🌱 Ջերմոցի կլիմայի կառավարում Կենդանի մոդել

Հիմք — թվերի հետևում գտնվող մոդելը

Սիմուլյատորի օգտագործած յուրաքանչյուր առնչություն՝ իր աղբյուրով։ Ենթադրություն նշված հաստատուններ պատկերավոր չափաբերումներ են։

Օդի ջերմաստիճանը հետևում է էներգիայի հաշվեկշռին. արևը մտնում է, ջերմությունը դուրս է գալիս ծածկույթով և օդափոխման օդով, ջերմությունը ծախսվում է ջուրը գոլորշիացնելու վրա, գումարած ջեռուցումը։

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]Ենթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

Ծածկույթով ջերմության կորուստը U × մակերես × ջերմաստիճանային տարբերություն է. փակ վարագույրը իջեցնում է U-ն, մաքուր գիշերային երկինքը բարձրացնում է այն։

U = 6.2 − (6.2 − 4.0)·screen W/m²K (single glass → with thermal blanket); ×(1 + 0.25·clear sky) at night[1]Ենթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

Օդափոխությունը արտահոսքն է գումարած բաց օդանցքներով քամուց ղեկավարվող հոսքը։

Q_v = (N·H/3600 + vent·C_w·max(1, u_wind))·(1 − 0.4·screen), N = 0.75 h⁻¹[1][4]Ենթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

Հագեցած գոլորշու ճնշումը կտրուկ աճում է ջերմաստիճանի հետ. VPD-ն այն է, թե օդը որքան հեռու է հագեցումից։

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]

Ջրային գոլորշու հաշվեկշիռ. տրանսպիրացիան և մառախուղը խոնավություն են ավելացնում, օդափոխությունը և սառը ապակու վրա խտացումը հեռացնում են այն։

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]Ենթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

Տրանսպիրացիան ունի ճառագայթային մաս և չոր օդով (VPD) պայմանավորված մաս։

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]Ենթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

Մառախուղը սառեցնում է միայն այնքան, որքան գոլորշիանում է. մոտ 2,45 MJ մեկ լիտրի համար, չոր օդում՝ ավելի, քան խոնավ օդում։

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]Ենթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

CO₂-ի հաշվեկշիռ. դոզավորումը մտնում է, օդափոխությունն ու բույսի կլանումը դուրս են գալիս։

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]

Ֆոտոսինթեզը արձագանքում է լույսին, CO₂-ին, ջերմաստիճանին և VPD-ին. CO₂-ի արձագանքը հետևում է ջերմոցային պտղատու մշակաբույսերի համար հրապարակված մոտավոր կանոնին։

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]Ենթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

Մշակաբույսի սթրեսի հաշվիչներ. չափազանց տաք, չափազանց ցուրտ կամ մոխրագույն բորբոսի համար բավարար խոնավ ժամեր։

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]

Արտաքին եղանակ. ջերմաստիճանի օրական կորը, հաստատուն ցողակետ, ամպերով նվազեցված արևափայլ, ամպերի և քամու պատահական տատանումներ։

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]Ենթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

Մոդելի օգտագործած այլ հաստատուններ։

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·PaԵնթադրություն. ջերմոցի չափը, ջերմունակությունը, օդանցքը, վարագույրը, մառախուղը և մշակաբույսի գործակիցները ժամանակակից ապակե ջերմոցի ցուցադրական արժեքներ են. ֆիզիկան մեկ լավ խառնված օդի ծավալ է։ Իրական օբյեկտները չափորոշում են յուրաքանչյուր հաստատուն։

Պատահականություն՝ սերմով mulberry32 գեներատոր, օգտագործվող բաշխումներ՝ հավասարաչափ, էքսպոնենցիալ (հակադարձ CDF), նորմալ (Box–Muller), Պուասոն (Knuth)։ Սերմը ցուցադրվում է և կարող է կիսվել։

Աղբյուրներ

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