تم انجاز رسالة الدكتوراة للطالب عمار علي فرحان شراد الزويني في قسم الهندسة الميكانيكية عن بحثه الموسوم ” منظومة تبريد امتزازية تعمل بمساعدة الطاقة الشمسية لتكييف بيت زجاجي في بغداد
“وبأشراف ا.د. خالد احمد الجودي وتألفت لجنة المناقشة من :
ا.د. هارون عبد الكاظم
ا.د. ياسين خضير سلمان
ا.م.د. سعد محسن صالح
ا.م.د. عبد الهادي نعمة خليفة
ا.م.د. نجم عبد حاسم
وعضوية كل من,
وتلخص بحثة بما يلي :
اختبرت منظومة تبريد امتزازية تعمل بمساعدة الطاقة الشمسية عملياً لتكييف بيت زجاجي مبتكر في بغداد. يجمع البيت الزجاجي المبتكر ما بين البيت الزجاجي التقليدي ومجموعة من المجمعات الشمسية على سقفه بناءً واحداً. يلغي هذا الترتيب المساحة التي تحتاجها المجمعات الشمسية. وكذلك، يقلل هذا التصميم الاشعاع الشمسي الداخل الى البيت الزجاجي في الصيف والذي بدوره يقلل من حمل التبريد للبيت الزجاجي وكلفته بحوالي 50 %. وفي الوقت نفسه، فإنه لم يؤثر على كمية الاشعاع الشمسي الداخل الى البيت الزجاجي اللازم لتدفئته شتاءً عند مقارنته مع بيت زجاجي تقليدي.شُيّد البيت الزجاجي بمحور طولي على خط شرق – غرب بابعاد 2 م x 3.8 م بمساحة ارضية 7.6 متر مربع. ارتفاع البيت الامامي 2 م وارتفاعه من الخلف 3 م ما اعطى زاوية ميل مواجهة للجنوب مقدارها 26.6o. وبلغت المساحة المزججة للبيت 29.2 متر مربع. اجريت القياسات العملية للبيت الزجاجي ، بدون محاصيل، في جامعة بغداد، في مدينة بغداد، العراق (033,3 شمالاً و 044,4 شرقاً).
تم تطوير نموذج حراري انتقالي لتقييم البيئة الداخلية للبيت الزجاجي وذلك للتنبوء بدرجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة التربة على أعماق مختلفة. جرى التحقق العملي لصحة النموذج باستخدام قيم مقاسة للاشعاع الشمسي ودرجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة التربة على أعماق مختلفة وسجلت القراءات للظروف المناخية السائدة لأيام الشتاء والصيف. دلت النتائج ان نظام خزن طاقة حرارية شمسية مدفون داخل تربة البيت الزجاجي يكون اكثر فائدة من مثل هذا الخزن خارج البيت الزجاجي. بلغ أقصى فرق طبيعي ( أي بدون تشغيل المنظومة ) بين درجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة الجو لسماء صافية 017 م شتاءً و 9 0 م صيفاً. حصل توافق جيد بين درجة الحرارة المقاسة للهواء الداخلي مع درجة حرارة سول-أير المستخدمة من قِبل بعض الباحثين.
استعملت طريقة توازن الطاقة لحساب حمل التدفئة في البحث الحالي والتي تختلف عن الطرق التقيدية السابقة. لا تتضمن الطرق التقليدية ادخال تأثير الخزن الحراري في التربة. اعتمد الكسب الحراري من سطح التربة في البحث الحالي وتبين أنه يقلل من حمل التدفئة المطلوب بمقدار 13 الى 19 %. وبسبب عدم وجود طريقة لحساب حمل التبريد للبيت الزجاجي في البحوث السابقة تم تبني طريقة آشري في حسابه.
اجريت الدراسة العملية لستة مجمعات شمسية ذات غطاء مفرد مربوطة على التوازي وبصفيحة امتصاص مثلثة التضليع ومثبتة على سقف البيت الزجاجي ونفذت التجارب في موسمي الشتاء والصيف. تراوح معدل تدفق الهواء الكتلي خلال المجمعات الشمسية ما بين 0,006 الى 0,012 كغمثا.م2 من مساحة المجمع خلال مدة التجارب. وقد تبين أن ما يقارب نسبة 84 % من الحمل الحراري المطلوب للحفاظ على درجة حرارة الهواء الداخلي للبيت الزجاجي عند 18 0م يمكن ان توفرها المجمعات الشمسية باستخدام تدفق هواء كتلي مقداره 0,012 كغمثا.م2. تبين أن مجموع الطاقات الحرارية المخزونة (المفترضة) من المجمعات الشمسية ومن داخل البيت الزجاجي يمكن ان تغطي احتياجات البيت الزجاجي من التدفئة مع فائض بحوالي 46 %.
صممت منظومة تبريد امتزازية تعمل بمساعدة الطاقة الشمسية واختبرت تحت ظروف الطقس المحلي لتبريد البيت الزجاجي المبتكر. شملت الاختبارات العملية تقييم اداء نوعين من التصاميم المختلفة لفراش السيليكاجل في عمليتي الامتزاز واعادة التنشيط ونفذت العديد من التجارب خلال شهري آيار وحزيران 2013 على أفرشة السيليكاجل ولكن النتائج المستحصلة كانت غير مرضية، إذ كان نقصان المحتوى الرطوبي للهواء قليل جداً ويعزى الى تصميم أفرشة السيليكاجل. ولذلك استخدمت منظومة التبريد التبخيري – المحسوس المكملة للمنظومة الاساسية وبدون تجفيف مسبق للهواء الخارجي لاختبار كفاءتها. ولم يسبق استخدام مثل هذا النوع من المنظومات في تبريد البيوت الزجاجية. تم تقييم معامل الاداء للمنظومة وقدرتها على التبريد المحسوس في كل اختبار وذلك مع ثمانية معدلات للهواء الكتلي البارد المجهز للبيت الزجاجي وتراوحت قيمها بين 0,06 و 0,12 كغمثا.م2 من المساحة الارضية للبيت الزجاجي. بينت النتائج ان هذه المنظومة توفر الظروف الملائمة داخل البيت الزجاجي وأن أفضل أداء يومي لها يحصل عند الساعة الثالثة ظهراً. إن من أفضل الظروف المطلوبة لنمو المحاصيل الصيفية في البيوت الزجاجية هي بحدود 28 0م و 80 % رطوبة نسبية. بلغ أقصى معامل اداء للمنظومة 2,7 وأثبتت الأختبارات العملية أن حمل التبريد الفعلي المقاس للبيت الزجاجي أقل من الحمل الحراري المحسوب بطريقة آشري بمعدل 26 %.
“وبأشراف ا.د. خالد احمد الجودي وتألفت لجنة المناقشة من :
ا.د. هارون عبد الكاظم
ا.د. ياسين خضير سلمان
ا.م.د. سعد محسن صالح
ا.م.د. عبد الهادي نعمة خليفة
ا.م.د. نجم عبد حاسم
وعضوية كل من,
وتلخص بحثة بما يلي :
اختبرت منظومة تبريد امتزازية تعمل بمساعدة الطاقة الشمسية عملياً لتكييف بيت زجاجي مبتكر في بغداد. يجمع البيت الزجاجي المبتكر ما بين البيت الزجاجي التقليدي ومجموعة من المجمعات الشمسية على سقفه بناءً واحداً. يلغي هذا الترتيب المساحة التي تحتاجها المجمعات الشمسية. وكذلك، يقلل هذا التصميم الاشعاع الشمسي الداخل الى البيت الزجاجي في الصيف والذي بدوره يقلل من حمل التبريد للبيت الزجاجي وكلفته بحوالي 50 %. وفي الوقت نفسه، فإنه لم يؤثر على كمية الاشعاع الشمسي الداخل الى البيت الزجاجي اللازم لتدفئته شتاءً عند مقارنته مع بيت زجاجي تقليدي.شُيّد البيت الزجاجي بمحور طولي على خط شرق – غرب بابعاد 2 م x 3.8 م بمساحة ارضية 7.6 متر مربع. ارتفاع البيت الامامي 2 م وارتفاعه من الخلف 3 م ما اعطى زاوية ميل مواجهة للجنوب مقدارها 26.6o. وبلغت المساحة المزججة للبيت 29.2 متر مربع. اجريت القياسات العملية للبيت الزجاجي ، بدون محاصيل، في جامعة بغداد، في مدينة بغداد، العراق (033,3 شمالاً و 044,4 شرقاً).
