女王大學四年級機械工程課程的頂點專案「永續發展工程」是設計和建造具有可量化工程結果的適當技術（要查看其他課程項目，請按此處）。我選擇建造一個溫室，審視系統全年的熱量需求；然後，根據所選的材料和條件，審查與此相關的成本並建立比例模型。
該計畫是輕鬆社區溫室發展的第一步 - 經濟適用溫室的目標是：
- 提高溫室設計和住宅應用意識。
- 展示冬季溫室的可行性（即成本），並確定安裝此類系統以獲得最佳作物產量的最佳時間。
由於選材及加拿大春季寒冷，直到4月下旬才有效施工。但透過更好的材料選擇和創新的溫室設計，我希望建造微型溫室將成為普遍做法。
建造經濟適用溫室的藍圖如下：對於該溫室，我們對單窗格聚氯乙烯 (PVC) 覆蓋的溫室進行了審查。熱損失和計算是在 MatLab 中使用加拿大氣候常態網站的常數和女王大學生活大樓的陽光輻射進行的。
內容
概述
從街上看到的房子和溫室
溫室關閉在窗台上
從我的房間看到街道的溫室
溫室是一種熱捕獲結構，旨在優化植物生長；這是透過優化所選工廠的環境條件來實現的。可調節的參數有（但不限於）：陽光輻射、溫度、土壤條件-->養分類型和濃度、水泵速率、CO 2濃度和空氣循環速率。最佳化是最終目標，對於下面概述的項目，傳熱公式和考慮因素是針對基本情況制定的：溫室內部最低溫度為 13°C，外部溫度每月變化。出於簡化目的，系統外部的氣流將被視為在平板集熱器上，並具有來自加拿大氣候常態網站的當地風況。假設的內部循環速率為 0.1 m/s - 考慮到我們的系統是批量系統且流速非常低，該速率略高，因此最終結果將產生傳熱的保守估計。相對於所提供的外部溫度，系統始終被假定處於穩定狀態。
建模和建構的結果是：系統對熱量最重要的需求是在十二月和一月的早晨。這是由於冬季平均風速較高、氣溫較低、日照時間較短、日照強度較短。12 月的峰值瞬時熱耗率為 253 W。維持 13 C 穩態溫度的最低 Q 要求是在 8 月中午 - 由於熱量較高，需要 400 kW 的散熱量才能保持系統恆定（顯然這是不可能的，因為植物可以承受更高的溫度）。安裝該系統的成本估計為 472 美元 - 儘管如果不僱用勞動力（即您自己完成），安裝成本可能會大大降低。材料成本約為 112 美元。4 月平均每天的營運成本為 15 美元 - 然而，當農作物經歷寒流時，居民不太可能為這種熱量付費。在夏季，溫室的熱能消耗不花錢，約 0 美元，而在冬季，熱能可高達 1000 美元。
所提出的系統成本非常高，並且在溫度高於 10°C 之前不太可能被採用。部分原因是系統的主要絕緣層聚氯乙烯 (PVC) 層的傳熱係數較低。購買該產品時僅考慮了資本成本，作為未來參考，營運成本應該是選擇材料的主要因素。另外，電阻層厚0.015 m。在該模型的開發過程中做出了嚴格的假設，值得慶幸的是，附加了用於生成這些結果的 MatLab 文件，並且可以輕鬆操作以適應各種場景。
作業和作者
該計畫是為MECH 425，女王大學永續發展工程課程（mech425）而設計的，作者是L.Gardner –即將畢業的化學工程學生（Sci'10）。
問題
人類活動已經超出了地球的生物承載力（下圖1）。對地球自然資源的極度消耗正在造成廣泛的環境破壞，我們仍有時間改變現狀。如果我們共同努力，我們都可以改變我們的生活方式，生活在我們的生態極限W之內。學習：「永遠愛所有物種的所有兒童」[1]並不容易，而向前邁出的一大步可能是種植一些我們自己的食物。
這張圖表明，地球的生態極限（本質上是我們消耗的資源量相對於地球自然自我補充能力而言）在 20 世紀 80 年代已被超越。目前我們消耗的資源就好像我們生活在1/3的地球上。更大。[2]
所以，我們能做些什麼？
任何限制我們生態印記的事情，例如種植我們自己的農作物，都應該列在這個清單上。
機會：為什麼要使用溫室來減少對環境的影響？
