Une serre à fenêtre abordable à Kingston, en Ontario

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Données du projet

Auteurs	Landon Gardner
Emplacement	Kingston , Canada
Statut	Conçu Modélisé Prototypé
Complété	2010
Coût	70
Exemple de	Serre
Manifeste OKH	Télécharger

Le projet phare de la classe de 4e année en génie mécanique de l'Université Queen's , « Ingénierie pour le développement durable », consiste à concevoir et à construire une technologie appropriée avec un résultat d'ingénierie quantifiable (pour voir d'autres projets de classe, cliquez ici ). J'ai choisi de construire une serre, de revoir les besoins en chaleur du système pour toute l'année ; puis, en fonction des matériaux et des conditions sélectionnés, examinez les coûts associés et construisez un modèle à l'échelle.

Ce projet est la première étape vers un développement facile d'une serre communautaire. L'objectif d'une serre abordable est de :

• Améliorer la conception et la sensibilisation des tuyaux verts pour les applications résidentielles.
• Démontrer la faisabilité (c'est-à-dire les coûts) d'une serre pendant les mois d'hiver et déterminer le meilleur moment pour installer un tel système pour un rendement optimal des cultures.

En raison des matériaux sélectionnés et du froid du printemps canadien, la construction ne sera effective qu'à la fin avril. Mais avec une meilleure sélection de matériaux et des conceptions de serres innovantes, j’espère que la construction de serres miniatures deviendra une pratique courante.

Les plans pour la construction d’une serre abordable sont ci-dessous ; pour cette serre, une serre recouverte de chlorure de polyinyle (PVC) à vitre unique a été examinée. Les pertes de chaleur et les calculs ont été effectués dans MatLab en utilisant les constantes du site Web des normales climatiques canadiennes et le rayonnement solaire du Queen's University Living Building .

Aperçu

Une serre est une structure de captage de chaleur conçue pour optimiser la croissance des plantes ; cela se fait en optimisant les conditions environnementales des plantes sélectionnées. Les paramètres pouvant être ajustés sont (mais sans s'y limiter) : le rayonnement solaire, la température, les conditions du sol --> le type et les concentrations de nutriments, le débit de la pompe à eau, la concentration de CO ₂ et le taux de circulation de l'air. L'optimisation est l'objectif final. Pour le projet décrit ci-dessous, les formules et considérations de transfert de chaleur sont présentées pour le cas de base : température interne minimale de la serre de 13 °C et température extérieure variable selon les mois. À des fins de simplification, le flux d'air externe au système sera considéré comme s'il s'agissait d'un capteur plan, avec les conditions de vent locales du site Web des normales climatiques canadiennes . Le taux de circulation interne supposé est de 0,1 m/s, ce qui est légèrement élevé étant donné que notre système est discontinu et connaît un débit très faible. Les résultats finaux produiront donc une estimation prudente du transfert de chaleur. Le système est toujours supposé être en régime permanent par rapport aux températures extérieures fournies.

Les résultats de la modélisation et de la construction sont les suivants : le besoin de chaleur le plus important pour le système se situe en décembre et en janvier, le matin. Cela est dû à des vitesses moyennes de vent plus élevées et à des températures plus froides. En outre, les heures d'ensoleillement et l'intensité du soleil sont plus courtes en hiver. Le taux de chaleur instantané maximal pour le mois de décembre est de 253 W. Le niveau de Q le plus bas pour maintenir une température constante de 13 °C est midi en août - en raison des températures élevées, il faudrait 400 kW de chaleur évacuée pour maintenir le système constant ( cela ne serait évidemment pas fait puisque les plantes peuvent supporter des températures plus élevées). Le coût d'installation de ce système est estimé à 472 $ – bien qu'il pourrait être considérablement réduit si la main d'œuvre n'était pas embauchée, c'est-à-dire si elle était effectuée par vous-même. Le coût des matériaux est d'environ 112 $. Les coûts d'exploitation pour une journée moyenne d'avril s'élèvent à 15 dollars. Cependant, il serait peu probable qu'un résident paie pour ce chauffage lorsque ses cultures survivent à la vague de froid. Pendant les mois d'été, la serre ne coûte rien en chauffage, elle coûte environ 0 $ et en hiver, elle peut coûter jusqu'à 1 000 $.

