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Diseño e implementación de un sistema de control microclimático para la preservación de orquídeas endémicas del Perú en invernaderoLara Jáuregui, Kevin Arthur 20 February 2017 (has links)
El control ambiental en invernaderos permite replicar las zonas de vida o microclimas de
cualquier variedad de cultivo. La estructura del invernadero brinda protección al cultivo contra
los factores externos y el sistema de control monitorea y regula las variables ambientales en el
interior. El cerebro del sistema de control es un microcontrolador, el cual alberga en su
memoria un algoritmo que gobierna el comportamiento del invernadero.
En este trabajo se propone el diseño e implementación de un sistema de control microclimático
de temperatura, humedad e iluminación para la preservación de orquídeas endémicas del Perú
en un invernadero ubicado en el distrito de Ate, Lima. Se dispone de un prototipo de
invernadero, propiedad de la empresa peruana Incatech S.A.C. Se planteó replicar tres de las
principales zonas de vida de orquídeas endémicas del Perú mediante el control de la
temperatura y humedad relativa. El algoritmo de control está basado en la lógica difusa para la
temperatura y humedad. Se utilizó lógica on/off para el control de la iluminación dentro del
invernadero.
El sistema de control planteado replicará y mantendrá automáticamente los parámetros de cada
zona de vida alrededor de un valor medio establecido con una desviación máxima de ± 3 °C de
temperatura y ± 5 % de humedad relativa. Se requiere un sistema de control que establezca la
zona de vida en un tiempo menor a 15 minutos al iniciar su funcionamiento o al cambiar de
una zona de vida a otra.
Para la medición de la temperatura y humedad se seleccionó el sensor DTH22 que provee un
rango de medición de - 40 a 100 °C y 0 a 100% respectivamente. La medición de la intensidad
luminosa se realiza mediante un fotoresistor (LDR) que permite al sistema diferenciar entre el
día y la noche. Se implementó una resistencia calefactora para incrementar la temperatura
interior y dos de ventiladores axiales para disminuirla. Para incrementar y disminuir la
humedad relativa se utilizó un humidificador ultrasónico y un extractor de aire
respectivamente. El sistema de iluminación comprende de 20 leds ultrabrillantes de color
blanco distribuidos en 4 arreglos de 5 leds cada uno. Finalmente se desarrolló una interfaz
gráfica para el control y monitoreo del invernadero por medio de una computadora.
Se realizaron las pruebas del sistema de control e interfaz de usuario en ambos modos. El
modo automático logra replicar las tres zonas de vida de las orquídeas endémicas, el modo
manual permite al operador activar y variar los actuadores a diferentes potencias.
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Diseño mecatrónico de un ambiente controlado para el crecimiento de hortalizas empleando aeroponíaOscanoa Fernández, Hector Hugo 09 May 2018 (has links)
El siguiente trabajo de tesis presenta el diseño de un sistema capaz de controlar los principales parámetros que intervienen en el crecimiento de las hortalizas de hoja comestible empleando técnicas de cultivos aeropónicos. El sistema tiene el objetivo de reducir las pérdidas originadas a causa del transporte de los vegetales del campo a la ciudad. Durante el transporte, parte de la producción se pierde por la descomposición del cultivo; además, las propiedades nutricionales del mismo inician
un proceso de degradación desde la cosecha. Por otro lado, a diferencia de los cultivos tradicionales que emplean la tierra como soporte de las plántulas, los sistemas aeropónicos permiten a los vegetales crecer en el aire y el consumo de agua es mucho menor en comparación al sistema tradicional. La implementación de este sistema permitirá la generación de cultivos dentro de localidades incentivando el desarrollo de ciudades sostenibles, mejorando la calidad de vegetales que consume la población, y reduciendo el uso de agua. / Tesis
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Diseño del sistema de control de temperatura de un invernaderoLópez de Paz, Renzo Gustavo 12 May 2016 (has links)
En la actualidad, la actividad agrícola en la serranía peruana atraviesa un periodo de baja productividad debido a la falta de asistencia técnica que logre acelerar su desarrollo. Por ello, es de vital importancia la aplicación de nuevas tecnologías en favor del desarrollo tanto social como económico de las regiones del interior del país.