تم تطوير نموذج حراري انتقالي لتقييم البيئة الداخلية للبيت الزجاجي وذلك للتنبوء بدرجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة التربة على أعماق مختلفة. جرى التحقق العملي لصحة النموذج باستخدام قيم مقاسة للاشعاع الشمسي ودرجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة التربة على أعماق مختلفة وسجلت القراءات للظروف المناخية السائدة لأيام الشتاء والصيف. دلت النتائج ان نظام خزن طاقة حرارية شمسية مدفون داخل تربة البيت الزجاجي يكون اكثر فائدة من مثل هذا الخزن خارج البيت الزجاجي. بلغ أقصى فرق طبيعي ( أي بدون تشغيل المنظومة ) بين درجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة الجو لسماء صافية 017 م شتاءً و 9 0 م صيفاً. حصل توافق جيد بين درجة الحرارة المقاسة للهواء الداخلي مع درجة حرارة سول-أير المستخدمة من قِبل بعض الباحثين.
استعملت طريقة توازن الطاقة لحساب حمل التدفئة في البحث الحالي والتي تختلف عن الطرق التقيدية السابقة. لا تتضمن الطرق التقليدية ادخال تأثير الخزن الحراري في التربة. اعتمد الكسب الحراري من سطح التربة في البحث الحالي وتبين أنه يقلل من حمل التدفئة المطلوب بمقدار 13 الى 19 %. وبسبب عدم وجود طريقة لحساب حمل التبريد للبيت الزجاجي في البحوث السابقة تم تبني طريقة آشري في حسابه.
اجريت الدراسة العملية لستة مجمعات شمسية ذات غطاء مفرد مربوطة على التوازي وبصفيحة امتصاص مثلثة التضليع ومثبتة على سقف البيت الزجاجي ونفذت التجارب في موسمي الشتاء والصيف. تراوح معدل تدفق الهواء الكتلي خلال المجمعات الشمسية ما بين 0,006 الى 0,012 كغمثا.م2 من مساحة المجمع خلال مدة التجارب. وقد تبين أن ما يقارب نسبة 84 % من الحمل الحراري المطلوب للحفاظ على درجة حرارة الهواء الداخلي للبيت الزجاجي عند 18 0م يمكن ان توفرها المجمعات الشمسية باستخدام تدفق هواء كتلي مقداره 0,012 كغمثا.م2. تبين أن مجموع الطاقات الحرارية المخزونة (المفترضة) من المجمعات الشمسية ومن داخل البيت الزجاجي يمكن ان تغطي احتياجات البيت الزجاجي من التدفئة مع فائض بحوالي 46 %.
صممت منظومة تبريد امتزازية تعمل بمساعدة الطاقة الشمسية واختبرت تحت ظروف الطقس المحلي لتبريد البيت الزجاجي المبتكر. شملت الاختبارات العملية تقييم اداء نوعين من التصاميم المختلفة لفراش السيليكاجل في عمليتي الامتزاز واعادة التنشيط ونفذت العديد من التجارب خلال شهري آيار وحزيران 2013 على أفرشة السيليكاجل ولكن النتائج المستحصلة كانت غير مرضية، إذ كان نقصان المحتوى الرطوبي للهواء قليل جداً ويعزى الى تصميم أفرشة السيليكاجل. ولذلك استخدمت منظومة التبريد التبخيري – المحسوس المكملة للمنظومة الاساسية وبدون تجفيف مسبق للهواء الخارجي لاختبار كفاءتها. ولم يسبق استخدام مثل هذا النوع من المنظومات في تبريد البيوت الزجاجية. تم تقييم معامل الاداء للمنظومة وقدرتها على التبريد المحسوس في كل اختبار وذلك مع ثمانية معدلات للهواء الكتلي البارد المجهز للبيت الزجاجي وتراوحت قيمها بين 0,06 و 0,12 كغمثا.م2 من المساحة الارضية للبيت الزجاجي. بينت النتائج ان هذه المنظومة توفر الظروف الملائمة داخل البيت الزجاجي وأن أفضل أداء يومي لها يحصل عند الساعة الثالثة ظهراً. إن من أفضل الظروف المطلوبة لنمو المحاصيل الصيفية في البيوت الزجاجية هي بحدود 28 0م و 80 % رطوبة نسبية. بلغ أقصى معامل اداء للمنظومة 2,7 وأثبتت الأختبارات العملية أن حمل التبريد الفعلي المقاس للبيت الزجاجي أقل من الحمل الحراري المحسوب بطريقة آشري بمعدل 26 %.
