Математические модели теплиц

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

В этой теме будут обсуждаться узкое выделенное направление из темы Научный подход к теплице
Список кому я начал составлять матмодель теплицы, (не удивляйтесь, если Вы об этом не знали, кое-кого я выбрал по собственному желанию): @olegmak3, @Энергогетик, @alexv_1967, @Casada, @Dump1964, @Prosfornik, @NOnono_13, @valb58, @Leo2, @Лифтанутый, @DIYMan, @PipilatsMotors, @nurzigan, @Роман II, если кто то против, что здесь будет обсуждаться его теплица, то сообщите мне в личку или на почту kivik71@mail.ru
Здесь я буду согласовывать создающиеся матмодели с реальными объектами. Выкладывать итоги расчетов по готовым хоть как то моделям.
Некоторые мои сообщения будут общими для всех: например в каком виде мне нужна определенная информация для дальнейшего вписывания ее в матмодель. (Так мне проще, чтобы не писать одно и тоже в личных переписках).
Будут сообщения к конкретному участнику: для уточнения именно его конкретного варианта теплицы или выкладывание расчетов по его теплице.
Процесс создания матмоделей не очень быстрый, более активно могу делать это в зимнее время (больше свободного времени). Но сейчас наступает пора сбора урожая по теплицам и для некоторых моделей уже становится важно, что именно выращивается в теплице.
Ближе всего для проверки на практике теплица от @olegmak3, для него у меня есть старые логи температур (сейчас нужны новые логи), они уже частично начинают связываться с моделью. Для понимания как связывать влияние растений на температуру мне нужны хотя бы нескольких реальных фото с растениями, находящимися внутри теплицы. Это фото можно выложить или здесь (1-2 фото) или на почту. Обязательно нужно, чтобы была дата фото, лучше в кратком текстовом описании к фото. Желательно чтобы на фото присутствовал какой то ориентир для определения размера, например развернутая рулетка с видными цифрами, спичечный коробок, палка точной длины 1м, которую можно включать во все фото. Или размеры в кратком текстовом описании. Можно если хочется фото с готовым урожаем, для него обязательно дата когда срезано с растения, желательны вес и размеры.
Для примера: Андреевский сюрприз, снят с куста 31июля2019, вес 575гр, мах размер 14 см.

Для того кто еще проектирует теплицу, можно фото каких то растений его ближайшего окружения, например растущих у себя на улице или у соседа в теплице. Но так же с датой (иногда нужно даже с точностью до минут, например если солнечный день и видны тени от растения на земле). Не обязательно выкладывать информацию сразу, можно ее готовить постепенно и потом выслать пачкой на почту.

 

Хорошо было бы, если бы каждый придумал короткое уникальное название для своей теплицы, например как у @PipilatsMotors, "самобранка" и это название потом можно например включить в название переписки со мной, мне легче будет в них ориентироваться, или употреблять здесь в обсуждениях, чтобы монотонно не писать одно и тоже словосочетание "теплица от такого участника"
Можно задавать здесь вопросы каждому по своей личной модели, но естественно очень быстро ответить не смогу, как только есть свободное время и какие то существенные изменения по матмодели. Так же принимаю различные советы по организации правильного обсуждения здесь.
Для всех идет пока предлагаю такой спецрежим темы:
- 6 дней недели идут вопросы от Вас того что непонятно;
- выкладывания информации, которую я попросил;
- можно выкладывать информацию по своей теплице, если считаете, что это важно для меня;
- какие то предложения по организации обсуждения.
Я быстро отвечать не буду сразу каждому, отвечаю планирую в день ответов - это будет понедельник (в этот день вопросы желательно не задавать, быстрого ответа от меня все равно не будет, я отвечу на них только в следующий понедельник). Сначала для нескольких вопросов собранных за неделю от разных участников от меня может быть общий ответ, если в вопросах есть что то общее, а дальше я буду отвечать на специфику конкретных участников по мере своей готовности к ответу на вопрос.
Если кто то новый хочет, чтобы по его теплице началась создаваться матмодель, то для начало нужно хоть мельком пробежаться по теме Научный подход к теплице, для упрощения можно с фильтром по моим сообщения, чтобы хоть примерно понять, что такое матмодель в моем виде. В той теме она сначала была в виде Excel - сейчас это вариант расчетной программы на интернет страничке. Понять хоть слегка нужно ли это Вам?
@Лифтанутый, по Вашему варианту я уже собрал много фото. Они все хорошие, четкие, по ним много что понятно. Дата у всех фото у Вас забита в названии фото, но иногда желательно продублировать в тексте описания. Для этого фото