Muchas provincias de la sierra peruana solo se dedican a la producción interna mas no buscan ingresar a otras provincias o exportar al extranjero. Esto requeriría que los productos sean de mayor calidad y así entrar en competencia con otros mercados.
El objetivo de la tesis se centra en el diseño de un sistema de control de temperatura para un invernadero localizado en el departamento de Ancash, Provincia de Bolognesi, distrito de Abelardo Pardo Lezameta.
Los cultivos a tratarse son el palto, la chirimoya, la lúcuma y el pino que serán distribuidos en el invernadero ya mencionado.
Con el control de la temperatura de los cultivos se busca óptimo crecimiento (calidad del producto) ya que se construye un microclima adecuado (condiciones de temperatura y humedad). Para ello es necesario el uso de tecnologías aplicadas a la agricultura.
Por otro lado, el empleo de energías renovables en regiones como Ancash es conveniente debido a su alta radiación solar. Son múltiples los beneficios que traen el uso de estos sistemas de generación de energía y en el desarrollo de la tesis se explicará con más detalle el diseño propuesto.
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Identificación Robusta de Sistemas no Lineales mediante Algoritmos EvolutivosHerrero Durá, Juan Manuel 20 November 2019 (has links)
[EN] The identification process of the parameters of a nominal model and its uncertainty, when it is used for
Robust Control, is known as Parametric Robust Identification (RI).
A possible approach to RI, which is appropriate when noise statistical properties unknown and/or model error invalidate
statistical approaches, is the deterministic one (Set Membership Estimation). This deterministic approach
assumes that identification error (IE), differences between the simulated outputs of the model and the measured outputs
of the process, although unknown, will be bounded. Therefore, the objective is to estimate the parameters set of a
model which keeps the identification error bounded by a certain norm and bound. This set is known as the feasible
parameter set (FPS).
For linear in their parameters models, the FPS is, if it exists, a convex polytope. In nonlinear models, the polytope
can be non-convex even disjoint.
In this thesis a RI methodology, which permits to estimate any kind of FPS in nonlinear models when IE is bounded by
several norms simultaneously, is presented. This methodology converts the RI problem into a multimodal optimization
problem with optimal global infinities, which constitute the FPS. For its optimization a specific evolutionary
algorithm e-GA has been developed, to characterize the FPS by means of a discrete set of models FPS^*
adequately distributed along the FPS.
The methodology comes accompanied by a procedure that makes easy the determination of bounds, associated to the norms
of the IE, in order to guarantee an FPS\neq\emptyset. For that, the Pareto Front information, which is obtained by
means of minimization norms of the IE in a multobjective context is used. To solve the multobjective problem an
evolutionary algorithm e-MOGA has been developed.
In addition, a nominal model of restricted interpolated projection which belongs to the FPS is proposed. It is
optimal in both identification and estimation errors in the parameter space.
The RI of three nonlinear models, with real data, is presented as application examples of the proposed methodology: a
thermal process, a model which shows the blockage that produces a given drug on the ionic currents of a cardiac cell
and a greenhouse climate model (temperature and humidity) with roses hydroponic crop. / [ES] Al proceso de identificación de los parámetros de un modelo nominal y su incertidumbre
para su utilización en Control Robusto se le
conoce como Identificación Robusta Paramétrica (IR).
Un posible enfoque para abordar la IR, que resulta apropiado cuando el desconocimiento de las propiedades
estadísticas del ruido y/o la dinámica no modelada invalidan los enfoques estocásticos, es el
determinístico (Set Membership Estimation). Este enfoque asume que el error de identificación (EI),
diferencia entre las salidas medidas de proceso y las simuladas del modelo, aunque es desconocido, está
acotado. De ahí que, bajo este enfoque, se persiga la determinación del conjunto de parámetros que consiguen
mantener el EI acotado para una determinada norma y cota. Dicho conjunto es conocido como el conjunto de
parámetros factibles (FPS).
