WIA SOOM Simulators

Kontroll tal-klima tas-serra Mudell ħaj

Inti tmexxi l-klima ta' serra tal-ħġieġ ta' ettaru li fiha jitkabbru t-tadam. Ix-xemx, l-arja ta' barra u l-għelejjel infushom jimbuttaw it-temperatura, l-umdità u s-CO₂ kull għaxar minuti; il-lieva tiegħek huma l-ventilaturi tas-saqaf, is-setpoint tat-tisħin, xkaffa tad-dell/tal-enerġija, ċpar ta' pressjoni għolja u dożaġġ tas-CO₂. Kull numru joħroġ minn bilanċ tal-enerġija u tal-massa li tista' tinspezzjona hawn taħt.

X'se titgħallem

Simulatur

Ħin 0 min
Temperatura tal-arja fis-serra 20.0 °C · Umdità relattiva 75% · Defiċit tal-pressjoni tal-vapur (VPD) 0.58 kPa · Konċentrazzjoni tas-CO₂ 420 ppm · Temperatura ta' barra 18.4 °C · L-għelejjel komdi☀ 18.4 °C · 58% · 371 W/m²✓✓✓✓✓✓✓✓✓✓🌡 20.0 °C · 💧 75% · ♨ 0 W/m² · 🌿 0%CO₂ 420 ppmVPD 0.58 kPa♨ Sħana 0.00 kWh/m²💧 Ċpar 0.00 L/m²CO₂ dożat 0 g/m²Sigħat ta' stress: sħana · kesħa · umdità🔥 0.0 h · ❄ 0.0 h · 🍄 0.0 h
  • L-għelejjel komdi
  • L-għelejjel taħt stress ħafif
  • L-għelejjel f'riskju (sħana, kesħa jew mard)
  • Qtar taċ-ċpar
  • Pajpijiet tat-tisħin jaħdmu

Kontrolli

It-tibdil tal-arja jikber mal-ftuħ u mar-riħ. Ineħħi s-sħana, l-umdità u s-CO₂ b'mod ugwali.

Il-boiler isaħħan sa 180 W/m² kull meta l-arja tkun aktar kiesħa minn dan.

Magħluq: jibblokka 60 % tad-dawl u jnaqqas it-telf tas-sħana mill-għatu minn 6.2 għal 4.0 W/m²K, iżda jxekkel ukoll it-tibdil tal-arja u jaqbad l-umdità taħtu.

Sa 0.4 L/m² fis-siegħa. Il-qtar li jevapora jbaxxi t-temperatura tal-arja; f'arja umda jgħarrqu l-weraq minflok.

Sa 8 g/m² fis-siegħa. Jagħmel sens biss waqt li l-ventilaturi jkunu l-aktar magħluqin.

Indikaturi

Temperatura tal-arja fis-serra
20.0°C
normali
Umdità relattiva
75%
normali
Defiċit tal-pressjoni tal-vapur (VPD)
0.58kPa
normali
Fotosintesi tal-għelejjel (relattiva)
0%
kritiku
Temperatura ta' barra18.4 °C
Umdità ta' barra58 %
Dawl tax-xemx ta' barra371 W/m²
Konċentrazzjoni tas-CO₂420 ppm
Marġni 'l fuq mill-punt tan-nida4.6 K
Qawwa tat-tisħin0 W/m²
Traspirazzjoni tal-għelejjel0.00 L/m²·h
Tibdil tal-arja1 1/h
Enerġija tat-tisħin użata0.00 kWh/m²
Ilma taċ-ċpar użat0.00 L/m²
CO₂ dożat0 g/m²
CO₂ iffissat mill-għelejjel0.0 g/m²
Sigħat ta' stress mis-sħana (> 35 °C)0.0 h
Sigħat ta' stress mill-kesħa (< 10 °C)0.0 h
Sigħat ta' riskju ta' mard (RH ≥ 90 % jew weraq imxarrab)0.0 h
Jiem ta' grad ta' tkabbir (bażi 10 °C)0.00 °C·d

Xejra

Temperatura tal-arja fis-serra: — °C45.0-5.0

Xenarji ta' kriżi

Livell 1 · Wara nofsinhar ta' mewġa ta' sħana

Hija l-għaxra ta' filgħodu, sema ċar, u t-tbassir jgħid 33 °C barra sa nofsinhar tard. Il-ventilaturi huma miftuħin terz biss u s-serra diġà qed tisħon. Żomm l-għelejjel barra mill-istress mis-sħana matul wara nofsinhar mingħajr ma tarmi l-ilma.

  • Ħin ta' stress mis-sħana 'l fuq minn 35 °C ≤ 15 min
  • Ilma taċ-ċpar ≤ 1.8 L/m²
  • VPD medju ≤ 2.2 kPa
  • Ħin b'weraq imxarrab jew umdità għolja ħafna ≤ 30 min

Livell 2 · Lejl kiesaħ u ċar

Is-sitta tal-għaxija, sema bla sħab u −4 °C mistennija qabel is-sebħ. L-issettjar tal-jum għadu mixgħul: tisħin sa 18 °C, ix-xkaffa miftuħa u l-ventilaturi mifruġin. Żomm l-għelejjel 'il fuq minn 10 °C matul il-lejl kollu b'inqas karburant possibbli, u agħtihom id-dawl mill-ġdid mat-tlugħ tax-xemx.