Le système proposé a des coûts très élevés et ne sera probablement pas adopté avant que les températures ne soient supérieures à 10 °C. Cela est dû en partie au faible coefficient de transfert thermique de la couche de polychlorure de vinyle (PVC), la principale couche isolante du système. Ce produit a été acheté uniquement en gardant à l'esprit les coûts d'investissement. Pour référence future, les coûts d'exploitation auraient dû être un facteur majeur dans le choix du matériau. De plus, la couche de résistance a une épaisseur de 0,015 m. Des hypothèses difficiles ont été formulées lors du développement de ce modèle. Heureusement, le fichier MatLab qui a été utilisé pour produire ces résultats est joint et permettra une manipulation facile pour s'adapter à une gamme de scénarios.

Affectation et auteur

Ce projet a été conçu pour le MECH 425, classe d'ingénierie pour le développement durable de l'Université Queen's ( mech425 ), l'auteur est L.Gardner – Étudiant diplômé en génie chimique (Sci'10).

Problème

L'activité humaine a dépassé la biocapacité de la Terre (Figure 1 ci-dessous). La consommation extrême des ressources naturelles de notre planète provoque des dégâts environnementaux considérables ; il est encore temps de changer cette situation. Si nous travaillons ensemble, nous pourrions tous modifier nos modes de vie pour vivre dans les limites de nos limites écologiques ^W . Apprendre à : « Aimer tous les enfants, de toutes espèces et pour toujours » ^[1] ne sera pas facile et un bon pas en avant pourrait consister à cultiver une partie de notre propre nourriture.

Ce graphique démontre que la limite écologique de la Terre, qui correspond essentiellement à la quantité de ressources que nous consommons par rapport à la capacité naturelle de la Terre à se reconstituer, a été dépassée dans les années 1980. Actuellement, nous consommons les ressources comme si nous vivions sur une Terre qui en faisait 1/3. plus grand. ^[2]

Alors, que pouvons-nous faire?

Tout ce qui vise à limiter notre empreinte écologique, à savoir cultiver nos propres cultures, devrait figurer sur cette liste.

L'opportunité : Pourquoi une serre pour réduire l'impact environnemental ?

Il existe de nombreuses solutions pour réduire notre empreinte écologique, la solution technique que je présente est de réduire l'empreinte écologique mondiale grâce à des serres résidentielles miniatures. Je ne quantifierai pas cette possibilité, mais j’explorerai la rétention de chaleur dans les serres en gardant cela à l’esprit. La théorie est la suivante : si je peux produire plus de ma propre nourriture, j’en aurai besoin de moins pour m’en expédier, réduisant ainsi mon impact sur la Terre.

Les humains ont quelques besoins fondamentaux, la nourriture, le logement et l’eau figurent en tête de liste. Si chacun de nous pouvait apprendre à cultiver sa propre nourriture, nous serions moins dépendants du marché à forte intensité de carbone du réseau de distribution alimentaire actuel. Comme le montre le tableau suivant, la deuxième empreinte écologique la plus élevée est celle des terres cultivées (après les seuls combustibles fossiles) qui consomment une empreinte écologique de 3,7 milliards d'hectares de terres. De nombreux travaux sont réalisés dans le domaine des énergies renouvelables liées au dioxyde de carbone, mais d'autres domaines nécessitent également une réduction de leur empreinte.

• Tous les chiffres indiqués sont en milliards d'hectares mondiaux de terres (à l'exception de la dernière ligne qui est un ratio). ^[3]

De plus, les régions du Nord comme le Nunavut, qui ont des coûts d'expédition élevés, pourraient réduire considérablement leurs besoins en produits expédiés si elles pouvaient cultiver une certaine quantité de leur propre nourriture. J'étudierai la faisabilité technique de cela avec des produits à faible coût.

