🌱 گرین ہاؤس کی آب و ہوا کا کنٹرول براہِ راست ماڈل

بنیاد — اعداد کے پیچھے ماڈل

ہر تعلق جو سمیولیٹر استعمال کرتا ہے، اس کے ماخذ کے ساتھ۔ مفروضے کے طور پر نشان زد مستقل توضیحی کیلیبریشنز ہیں۔

ہوا کا درجہ حرارت توانائی کے توازن کے مطابق ہے: سورج کی توانائی اندر، چھت اور وینٹیلیشن کی ہوا سے حرارت باہر، پانی کے بخارات بننے میں خرچ ہونے والی حرارت، اور ساتھ حرارتی نظام۔

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]مفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

چھت سے حرارت کا نقصان U × رقبہ × درجہ حرارت کا فرق ہے؛ بند پردہ U کم کرتا ہے، صاف رات کا آسمان اسے بڑھاتا ہے۔

U = 6.2 − (6.2 − 4.0)·screen W/m²K (single glass → with thermal blanket); ×(1 + 0.25·clear sky) at night[1]مفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

وینٹیلیشن رساؤ اور کھلے وینٹ سے ہوا کے زور سے بہنے والی ہوا کا مجموعہ ہے۔

Q_v = (N·H/3600 + vent·C_w·max(1, u_wind))·(1 − 0.4·screen), N = 0.75 h⁻¹[1][4]مفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

سیر شدہ بخاراتی دباؤ درجہ حرارت کے ساتھ تیزی سے بڑھتا ہے؛ VPD بتاتا ہے کہ ہوا سیرابی سے کتنی دور ہے۔

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]

آبی بخارات کا توازن: تبخیرِ نبات اور دھند نمی بڑھاتے ہیں؛ وینٹیلیشن اور ٹھنڈے شیشے پر تکثیف اسے ہٹاتے ہیں۔

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]مفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

تبخیرِ نبات کا ایک حصہ شعاعوں سے اور ایک حصہ خشک ہوا (VPD) سے چلتا ہے۔

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]مفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

دھند اتنا ہی ٹھنڈا کرتی ہے جتنا وہ بخارات بنتی ہے: تقریباً 2.45 MJ فی لیٹر، خشک ہوا میں مرطوب ہوا کے مقابلے میں زیادہ۔

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]مفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

CO₂ کا توازن: خوراک اندر آتی ہے؛ وینٹیلیشن اور فصل کا جذب باہر لے جاتے ہیں۔

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]

ضیائی تالیف روشنی، CO₂، درجہ حرارت اور VPD پر منحصر ہے؛ CO₂ کا ردِعمل گرین ہاؤس کے پھل دار فصلوں کے لیے شائع شدہ عملی اصول کے مطابق ہے۔

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]مفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

فصل پر دباؤ کے شمار کنندے: بہت گرم، بہت ٹھنڈے، یا بھورے پھپھوندی کے لیے کافی مرطوب گھنٹے۔

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]

باہر کا موسم: روزانہ درجہ حرارت کا منحنی، مستقل نقطۂ شبنم، بادلوں سے کم ہوئی دھوپ، بادلوں اور ہوا کے بے ترتیب اتار چڑھاؤ۔

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]مفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

ماڈل میں استعمال ہونے والے دیگر مستقل۔

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·Paمفروضہ: گرین ہاؤس کا سائز، حرارتی گنجائش، وینٹ، پردہ، دھند اور فصل کے عددی عوامل ایک جدید شیشے کے گرین ہاؤس کی مثالی قدریں ہیں؛ طبیعیات میں ہوا کو ایک اچھی طرح ملا ہوا حجم مانا گیا ہے۔ حقیقی مقامات ہر مستقل کو کیلیبریٹ کرتے ہیں۔

بے ترتیبی: سیڈ والا mulberry32 جنریٹر؛ استعمال شدہ تقسیمیں — یکساں، ایکسپونینشل (الٹا CDF)، نارمل (Box–Muller)، پوائسن (Knuth)۔ سیڈ دکھایا جاتا ہے اور شیئر کیا جا سکتا ہے۔

ماخذ

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