Gestisci il clima di una serra in vetro di un ettaro dove crescono pomodori. Sole, aria esterna e la coltura stessa spostano temperatura, umidità e CO₂ ogni dieci minuti; le tue leve sono le finestre del tetto, il setpoint di riscaldamento, un telo ombreggiante/termico, la nebulizzazione ad alta pressione e il dosaggio di CO₂. Ogni numero deriva da un bilancio di energia e massa che puoi ispezionare qui sotto.
Il ricambio d'aria cresce con l'apertura e con il vento. Rimuove calore, umidità e CO₂ allo stesso modo.
La caldaia scalda fino a 180 W/m² ogni volta che l'aria è più fredda di questo valore.
Chiuso: blocca il 60 % della luce e riduce la dispersione di calore della copertura da 6,2 a 4,0 W/m²K, ma ostacola anche il ricambio d'aria e intrappola l'umidità sotto di sé.
Fino a 0,4 L/m² all'ora. Le goccioline che evaporano raffreddano l'aria; in aria umida bagnano invece le foglie.
Fino a 8 g/m² all'ora. Conviene solo finché le finestre del tetto sono per lo più chiuse.
| Temperatura esterna | 18,4 °C |
|---|---|
| Umidità esterna | 58 % |
| Luce solare esterna | 371 W/m² |
| Concentrazione di CO₂ | 420 ppm |
| Margine sopra il punto di rugiada | 4,6 K |
| Potenza di riscaldamento | 0 W/m² |
| Traspirazione della coltura | 0,00 L/m²·h |
| Ricambi d'aria | 1 1/h |
| Energia di riscaldamento usata | 0,00 kWh/m² |
| Acqua di nebulizzazione usata | 0,00 L/m² |
| CO₂ dosata | 0 g/m² |
| CO₂ fissata dalla coltura | 0,0 g/m² |
| Ore di stress da caldo (> 35 °C) | 0,0 h |
| Ore di stress da freddo (< 10 °C) | 0,0 h |
| Ore a rischio malattie (UR ≥ 90 % o foglie bagnate) | 0,0 h |
| Gradi-giorno di crescita (base 10 °C) | 0,00 °C·d |
Le dieci del mattino, cielo sereno, e le previsioni danno 33 °C all'esterno a metà pomeriggio. Le finestre sono aperte solo di un terzo e la serra si sta già scaldando. Tieni la coltura fuori dallo stress da caldo per tutto il pomeriggio senza sprecare acqua.
Le sei di sera, cielo senza nubi e −4 °C previsti prima dell'alba. Le impostazioni diurne sono ancora attive: riscaldamento a 18 °C, telo aperto e finestre socchiuse. Tieni la coltura sopra 10 °C tutta la notte con meno combustibile possibile e restituiscile la luce all'alba.
Una giornata grigia e umida: 9 °C all'esterno, aria esterna quasi satura e la serra chiusa dalla scorsa notte a 14 °C. La coltura continua a traspirare e l'umidità sale verso le condizioni da muffa grigia. Mantieni poche le ore umide e l'aria ad almeno 15,5 °C senza bruciare il budget di riscaldamento — e non escludere quel poco di luce che c'è.
Ogni relazione usata dal simulatore, con la sua fonte. Le costanti indicate come ipotesi sono tarature illustrative.
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]Ipotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.U = 6.2 − (6.2 − 4.0)·screen W/m²K (single glass → with thermal blanket); ×(1 + 0.25·clear sky) at night[1]Ipotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.Q_v = (N·H/3600 + vent·C_w·max(1, u_wind))·(1 − 0.4·screen), N = 0.75 h⁻¹[1][4]Ipotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.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]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]Ipotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.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]Ipotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.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]Ipotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.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]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]Ipotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.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]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]Ipotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.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·PaIpotesi: dimensioni della serra, capacità termica, finestre, telo, nebulizzazione e coefficienti colturali sono valori illustrativi per una serra in vetro moderna; la fisica è un unico volume d'aria ben miscelato. I siti reali tarano ogni costante.Casualità: un generatore mulberry32 con seed; distribuzioni usate: uniforme, esponenziale (CDF inversa), normale (Box–Muller), Poisson (Knuth). Il seed è mostrato e condivisibile.
Modello didattico, non per decisioni operative. Gli impianti reali tarano ogni costante sulle proprie apparecchiature e sui propri dati.