Considérations régionales

Lors de l'installation d'une serre, il est important de tenir compte de votre région : l'ombrage, le climat, l'emplacement, etc.

Stratégie de mise en œuvre

1. Conceptualiser - Pensez au concept - envisagez des conceptions préliminaires
2. Considération et contemplation - comment le construire - avec du bois et une feuille de plastique thermique conçu
3. Mesurer et concevoir – Mesurez le toit, concevez la structure pour une étanchéité à l'air.
4. Affiner - ajuster la conception avant de construire, consulter.
5. Construction- couper, clouer, coller - répéter.
6. relier les points - examen à mi-parcours de la mise en œuvre, rassembler tous les membres pour discuter de l'évolution des choses et des objectifs réalistes.
7. continuer l'installation
8. Ajustez - traitez les détails, les détails les plus fins - séparation du bois - alors ajoutez plus de colle à bois. séchoir pour serrer le matériau pour une étanchéité parfaite.
9. lever et fixer - la logistique tout au long du processus est importante - il a été immédiatement convenu que nous le hisserions avec un renfort intermédiaire (photo dans la section suivante)
10. tweek - les fissures sur les bords ont été volées avec un scellant pour fenêtre
11. ajoutez de la terre et des plantes - 1 jardinière désignée - mesurez deux fois et coupez une fois pour être certain des dimensions de votre jardinière -
12. nettoyer - une étape plus importante que vous ne le pensez - directement celle-ci !
13. Modèle - modélisez le transfert de chaleur dans MatLab et publiez-le sur Appropedia
14. Surveiller - maintenance du système pour garantir la qualité, surveiller la température les jours ensoleillés et froids.
15. Appropedia - discutez du projet avec toutes les parties intéressées - mettez à jour régulièrement.

Construction et installation

Pour installer une serre. Vous aurez besoin d'un certain nombre de matériaux - ils sont les suivants :

Une fois les matériaux achetés, il est temps d’installer et de construire votre serre, en commençant par le haut :

