دفيئة شمسية منخفضة الارتفاع موفرة للطاقة للتدفئة في الشتاء

1. ملخص تنفيذي للصوبة الزجاجية الشمسية الموفرة للطاقة، والصوبة الزجاجية الشمسية الدافئة في الشتاء، والصوبة الزجاجية الشمسية منخفضة الارتفاع

يقدم هذا الكتاب الأبيض الفني تحليلاً متعمقًا للبيت الزجاجي الشمسي الدافئ الشتوي المنخفض الارتفاع الموفر للطاقة، وهو هيكل زراعي مبتكر تم تصميمه خصيصًا لمعالجة ثلاثة تحديات حرجة في الزراعة المحمية الحديثة: كفاءة الطاقة، والأداء الحراري الشتوي، وتحسين المساحة.

من خلال تصميمها الفريد منخفض الارتفاع، وأنظمتها الحرارية الشمسية المتقدمة، وتقنيات التدفئة السلبية، يوضح هذا النموذج الأولي للبيت الزجاجي ما يلي:

• انخفاض استهلاك الطاقة للتدفئة بنسبة 63-72% مقارنة بالتصاميم التقليدية

• الحفاظ على درجة حرارة الشتاء عند +12 درجة مئوية (54 درجة فهرنهايت) عند -15 درجة مئوية (5 درجات فهرنهايت) في درجة حرارة محيطة بدون تدفئة مساعدة

• تحسن بنسبة 35% في توحيد الضوء من خلال الهندسة المُحسّنة

• تخفيض مواد البناء بنسبة 20% من خلال الابتكار الهيكلي

2. فلسفة التصميم ومبادئ الهندسة من البيوت الزجاجية الشمسية الموفرة للطاقة، والبيت الزجاجي الشمسي الدافئ في الشتاء و دفيئة شمسية منخفضة الارتفاع

2.1 مفهوم معماري بسيط

• نسبة الارتفاع إلى العرض 1:2.5 (مقابل 1:1.8 في التصميمات التقليدية)

• جدار شمالي بزاوية (ميل 75 درجة) مع تخزين الكتلة الحرارية

• ملف السقف غير المتماثل:

• زجاج مواجه للجنوب بزاوية 25 درجة (التقاط مثالي للضوء في الشتاء)

• سطح معزول مواجه للشمال بزاوية 60 درجة (أقل فقدان للحرارة)

2.2 التحسين الديناميكي الحراري

• معامل التقاط الحرارة الشمسية: 0.78 (مقابل 0.45-0.55 في النماذج القياسية)

• معدل فقدان الحرارة ليلاً: 1.2 درجة مئوية/ساعة (مقارنة بـ 2.5-3.5 درجة مئوية/ساعة في الوضع التقليدي)

• مدة التأخر الحراري: 8.5 ساعات (ضرورية للحماية من الصقيع)

3. المواصفات الفنية الأساسية من البيوت الزجاجية الشمسية الموفرة للطاقة، والبيت الزجاجي الشمسي الدافئ في الشتاء و دفيئة شمسية منخفضة الارتفاع

3.1 المكونات الهيكلية

3.2 أنظمة الطاقة

• مواد العزل الشفافة (تيم): نفاذية الضوء بنسبة 80% مع R-3.2

• تبادل الحرارة تحت الأرض: أنابيب بقطر 40 سم على عمق 2 متر

• مواد تغيير الطور: تعتمد على البارافين، نطاق انتقالي يتراوح بين 18 و22 درجة مئوية

• الطاقة الشمسية الحرارية النشطة: مجمعات الأنابيب المفرغة (120 لتر/م²)

4. تحليل الأداء الحراري من البيوت الزجاجية الشمسية الموفرة للطاقة، والبيت الزجاجي الشمسي الدافئ في الشتاء و دفيئة شمسية منخفضة الارتفاع

4.1 بيانات التشغيل الشتوي

دراسة حالة: مقاطعة شنشي، الصين (يناير 2023)

4.2 حسابات توازن الطاقة

• مكاسب الطاقة الشمسية: 4.2-5.7 كيلوواط ساعة/م²/يوم (شتاء)

• مسارات فقدان الحرارة:

• التوصيل: 38%

• التسلل: 12%

• الإشعاع: 50%

• فائض الطاقة الصافي: +17% في ديسمبر/كانون الأول وفبراير/شباط

5. المزايا النسبية من البيوت الزجاجية الشمسية الموفرة للطاقة، البيوت الزجاجية الشمسية الدافئة في الماء و دفيئة شمسية منخفضة الارتفاع

5.1 مقابل البيوت الزجاجية الشمسية التقليدية

5.2 مقابل البيوت الزجاجية عالية التقنية

6. التنفيذ التجاريمن البيوت الزجاجية الشمسية الموفرة للطاقة، والبيت الزجاجي الشمسي الدافئ في الشتاء و دفيئة شمسية منخفضة الارتفاع

6.1 المحاصيل الموصى بها

• الخضروات الورقية: 11-13 حصادًا سنويًا

• الفراولة: دورة إنتاج مدتها 8 أشهر

• الأعشاب الطبية: مركبات فعالة أعلى بنسبة 30%

6.2 التحليل الاقتصادي

• تكلفة رأس المال: 38-45 دولارًا أمريكيًا/م²

• المدخرات السنوية: $6.2\mathrm{/}{�}^2(������)+$6.2/م2(فييكونجي)+3.8/م² (العائد)

• فترة الاسترداد: 2.8 سنة (ظروف شمال الصين)

7. بروتوكول صيانة الدفيئة الشمسية الدافئة في الشتاء

1. يوميًا: فحص تشغيل الستارة الحرارية

2. شهريًا: تنظيف الأسطح الزجاجية

3. موسمي: أنابيب تبادل الحرارة المتدفقة

4. سنوي: فحص سلامة الهيكل

8. مستقبل تطوير الدفيئة الشمسية الدافئة في الشتاء

• الزجاج الذكي مع التحكم الكهروكيميائي

• إدارة حرارية مدعومة بالذكاء الاصطناعي

• أنظمة الزراعة العمودية المتكاملة

9. الخاتمة

يوضح هذا الكتاب الأبيض كيف يحقق الدفيئة الشمسية منخفضة الارتفاع للشتاء الدافئ أداءً مبتكرًا من خلال:

1. التحسين الهندسي لالتقاط الطاقة الشمسية

2. أنظمة تخزين الحرارة متعددة الوسائط

3. مواد متينة فعالة من حيث التكلفة