Cuando el modelo es lineal respecto de sus parámetros, el FPS, si existe, es un politopo convexo. En modelos no
lineales dicho politopo puede ser no convexo e incluso inconexo.
En esta tesis se presenta una metodología de IR que permite determinar FPS, de cualquier tipo, en modelos
no lineales cualesquiera, acotando el EI simultáneamente mediante varias normas. La metodología transforma el
problema de IR en un problema de optimización multimodal con infinitos óptimos globales, los cuales
constituyen el FPS. Para su optimización se ha desarrollado un algoritmo evolutivo (EA) específico
e-GA, que caracteriza el FPS mediante un conjunto discreto de modelos FPS* adecuadamente
distribuido a lo largo del FPS.
La metodología viene acompañada de un procedimiento que facilita la determinación de las cotas, asociadas a
las normas que acotan el EI, para asegurar que FPS no se aun conjutno vacío. Para ello, se utiliza la información que
genera el frente de Pareto resultante de la minimización simultánea de las normas mediante una optimización
multiobjetivo.Para resolver este problema de optimización se ha desarrollado el algoritmo evolutivo e-MOGA.
Adicionalmente, se propone como modelo nominal un modelo de proyección interpolada restringida que, pertenenciendo al
FPS, resulta óptimo respecto del error de identificación y respecto del error de estimación en el espacio de
parámetros.
Como ejemplos de aplicación de la metodología propuesta se presenta la IR, con datos reales, de los parámetros de tres
modelos no lineales: un sistema térmico, un modelo que refleja el bloqueo que produce un determinado fármaco sobre las
corrientes iónicas de una célula cardíaca y el modelo climático de un invernadero (temperatura y humedad) con cultivo
hidropónico de rosas. / [CA] Al procés d'identificació dels paràmetres d'un model nominal i la seua incertesa per a la seua
utilització en Control Robust se'l coneix com a Identificació Robusta Paramètrica (IR).
Un possible enfocament per a abordar l'IR, que resulta apropiat quan el desconeixement de les propietats estadístiques
del soroll i/o la dinàmica no modelada invaliden els enfocaments estocàstics, és el determinístic (Set
Membership Estimation). Aquest enfocament assumeix que l'error d'identificació (EI), diferència entre les eixides
mesurades del procés i les simulades del model, encara que és desconegut, està acotat. Davall aquest enfocament, es
persegueix la determinació del conjunt de paràmetres que aconsegueixen mantenir l'EI acotat per a una determinada norma
i cota. Dit conjunt és conegut com el conjunt de paràmetres factibles (FPS).
Quan el model és lineal respecte dels seus paràmetres, el FPS, si existeix, és un politop convex. En models no
lineals dit politop pot ser no convex i fins i tot inconnex.
En aquesta tesi es presenta una metodologia d'IR que permet determinar FPS, de qualsevol tipus, en models no lineals
qualsevol, acotant l'EI simultàniament mitjançant diverses normes. La metodologia transforma el problema d'IR en un
problema d'optimització multimodal amb infinits òptims globals, els quals constitueixen el FPS. Per a la seua
optimització s'ha desenvolupat un algoritme evolutiu (EA) específic e-GA, que caracteritza el FPS mitjançant
un conjunt discret de models FPS^* adequadament distribuït al llarg del FPS.
La metodologia ve acompanyada d'un procediment que facilita la determinació de les cotes, associades a les normes que
acoten l'EI, per a assegurar que FPS\neq\emptyset. Per a això, s'utilitza la informació que genera el front de Pareto
resultant de la minimització simultània de les normes mitjançant una optimització multiobjetiu. Per a la resoldre, el
problema multiobjectiu s'ha desenvolupat l'algoritme evolutiu e-MOGA.