мне интересно бы было узнать точное время. Когда реально оно было сделано? 20190608_111126 это расшифровывается год 2019 июнь 08, а 111126 вроде как походит на 11ч11мин26сек, это так?
То же самое по этому фото

 

Немного теории:
Один из факторов который всегда присутствует в теплице это тепловое излучение поверхностей.
Для примера берем теплицу с размером по земле 8х3м, площадь =24м2. Земля нагретая до 40°С излучает тепло на поверхности с меньшей температурой. Выберу землю - черный суглинок (коэф излучения или степень черноты = 0.66).
Допустим в теплице есть потолок на высоте 2м, площадь его равна площади земли, материал хлопковая ткань (коэф изл = 0.77), начальная температура 20°С. При таких условиях земля будет излучать на потолок лучистый поток Q = 711.1 Вт

В формуле лучистого потока есть константы 5.67 - излучение абсолютного черного тела (на рисунке серый фон).
Размеры задают геометрические коэффициенты (зеленый фон) - площадь24м2 и коэф облученности = 0.44. Эти коэф остаются всегда одинаковыми.
Материалы поверхностей совместно дают приведенный коэф излучения =0.535, который может меняться в зависимости от физического состояния материалов. Например у влажной почвы коэф излучения увеличивается.
Так же на количество лучистого потока оказывает влияние дельта температур между землей и потолком, так например если температура земли будет 35°С, то поток 521Вт, при 30°С - 340Вт. Это уже динамические изменения по температуре, которые всегда есть в теплице (они будут в моих моделях на красно-розовом фоне).
Уменьшить поток излучением можно если поменять материал потолка, например если потолок сделан из алюминия грубой полировки, то поток от земли при 40°С станет 212.7Вт.

 

Главного тепличника забыли позвать), Коффесора- без него ну ни склеится тема. я если чего серьезно

 

Его самобытность совсем не помешает...)

 

развеселит даже)

 

Грунт теплицы излучает и по другим направлениям. Например для теплицы длиной 8м направленной с запада на восток интересна северная стенка, она может быть закрыта каким то отражающим покрытием. Южная стена естественно прозрачна, здесь если что то закрыть, то будет потеря солнечного света, так что с излучением в эту сторону придется смириться. Восточная и западная стена ранней весной стоят под вопросом.

Лучистый поток от земли с t=40°С на северную стену с материалом хлопковая ткань и t=30°С составляет 173.8 Вт, при замене на материал грубополированный алюминий получается 51.97 Вт.
Так же для примера приведена восточная стена с хлопковой тканью и температурой t=25°С - поток = 92.12Вт.
На данный момент во все матмодели теплиц вписываются новые изменения с тепловым излучением. Скоро одна из матмоделей начнет рассматриваться более подробно.

 

Какая окончательная цель модели? Найти оптимальную форму? Сроки? климат? Или просто попытка общего осмысления сферического коня?

 

Нужно постоянно практиковаться.

 

Для меня окончательная цель пока не определена. Ближайшая цель - проверить теоретические расчеты на практике. Далее предсказать поведение теплицы. Я лично могу проверить совместимость теории и практики только для 2-3 вариантов теплиц в моем регионе, но это опять таки не цель этой темы. Я не могу проверить практикой все виды теплиц во всех регионах страны/мира. Матмодели могут показать соответствие теории и практики для выборочных вариантов теплиц в разных регионах.
Повторюсь, личная матмодель может развиваться по любому направлению которое важно пользователю теплицы.
Какие цели нужны Вам и другим читателям этой темы я могу только догадываться. Позвольте убедительно прояснить интересующую Вас цель и тогда возможно это случится.

 

Ну вот есть такое.
По результатам реальных проверок у меня и сравнения попыток накопления тепла в массе выиграл теплообменник из гранита. Строил и сравнивал грунтовую белиберду с трубами внутри, бассейн с подогревом через небольшой трубчатый теплообменник и каменный гранитный теплоаккумулятор, так вот грунт - абсолютно не перспективное направление, бассейн хорошо, накапливает много, но тепло низкопотенциальное, но на пару тройку дней при похолоданиях хватает, а вот гранит - это реально теплый воздух которого с примерно 800 кг хватает часов на 6 вечера, и только потом начинаю тратить электричество.
Это все к чему. Реально то работает только гранит нагретый самым горячим воздухом из под конька теплицы. Значит наверно стоит рассмотреть оптимальные параметры его, а не столь всеми любимые бесполезные трубы в земле?
Просто это к тому что рассматривать теплицы как таковые в отрыве от систем жизнеобеспечения, ну такое...