Tâche	Instruction	Application à ma serre/expérience	Méthodes alternatives	Visuel
obtenir du matériel	aller au magasin	Pneu canadien	faire votre propre	N / A
Paramètres de la fenêtre de mesure	mesurer le périmètre de la fenêtre	utilisé un ruban à mesurer et un morceau de papier pour enregistrer la zone de la fenêtre par rapport au rebord de la fenêtre	utilisez un morceau de ficelle et marquez la taille sur la ficelle, coupez le morceau et l'étiquette afin qu'il puisse être identifié plus tard	N / A
Déterminer la taille de la serre	dessinez les dimensions de la serre et étiquetez-les. Gardez à l’esprit la relation avec la surface de vos fenêtres ou la surface autour de laquelle vous construisez. Réduisez la hauteur, car cela ne fait qu’augmenter la surface de perte de chaleur.	ma hauteur totale = la moitié de la hauteur totale de la vitre longueur totale = largeur d'une fenêtre profondeur totale = 2 pots de profondeur	construisez la serre à la taille de la fenêtre ou à la surface dont vous avez besoin - y compris à l'extérieur si vous préférez !	dimensions pour serre construite, PxLxH,0.5842x0.9652x1.30 (m)
Couper la structure de la serre aux dimensions voulues	faites correspondre les dimensions spécifiées pour les pièces structurelles individuelles (bois) et martelez-les ensemble, j'ai trouvé qu'une barre de renfort de stabilité était utile	barre de renfort de stabilité a aidé à l'installation après la construction de la structure, stabilité	il suffit de construire une structure autour de laquelle le plastique s'ajustera étroitement	voici la structure en bois COMPLÈTE avant toute fixation du film
pelliculage	rassembler une équipe car l’étape du tournage est un art délicat. Placez du ruban adhésif double face autour du cadre et collez-le, face vers l'extérieur. Ensuite, déroulez la bâche en plastique et tirez-la, puis posez-la sur le cadre.	voir le dernier point	trouver un autre matériau et visser, peut-être coller ou agrafer le plastique au matériau structurel	dessin structurel avec une seule installation de film
Pose d'autres revêtements	Répétez l'étape ci-dessus pour tous les côtés de la coque externe de la serre.	être délicat	pourrait s'attacher à un arbre s'il manque une personne	Caricature de cadre de serre avec tous les coquillages film de construction réel pour serre
installez la barre de renfort comme indiqué ci-dessus et hissez-la jusqu'à la plate-forme	la barre de renfort est un endroit pratique pour attacher une corde ou attacher un autre matériau pour le transport de la serre (vers et depuis le chantier de construction)	sécurise la serre pour les déplacements	La corde a rendu cela simple, poussez-la vers le haut si vous n'avez pas de corde, ne la construisez pas pour une pièce jointe au deuxième étage	vue de la serre sur le point d'être fixée et du mastic de remplissage de fenêtre pulvérisé
combler les fissures des fenêtres	assurez-vous de remplir tout l'espace vide entre la maison et la structure de fenêtre nouvellement conçue. Si des trous importants subsistent - un courant d'air se fera sentir et améliorera évidemment considérablement le transfert de chaleur (la serre est donc plus froide !), utilisez un mastic en mousse pulvérisée.	les premiers jours, je ne l'ai pas fait correctement et la serre ne contenait pas la chaleur	laissez la mousse sécher toute la nuit, il n'est pas sain pour vous ou les plantes de sentir le gaz, la boue, la mousse de polystyrène, la plupart des matériaux qui peuvent être emballés hermétiquement fonctionneront	le jaune sur l'image représente le matériau de remplissage des fissures
Séchez bien le film	Ce type de PVC est conçu de telle sorte qu'en chauffant, il se resserre et s'adapte à la serre afin qu'il ne s'affaisse pas au vent et ne s'use pas.	maintient également une couche plus serrée et un meilleur flux laminaire, moins de transfert de chaleur	des pots en métal américains remplis de charbons ardents pour une chaleur rayonnante pourraient utiliser la vapeur d'un feu de camp	N / A
du ruban adhésif pour les dernières fissures	assurez-vous de combler toutes les fissures visibles, surtout lorsqu'il fait plus froid dehors, sinon la serre se rendra pratiquement inutile	le "toit" a explosé car il n'était pas suffisamment fixé par le premier ruban adhésif - alors doublez le ruban adhésif	n'importe quel ruban adhésif, s'il n'y a pas de ruban adhésif autour, assurez-vous que la surface supérieure peut être reliée avec de la ficelle ou des clous (la nôtre était à mi-hauteur d'une fenêtre, nous devions donc la coller au verre	N / A
déposer de la terre et des pots	mettez de la terre au niveau du sol, mettez des pots dedans, assurez-vous que la couche de sol est suffisamment profonde pour permettre aux plantes de pousser - ROT 1 pied tous les 5 mois, la plante y sera	ATTENTION à ne pas percer le plastique tendu, cela nous est arrivé -pas agréable	si la serre est construite directement sur un rebord de fenêtre au niveau du sol, elle pourrait simplement couvrir les plantes déjà en terre	Serre toute en pot

Principes d'ingénierie

L’équation globale du bilan énergétique est

Accumulation = Entrée - Sortie + génération

En termes de chaleur pour le système de serre, cela peut être simplifié comme suit :

Pour simplifier les calculs qui suivent, une hypothèse valable est que le système est en régime permanent,

aucun changement dans le Q final,

donc Q = 0

Donc,

Les paramètres de perte de chaleur pour _{le gain} Q sont

Où,

Q _soleil , est l'énergie apportée par le soleil.

Q _maison , chaleur transférée de la fenêtre fermée à travers la structure, on suppose que la maison est à une température constante de 18 C tout au long de l'année

Q _x , pour un système en régime permanent, nous devons définir une température en régime permanent à l'intérieur de la serre avec laquelle le système atteint l'équilibre. Basé sur la nécessité pour les concombres de pousser de manière optimale à 13 °C ^[4] (il y a des concombres dans la serre), c'est devenu le paramètre défini. L'équation entière sera résolue pour cette valeur.

La perte de chaleur est définie comme

pour un système de coordonnées cartésiennes.

Les pertes thermiques peuvent être simplifiées en Q _f (Q hors panneau avant) et Q _S (Q hors panneau latéral, 2 panneaux latéraux).

Le bilan énergétique global d'une serre tient compte de ces paramètres et se simplifie pour les résultats expérimentaux écrits comme suit : ^[5]

Où,

A , est la superficie de la serre par unité de surface au sol

trouvé en utilisant les dimensions de la serre spécifiées

U , le coefficient global de transfert de chaleur

trouvé en utilisant 1/U = 1/h1A + L/kPVA+1/h2A

h1 est le coefficient de transfert de chaleur déterminé par les paramètres expérimentaux

trouvé grâce au numéro Nussult

HL = NuL*kair/L (où L était la longueur moyenne de la serre, kair est une constante

A la superficie de la surface en question

NuL = 0.664*Pr^(1/3)*Re^0.5

Pr = Cp*viscosité/alp Texte en gras ha

Re = U*L*rho/u

le reste des variables restantes pour déterminer HL sont des constantes définies

Uniquement pour Re < 5*10^-5, la fin de la région d'écoulement laminaire

U = 2Us + Uf

Us - transfert de chaleur global du côté, où l'indice f indique le transfert de chaleur du panneau avant

À , la température de l'air extérieur

• cela varie selon le mois et l'heure - qui sont tous définis dans l'entrée matricielle du fichier m - voir le fichier m pour voir - les données de température ont été reçues du Queen's Live Building

Ti , la température de l'air interne de la serre = 13 C

cair , la chaleur spécifique de l'air

Φ , le taux de ventilation, s ^-1

ρair , la densité de l'air

β , la fraction du rayonnement solaire absorbé, (unité moins)

1. 73^[6]

S, rayonnement solaire W/m2

• valeurs horaires fournies par le Queen's U Live Building ^[7]
• voir le fichier m ci-joint pour la répartition complète des données.
• voir la matrice pour les données

Un modèle résidentiel n'utilise pas de ventilation, le système est fermé et peut être qualifié de « batch » (pas de gain ni de perte de masse en fonctionnement).

Considérant le bilan énergétique complet illustré à la figure 1, et le fait que les résidents n'utilisent pas de ventilation, l'équation ci-dessus peut être reconfigurée et tous les paramètres résolus comme suit ( c'est l'équation réellement utilisée pour notre serre !) :

Cela doit être calculé pour chaque mois et chaque heure, c'est pourquoi une matrice était nécessaire et une bonne raison pour laquelle MatLab a été utilisé

Ag , surface du verre qui est contre la serre

• simplement dimensions de la fenêtre intérieure de la maisonUg, coefficient de transfert de chaleur à travers le verre

Tih , la température à l'intérieur de la maison

• Supposé 18 C

Pour voir toutes les constantes : comme la densité de l'air, la vitesse de l'air, etc. utilisées dans les calculs - voir m-file. Des constantes d'air ont été trouvées chez Incropera & DeWitt. ^[8]

Le reste des constantes a été trouvé sur la boîte à outils d'ingénierie : ^[9]

kPVC (W/mK) = 0,19

kVerre (W/mK) = 0,96

Enfin pour revoir une description détaillée des équations utilisées pour trouver le coefficient de transfert thermique, cliquez sur :

Modèle de transfert de chaleur

À l'aide de MatLab, le transfert de chaleur à travers la serre pour la température horaire moyenne pour chaque mois a été trouvé. Le modèle donne les graphiques présentés dans la galerie ci-dessous.