Addicionalment, es proposa com a model nominal un model de projecció interpolada restringida que, pertanyent
al FPS, resulta òptim respecte de l'error d'identificació i respecte de l'error de
estimació en l'espai de paràmetres.
Com a exemples d'aplicació de la metodologia proposada es presenta l'IR, amb dades reals, dels paràmetres de
tres models no lineals: un sistema tèrmic, un model que reflecteix el bloqueig que produeix un determinat
fàrmac sobre els corrents iònics d'una cèl·lula cardíaca i el model climàtic d'un hivernacle (temperatura i
humitat) amb cultiu hidropònic de roses. / Herrero Durá, JM. (2006). Identificación Robusta de Sistemas no Lineales mediante Algoritmos Evolutivos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/131396
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Improving Climate Control and Energy Performance in Greenhouses and Livestock Houses: Modelling Advances and Experimental ResultsCostantino, Andrea 16 December 2021 (has links)
[IT] Importanti cambiamenti sociodemografici, come la crescita della popolazione
mondiale e l’urbanizzazione, stanno incrementando il fabbisogno di alimenti a
livello mondiale. In contemporanea si sta assistendo ad una profonda
trasformazione della dieta umana che tende sempre più a prediligere prodotti di
origine animale, frutta e verdura al posto dei cereali. In quest’ottica, serre e stalle
per l’allevamento intensivo possono ricoprire un ruolo di spicco, in quanto in grado
di produrre tali alimenti con dei rendimenti decisamente maggiori rispetto a quelli
che caratterizzano la produzione di vegetali in campo aperto e l’allevamento
estensivo. Tra i vari fattori che contribuiscono ad incrementare la produttività di
questi edifici agricoli vi è il controllo delle condizioni climatiche interne. Tale
controllo del clima interno avviene, in molti casi, attraverso sistemi meccanici il cui
utilizzo causa un considerevole consumo energetico che costituisce una minaccia
per la transizione verso un’agricoltura più sostenibile. L’obiettivo generale di
questa tesi è, quindi, di contribuire alla transizione verso un’agricoltura più
sostenibile attraverso il miglioramento della prestazione energetica per il controllo
climatico di serre e stalle per l’allevamento intensivo.
Per raggiungere tale obiettivo, è stato adottato un triplice approccio basato su
un’analisi di letteratura, campagne sperimentali di monitoraggio ed attività di
modellazione energetica. L’analisi di letteratura è stata svolta con il fine di
districare la complessa rete di relazioni esistente tra controllo climatico e altri
domini di interesse della produzione agricola. Il nesso tra prestazione energetica e
controllo climatico è stato approfondito analizzando dei set di dati reali acquisiti in
una serra e due porcilaie attraverso campagne di monitoraggio. Questo nesso è stato
ulteriormente approfondito adottando un approccio numerico che ha portato allo
sviluppo e validazione di tre modelli di simulazione energetica per serre, per stalle
da polli da carne e per stalle da suini da ingrasso. Ciascun modello di simulazione
integra le principali caratteristiche tipiche di tali edifici per stimare con accuratezza
i profili temporali delle condizioni ambientali interne e del consumo di energia
termica ed elettrica. Le potenzialità di questi modelli nel migliorare la prestazione
energetica e le condizioni climatiche di serre e stalle sono state esplorate
analizzando specifiche problematiche relazionate al consumo energetico. Il modello
energetico per le stalle per polli da carne, infatti, è stato adottato per valutare le
potenzialità di un nuovo approccio per la progettazione energeticamente efficiente
dell’involucro basato sull’energia primaria. Lo stesso modello è stato usato per
valutare la variazione del consumo energetico causata dall’adozione di una strategia
di ventilazione mirata al miglioramento del benessere dei polli allevati attraverso la
riduzione della concentrazione interna di gas nocivi.
