Authors

Abstract

Economic efficiency of greenhouse vegetable growing depends quite significantly on the cost of energy carriers, which is why the introduction of energy-saving technologies in greenhouse vegetable growing is an urgent issue. One of the ways to save energy resources can be the use of a closed ventilation system of the "plant greenhouse - mushroom greenhouse" type, which is based on the opposite type of respiration of plants and mushrooms. A closed ventilation system includes air exchange between the greenhouse with growing plants and the cultivation room for growing mushrooms. The closed ventilation system allows you to save energy by reducing the heating of the incoming air, as well as increasing the yield of vegetable products due to the increased concentrations of carbon dioxide in the air that flows from the cultivation room for mushrooms to the greenhouse and mushrooms due to the increased concentrations of oxygen in the air that flows into the cultivation room for mushrooms from the greenhouse. Mathematical modeling of the process of heat transfer between greenhouses makes it possible to simulate transitional processes between rooms in order to assess the quality and accuracy of regulation, as well as to evaluate the parameters of the object in transitional modes. Mathematical modeling of dynamic processes is the basis for the formulation of transfer functions for the automatic control system. As a result of the study, mathematical models of the temperature dynamics of the substrate of mushrooms and greenhouse vegetables were obtained due to the analytical solution of the system of differential equations. The adequacy of the solution was verified by the Runge-Kutta method and compared with experimental data. The difference between the theoretical and experimental values is not significant and amounted to -3 % for the substrate temperature and -3.2 % for the air temperature.

Abstract in Ukrainian

Економічна ефективність тепличного овочівництва досить суттєво залежить від вартості енергоносіїв, у зв’язку з чим впровадження енергозберігаючих технологій у тепличному овочівництві є питанням актуальним. Одним із способів економії енергоресурсів може бути використання замкнутої системи вентиляції типу «рослинна теплиця - грибниця» яка основана на протилежному типі диханні рослин та грибів. Замкнута система вентиляції включає в себе повітрообмін між теплицею з вирощуванням рослин та культиваційним приміщенням для вирощування грибів. Замкнута система вентиляції дозволяє економити енергоносії за рахунок зменшення нагріву припливного повітря, а також збільшити вихід овочевої продукції завдяки підвищеним концентраціям вуглекислоти у повітрі, яке поступає із культиваційного приміщення для грибів в теплицю та грибів завдяки підвищеним концентраціям кисню у повітрі, яке поступає в культиваційне приміщення для грибів із теплиці. Математичне моделювання процесу переносу тепла між теплицями дає можливість моделювати перехідні процеси між приміщеннями з метою оцінки якості та точності регулювання, а також для оцінки параметрів об’єкту у перехідних режимах. Математичне моделювання динамічних процесів є підставою для формулювання передаточних функцій для системи автоматичного управління. У результаті дослідження були отримані математичні моделі динаміки температури субстрату грибів та тепличних овочів за рахунок аналітичного вирішення системи диференційних рівнянь. Перевірка адекватності рішення була перевірена методом Рунге-Кутти та порівняна із експериментальними даними. Розходження між теоретичними та експериментальними значеннями не суттєва і склала по температурі субстрату – 3 % і по температурі повітря – 3,2 %.