  • Ħin taħt 10 °C ≤ 15 min
  • Enerġija tat-tisħin ≤ 1.4 kWh/m²
  • Fotosintesi medja wara t-tlugħ tax-xemx ≥ 12 %

Livell 3 · Jum umdu u mgħajjem

Jum griż u niedi: 9 °C barra, l-arja ta' barra kważi saturata, u s-serra magħluqa mil-lejl li għadda f'14 °C. Il-għelejjel ikomplu jittranspiraw u l-umdità titla' lejn kundizzjonijiet tal-moffa griża. Żomm is-sigħat umdi baxxi u l-arja mill-inqas f'15.5 °C mingħajr ma tonfoq il-baġit tat-tisħin kollu — u tżommx barra d-dawl ftit li hemm.

  • Sigħat ta' riskju ta' mard ≤ 2 h
  • Enerġija tat-tisħin ≤ 0.8 kWh/m²
  • L-arja qatt taħt 15.5 °C
  • Fotosintesi medja ≥ 32 %

Bażi — il-mudell wara n-numri

Kull relazzjoni li juża s-simulatur, bis-sors tagħha. Il-kostanti mmarkati bħala assunzjonijiet huma kalibrazzjonijiet illustrattivi.

It-temperatura tal-arja ssegwi bilanċ tal-enerġija: xemx 'il ġewwa, sħana 'il barra mill-għatu u mal-arja tal-ventilazzjoni, sħana użata biex tevapora l-ilma, flimkien mat-tisħin.
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]Suppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.
It-telf tas-sħana mill-għatu huwa U × erja × differenza fit-temperatura; xkaffa magħluqa tbaxxi U, sema ċar bil-lejl jgħollih.
U = 6.2 − (6.2 − 4.0)·screen W/m²K (single glass → with thermal blanket); ×(1 + 0.25·clear sky) at night[1]Suppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.
Il-ventilazzjoni hija tnixxija flimkien ma' fluss misjuq mir-riħ mill-ventilaturi miftuħin.
Q_v = (N·H/3600 + vent·C_w·max(1, u_wind))·(1 − 0.4·screen), N = 0.75 h⁻¹[1][4]Suppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.
Il-pressjoni tal-vapur tas-saturazzjoni togħla bil-qawwa mat-temperatura; il-VPD huwa kemm l-arja hija 'l bogħod mis-saturazzjoni.
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]
Bilanċ tal-vapur tal-ilma: it-traspirazzjoni u ċ-ċpar iżidu l-umdità, il-ventilazzjoni u l-kondensazzjoni fuq il-ħġieġ kiesaħ ineħħuha.
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]Suppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.
It-traspirazzjoni għandha parti mir-radjazzjoni u parti misjuqa mill-arja xotta (VPD).
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]Suppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.
Iċ-ċpar ibaxxi t-temperatura biss safejn jevapora: madwar 2.45 MJ għal kull litru, aktar f'arja xotta milli f'arja umda.
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]Suppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.
Bilanċ tas-CO₂: dożaġġ 'il ġewwa, ventilazzjoni u assorbiment tal-għelejjel 'il barra.
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]
Il-fotosintesi tirreaġixxi għad-dawl, is-CO₂, it-temperatura u l-VPD; ir-rispons tas-CO₂ isegwi regola prattika ppubblikata għall-għelejjel tal-frott tas-serer.
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]Suppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.
Għadd tal-istress tal-għelejjel: sigħat jaħarqu wisq, kiesħa wisq, jew umdi biżżejjed għall-moffa griża.
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]
It-temp ta' barra: kurva tat-temperatura ta' kuljum, punt tan-nida kostanti, xemx imnaqqsa mis-sħab, varjazzjonijiet każwali tas-sħab u tar-riħ.
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]Suppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.
Kostanti oħra użati mill-mudell.
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·PaSuppożizzjoni: id-daqs tal-serra, il-kapaċità tas-sħana, il-ventilaturi, ix-xkaffa, iċ-ċpar u l-koeffiċjenti tal-għelejjel huma valuri illustrattivi għal serra tal-ħġieġ moderna; il-fiżika hija volum wieħed ta' arja mħallta tajjeb. Is-siti reali jikkalibraw kull kostanti.

Każwalità: ġeneratur mulberry32 b'seed; distribuzzjonijiet użati — uniformi, esponenzjali (CDF invers), normali (Box–Muller), Poisson (Knuth). Is-seed jintwera u jista' jinqasam.

Sorsi

  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

Min jagħmel dan bħala xogħol

Mudell edukattiv — mhux għal deċiżjonijiet operazzjonali. Siti reali jikkalibraw kull kostanti mat-tagħmir u d-dejta tagħhom stess.