減少我們的生態足跡有很多解決方案，我介紹的技術解決方案是透過微型住宅溫室來減少世界的生態足跡。我不會量化這種可能性，但我將考慮到這一點來探索溫室保溫。其理論是：如果我自己生產的食物多於我需要運送給我的食物，就會減少我對地球的影響。
人類有一些基本需求，食物、住所和水是其中的首要需求。如果我們每個人都能學會種植自己的食物，我們就會減少對當今食品分銷網絡的碳密集型市場的依賴。如下表所示，第二大生態足跡是農地（僅化石燃料），消耗了 37 億公頃土地的生態足跡。在再生能源領域，人們正在利用二氧化碳進行大量工作，其他領域也需要減少碳足跡。
| 類別 | 1961年 | 1965年 | 1970年 | 1975年 | 1980年 | 1985年 | 1990年 | 1995年 | 2000年 | 2006年 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 全球人口（十億） | 3.1 | 3.3 | 3.7 | 4.1 | 4.4 | 4.8 | 5.3 | 5.7 | 6.1 | 6.6 |
| 總生物承載力 | 11.4 | 11.5 | 11.6 | 11.6 | 11.7 | 11.7 | 11.9 | 12.0 | 12.0 | 11.9 |
| 農田足跡 | 3.3 | 3.4 | 3.5 | 3.5 | 3.6 | 3.6 | 3.7 | 3.7 | 3.7 | 3.7 |
| 牧場足跡 | 1.3 | 1.3 | 1.4 | 1.4 | 1.4 | 1.1 | 1.3 | 1.4 | 1.4 | 1.4 |
| 森林足跡 | 1.1 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.3 | 1.4 | 1.5 | 1.4 | 1.8 | 1.8 |
| 漁場足跡 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| 碳足跡 | 0.9 | 1.7 | 2.9 | 3.8 | 4.7 | 4.9 | 5.9 | 6.4 | 7.3 | 9.1 |
| 建地 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.4 | 0.4 |
| 總生態足跡 | 7.1 | 8.1 | 9.6 | 10.6 | 11.7 | 11.9 | 13.3 | 13.8 | 15.1 | 17.1 |
| 生態足跡與生物承載力比率 | 0.62 | 0.70 | 0.83 | 0.92 | 1.00 | 1.01 | 1.12 | 1.15 | 1.27 | 1.44 |
- 列出的所有數字均以十億全球公頃土地為單位（最後一行是一個比率）。[3]
此外，像努納武特這樣的北部地區，運輸成本很高，如果他們能夠自己種植一些糧食，那麼他們對運輸農產品的需求就可以大大減少。我將用低成本產品研究其技術可行性。
區域考慮因素
安裝溫室時，重要的是要考慮您所在的地區——遮陽、氣候、地點等。
| 遮光考慮 | 氣候考量 | 位置考慮因素 |
|---|---|---|
| 選擇一個陽光明媚的溫室位置 - 如果您位於北半球，這可能意味著朝南的地方 | 需要有良好的天氣，大約 10 C 或以上並持續很長一段時間（至少 4 個月） | 為了適當的技術使用，放置在視窗位置或隔開立方體 |
| 小心選擇陽光充足的地方 - 沒有懸垂，這會減少傳熱和植物生長，特別是在季節開始時 | 在開始溫室冒險之前，請確保您選擇的地點有充足的光線 - 不要總是陰天 | “了解您所在的地區” - 檢查植物所需的最低溫度 |
| 危險：室友、足球、松鼠以及任何可能「意外」損壞您的「經濟型溫室」的東西 | 對於低成本溫室（例如所提議的溫室），您會發現最佳條件至少需要 10°C。 | 放在一個開放的區域，例如庭院、開放的前屋或窗台——你每天都能看到它的地方會有幫助（相信我，我醒來時會發現我的） |
實施策略
- 概念化 - 思考概念 - 考慮初步設計
- 思考和沈思 - 如何建造它 - 用木材和設計的熱塑膠板
- 測量與設計 - 測量屋頂，設計氣密結構
- 細化－在建造前調整設計、諮詢。
- 施工-切割、釘子、膠水-重複。
- 連接點 - 中期實施審查，將所有成員聚集在一起討論進度和現實目標。
- 繼續安裝
- 調整 - 處理本質，更精細的細節 - 木材分離 - 所以添加更多木膠。吹風機以收緊材料以實現緊密密封。
- 吊掛和緊固 - 整個過程的物流很重要 - 我們立即同意我們將使用中間結構支架來吊裝它（下一節中的圖片）
- tweek - 邊緣的裂縫被窗戶密封劑偷走了
- 添加土壤和植物 - 1 個指定花盆 - 測量兩次並切割一次以確定花盆的尺寸 -
- 清理——這一步比你想像的還要大——放下這一步！
- 模型 - 在 MatLab 中對傳熱進行建模並發佈到 Appropedia
- 監控 - 系統維護以確保質量，監控晴天和寒冷天的溫度。
- Appropedia - 與任何有興趣的各方討論項目 - 定期更新。
施工及安裝
安裝溫室。您將需要一些材料 - 它們如下：
| 材料 | 使用 | 成本 | |
|---|---|---|---|
| 捲尺 | 測量溫室安裝的周長和可用尺寸 | 5 美元 | |
| 木頭 | 溫室結構支撐 | 每 12 英尺 12 美元 | 森林木材，任何可以固定到另一個的剛性材料 像金屬或未完成的木材| |
| 膠水 | 將結構邊緣固定在一起 | 15 美元 | 釘子、榫接和凹槽W |
| 指甲 | 以確保結構安全 | 每個小垃圾箱 5 美元 | |
| 可膨脹絕緣泡沫 | 減少洩漏邊緣的影響 | 每罐 12 美元 | |
| 錘子 | 錘釘子的工具 | 7 美元 | |
| 鋸 | 將各個部分分割成更小的組件 | 9 美元 | |
| 植物/種子 | 植物從哪裡來 | 每批 5 美元 | |
| 土壤 | 種植農作物 | 每袋 5 美元，或去當地森林挖掘 | |
| 圍繞構建的視窗 | 任何一間，陽光充足、朝南者優先 |
購買材料後，就可以安裝和建造溫室了，從頂部開始：
| 任務 | 操作說明 | 應用於我的溫室/經驗 | 替代方法 | 視覺的 |
|---|---|---|---|---|
| 取得材料 | 去商店 | 加拿大輪胎 | 自己做 | 不適用 |
| 測量視窗參數 | 測量窗戶的周長 | 用捲尺和一張紙記錄窗戶相對於窗台的面積 | 使用一段繩子並在繩子、剪下的繩子和標籤上標記尺寸，以便以後識別 | 不適用 |
| 確定溫室尺寸 | 繪製溫室和標籤尺寸。請記住，與您周圍的窗戶面積或表面積的關係。最小化高度，因為它只會增加熱量損失的表面積。 | 我的總高度 = 窗玻璃總高度的一半 總長度 = 1 個窗戶的寬度 總深度 = 2 盆深 | 根據您需要的窗戶或表面積大小建造溫室 - 如果您願意，也可以在露天建造溫室！ | |
| 將溫室結構切割成適當尺寸 | 搭配單一結構件（木材）指定的尺寸並將它們錘在一起，我發現穩定支撐桿很有幫助 | 穩定性支撐桿有助於結構建成後的安裝，穩定性 | 只需要建造一個塑膠能緊密貼合的結構 | |
| 薄膜包衣 | 聚集一個團隊的人就像拍電影一樣，是一門精緻的藝術。將雙面膠帶貼在框架周圍，將其朝外粘貼。接下來展開塑膠布並拉動，然後將其放在框架上。 | 看最後一點 | 找到其他材料並擰上，也許將塑膠粘合或釘在結構材料上 | |
| 其他塗料的安裝 | 對外部溫室外殼的所有側面重複上述步驟 | 要精緻 | 如果錯過一個人，可以綁在樹上 | |
| 如上所示安裝支撐桿並吊至平台上 | 支撐桿是繫繩子或固定其他材料的方便場所，用於溫室運輸（往返建築工地） | 確保溫室旅行安全 | 繩子使這個直接前進，如果你沒有繩子，請將其向上推，不要將其建造為第二層附件 | |
| 填補窗戶裂縫 | 確保填充房屋和新設計的窗戶結構之間的所有空白空間，如果仍然存在大孔 - 會感覺到氣流並且明顯大大改善傳熱（因此溫室更冷！），使用噴霧泡沫填料 | 最初幾天我沒有正確完成這項工作，而且溫室沒有熱量 | 讓泡沫乾燥過夜，聞到廢氣、泥土、泡沫塑膠的氣味對你或植物來說都是不健康的，大多數可以緊密包裝的材料都可以使用 | |
| 將薄膜吹乾緊實 | 這種類型的 PVC 經過精心設計，當它被加熱時，它會收緊並適應溫室，這樣它就不會在風中下垂並自行磨損。 | 還可以更好地保持更緊密的層和層流，更少的熱傳遞 | 美國金屬鍋裡裝滿熱煤，用於輻射熱，可以使用篝火中的蒸汽 | 不適用 |
| 用膠帶黏住最後的裂縫 | 一定要填充所有可見的裂縫，特別是當外面較冷時，否則溫室將變得毫無用處 | 「屋頂」被吹掉了，因為它沒有被第一道膠帶固定得足夠牢固——所以用雙倍的膠帶 | 任何膠帶，如果周圍沒有膠帶，請確保頂面可以用麻線或釘子連接（我們的是窗戶的一半，所以我們需要將其粘在玻璃上 | 不適用 |
| 滴入土壤和花盆中 | 將土壤放在地面上，放入花盆，確保土層足夠深以允許植物生長 - 每 5 個月腐爛 1 英尺，植物就會在那裡 | 小心不要刺穿收緊的塑料，這發生在我們身上 - 不愉快 | 如果溫室建在地面的窗台上，則可以將植物覆蓋在地面上 |
工程原理
總的能量平衡方程式為
累積=輸入-輸出+生成
就溫室系統的熱量而言，可以簡化為以下：
| Q=Q增益-Q損失 |
|---|
為了簡化接下來的計算，一個有效的假設是系統處於穩定狀態，
最終 Q 沒有變化，
所以 Q = 0
所以，
| Q增益=Q損失 |
|---|
Q增益的熱損失參數為
| Q增益=Q太陽+Q房子+ Qx |
|---|
在哪裡，
Q sun，是太陽帶來的能量。
Q房屋，熱量從關閉的窗戶通過結構傳遞，假設房屋全年恆溫 18 C
Q x，對於穩態系統，我們需要定義溫室內的穩態溫度，以使系統達到平衡。基於黃瓜在 13 C 下最佳生長的需要[4]（溫室裡有黃瓜）——這成為了設定參數。整個方程式將求解該值。
熱損失定義為
| Q損失=Q z + Q x + Q y |
|---|
對於笛卡爾座標系。
熱損失可以簡化為Q f（前面板的 Q）和Q S（側面板的 Q，2 個側面板）。
| Q損耗=Q f + 2Q s |
|---|
溫室的整體能量平衡牢記這些參數，並將實驗結果簡化為：[5]
| AU(To-Ti)+CairΦρair(To-Ti)+βS+Q=0 |
|---|
在哪裡，
A是單位土地面積的溫室覆蓋面積
使用指定的溫室尺寸發現
U , 總傳熱係數
使用1/U = 1/h1A + L/kPVA+1/h2A得出
h1為由實驗參數決定的傳熱係數
透過努蘇爾特號碼找到
HL = NuL*kair/L（其中 L 是溫室的平均長度，kair 是常數
A所討論的表面積
NuL = 0.664*Pr^(1/3)*Re^0.5
Pr = Cp*黏度/alp粗體文字ha
Re = U*L*rho/u
決定 HL 的其餘變數是定義的常數
僅適用於Re < 5*10^-5，層流區域的末端
U = 2Us + Uf
Us－側面整體傳熱，其中下標f表示前面板傳熱
To , 外部空氣溫度
- 這隨月和時間而變化 - 這都是在 m 文件的矩陣輸入中定義的 - 請參閱 m 文件以查看 - 溫度數據是從Queen's Live Building收到的
Ti , 溫室內部空氣溫度 = 13 C
空氣比熱
Φ , 通風率, s -1
ρair，空氣密度
β，吸收的太陽輻射的分數，（少單位）
- 73 [6]
S、太陽輻射量W/m2
- 每小時數值由 Queen's U Live Building 提供[7]