 

Теплоемкость воды больше намного. А, в басике еще купаться и рыбку ловить. И работает как стабилизатор тепла и влажности. Если бы еще под басиком ТА сульфатный и греть закрытыми абсорберами, наподобие как делал Метилен. Закрытыми, типа в трубах, дабы не нарушать состав жижи соляной. Ее периодически нужно мешать. Днем забирает тепло, вечером превращается в ИК нагреватель длинноволновый. Добавлением хлорида снижаем Т фазового перехода в диапазоне 18-32 цельсиев.

 

В некоторые виды матмоделей уже частично встроены элементы грунтовых аккумуляторов с трубами (воздушные, водяные), емкости с водой (в земле, внутри теплицы), есть вариант на воде+гравий. Гравий и воздух такого варианта пока нет, потому что нет решения как определить площадь теплообмена внутри гравийной засыпки.
Пока для меня точнее прояснилась цель которая была и будет интересна мне - сравнить разные варианта накопления, определить для каких размеров, материалов, скоростей варианты будут давать одинаковый результат.

Эта цель пока непонятна.
В матмодель можно встроить размеры, коэффициенты, физические формулы, цифры измерений температуры, скорости. Как встроить в модель оптимальные параметры я пока не знаю. Дальше прояснять будете?
Попытаюсь уточнить сам: - объем теплообменника, размер камней, скорость потока воздуха, пороги времени включения/выключения - все это изменяет количество тепла, которое запасается в ТА и расходуется из него. Нужно математически описать понятие оптимальное количество тепла, которое нужно Вам.

Слишком много целей сразу: ТА сульфатный с переменным составом, закрытые абсорберы, ИК-нагреватель. Чтобы попытаться встроить все это в матмодель понадобится навскидку около 50 новых расчетных величин и связать их с уже существующими более 100 переменными. Это означает что цели на данном этапе недостижимые. Поэтому пока не убедили.
Нужно что то конкретное, для начала определиться в какую матмодель начинать вводить эти цели. Предложите какие то известные Вам практические измерения с вариантом сульфатного ТА внутри теплицы и возможно по ним начнет создаваться матмодель. Если хотите в Вашу теоретическую модель, то ее пока нет. Могу начать создавать ее, но все опять начинается с конкретики: географическое место расположения, размеры теплицы по земле, форма, высота, материалы, размер труб с сульфатной жижей и тд.

 

"Не будешь ли ты так добр задуматься над вопросом - Как бы выглядела земля, если бы с нее исчезли тени? Ведь тени получаются от предметов и живых растений. Вот тень от моей шпаги, но бывают тени от деревьев и от живых растений. Не хочешь ли ты ободрать весь земной шар, снеся с него прочь все деревья, все живое во имя твоей фантазии наслаждаться голым светом ..."
Однако попробую в своей виртуальности убрать часть теней и насладиться энергетическим снимком голого света. В некотором месте Рязанской области на широте 54.5 находится теплица не симметричный домик с размерами 5.9;3.78;2.62;1.95;1.96;1.6 м, азимут теплицы = 216°. Выберу идеально солнечный день, очень близка к этому реальная погода за 11 марта 2021г, получил такой снимок

В этот день солнце поднималось на максимальную высоту 32° от горизонта, максимальная интенсивность света была 782 Вт/м2, длина светового дня 11 часов.
За весь день на юго-восточную боковую вертикальную стенку попало 26 кВтч с пиком мощности 5.14кВт в 9ч утра.
На северо-восточную крышу 3.64 кВтч с пиком мощности 1.38кВт в 16ч дня.
На юго-западную крышу 44.63 кВтч с пиком 7кВт в 13ч дня.
На юго-западную вертикальную стенку 43.09 кВтч с пиком 7.54кВт в 14ч дня.
На северо-западную боковую вертикальную стенку 4.47 кВтч с пиком 1.95кВт в 16ч дня.
Общая суммарная энергия за день 121.8 кВтч с пиком 16.3кВт в 12ч дня.
Температура окружающей среды в этот день была далеко не мартовская: минимум -22.8°С, максимум -11.3°С.
Помог ли голый свет сохранить плюсовой тепловой баланс в теплице за сутки 11 числа весеннего месяца марта? ...

 

А какая судьба у этой энергии? Сколько отразилось в космос, поглотилось в покрытие теплицы, попало на почву - это известно?