوز، پ.، و امیدی، ا. (1394). بررسی کارایی مصرف انرژی در گلخانه­های تولید خیار استان تهران. مهندسی بیوسیستم ایران (علوم کشاورزی ایران)، 46(2): 125-134.
آمارنامه کشاورزی. (1400). جلد سوم گزارش محصولات باغبانی و گلخانه­ای. تهران: وزارت جهاد کشاورزی، معاونت برنامه‌ریزی و اقتصادی، مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات.
برزگر، ر.، و یادگاری، م. (1398). مدیریت تولید در گلخانه مؤسسه آموزش عالی علمی-کاربردی جهاد کشاورزی، تهران.
بی­نام 1402، منبع اینترنتی www.energybc.ca/ converter.html
تاکی، م.، عجب شیرچی، ی.، عبدی، ر.، و اکبرپور، م. (1391). تجزیه و تحلیل کارایی انرژی محصول خیار گلخانه­ای به روش تحلیل پوششی داده­ها مطالعه موردی (شهرستان شهرضا- استان اصفهان)، ماشین­های کشاورزی. 2(1): 28-37.
زارعی، ق. (1396). چالش‌های سازه‌ای گلخانه‌ها در ایران. مجله پژوهش­های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 2(2): 149-162.
علیمرادیان، پ.، و ابراهیم‌پور، م. (1392). موانع کاربرد انرژی خورشیدی از دیدگاه گلخانه­داران استان تهران و البرز. مجله پژوهش­های ترویج و آموزش کشاورزی، 6(3): 94-79.
موســوی بــایگی، م.، و اشــرف، ب. (1390). شناسایی مناطق با کمتـرین میـزان ابرنـاکی بـه منظور پهنه­بندی نواحی پرتابش کشور. نشـریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 25(3): 665-675.
مومنی، د. (1401). بررسی وضعیت موجود سازه و تأسیسات گلخانه‌ها مطالعه موردی: گلخانه­های استان هرمزگان. سبزیجات گلخانه­ای، 14-11.
مومنی، داوود. (1398). بررسی شاخص‌های مصرف انرژی در تولید خیار گلخانه‌ای جنوب کرمان. سبزیجات گلخانه­ای، 2(2): 33-27.
مومنی چلکی، د.، و رحمتی، م.ح. (1391). ارزیابی اثرات کنترل دما و رطوبت در تولید خیار گلخانه­ای در منطقه جیرفت و کهنوج. ماشین­های کشاورزی، 2(1): 38-45.
هاشم‌پور، ر.، و آشتاب، ز. (1398). تحلیل راهبردی بازاریابی محصولات گلخانه­ای در توسعه کارآفرینی روستایی (مورد مطالعه: دهستان بیگم قلعه). جغرافیا و روابط انسانی، 1(4): 162-148.
Ahamed, M. S., Guo, H., & Tanino, K. (2019). Energy saving techniques for reducing the heating cost of conventional greenhouses. Biosystems Engineering,178: 9-33.‏
Bartzanas, T. B. T. K. C., Boulard, T., & Kittas, C. (2004). Effect of vent arrangement on windward ventilation of a tunnel greenhouse. Biosystems Engineering, 88(4): 479-490.‏
Chen, M. S., Ma, S. P., Zhou, P. G., & Li, J.W. (2007). Promoting modern vegetable production by implementation of an exportation policy. China Vegetables, 11: 1–4.
Elings, A., Kempkes, F. L. K., Kaarsemaker, R. C., Ruijs, M. N. A., Van de Braak, N. J., & Dueck, T. A. (2005). The energy balance and energy saving measures in greenhouse Tomato cultivation. Acta Horticulture. 691: 67-74.
Gao, L., Qu, M., Ren, H., Sui, X., Chen, Q., & Zhang, Z. (2010). Structure, Function, Application, and Ecological Benefit of a Single-slope, Energy-efficient Solar Greenhouse in China. Horticulture Technology, 20(3): 626-631.
Kooli, S., Bouadila, S., Lazaar, M., & Farhat, A. (2015). The effect of nocturnal shutter on insulated greenhouse using a solar air heater with latent storage energy. Solar Energy, 115: 217–228.
Lazaar, M., Bouadila, S., Kooli, S., & Farhat, A. (2014). Conditioning of the tunnel greenhouse in the north of Tunisia using a calcium chloride hexahydrate integrated in polypropylene heat exchanger. Applied Thermal Engineering, 68(1–2): 62-68.
Li, J.W. (2006). The reviewing of vegetable production in 2005 in China. China Vegetable, 10: 1–2.
Li-Hong, G.Q., Mei, R., Hua-Zhong, S., Xiao-Lei, C., Qing-Yun & Zhen-Xian, Z. (2010). Structure, Function, Application, and Ecological Benefit of a Single-slope, Energy-efficient Solar Greenhouse in China. Horticulture Technology, 20(3): 626-631.
Marucci, A., Zambon, I., Colantoni, A., & Monarca, D. (2018). A combination of agricultural and energy purposes: Evaluation of a prototype of photovoltaic greenhouse tunnel. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82: 1178-1186.
Ozkan, B., Ceylan, R. F., & Kizilay, H. (2011). Energy inputs and crop yield relationships in greenhouse winter crop tomato production. Renewable Energy, 36: 3217-3221.
Shen, Y., Wei, R., & Xu, L. (2018). Energy consumption prediction of a greenhouse
and optimization of daily average temperature. Energies, 11(65): 2-17.
Sun, S., Zhan, C., and Yang, G. (2016). Research on A New Technology Integrated Low-cost, Near-zero-energy Solar Greenhouse. Procedia Engineering, 145: 188-195.
Taki, M., Rohani, A., & Rahmati-Joneidabad, M. (2018) Solar thermal simulation and applications in greenhouse. Information Processing in Agriculture, 5(1): 83-113.
Von Elsner, B., Briassoulis, D., Waaijenberg, D., Mistriotis, A., Von Zabeltitz, C., Gratraud, J., & Suay-Cortes, R. (2000). Review of structural and functional characteristics of greenhouses in European Union countries, part II: Typical designs. Journal of agricultural engineering research, 75(2): 111-126
Zhang, M., Yan, T., Wang, W., Jia, X., Wang, J., & Klemeš, J. J. (2022). Energy-saving design and control strategy towards modern sustainable greenhouse: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 164: 112602.‏
Zhu, J., Zhang, X., Hua, W., Ji, J., & Lv, X. (2023). Current status and development of research on phase change materials in agricultural greenhouses: A review. Journal of Energy Storage, 66: 107104.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار