CHARACTERIZATION OF LIQUID SOLAR FILTER METHOD FOR GREENHOUSE THERMAL MANAGEMENT. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Abiola John_final thesis.pdf Restricted to Repository staff only until 9 May 2025. Download (16MB)

Arabic Abstract

الاسم الكامل: أبيولا جون أماميوون عنوان الأطروحة : توصيف طريقة الترشيح الشمسي السائل لإدارة حرارة الدفيئة. المجال الرئيسي : الفيزياء تاريخ الحصول على الدرجة : ديسمبر 2023 تستهلك الدفيئات الزراعية في المناخات الحارة الماء للتبريد بالتبخير. يبحث هذا المشروع البحثي في استخدام المرشح الشمسي السائل لتقليل الحمل الحراري. يكون الفلتر على شكل ماء مع صبغات بين طبقتين من الزجاج. وقد تم توصيف المرشحات السائلة من حيث الإدارة الحرارية وتعديل الإضاءة. كلا التأثيرين مقترنان ويتطلبان قياسات منفصلة. يتم حساب تقليل الحمل الحراري، TLR، عن طريق محاكاة انتقال الضوء الشمسي من خلال المرشح كما تم قياسه بواسطة مقياس البيرانومتر. TLR هي الطاقة الحرارية المنخفضة بواسطة المرشح مقارنة بالضوء غير المرشح. تم استخدام مطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء لقياس انتقال الطيف للمرشحات في نطاق 190-2700 نانومتر. تستخدم عملية التمثيل الضوئي في النبات الفوتونات الموجودة في الإشعاع النشط ضوئيًا، PAR، الذي يبلغ طوله 350-725 نانومتر. يتم استخدام الفوتونات بكفاءة مختلفة في النباتات، وهذه الكفاءة المختلفة هي ما يسمى بالمردود الكمي، والذي يحدد الترجيح في منطقة PAR. تتم تسمية بيانات النقل الموزونة للفوتونات في منطقة PAR للطيف الشمسي القياسي Air Mass 1.5 باسم wPAR والتي يتم تقييمها لجميع المرشحات. بشكل عام، تم تحقيق تخفيض حراري بنسبة 31-62% مع وصول المياه الصافية إلى 45%، بينما كان انتقال wPAR للمرشحات في حدود 31-76% مع وصول المياه الصافية إلى 69%. يحتوي مرشح التظليل على مجموع TLR وwPAR كوحدة. ومع ذلك، فإن هذا المجموع في مرشح الإرسال يمكن أن يكون أعلى أو أقل من الوحدة. يجب أن يكون للمرشح ذو الأداء الجيد هذا المجموع أكبر من الوحدة والعكس صحيح. كان للمياه الصافية أعلى أداء قدره 1.14 (1+0.14) كمجموع TLR وwPAR. كان أداء بعض المرشحات ضعيفًا حيث أن الماء المصبوغ باللون الأزرق الذي يحتوي على TLR + wPAR يبلغ 0.83 (1-0.17). تم دراسة بعض المرشحات السائلة للضوء الشمسي في البيوت المحمية كطريقة جديدة لإدارة حرارة البيوت الزجاجية والتحكم في الإضاءة. يتفوق المرشح ذو الأساس المائي الشفاف على مرشح التظليل المماثل. تم أيضًا إثبات التحكم الديناميكي في مستوى الإضاءة من خلال تركيز الصبغة

English Abstract

Full Name : Abiola John Amamewon Thesis Title : Characterization of Liquid Solar Filter Method for Greenhouse Thermal Management. Major Field : Physics Date of Degree : December, 2023 Greenhouses in hot climates consume water for evaporative cooling. This research project investigates the use of a liquid solar filter to reduce the thermal load. The filter is in form of water with dyes in-between two glass layers. The liquid filters had been characterized in terms of thermal management and lighting modification. Both effects are coupled and require separate measurements. Thermal load reduction, TLR, is computed by simulated solar light transmission through the filter as measured by a pyranometer. TLR is the reduced thermal power by the filter compared to non-filtered light. An ultraviolet-visual-infrared spectrometer is used to measure the filters spectral transmission in the range of 190-2700nm. Plant photosynthesis uses photons in the photosynthetically active radiation, PAR, of 350-725nm. Photons are utilized with different efficiency in the plants, this different efficiency is what is termed quantum yield, which defines weighting in the PAR region. The weighted transmission data of the photons in PAR region of the standard solar spectrum Air Mass 1.5 is named as wPAR which is evaluated for all the filters. Generally thermal reduction of 31-62% was achieved with the clear water being 45%, while the wPAR transmission of the filters were in the range of 31-76% with clear water being 69%. A shading filter has the sum of the TLR and wPAR as unity. However, this sum in a transmission filter can be higher or lower than unity. A good performing filter should have this sum greater than unity and vice versa. Clear water had the highest performance of 1.14 (1+0.14) as the sum of TLR and wPAR. Some filters underperformed with the blue dyed water having TLR + wPAR being 0.83 (1-0.17). Some liquid-based filters of solar light in greenhouses have been investigated as a new method for greenhouse thermal management and lighting control. Clear water-based filter outperforms an equivalent shading filter. Dynamic control of the lighting level through dye concentration has been demonstrated as well.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Physics
Department:	College of Engineering and Physics > Physics
Committee Advisor:	Al Sadah, Jihad
Committee Members:	Watheq, Al Basheer and Al Jalal, Abdulaziz
Depositing User:	JOHN ABIOLA (g202110170)
Date Deposited:	09 May 2024 07:08
Last Modified:	09 May 2024 07:08
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142845