- 有關完整資料細分，請參閱隨附的 m 檔案。
- 參見數據矩陣
住宅模型不使用通風，系統是封閉的，可以稱為“批量”（運行期間沒有質量增加或損失）。
考慮到圖 1 中所示的完全能量平衡，並且居民不使用通風 - 可以重新配置上面的方程，並按如下方式求解所有參數（這是我們溫室實際使用的方程！）：
| Qx = AU(Ti-To) - βSA - AgUg(Tih-Ti) |
|---|
必須每月和每小時計算一次，這就是需要矩陣的原因，也是使用 MatLab 的充分理由
Ag，溫室玻璃面積
- 房屋內窗的簡單尺寸Ug，透過玻璃的傳熱係數
Tih , 屋內溫度
- 假定 18 C
若要查看計算中使用的所有常數：如空氣密度、空氣速度等 - 請參閱 m 檔案。在 Incropera 和 DeWitt 中發現了空氣常數。[8]
其餘常量可在工程工具箱中找到：[9]
kPVC (W/mK) = 0.19
k 玻璃(W/mK) = 0.96
最後，若要查看用於尋找傳熱係數的方程式的詳細說明，請按一下：
傳熱模型
使用 MatLab，發現了每月平均小時溫度通過溫室的熱傳導。此模型產生的圖表如下圖所示。
圖 2 顯示了女王大學生活大樓的太陽能數據的圖形表示。從概念上講，該圖是有意義的。當 z 變數接近一年中最長的一天時，它在中午達到高峰。遠離這個「懸崖」的所有其他點即減少。存在表明噪聲的尖峰，這對於實驗數據點來說是完全正常的。
圖 3 概述了有關熱損失和熱增益（我們的 Qx 的主要熱方程式）的數據的處理。該圖也遵循理論。在冬天的夜晚，需要更多的Q來產生熱量。白天所需的 Q 量較少。負參數只是系統穩態的函數。這在財務分析中被忽略，因為它是多餘的熱量不起作用。
圖4. 模擬瞬時暖氣時間的費用 - 維持溫室內 13 C。設定了一個矩陣，將所有點設為小於零，因此在夏季移除的所有 -ve Q 都設為 0。這使我們能夠僅將熱成本建模為正熱的函數（冬季的熱是必須付費）。這是假設 100% 能量從電熱源轉移，並考慮每月平均有 30.42 天，電費為 0.08 美元/kWh。有關進一步的結果和討論，請參閱 m 文件。
圖2. 在安大略省金斯敦全年每小時進行實驗性陽光輻射。
圖3. 持續支援 13 攝氏度穩態溫度的熱量要求。
圖4. 每天每小時的成本作為月份的函數。
用於該模型的 MatLab 檔案可以在此處下載：。
模型假設
在開發傳熱模型時做出了許多假設：
- 當Q處於穩態時，系統內累積的熱量會不斷改變。
- 系統混合良好，溫度均勻分佈在整個控制體積內。
- 僅在溫室上方有層流。
- 就陽光輻射的利用而言，樹木不會受到遮蔽。
- 忽略從溫室主體到天空的輻射熱傳遞。
- 密度、黏度、速度恆定，可簡化傳熱係數的決定。
- 假設框架完全由塑膠和玻璃製成
- 假設我們安裝的框架可以近似為三角形。
- 假設太陽能係數的 beta 包括所有需要的參數，例如透過薄膜的傳輸損耗、反射和發射損耗。
- 假設在輻射到空氣中沒有能量吸收
- 忽略因框架洩漏造成的能量損失
- 用於成本估算的加熱器電效率為 100%
- 電費為 0.08 美元/度
- 溫室底部不進行熱交換。
熱能成本
該系統所需的 q 量已經計算出來，重要的是能夠根據人們可以關聯的組件來量化該量。
這裡金錢被用來量化 q（瓦特）對一般人的價值。
在下面的圖庫中，根據以下因素製作了兩張圖表。
- 經濟適用溫室在全年時間範圍內的成本變化。
月平均圖表顯示冬季經濟狀況不佳，但從 5 月到 9 月底使用的介質（0.0015 m 厚的 PVC 膜）經濟狀況良好。該模型假設溫室必須保持在 13°C 的穩態溫度。結論 - 溫室在夏季 5 個月內是一個有利的專案。
- 四月平均一天中每小時成本的變動。