La figure 2 montre une représentation graphique des données solaires du Live Building de l'Université Queen's . Conceptuellement, le graphique est logique. À mesure que la variable z approche du jour le plus long de l’année, elle culmine à midi. Tous les autres points éloignés de cette « chute de la falaise », c'est-à-dire diminuent. Il y a des pics indiquant du bruit, ce qui est parfaitement normal pour les points de données expérimentales.

La figure 3 décrit la manipulation de ces données en ce qui concerne les pertes de chaleur et le gain de chaleur (notre équation thermique principale pour Qx). Ce graphique suit également la théorie. Pendant les nuits d'hiver, davantage de Q est nécessaire pour le chauffage. Pendant les jours, moins de Q est requis. Le paramètre négatif est simplement fonction de l’état stationnaire du système. Ceci est ignoré dans l’analyse financière car il s’agit d’un excès de chaleur qui ne fait aucun travail.

Fig4. simule le taux de rémunération pour l'heure instantanée de chauffage - pour maintenir 13 C à l'intérieur de la serre. Une matrice a été créée pour définir tous les points à moins de zéro, de sorte que tous les -ve Q supprimés en été ont été définis à 0. Cela nous permet de modéliser uniquement les coûts de chauffage en fonction de la chaleur positive (la chaleur en hiver est ce qui doit être payé). Cela suppose un transfert d'énergie à 100 % à partir d'une source de chauffage électrique et considère qu'il y a en moyenne 30,42 jours par mois et que l'électricité coûte 0,08 $/kWh. Voir le fichier m pour d'autres résultats et discussions.

Le fichier MatLab utilisé pour ce modèle peut être téléchargé ici :.

Hypothèses du modèle

Lors du développement du modèle de transfert de chaleur, de nombreuses hypothèses ont été formulées :

1. Ce Q étant stable, la chaleur accumulée à l’intérieur du système changera constamment.
2. Le système est bien mélangé et la température est uniformément répartie dans tout le volume de contrôle.
3. Flux laminaire uniquement au-dessus de la serre.
4. Pas d'ombrage des arbres en termes d'utilisation du rayonnement solaire.
5. ignorer le transfert de chaleur radiante du corps de la serre vers le ciel.
6. Propriétés constantes en densité, viscosité, vitesse pour simplifier la détermination du coefficient de transfert thermique.
7. en supposant que le cadre soit entièrement en plastique et en verre
8. supposons que le cadre que nous avons installé peut être approximé avec un côté triangulaire.
9. en supposant que la version bêta en termes de coefficient solaire inclut tous les paramètres nécessaires, comme les pertes de transmission à travers le film, les pertes réfléchissantes et émissives.
10. en supposant qu'il n'y a pas d'absorption d'énergie provenant du rayonnement vers l'air à l'intérieur du
11. négliger les pertes d'énergie dues aux fuites dans le cadre
12. le chauffage réalisé pour l'estimation des coûts est 100 % électriquement efficace
13. le coût de l'électricité est de 0,08 $/kWh
14. Aucun échange thermique par le bas de la serre.

Coût énergétique du chauffage

La quantité de q requise pour ce système a été calculée, il est important de pouvoir quantifier cette quantité en termes de composant auquel les gens peuvent s'identifier.

Ici, l’argent a été utilisé pour quantifier la valeur de q, Watts, pour une personne moyenne.

Dans la galerie ci-dessous, 2 graphiques ont été produits en tenant compte des facteurs suivants.

1. L’évolution du coût d’une serre abordable sur une année complète.

Le graphique mensuel moyen montre une mauvaise situation économique pour l'hiver, mais une situation économique favorable avec le support utilisé (film PVC de 0,0015 m d'épaisseur) des mois de mai à fin septembre. Ce modèle suppose que la serre doit être maintenue à une température constante de 13 °C. Conclusion : la serre est un projet favorable pendant 5 mois pendant l'été.

