RESUMO
Conseguir um equilíbrio energético ótimo em estufas hidropônicas é um desafio crítico na agricultura moderna. Isto implica a gestão dos recursos energéticos para criar um ambiente propício a um crescimento robusto das culturas. Os pesquisadores estão a explorar modelos térmicos avançados e tecnologias inovadoras para melhorar a eficiência energética e estabelecer um equilíbrio harmonioso nestes ambientes controlados. Vários estudos abordaram a otimização do consumo de energia em estufas hidropônicas, com destaque para os materiais de cobertura das estufas e a monitorização da energia em tempo real. Este estudo visa melhorar o modelo convencional, otimizando a forma e o material de cobertura da estufa e considerando novos parâmetros de ganho e perda de calor, incluindo o efeito da iluminação direta e indireta. Este estudo demonstra que a luz emitida e o consumo de energia do sistema de iluminação influenciam diretamente o balanço energético. Esta abordagem inovadora melhora a compreensão da interação entre os sistemas de iluminação e o consumo de energia, conduzindo a práticas de estufa hidropônica mais eficientes e sustentáveis. Coletivamente, as contribuições de pesquisadores conceituados enriqueceram significativamente a compreensão da dinâmica do consumo de energia em ambientes de estufa hidropônica, estabelecendo novos padrões de eficiência energética, sustentabilidade e produtividade na agricultura hidropônica.
Palavras-chave:
resfriamento; projeto energético; aquecimento; iluminação
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W - Width of the greenhouse (m); H1- Eaves height of the greenhouse (m); H - Ridge height of the greenhouse (m); L - Length of the greenhouse (m)
U-statique - Static overall heat transfer coefficient (W m-2 K-1); SGH - Hydroponic greenhouse area (m2); Tin - Inner air temperature (°C); Tout - Average outdoor temperature (°C); R - Number of air changes per hour (m3 s-1); Rau - Density of internal air (kg m-3); Ca - Specific heat of air (J kg-1 K-1); Vgh - Volume of the hydroponic greenhouse (m3); Kp - Thermal conductivity of pipe (W m-1 K-1); A1 - Inner area of pipe (m2); A2 - Outer area of pipe (m2); D2 - Outer diameter of pipe (m); D1 - Inner diameter of pipe (m); L - Length of pipe (m); p - Density of the fluid (kg m ̵ 3); u - Dynamic viscosity of the fluid (kg m-1 s-1); Pr - Prandtl coefficient; Ka - Thermal conductivity of water (W m ̵1 K ̵1); Cp - Specific heat (J kg ̵1 K ̵1); Tn - Temperature of solution (°C); Q - Water flow (m3 s ̵1); Af - Greenhouse floor area (m2); Tau - Transmissivity of the greenhouse cover; Isr - Solar radiation on the horizontal surface (W m-2); Sf - Floor surface (m2)
Vw - Wind velocity (m s-1); W - Width of the greenhouse (m); Vi - Indoor air speed (m s-1); Isr - Solar radiation on the horizontal surface (W m-2); Tex - Average outdoor temperature (°C); L - Length of the greenhouse (m); H - Height of the greenhouse (m); τ - Transmissivity of the greenhouse cover; Tin - Inner air temperature (°C); Rh - Relative air humidity (%)
Sgh - Hydroponic greenhouse area (m²); Tin - Inner air temperature (°C); Tout - Average outdoor temperature (°C); Vw - Wind velocity (m s-1); R - Number of air changes per hour (m3 s-1); rau - Density of internal air (kg m-3); Ca - Specific heat of air (J kg-1 K-1); Vgh - Volume of the hydroponic greenhouse (m3); Kp - Thermal conductivity of pipe (W m-1 K-1); A1 - Inner area of pipe (m2); A2 - Outer area of pipe (m2); D2 - Outer diameter of pipe (m); D1 - Inner diameter of pipe (m); L - Length of pipe (m); p - Density of the fluid (kg m ̵3); u - Dynamic viscosity of the fluid (kg m-1 s-1); Pr - Prandtl coefficient; Ka - Thermal conductivity of water (W m ̵1 K ̵1); Cp - Specific heat (J kg ̵1 K ̵1); Tn - Temperature of solution (°C); Q - Water flow (m3 s ̵1); Af - Greenhouse floor area (m²); Tau - Transmissivity of the greenhouse cover; Isr - Solar radiation on the horizontal surface (W m-2); Sf - Floor surface (m2); Rh - Relative air humidity (%)
M1 - Glass covering; M2 - Low emissivity glass covering; M3 - Polyethylene film covering; M4 - Polycarbonate covering; M5 - Polyvinyl chloride covering; M6 - Ethylene-vinyl acetate copolymer EVA covering
M1 - Glass covering; M2 - Low emissivity glass covering; M3 - Polyethylene film covering; M4 - Polycarbonate covering; M5 - Polyvinyl chloride covering; M6 - Ethylene-vinyl acetate copolymer EVA covering
QG - Total heat gain inside the greenhouse (W); Qsr - Solar radiation heat gain (W)
Qinf - Infiltration heat transfer (W); Qevap - Evapotranspiration heat transfer (W); Qlw - Long-wave radiation heat transfer (W); Qcd-cv - Conduction and convection heat transfer (W); Qf - Floor heat transfer (W); Qwater - Water heat transfer (W); Qp - Perimeter heat transfer (W)
Fan - Actuator of cooling; Heater - Actuator of heating; Humidifier - Actuator of humidification; Dehumidifier - Actuator of dehumidification; DHT11 - Temperature and humidity sensor; Lighting - Actuator of lighting; CO2 - CO2 generator; Raspberry Pi - Controller
T Measured - Measured inner temperature; T simulated - Simulated inner temperature
IBGH with lighting - Developed greenhouse within the direct and indirect effect of lighting; IBGH without lighting -Developed greenhouse without the direct and indirect effect of lighting; Traditional model - Literature greenhouse model