1. Energieffektiv klimatstyrning i växthus
- Author
-
Milic, Vlatko, Choonya, Gasper, Larsson, Ulf, Moshfegh, Bahram, Milic, Vlatko, Choonya, Gasper, Larsson, Ulf, and Moshfegh, Bahram
- Abstract
Den globala efterfrågan på mat förväntas öka avsevärt i framtiden, driven av faktorer såsom befolkningsökning och industriell utveckling. Dessutom har vikten av en robust livsmedelsförsörjning nationellt fått ökad uppmärksamhet med tanke på globala klimatförändringar och politiska konflikter. Matproduktion i klimatstyrda växthus erbjuder lovande möjligheter för att möta den ökande efterfrågan på prisvärda och hållbara livsmedel. Trots de fördelar som är förknippade med matproduktion i växthus, står vi inför ett antal utmaningar som behöver hanteras, särskilt i ett land med kallt klimat som Sverige. Detta inkluderar låga utomhustemperaturer, begränsad solinstrålning, samt höga energikostnader för att upprätthålla ett gynnsamt odlingsklimat. I föreliggande studie undersöker vi potential med Wall Confluent Jet (WCJ) för att skapa och upprätthålla en gynnsam inomhusmiljö för grödodling i ett växthusklimat. Fördelarna med WCJ inkluderar bland annat användandet av lågtemperarad industriell spillvärme, utebliven risk för kondens, samt tillförsel av önskvärda nivåer av luftfuktighet och CO2. Dessutom syftar arbetet till att studera den teknoekonomiska prestandan hos WCJ i jämförelse med konventionell uppvärmning via fjärrvärme. Arbetet är uppdelat i två delar: (1) fältexperiment med mätningar av luft- och yttemperaturer för att studera prestandan i WCJ, och (2) teknoekonomisk analys som inkluderar olika klimatzoner, fjärrvärmepriser, samt olika priser på lågtempererad industriell spillvärme. Ett växthus, med ett integrerar testrum, som är beläget i Hofors används som fallstudie. Resultaten visar att WCJ-tekniken levererar en jämn och relativt konstant termisk miljö, samt att WCJ klistras vid både tak- och bakväggens ytor och därmed värmer upp dessa ytor. Vidare, den genomsnittliga energianvändningen för uppvärmning minskar från 381 kWh/m2∙år utan WCJ-teknik till 167 kWh/m2∙år med WCJ (56% minskning). WCJ-tekniken möjliggör också en genomsnittlig minskning av energikostna, The global demand for food is expected to increase significantly in the future, driven by factors such as population growth and industrial development. Additionally, the importance of a robust national food supply has gained increased attention in light of global climate change and political conflicts. Environmentally controlled greenhouse food production offers promising opportunities to meet the growing demand for affordable and sustainable food. However, there are several challenges that need to be addressed, particularly in countries with cold climates like Sweden. These challenges include low outdoor temperatures, limited solar radiation, and high energy costs to maintain desirable greenhouse indoor conditions. In this study, we explore the potential of the Wall Confluent Jet (WCJ) technology to create and maintain a favorable indoor environment for crop cultivation in a greenhouse setting. The advantages of WCJ include the utilization of low-temperature industrial waste heat, no risk for condensation, and the supply of desired levels of humidity and CO2. Furthermore, the study aims to assess the techno-economic performance of WCJ compared to conventional district heating for heating of greenhouses. The study is divided into two parts: (1) field experiments with measurements of air and surface temperatures to study the performance of the WCJ, and (2) techno-economic analysis considering different climate zones, district heating prices, and variations in prices of low-temperature industrial waste heat. A greenhouse with an integrated lab room located in Hofors is used as a case study. The results demonstrate that the WCJ technology provides a consistent and relatively stable thermal environment, with WCJ adhering to both the ceiling and back wall surfaces, thereby heating these surfaces. Furthermore, the average energy use for heating decreases from 381 kWh/m2∙year without WCJ technology to 167 kWh/m2∙year with WCJ (a 56% decrease). The WCJ technology also enabl
- Published
- 2023