🌱 የግሪንሃውስ አየር ንብረት መቆጣጠሪያ ቀጥታ ሞዴል

መሠረት — ከቁጥሮቹ በስተጀርባ ያለው ሞዴል

ሲሙሌተሩ የሚጠቀምበት እያንዳንዱ ግንኙነት ከምንጩ ጋር። በግምት የተመለከቱ ቋሚዎች ማሳያ ማስተካከያዎች ናቸው።

የአየር ሙቀት የኃይል ሚዛንን ይከተላል፦ ፀሐይ ይገባል፣ ሙቀት በሽፋኑና በአየር ልውውጥ ይወጣል፣ ውሃ ለማትነን የሚውል ሙቀት፣ እና ማሞቂያ።

C·dT/dt = τ·I·(1 − 0.6·0.75·screen) − λ·(E_crop + E_fog) + Q_heat + (U·Ac/Af + ρc_p·Q_v)·(T_out − T) + G_soil·(T_soil − T)[1]ግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

በሽፋኑ የሚወጣ ሙቀት U × ስፋት × የሙቀት ልዩነት ነው፤ የተዘጋ መጋረጃ U ይቀንሳል፣ ጥርት ያለ የሌሊት ሰማይ ይጨምራል።

U = 6.2 − (6.2 − 4.0)·screen W/m²K (single glass → with thermal blanket); ×(1 + 0.25·clear sky) at night[1]ግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

አየር ልውውጥ መፍሰስና በተከፈቱ መስኮቶች በነፋስ የሚነዳ ፍሰት ድምር ነው።

Q_v = (N·H/3600 + vent·C_w·max(1, u_wind))·(1 − 0.4·screen), N = 0.75 h⁻¹[1][4]ግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

የሙሉ እርጥበት የትነት ግፊት ከሙቀት ጋር በፍጥነት ይጨምራል፤ VPD አየሩ ከሙሌት ምን ያህል እንደራቀ ነው።

e_s(T) = 0.6108·exp(17.27·T / (T + 237.3)) kPa; VPD = e_s(T) − e_a; RH = e_a / e_s(T)[2]

የውሃ ትነት ሚዛን፦ ትንፋሽና ጭጋግ እርጥበት ይጨምራሉ፣ አየር ልውውጥና በቀዝቃዛ መስታወት ላይ መጨናነቅ ያስወግዱታል።

H·dχ/dt = E_crop + E_fog − Q_v·(χ − χ_out) − k_c·(Ac/Af)·(1 − 0.7·screen)·max(0, e_a − e_s(T_cover)), χ = e·M_w/(R·T)[6][2]ግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

ትንፋሽ (transpiration) የጨረር ክፍልና በደረቅ አየር (VPD) የሚነዳ ክፍል አለው።

E_crop = A·(1 − e^(−k·LAI))·I_in/λ + B·LAI·VPD (A 0.45, k 0.64, LAI 3, B 0.02 kg/m²·h·kPa by day)[3]ግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

ጭጋግ የሚያቀዘቅዘው በሚተነው መጠን ብቻ ነው፦ በሊትር ወደ 2.45 MJ፣ በደረቅ አየር ከእርጥብ አየር የበለጠ።

E_fog = fog·0.4 kg/m²·h × min(1, VPD/0.8); each evaporated kg removes λ = 2.45 MJ of sensible heat; the rest wets leaves[1][2]ግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

የCO₂ ሚዛን፦ መጨመር ይገባል፣ አየር ልውውጥና የሰብል መውሰድ ይወጣሉ።

H·dC/dt = dose − Q_v·(C − C_out) − P_net; dosing ≈ 5.5 g/m²·h holds ≈ 1000 ppm at 1 air change per hour[1]

ፎቶሲንተሲስ ለብርሃን፣ ለCO₂፣ ለሙቀትና ለVPD ምላሽ ይሰጣል፤ የCO₂ ምላሽ ለግሪንሃውስ የፍራፍሬ ሰብሎች የታተመ ግምታዊ ደንብን ይከተላል።

P = P_ref·(1 − e^(−I_in/300))·exp(150/400 − 150/C)·f(T: 1 at 17–27 °C)·f(VPD) (from the CO₂ rule dP/P = 1.5 %·(1000/C)² per 100 ppm)[5][7]ግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

የሰብል ጭንቀት ቆጣሪዎች፦ በጣም የሞቁ፣ በጣም የቀዘቀዙ፣ ወይም ለግራጫ ሻጋታ በቂ እርጥብ ሰዓታት።

heat hours: T > 35 °C · cold hours: T < 10 °C · disease-risk hours: RH ≥ 90 % or wet leaves · GDD = Σ max(0, T − 10)·Δt[1][7][8][10]