這些每日數據應該為您提供陽光輻射如何影響成本以及何時需要 Q 的趨勢。從這裡可以看出，成本也變得相當高，4 月每天的成本為 15 美元。這對於維持任何東西來說都是相當高的。請記住，所使用的薄膜不是為溫室應用而設計的，它是一種作為貧困人口可以獲得的材料而購買的材料。在夏季，它可以有效地保持熱量，但對於冬季生存來說，它並不是一個好的媒介。
最後，要確定溫室是否適合您所在地區的經濟實惠的選擇，請查看下圖 - 它概述了每個溫度的成本。如果您所在的氣候始終低於 10 C，那麼這不是一個好的選擇（基於此圖“溫度依賴性...”）。
。
如果您的氣候在一年中的特定時間或全年為 10 或更高，那麼這是一個不錯的選擇。如果沒有，如果您想建造溫室，則可以預期使用更好的材料和更高的資本成本。
前往此下載網站以取得成本估算電子表格：溫室資料表
從這項分析中可以看出，對於目前的設計來說，薄而廉價的 PVC 薄膜顯然是一項糟糕的投資。今後在選擇保溫材料時，必須更嚴格地檢視其品質。顯然，低資本是透過非常昂貴的營運成本來實現的。
資本成本
該項目的建築成本和時間都很高。沒有適當的說明手冊或最佳實踐，請使用提供的內容並快速建立您的內容。如果您的預算緊張，那麼使用上述替代材料應該很容易建造它，最重要的部分是薄膜。我建議將薄膜改進為具有更高導熱率的材料（更有效地保留熱量）。這是一個清單以及所花費的資本金額（假設必須向工人支付工資）。
| 物品 | 目的 | 數量 | 每件成本 | 全部的 |
|---|---|---|---|---|
| PVC保鮮膜 | 外部和內部之間的屏障 | 1 卷 | $30/卷 | 30 美元 |
| 木頭 | 結構支撐、障礙錨點 | 4塊木片，共8.5公尺（2.12m/片） | 每件 12.5 美元 | 50 美元 |
| 種子 | 種植，種植農作物 | 4 種不同的物種：黃瓜、南瓜、西瓜和番茄 | ~$3/袋種子 | 12 美元 |
| 土壤 | 種植植物 | 2 袋 | ~$4/袋 | 8 美元 |
| 密封劑（黏性物質） | 密封裂縫，減少熱氣逸出（也可以使用木頭和泥土） | 1 罐 | ~$12/罐 | 12 美元 |
| 材料總成本 | ||||
| 112 美元 | ||||
| 勞動 | 團隊搭建溫室並安裝 | 4個人，6小時 | ~$15/小時/人 | $360 |
| 總成本（包括人工） | ||||
| 472 美元 |
結論
經濟適用溫室的建設已在上文中進行了更新。該項目的資本成本估計在 117 美元到 472 美元之間，具體取決於勞動力和材料的選擇。如果需要的話，該結構的製造成本可以大大降低。住宅溫室帶來的挑戰是巨大的。經過分析發現，一年中只有 5 個月可以生長，考慮到該過程的資本和營運成本，這些作物的預期產量將非常不經濟。與雜貨店購買農作物的價格相比，這種「經濟適用溫室」預計要貴得多（沒有農作物大小和重量的結果進行比較）。需要改進的一個主要領域是溫室牆壁隔熱材料的選擇，由於價格便宜，所以選擇了 PVC。然而，該產品的厚度僅為 0.0015 m，導熱率為 0.19 W/mK（非常低，特別是與 1.005 W/mK 的耐熱玻璃相比）。未來對電阻材料的決定應基於傳輸太陽輻射熱的能力和高導熱性，而不僅僅是價格。金斯頓生產性作物生長的窗口期為五月至九月底。在此期間，將工廠保持在 13°C 最低溫度的運作成本預計為 200 美元（按電加熱器所需熱能計算）（kWh）。冬季需要大量的Q，這將花費數千美元來保持植物溫暖，這是不經濟的。一小時間隔內所需的最大 Q 為 250 W。由於穩態假設，在夏季，Q 變為負值，因為需要帶走熱量以保持穩態特性恆定。在成本分析中，這一點被忽略並設置為零（因為植物通常可以在 13 到 40°C 之間生長良好）。3D 和 2D 圖表遵循預期趨勢，並且成功模擬了熱傳。主要趨勢是，隨著夏季的臨近，每天接近中午，所需的 Q 值會減少，並且通常為負值。這是可以預料的，因為夏天更熱，而且全年的中午——太陽升起時也是如此。進一步的評估應該著眼於由空氣隔開的多層聚氯乙烯（作為空氣層，將充當另一種阻力介質）。應該檢查其他材料，例如低成本玻璃，或者可以探索社區農場的想法 - 一個隔熱良好的溫室為整個社區提供服務。小型「經濟型」溫室是與自然聯繫的有效方法，可以成為一種令人愉快的愛好，它們甚至可以改善一般黃瓜作物的生長條件和品質；然而，它們並不是從經濟上降低生態足跡的有效手段。