1. L'évolution du coût horaire au cours d'une journée moyenne en avril.

Ces données quotidiennes devraient vous fournir une tendance sur la manière dont le rayonnement solaire affecte le coût et sur le moment où Q est requis. Les coûts deviennent également assez élevés, comme on peut le voir ici, pour le mois d'avril, cela coûterait 15 $ par jour. C'est assez élevé pour maintenir quoi que ce soit. Gardez à l’esprit que le film mince utilisé n’est pas conçu pour une application en serre, il s’agit d’un matériau qui a été acheté comme un matériau que les personnes pauvres pouvaient obtenir. Il fonctionnera efficacement pour garder la chaleur à l’intérieur pendant l’été – mais ce n’est pas un bon moyen de survie en hiver.

Enfin, pour déterminer si une serre est une option abordable pour votre région, consultez le graphique suivant : il présente le coût par température. Si votre climat est constamment inférieur à 10 °C, ce n'est pas une bonne option (d'après ce graphique « Dépendance à la température... »).

.

Si votre climat est de 10 ou plus à une période spécifique de l’année ou toute l’année, alors c’est une bonne option. Dans le cas contraire, on peut s’attendre à de meilleurs matériaux et à des coûts d’investissement plus élevés si vous désirez construire une serre.

Rendez-vous sur ce site de téléchargement pour recevoir la feuille de calcul d'estimation des coûts : Fiche technique de serre

De cette analyse, il ressort clairement que le film PVC fin et peu coûteux était un mauvais investissement avec la conception actuelle. À l'avenir, lors du choix du matériau d'isolation, la qualité devra être examinée de manière plus stricte. Il est clair que le faible capital s'accompagne de coûts d'exploitation très élevés.

Coûts d'investissement

Les coûts et les délais de construction étaient élevés pour ce projet. Il n'y avait pas de manuel d'instructions ni de bonnes pratiques en place, veuillez utiliser ce qui est fourni et créer le vôtre rapidement. Si votre budget est serré, il devrait être facile de le construire avec le matériau alternatif mentionné ci-dessus, la partie la plus importante étant le film. Je suggérerais d'améliorer le film avec un matériau qui a une conductivité thermique plus élevée (retient la chaleur plus efficacement). Voici une liste et le montant du capital qui a été dépensé, en supposant que les travailleurs devaient être payés.

Conclusion

La construction d'une serre abordable a été mise à jour dans le texte ci-dessus. Les coûts en capital pour ce projet sont estimés entre 117 $ et 472 $, selon le choix de la main-d'œuvre et des matériaux. La structure pourrait être réalisée pour beaucoup moins cher si nécessaire. Les défis posés par une serre résidentielle sont importants. Après analyse, il a été constaté que la croissance n'est viable que pendant 5 mois de l'année et que le rendement attendu de ces cultures sera très peu rentable compte tenu des coûts d'investissement et d'exploitation du processus. Comparée au prix des récoltes achetées en épicerie, cette « serre abordable » devrait être beaucoup plus chère (nous ne disposons pas des résultats sur la taille et le poids des récoltes à des fins de comparaison). Un domaine majeur à améliorer concerne le choix du matériau d'isolation pour les murs de la serre, qui a été choisi en PVC car il est peu coûteux. Cependant, le produit n'avait qu'une épaisseur de 0,0015 m et une conductivité thermique de 0,19 W/mK (très faible, surtout si on la compare au verre pyrex, 1,005 W/mK). Les décisions futures concernant les matériaux de résistance devraient être basées sur la capacité à transmettre la chaleur radiative du soleil et sur une conductivité thermique élevée, et pas seulement sur le prix. La période propice à une croissance productive des cultures à Kingston s'étend de mai à la fin septembre. Pour cette période, les coûts d'exploitation nécessaires pour maintenir les usines à une température minimale de 13 °C devraient être de 200 $ en termes d'énergie thermique requise d'un radiateur électrique (kWh). Une quantité substantielle de Q est nécessaire pour les mois d'hiver, cela coûterait des milliers de dollars pour garder les plantes au chaud, ce qui n'est pas rentable. Le Q maximum requis sur un intervalle d'une heure est de 250 W. En raison de l'hypothèse d'un état d'équilibre, pendant les mois d'été, Q devient négatif car la chaleur doit être évacuée pour maintenir les propriétés d'état d'équilibre constantes. Cela a été ignoré et mis à zéro pour l'analyse des coûts (car les plantes peuvent généralement bien se comporter entre 13 et 40 °C). Les graphiques 3D et 2D suivent les tendances attendues et le transfert de chaleur a été modélisé avec succès. Les principales tendances étaient qu'à mesure que l'été approche et vers midi chaque jour, le Q requis diminue et est souvent négatif. Il faut s'y attendre car l'été est plus chaud, tout comme la mi-journée toute l'année - lorsque le soleil se lève. Une évaluation plus approfondie devrait porter sur plusieurs couches de chlorure de polyvinyle séparées par l'air (en tant que couches d'air, elles agiraient comme un autre moyen de résistance). D'autres matériaux devraient être examinés, comme le verre à faible coût, ou l'idée de fermes communautaires pourrait être explorée, où une serre bien isolée alimente une communauté entière. Les serres « abordables » à petite échelle sont une méthode efficace pour se connecter avec la nature et peuvent constituer un passe-temps agréable. Elles peuvent même améliorer les conditions de croissance et la qualité de la récolte moyenne de concombres ; cependant, ils ne constituent pas un moyen efficace de réduire économiquement notre empreinte écologique.

