Ενεργειακή μελέτη και εγκατάσταση θερμοκηπίου καλλιέργειας οπωροκηπευτικών

Abstract

Aντικείμενο της πτυχιακής εργασίας είναι η μελέτη και ο υπολογισμός των θερμικών αναγκών ενός θερμοκηπίου και η κάλυψη αυτών με την οικονομικότερη λύση. Πιο αναλυτικά η δομή της εργασίας υποδιαιρείται σε κεφάλαια ως ακολούθως: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική περιγραφή του θερμοκηπίου και μια ιστορική αναδρομή στην κατασκευή μέχρι τις μέρες μας. Δίνονται στοιχεία σε σχέση με την όλο και αυξανόμενη κάλυψη εδάφους με θερμοκηπιακές καλλιέργειες οι οποίες μπορεί να είναι συμφέρουσες σε εποχές που η παραγωγή ενός συγκεκριμένου καρπού είναι «εκτός εποχής». Το δεύτερο κεφάλαιο αναφέρεται στο φωτισμό και την ηλιακή ακτινοβολία που είναι ο κυρίαρχος μηχανισμός μετάδοσης θερμότητας σε μια θερμοκηπιακή καλλιέργεια. Δίνονται τα βασικά στοιχεία σχετικά με τον κύριο μηχανισμό που είναι η ηλιακή ακτινοβολία ενώ γίνεται και μια πρώτη ταξινόμηση των υλικών κάλυψης όπως προς τη διαπερατότητά τους στο φως. Στο τρίτο κεφάλαιο δίνονται τα βασικότερα στοιχεία της καλλιέργειας που πρόκειται να εφαρμοστεί στο υπό μελέτη θερμοκήπιο που είναι το φασόλι. Γίνεται αναφορά στις κλιματικές συνθήκες στις οποίες θα πρέπει να αναπτύσσεται το φυτό ενώ συζητούνται θέματα ανάπτυξης του φυτού όπως η σπορά, η λίπανση και η άρδευση. Ειδικότερα περιγράφονται στοιχεία της θερμοκηπιακής καλλιέργειας όπως φύτευση, λίπανση, ‘αρδευση και συγκομιδή. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται τα κατασκευαστικά στοιχεία του θερμοκηπίου. Ειδικότερα γίνεται αναλυτική περιγραφή των διαφόρων χωρικών τύπων θερμοκηπίου που έχουν επικρατήσει στον ελλαδικό χώρο ενώ επίσης δίνονται και κατασκευαστικά στοιχεία για τα τυποποιημένα θερμοκήπια (αμφικλινή ή τοξωτά). Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται επίσης εκτενής αναφορά στα υλικά κάλυψης στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτών για κάθε χρήση. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύονται οι μέθοδοι υπολογισμού των θερμικών αναγκών. Ειδικότερα αναλύεται η μέθοδος ενεργειακού ισοζυγίου καθώς και η οικοδομική μέθοδος. Δίνονται αναλυτικά οι παράμετροι υπολογισμού όπως μετεωρολογικά – κλιματολογικά και γεωμετρικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται για τον υπολογισμό των θερμικών αναγκών καθώς και οι μαθηματικές εκφράσεις για τα επιμέρους ποσά θερμότητας που πρέπει να καλυφθούν για μια θερμοκηπιακή καλλιέργεια. Οι μέθοδοι αυτοί υπολογισμού των θερμικών αναγκών και ειδικότερα η μέθοδος ενεργειακού ισοζυγίου εφαρμόζεται αργότερα στο έβδομο κεφάλαιο της εργασίας στο οποίο γίνεται ο αναλυτικός υπολογισμός για η μελέτη περίπτωσης του θερμοκηπίου προς εγκατάσταση που έχει επιλεχθεί να μελετηθεί. Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται η περιγραφή του σχεδιασμού συστήματος θέρμανσης του θερμοκηπίου και ειδικότερα δίνονται στοιχεία για τη θέρμανση θερμοκηπίου με νερό ή ατμό. Δίνεται ο τρόπος υπολογισμού της ποσότητας του καυσίμου καθώς και στοιχεία για τον υπολογισμό των σωληνώσεων. Στο έβδομο κεφάλαιο δίνονται κάποια βασικά στοιχεία για τον αερισμό ενός θερμοκηπίου ο οποίος όμως θα πρέπει να σημειωθεί ότι είναι απαιτητος κυρίως κατά την καλοκαιρινή περίοδο. Ειδικότερα περιγράφονται λύσεις για το φυσικό αερισμό του θερμοκηπίου ο οποίος είναι και η πιο συνήθης περίπτωση αερισμού κατά τους φθινοπωρινούς και χειμερινούς μήνες. Επισημαίνονται τα είδη φυσικού αερισμού (πλευρικός, οροφής) και δίνονται γεωμετρικά χαρακτηριστικά των επιδιωκώμενων ανοιγμάτων σε συμφωνία με τις απαιτούμενες εναλλαγές αέρα. Σημειώνεται ότι για την αποφυγή της ψύξης των χαμηλότερων τμημάτων των φυτών και επομένως τον κίνδυνο υπανάπτυξης αυτών είναι ευνοϊκότερο ς ο αερισμός οροφής παρά ο πλευρικός που φαίνεται πιο εύκολη και οικονομικότερη λύση. Στο όγδοο κεφάλαιο γίνεται η εφαρμογή του υπολογσμού των θερμικών αναγκών για το υπό μελέτη θερμοκήπιο με τη μέθοδο του ενεργειακού ισοζυγίου που κρίθηκε ορθότερη της οικοδομικής. Πιο αναλυτικά στο συγκεκριμένο κεφάλαιο αφού υπολογιστούν οι θερμικές ανάγκες του υπό μελέτη θερμοκηπίου στη συνέχεια επιλέγεται ο κατάλληλος λέβητας που θα τις ικανοποιεί. Με τον τρόπο αυτό είναι δυνατή επιπλέον η μελέτη σκοπιμότητας του συγκεκριμένου έργου κατά την οποία κρίνεται η απόδοση της συγκεκριμένης θερμοκηπιακής καλλιέργειας και γίνεται σύγκριση μεταξύ υγρών (πετρέλαιο) και στερεών καυσίμων (πυρήνα – πηρυνόξυλο). Στο ένατο κεφάλαιο γίνεται μια ανασκόπηση των σημαντικότερων σημείων της εργασίας και δίνονται τα πιο σημαντικά συμπεράσματα. Τέλος δίνονται σε παράρτημα οι πίνακες από τους οποίους αντλήθηκαν στοιχεία για τον υπολογισμό της μελέτης των θερμικών αναγκών του υπό μελέτη θερμοκηπίου.