下一步
潛熱保持 - 可能需要潛熱或外部熱源才能使溫室在寒冷氣候下運作。
熱罩模型 - 太陽下山後，將熱毛巾放在溫室頂部以保持熱量，然後在早上移除。
進一步研究溫室（如果有的話）的心理益處、可以容納熱量的不同廉價材料、利用這些材料最大限度地抑制熱量的不同方法。
生長速度非常快的農作物。
作物具有極強的耐溫性，不會阻礙生長。
將溫室與合法的廢熱收集（包括濃縮二氧化碳）結合起來，1000ppm 是最佳選擇[10]
參考
- ↑ 從搖籃到搖籃：重塑我們的製造方式
- ↑跳轉至：2.0 2.1 http://www.footprintnetwork.org/en/index.php/GFN/page/世界足跡
- ^ 全球足跡網路。“世界足跡，我們適合這個星球嗎？” (2009) 網址：http://www.footprintnetwork.org/en/index.php/GFN/page/world_footprint/ [2010 年 4 月 7 日]
- ^ http://www.actahort.org/members/showpdf?booknrarnr=156_17
- ^ Chalabi Z. 溫室番茄作物二氧化碳富集的最佳控制策略，第二部分：利用天然氣鍋爐的廢氣。生物系統工程81，沒有。2002 年，2002 年：323-332。
- ^ 安德魯斯, R; 皮爾斯，JM. 溫室廢熱交換的環境與經濟影響。女王大學機械與材料系。工程，2010。
- ^ 女王大學. 現場建築數據集。http://web.archive.org/web/20190806233026/http://livebuilding.queensu.ca:80/
- ^ Incropera, F. 和 DeWitt, D. 傳熱傳質基礎知識。威利父子公司美國第五版。2002年
- ↑ http://www.engineeringtoolbox.com/Thermal-conductivity-d_429.html
- ^ 沙拉比、比羅、貝利、艾克曼、科克舒爾。溫室番茄作物二氧化碳富集的最佳防治策略 - 第 1 部分：使用純二氧化碳 Par1。Bto 系統工程 (2002) 81 421-431。
致謝
如果沒有..，這個專案就不可能實現。
- 建置團隊：Marley、Dylan 和 Josh。感謝各位先生的盡職盡責。
- 「其他」室友德魯、亞當和亞當——他們的智慧和持續不斷的靈感——是我整夜工作的動力，因為我知道你們會在那裡讓我知道我沒有完成工作。
- 女王量熱實驗室研究生 - 特別是 Gavin，感謝 H 和 KT 的所有幫助。
- Nick，化學工程系 MatLab 專家，提供技術支援！
- 女王應用永續發展小組 Rob 和 Amir - 謝謝！
- 感謝皮爾斯博士的鼓勵、啟發與熱情。
- Agriculture
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- Projects
- SDG02 Zero hunger
- SDG11 Sustainable cities and communities
- SDG12 Responsible consumption and production
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