Prochaines étapes

Rétention de chaleur latente – il faudra probablement une source de chaleur latente ou externe pour faire fonctionner une serre dans des climats froids.

Un modèle de couverture thermique : après le coucher du soleil, une serviette thermique est placée au-dessus de la serre pour maintenir la chaleur, puis retirée le matin.

Des recherches plus approfondies sur les avantages psychologiques d'une serre (le cas échéant), les différents matériaux bon marché pouvant contenir de la chaleur, les différentes méthodes pour exploiter ces matériaux afin de maximiser le confinement de la chaleur.

des cultures qui poussent très vite.

Des cultures extrêmement résistantes à la température sans entraver la croissance.

Le couplage des serres avec une collecte légitime de chaleur perdue, y compris le CO2 concentré, 1 000 ppm est optimal ^[10]

Les références

Remerciements

Ce projet n'aurait pas été possible sans..

• L'équipe de construction, Marley, Dylan et Josh. Merci pour votre diligence raisonnable, messieurs.
• Les «autres» colocataires Drew, Adam et Adam - pour leur sagesse et leur inspiration continue - c'est ce qui m'a permis de travailler toute la nuit, sachant que vous seriez là pour me faire savoir que je n'avais pas terminé le travail.
• Étudiants diplômés du Queen's Calorimetry Lab - Gavin en particulier, merci pour toute l'aide de H et KT.
• Nick, expert MatLab du département Chem Eng pour le support technique !
• Queen's Applied Sustainability Group, Rob et Amir - MERCI !
• Au Dr Pearce, pour ses encouragements, son inspiration et sa passion.

Données de page

Partie de	Mécan425
Mots clés	alimentation et agriculture , jardinage , serre , agriculture urbaine , bois , agriculture , solaire , construction , alternatives énergétiques agricoles durables , jardinage , ingénierie , environnement bâti , vie verte , jardinage paresseux
ODD	ODD02 Faim zéro , ODD11 Villes et communautés durables , ODD12 Consommation et production responsables
Auteurs	Landon Gardner
Licence	CC-BY-SA-3.0
Organisations	Université Queen's
Langue	English (en)
Traductions	Chinois
En rapport	1 sous-pages , 6 pages lien ici
Alias	Construction d'une serre abordable et d'une serre à fenêtre abordable à Kingston , en Ontario
Impact	1 685 pages vues
Créé	1 avril 2010 par Landon Gardner
Modifié	29 janvier 2024 par Felipe Schenone
Citer comme	Landon Gardner (2010-2024). «Une serre à fenêtre abordable à Kingston, en Ontario» . Appropédie . Récupéré le 14 mars 2024 .
Requêtes API	basique , sémantique , html , fichiers , plus