Experimental evaluation of a radiant heated floor coupled to an air-to-water heat pump for the cooling of greenhouses

• Autores: V. Valiño, Alicia Perdigones Borderías, José Luis García Hernández, L. Luna
• Localización: Spanish journal of agricultural research, ISSN-e 2171-9292, ISSN 1695-971X, Nº. 3, 2010, págs. 580-591
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Refrigeración de invernaderos mediante suelo radiante asociado a una bomba de calor aire-agua
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• Resumen
  • español

    El suelo radiante es un equipamiento presente en invernaderos comerciales y utilizado convencionalmente como método de calefacción. En este trabajo, en cambio, se ha realizado una evaluación experimental de la refrigeración de un invernadero mediante el uso del suelo radiante acoplado a una bomba de calor aire-agua. Se ensayaron dos escenarios durante los veranos de 2005 y 2006: ventilación natural + malla de sombreo (escenario control), y ventilación natural + malla de sombreo + suelo radiante acoplado a una bomba de calor (escenario de refrigeración activa). Se calcularon las diferencias entre la temperatura del aire interior y exterior (salto térmico), y se concluyó que a 0,5 m sobre el suelo, el sistema suelo radiante-bomba de calor redujo esta diferencia 1,1°C en 2005 y 0,8°C en 2006. Ambos escenarios se compararon con el comportamiento de otros sistemas de refrigeración: se concluyó que el escenario de refrigeración activa obtenía un salto térmico (medido a 0,5 m) más favorable incluso que la nebulización. Se diseñó un modelo basado en las curvas de rendimiento de la bomba de calor para predecir la capacidad refrigerante desarrollada por el sistema suelo radiante-bomba de calor. El consumo energético de la bomba de calor fue 104,8 Wh m�2 d�1 (de 13:00 a 18:00 h) bajo las condiciones de ensayo. Este sistema parece ser apropiado sólo para refrigerar invernaderos bajo ciertas condiciones, para cultivos de alto valor añadido, cultivos de bajo porte, o cuando el coste de inversión no es un factor limitante ya que éste es aproximadamente 38 � m�2.

  • English

    This paper describes the experimental cooling of a greenhouse in Madrid (Spain) using a radiant heated floor (RHF) coupled to an air-water heat pump (HP). Two cooling scenarios were studied over the summers of 2005 and 2006:

    natural ventilation + a shading screen (control system), and natural ventilation + a shading screen + an RHF (concrete) coupled to an air-water heat pump (i.e., in cooling mode; nominal power, 34.1 W m�2). Using the difference between the outside and inside air temperatures, it was concluded that at 0.5 m above the floor the RHF system reduced the temperature by 1.1°C in 2005 and 0.8°C in 2006. Both cooling scenarios were compared with other cooling technologies:

    the use of the natural ventilation + shading + RHF gave a smaller air temperature difference than fogging at a height equal to or lower than 0.5 m. A model based on the heat pump performance curves was constructed to predict its power consumption and good predictions of the variation over the day were obtained. The power consumption of the heat pump was 104.8 Wh m�2 d�1 (from 13:00 to 18:00 h) under our test conditions in Madrid. The RHF-HP system may only be appropriate for cooling greenhouses under certain circumstances, e.g., when growing high value crops or when cost is not a limiting factor, as its initial investment cost is about � 38 m�2.