Numerical and Experimental Study of Fan and Pad Evaporative Cooling System in a Greenhouse with Tomato Crop

An experimental greenhouse equipped with fan and pad evaporative cooling is simulated numerically using a commercial CFD code. The main aspects of evaporative cooling systems, in terms of heat and mass transfer and both the external and internal climatic conditions were integrated to set up the numerical model. The crop (tomato) was simulated using the equivalent porous medium approach by the addition of a momentum and energy source term. Preliminary calculations were carried out and validated by experimental measurements, in order the pressure drop occurred in crop model due to air flow, to be determined as a function of leaf area, stage of crop growth and cultivation technique. The temperature and humidity of incoming air and the operational characteristics of exhaust fans were specified to set up the CFD model. The numerical analysis was based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations in conjunction with the RNG k- turbulence model. The finite-volume method (FVM) was used to solve the governing equations. The 3D full scale model was solved in several differencing schemes of various orders in order to examine its accuracy. The simulation results were validated with experimental measurements obtained at a height level of 1.2 m above the ground in the middle of the crop canopy at 23 and 8 points, concerning air temperature and air humidity respectively. The correlation coefficient between computational results and experimental data was at the order of 0.7419 for air temperature and 0.8082 for air relative humidity. The results showing that the evaporative cooling system for greenhouses could be effectively parameterized in numerical terms, providing a useful tool in order to improve system’s efficiency

Prediction the Spatial Air Temperature Distribution of an Experimental Greenhouse Using Geostatistical Methods

Concerning the greenhouse environment, the ultimate goal of an investigation would be to determine the climatic parameters for all locations in the study area. Objective of the present study is to analyse the distribution of air temperature and air velocity of an experimental greenhouse with tomato crop, equipped with fan and pad evaporative cooling system, using geostatistical methods. The main aspects of geostatistics in terms of theoretical background for understanding spatial correlation models and kriging applications are presented. The most common variogram models were fitted to the experimental data sets obtained during summer period from an experimental greenhouse equipped with fan and pad evaporative cooling system. The Kriging approach was applied using the semivariograms corresponded to these data sets. Finally, the prediction maps of air temperature and air velocity were produced in different height levels inside the tomato crop canopy showing a great variability. Geostatistic analysis may be applied to determine not just optimal spatial predictions but also probabilities associated with risk-based analysis in order to improve the suitability and efficiency of climatic controls systems in greenhouses

Met alternatieve kuubkist energie-efficiënt

De kuubkist is algemeen gebruikt op bloembollenbedrijven voor het drogen en bewaren van vloembollen. Op initiatief van teler Peter de Wit is een variant ontwikkeld waarmee hyacinthen sneller zijn te drogen. PPO ging na wat de mogelijkheden van dit alternatief zijn

Feasibility study of a combi-pv panel for greenhouse energy supply and water recovery by nightly radiation towards the sky

In southern European areas, characterized by high irradiation, the use of water for both evaporative cooling systems and hydroponic fertigation, represents a serious drawback for crop cultivation under cover. Water recovery systems seem to be an attractive solution, especially when they are integrated in the greenhouse construction. In this research, a feasibility study of applying a water recovery system driven by a combi-PV panel, in a semi-closed greenhouse was carried out. The prototype combi-PV panel was made by coupling an amorphous silicon panel with a sump stacked on the rear PV panel surface and filled with saline water. The system is driven by a cold-heat sink which is the PV panel itself. During night, the combi-PV panel exploits the radiative cooling of a ‘gray’ surface towards clear sky, chilling the water in the sump. In opposition, during day-time, the water in the sump is heated at a temperature higher than the environment. Thus, the water vapour will be condensing on the rear panel surface during night, being the warm air circulation facilitated by bouyancy effect. The evaluation of the system is in progress in order to assess the real amount of energy irradiated and consequently the water-drips to be collected on a proper surface inside the sump. The condensed water can be mixed with saline water to reduce the salinity and be used for fertigation

Naar een nieuw bewaarsysteem voor bloembollen

Als resultaat van brainstormen met telers, systeembouwers, voorlichters en onderzoekers zijn twee nieuwe concepten van een bewaarsysteem voor bloembollen nader uitgewerkt. Modelmatig zijn de concepten doorgerekend op energieverbruik en op de mate waarin ergens in het systeem de ethyleengrens van 100 ppb wordt overschreden. De concepten zijn vergeleken met een verbeterde variant van het éénlaags kuubkisten systeem

Simulating the effect of forces pit ventilation on ammonia emission from naturally ventilated cow houses with CFD

Atmospheric NH3, mainly originates from agricultural sources, can cause serious environmental problems related to eutrophication and soil acidification. Emissions from dairy houses are 15% of total agricultural NH3 emissions. Due to open buildings, existing abatement options are limited. Pit air separation was identified as a potentially efficacious option. In this study a model simulation of a commercial dairy cow building with slatted floor is presented. The model was solved for 12 cases, differing wind speed, direction and both air and manure temperature. For each case three solutions were obtained, which correspond a) to a building where a forced pit ventilation system is applied at capacity of 250 and 500 m-3 h-1 cow-1 and b) to a building without forced pit ventilation system. The results show that due to forced pit ventilation system, at 250 and 500 m-3 h-1 cow-1, the ventilation rate was increased 3.1% and 6.2% respectively. The contribution of the pit ventilation system to the total ammonia released from the pit during winter, ranged from 31-35%, 16-19% and 11-8%, for wind speed of 1.0, 4.0 and 8.0 m s-1 respectively. Correspondingly, during summer, the contribution of the system ranged from 44-48%, 20-21% and 12-9%. Although obvious benefits arise from a forced pit ventilation system, the main mass flow of ammonia from the pit still emitted through the building ventilation openings, especially at high wind speeds