የውጭ የአየር ሁኔታ፦ የቀን የሙቀት ጥምዝ፣ ቋሚ የጤዛ ነጥብ፣ በደመና የሚቀንስ የፀሐይ ብርሃን፣ በዘፈቀደ የደመናና የነፋስ መለዋወጥ።

T_out = T̄ + A·cos(2π(h − 15)/24); e_out = e_s(T_dew); I = I_clear·(1 − 0.75·N^3.4); cloud N and wind fluctuate (normal, seeded)[9][2]ግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

ሞዴሉ የሚጠቀምባቸው ሌሎች ቋሚዎች።

height 4.5 m · cover/floor 1.2 · τ 0.8 · heat capacity 30 kJ/m²K · heating ≤ 180 W/m² · screen blocks 60 % of light (75 % of that as heat) and 40 % of air exchange, and hides 70 % of the cold glass (condensation) · vents 0.016 m³/s·m² per m/s wind · soil 2 W/m²K · fog ≤ 0.4 L/m²·h · CO₂ ≤ 8 g/m²·h · P_ref 4 g CO₂/m²·h · condensation 1.9·10⁻⁸ kg/m²·s·Paግምት፦ የግሪንሃውስ መጠን፣ የሙቀት አቅም፣ መስኮት፣ መጋረጃ፣ ጭጋግ እና የሰብል ቋሚዎች ለዘመናዊ የመስታወት ግሪንሃውስ ማሳያ ዋጋዎች ናቸው፤ ፊዚክስ አንድ በደንብ የተደባለቀ የአየር መጠን ነው። እውነተኛ ቦታዎች እያንዳንዱን ቋሚ ያስተካክላሉ።

አጋጣሚነት፦ ዘር ያለው የ mulberry32 አመንጪ፤ ጥቅም ላይ የዋሉ ስርጭቶች — ወጥ፣ ገላጭ (የተገላቢጦሽ CDF)፣ መደበኛ (ቦክስ–ሙለር)፣ ፖይሰን (ክኑት)። ዘሩ ይታያል፤ ሊጋራም ይችላል።

ምንጮች

1. ANSI/ASAE EP406.4 JAN2003 (R2008) — Heating, Ventilating and Cooling Greenhouses (eq. 1–4, Table 1 U-values, Table 2 infiltration: new glass or fiberglass 0.50–1.0 h⁻¹, §5.8.5 CO₂ injection, §7.1.3 temperature limits); since withdrawn, available from ASABE as a historical document — American Society of Agricultural and Biological Engineers, 2003
2. R. G. Allen, L. S. Pereira, D. Raes, M. Smith — Crop evapotranspiration, FAO Irrigation and Drainage Paper 56 (eq. 11 saturation vapour pressure, eq. 14 dew point, λ = 2.45 MJ/kg) — FAO, Rome, 1998
3. M. Baille, A. Baille, J. C. Laury — A simplified model for predicting evapotranspiration rate of nine ornamental species vs. climate factors and leaf area — Scientia Horticulturae 59:217–232, 1994
4. T. Boulard, A. Baille — Modelling of air exchange rate in a greenhouse equipped with continuous roof vents — Journal of Agricultural Engineering Research 61(1):37–48, 1995
5. E. M. Nederhoff — Effects of CO₂ concentration on photosynthesis, transpiration and production of greenhouse fruit vegetable crops (PhD thesis; CO₂ rule) — Wageningen Agricultural University, 1994
6. B. H. E. Vanthoor, C. Stanghellini, E. J. van Henten, P. H. B. de Visser — A methodology for model-based greenhouse design: Part 1, a greenhouse climate model for a broad range of designs and climates — Biosystems Engineering 110:363–377, 2011
7. R. R. Shamshiri et al. — Review of optimum temperature, humidity, and vapour pressure deficit for microclimate evaluation and control in greenhouse cultivation of tomato: a review — International Agrophysics 32:287–302, 2018
8. Identifying and Managing Three Major Disease Threats in Greenhouse Tomatoes: Leaf Mold, Gray Mold, and Bacterial Wilt (SPES-820) — Virginia Cooperative Extension
9. F. Kasten, G. Czeplak — Solar and terrestrial radiation dependent on the amount and type of cloud — Solar Energy 24:177–189, 1980
10. G. S. McMaster, W. W. Wilhelm — Growing degree-days: one equation, two interpretations — Agricultural and Forest Meteorology 87:291–300, 1997