تحلیل ترمواکونومیک کاهش تلفات اگزرژی در گلخانه‌های با سیستم کشت هیدروپونیک از طریق فرایند بازچرخانی زهاب و تشکیل هرم کیفیت آب

به‌کارگیری منابع نامتعارف آب همراه با تصفیه و بازچرخانی آن راهکار اصلی در مواجهه با بحران‌ کمیابی منابع آب و رفع‌ نیازهای آینده محسوب می‌شوند. اگرچه بازچرخانی فاضلاب و زهاب از جنبه‌های مختلف در مقالات بررسی شده، اهمیت به‌کارگیری این فرایند و اثر آن بر سیستم کودآبیاری، با استفاده از تحلیل ترمواکونومیک انجام نشده است. در این مطالعۀ موردی، در یک گلخانۀ تولید گل رز، سه حالتِ سیستم کشت هیدروپونیک باز، سیستم کشت هیدروپونیک باز با در نظر گرفتن هزینۀ جبران اگزرژی، و سیستم کشت هیدروپونیک بسته (بازچرخانی مواد غذایی) با توجه به هزینۀ اگزرگواکونومیک تولید محصول مقایسه شدند. نتایج نشان داد که هزینۀ اگزرگواکونومیک برای تولید 212500 گل رز شاخۀ بریده، طی یک دورۀ شش‌ماهۀ فصل سرد، با تامین گرمایش توسط بویلر، در سه حالت مذکور به‌ترتیب برابر $ 15760، $ 16525، $ 14718 بود. همچنین شاخص ترمواکونومیکی هزینۀ اگزرگواکونومیک واحد در این شرایط، به‌ترتیب برابر $.gj-1 74.2، $.gj-1 77.8، $.gj-1 69.3 محاسبه شدند. بازچرخانی زهاب در سیستم بسته، تلفات اگزرژی کل سیستم را به مقدار gj.y-1 4.02 کاهش داد که gj.y-1 1.24 آن مربوط به کاهش آب ورودی و gj.y-1  1.91 آن مربوط به کاهش کود بود، درحالی‌که gj.y-1 1.12 افزایش هم به‌واسطۀ مصرف الکتریسیته در بازچرخانی سیستم بسته مشاهده ‌شد. در هرم کیفیت آب ارائه‌شده با استفاده از شاخص ترمواکونومیکی هزینۀ اگزرگواکونومیک واحد، آب تغذیه با $.gj-1 459.9 در راس هرم و فاضلاب با صفر، در پایین هرم قرار گرفتند.

thermoeconomic analysis of reducing exergy losses in greenhouses with hydroponic cultivation system through drainage recycling and formation of water quality pyramid

employing non-conventional water resources along with treatment and recycling is considered the main resource in addressing future water scarcity. although non-conventional water recycling has been investigated in details in the literature, its impacts on irrigation-fertilizing systems have not been discussed using thermo-economic analysis.  in this case study, using a hydroponic greenhouse system for rose cultivation, exergoeconomic cost was investigated in a recycling process by comparing three systems including: an open cycle, an open cycle considering exergy abatement cost, and a close cycle (nutrition water recycling). results have shown that the exergoeconomic cost for producing 212,500 rose cut-flowers in a 6-month cold period, when heat was supplied by boiler for the above mentioned scenarios, were about 15,760 $, 16,525 $ and 14,718 $ respectively. also, the thermo-economic indicators of the unit exercoeconomic costs for above mentioned scenarios were 74.2, 77.8 and 69.3 $gj-1respectively. in the close cycle, the drainage of water recycling decreased total exergy losses by 4.02 gj.y-1, of which 1.24 gj.y-1 reduction was due to the reduced inlet water and 1.91 gj.y-1 for the inlet fertilizer reduction, while an increase of  1.12 gj.y-1 occurred by the electricity consumption of the system . the presented water quality pyramid, based on the unit exergoeconomic cost, indicated 459.9 gj.y-1 as the highest peak value for the nutrition feed and zero for the wastewater at the base of the pyramid.