Klimaat "Kas zonder Gas"

In dit project is onderzocht of de inzet van het systeem ten behoeve van de koeling en verwarming van de kaslucht een goed klimaat geeft en of het systeem ook ingezet moet worden op het moment dat er geen warmte of koude behoefte is. Het onderzoek is uitgevoerd door het lokale klimaat rond een reperterend stuk van de kas te meten. Daarnaast is met akoestische luchtsnelheidsmeters de luchtsnelheid en richting bepaald. Ten slotte zijn de resultaten nader geanalyseerd door het systeem met CFD berekeningen te bekijken

Klimaatbeheerssysteem voor grondgebonden teelten zoals sla

Laag opgaande gewassen zoals sla kampen met vochtproblemen. Dit wordt veroorzaakt door verschillende omstandigheden. Een volgroeid gewas bedekt de gehele bodem waardoor luchtuitwisseling onder het gewas en de kas niet meer mogelijk is. Er wordt meestal van boven af water gegeven bij deze teelten waardoor het gewas nat wordt en de bodem ook. Drogen van het gewas kost tijd en energie en verhoogt het energiegebruik. Het klimaat is relatief vochtig omdat de temperatuur in de kas laag wordt gehouden. Vooral in het najaar en het voorjaar wordt er nauwelijks verwarmd. Er worden relatief veel gewasbeschermingsmiddelen gebruikt om ziektes onder controle te houden ten gevolge van het vochtige klimaat. Verwarming bij grondgebonden laag opgaande energie-extensieve gewassen wordt meestal met luchtheaters die bovenin de kas hangen gedaan. Deze methode heeft een aantal nadelen. Alle verbrandingsgassen komen in de kas waardoor ventilatie nodig is om schadelijke gassen te verwijderen. De luchtbeweging nabij het gewas wordt nauwelijks gesimuleerd. De gehele kaslucht wordt op deze manier verwarmd terwijl alleen de lucht bij het gewas verwarmd hoeft te worden. Nabij de grond heeft de verwarming minder effect waardoor daar vaak ziektes worden gevormd. De waterdamp die vrijkomt bij de verbranding van het gas komt direct in de kas waardoor de behoefte aan ontvochtiging toeneemt. Een nieuw klimaatbeheerssysteem is wenselijk. In dit project wordt bekeken of verwarming met luchtslangen mogelijk is. Verwarmde lucht wordt via kleine luchtslangen die onder het gewas op de grond tussen het gewas liggen. Dit heeft als voordeel dat de warmte direct bij het gewas wordt gebracht en het klimaat tussen de planten kan worden geregeld. Het vochtgehalte van de ingeblazen lucht wordt geregeld door deels buitenlucht aan te zuigen. Om deze reden wordt met luchtslangen gewerkt. Het systeem moet economisch haalbaar zijn door verbetering van het klimaat rond de plant waardoor de kwaliteit en productie verbeteren en er minder gewasbeschermingsmiddelen nodig zijn

Using CFD to optimize the design of one layer storage system for tulip bulbs

Tulip bulbs to plant the next season are stored in boxes which are ventilated to a level of 500 or 300 m3 per m3 bulbs per hour to avoid high ethylene concentration between the bulbs. The boxes are positioned in an arrangement of 5-6 rows with 8-10 boxes per row, each one on a pallet (one layer system), with an adjusted large box containing a ventilator. In this study a commercial CFD code was used to investigate the distribution of airflow between the boxes and the potential energy saving by applying simple solutions, concerning the design of the air inlet area. Two different design variations of the one layer system were simulated and two sizes of tulip bulbs were considered. The results show that the average energy consumption for different configurations was 1.00 kW and 0.79 kW for the first and the second design respectively, regarding both tulip bulbs sizes. With smaller tulip bulbs energy consumption is 19.4% higher for Design-1 and 26.0% for Design-2. The best variations of both designs can achieve a minimum airflow per box of 79% of the nominal one, which is 300 m3/h per m3 of tulip bulbs. The Design-2 has proven to be more energy efficient since it needs -22% less energy to achieve the same minimum airflow

Computergestuurde circulatieregelingen : optimaal bewaarklimaat met minimaal energieverbruik

Bij het bewaren van bloembollen in kuubskisten gestapeld voor een systeemwand in een bewaarcel wordt voor de ventilatie met buitenlucht, en voor de circulatie met cellucht veel energie verbruikt. Door het ventilatiedebiet met de klimaatcomputer te sturen op basis van ethyleenmeting wordt bij het bewaren van tulpenbollen veel energie (gas) bespaard. Het energieverbruik bij de circulatie is uitsluitend voor de stroomvoorziening van de ventilatoren. Het circulatiedebiet wordt niet door de klimaatcomputer gestuurd, maar wordt handmatig via een frequentieregelaar ingesteld. Door ook de circulatie via de frequentieregelaar met de klimaatcomputer te sturen kan door het 3de>machtsverband tussen toerental en energieverbruik veel energie bespaard worden. In tegenstelling tot ethyleengestuurde ventilatie is computergestuurde circulatie niet alleen toepasbaar bij tulp, maar bij alle bolgewassen. Op sectorniveau kan hiermee dus heel veel energie bespaard worden. Doelstelling van dit project is het ontwikkelen van op sensoren gebaseerde computergestuurde regelingen voor de circulatie, waardoor bij een optimaal bewaarklimaat voor alle bolgewassen zeer fors op het elektraverbruik voor circulatie bespaard kan worden