Questa tesi contribuisce alla transizione verso una agricoltura più sostenibile
fornendo nuove conoscenze e strumenti necessari al miglioramento della
prestazione energetica per controllo climatico di serre e stalle per l’allevamento
intensivo. Le analisi svolte, infatti, quantificano potenziali riduzioni del consumo
energetico ottenibili attraverso l’implementazione di misure di efficientamento
energetico, sia a livello di involucro (isolamento termico) che a livello di sistema
di controllo climatico (ventilatori a portata variabile). Ulteriori misure per
l’efficientamento energetico potrebbero essere valutate attraverso tali modelli che
rappresentano importanti risultati di questa ricerca. Essi, infatti, potrebbero avere
ricadute positive a livello locale in quanto vari portatori d’interesse (agricoltori,
ingegneri e fabbricanti) potrebbero adottarli come strumenti di supporto alle
decisioni per valutare nuove tecnologie, strategie e soluzioni mirate alla
diminuzione del consumo energetico di serre e stalle. Questi nuovi modelli
rappresentano anche un solido punto di partenza per future ricerche in questo
campo. Futuri sviluppi potrebbero portare alla creazione di ulteriori moduli di
calcolo per valutare altri aspetti, come la variazione della produttività, l’emissione
di contaminanti e il benessere animale. Le nuove conoscenze generate in questa tesi
potrebbero avere ricadute positive anche a livello globale, in quanto potrebbero
rappresentare i fondamenti tecnici per nuovi quadri normativi e schemi di incentivi
mirati al miglioramento della performance energetica di edifici agricoli controllati
climaticamente attraverso una strategia di tipo top-down. / [ES] Importantes cambios sociodemográficos están conduciendo hacia un considerable crecimiento de la demanda de alimentos a nivel mundial. Al mismo tiempo se está observando una profunda transformación de la dieta humana, que tiende a incluir más productos de origen animal, fruta y verdura. Invernaderos y granjas de ganadería intensiva pueden desempeñar un papel principal, debido a que proporcionan los productos agrícolas necesarios con rendimientos notablemente mayores que los de la producción en campo abierto y de la ganadería extensiva. Entre los factores que contribuyen a incrementar la productividad de estos edificios agrícolas se sitúa el control de las condiciones climáticas internas. Dicho control se realiza a través de sistemas mecánicos cuyo uso causa un considerable consumo energético que representa una amenaza para la transición hacia una agricultura sostenible. El objetivo de esta tesis es contribuir a la transición hacia una agricultura más sostenible a través de la mejora de la prestación energética por control climático de invernaderos y granjas de ganadería intensiva. Para alcanzar dicho objetivo, se ha adoptado un enfoque triple basado en un análisis de literatura, campañas experimentales de monitorización y actividades de modelización energética. El análisis de literatura se ha llevado a cabo con el fin de desentrañar la red de relaciones existentes entre el control climático y otros dominios de interés de la producción agrícola. El nexo entre prestación energética y control climático se ha acometido analizando conjuntos de datos reales, adquiridos en un invernadero y dos granjas de cerdos. El análisis de dicho nexo se ha profundizado adoptando un enfoque numérico que ha llevado al desarrollo y validación de tres modelos de simulación energética para invernaderos y para granjas de pollos y cerdos. Las potencialidades de estos modelos para la mejora de las prestaciones energéticas y las condiciones climáticas se han explorado analizando problemáticas específicas. El modelo energético para granjas de pollos se ha adoptado para el diseño energéticamente eficiente de la envolvente de este tipo de edificio. El mismo modelo se ha usado para evaluar las variaciones de consumo energético causadas por la adopción de una estrategia de ventilación orientada a la mejora del bienestar de los pollos. Esta tesis contribuye a la transición hacia una agricultura más sostenible proporcionando nuevos conocimientos e instrumentos para la mejora de la prestación energética para el control climático de invernaderos y granjas. Los análisis realizados cuantifican potenciales disminuciones del consumo energético alcanzables a través de la implementación de medidas para la eficiencia energética a nivel de envolvente (aislamiento térmico) y a nivel de sistema de control climático (ventiladores con caudal variable). Ulteriores medidas para la eficiencia energética podrían evaluarse a través de dichos modelos que representan importantes resultados de esta investigación. Estos modelos podrían tener repercusiones positivas a nivel local, ya que muchas partes interesadas (agricultores, ingenieros y fabricantes) podrían adoptarlos como instrumentos de apoyo a la toma de decisiones para evaluar nuevas tecnologías y estrategias orientadas a la disminución del consumo energético. Estos nuevos modelos representan también un sólido punto de partida para futuras investigaciones en este campo. Futuros desarrollos podrían implementar nuevos módulos de cálculos para evaluar otros aspectos, como la variación de la productividad, la emisión de contaminantes y el bienestar animal. Los nuevos conocimientos generados en esta tesis podrían tener repercusiones positivas incluso a nivel global, puesto que podrían representar los fundamentos técnicos para nuevos marcos normativos y sistemas de incentivos orientados a la mejora de la prestación energética de edificios agrícolas controlados climáticamente a través de una estrategia de tipo top-down. / [CA] Importants canvis sociodemogràfics estan conduint cap a un considerable creixement de la demanda d'aliments a nivell mundial. Al mateix temps s'està observant una profunda transformació de la dieta humana, que tendeix a incloure més productes d'origen animal, fruita i verdura. Hivernacles i granges de ramaderia intensiva poden exercir un paper principal, pel fet que proporcionen els productes agrícoles necessaris amb rendiments notablement majors que els de la producció en camp obert i de la ramaderia extensiva. Entre els factors que contribueixen a incrementar la productivitat d'aquests edificis agrícoles se situa el control de les condicions climàtiques internes. Aquest control del clima intern es realitza a través de sistemes mecànics, l'ús dels quals causa un considerable consum energètic que representa una amenaça per a la transició cap a una agricultura sostenible. L'objectiu general d'aquesta tesi és contribuir a la transició cap a una agricultura més sostenible a través de la millora de la prestació energètica per al control climàtic d'hivernacles i granges de ramaderia intensiva. Per a aconseguir aquest objectiu, s'ha adoptat un enfocament triple basat en una anàlisi de literatura, campanyes experimentals de monitoratge i activitats de modelització energètica. L'anàlisi de literatura s'ha dut a terme amb la finalitat de desentranyar la complexa xarxa de relacions existents entre el control climàtic i altres dominis d'interés de la producció agrícola. El nexe entre prestació energètica i control climàtic s'ha analitzat amb conjunts de dades reals, adquirides en un hivernacle i dues granges de porcs. L'anàlisi d'aquest nexe s'ha aprofundit encara més adoptant un enfocament numèric que ha portat al desenvolupament i validació de tres models de simulació energètica per a hivernacles i per a granges de pollastres i porcs d'engreixament. Les potencialitats d'aquests models per a la millora de les prestacions energètiques i les condicions climàtiques s'han explorat analitzant problemàtiques específiques. El model energètic per a granges de pollastres s'ha adoptat per al disseny energèticament eficient de l'envolupant d'aquesta mena d'edifici. El mateix model s'ha usat per a avaluar les variacions de consum energètic causades per l'adopció d'una estratègia de ventilació orientada a la millora del benestar dels pollastres. Aquesta tesi contribueix a la transició cap a una agricultura més sostenible proporcionant nous coneixements i instruments per a la millora de la prestació energètica per al control climàtic d'hivernacles i granges. Les anàlisis realitzades quantifiquen potencials disminucions del consum energètic assolibles a través de la implementació de mesures per a l'eficiència energètica tant a nivell d'envolupant (aïllament tèrmic) com a nivell de sistema de control climàtic (ventiladors amb cabal variable). Ulteriors mesures per a l'eficiència energètica podrien avaluar-se a través d'aquests models que representen importants resultats d'aquesta investigació. Aquests models podrien tindre repercussions positives a nivell local, ja que moltes parts interessades (agricultors, enginyers i fabricants) podrien adoptar-los com a instruments de suport a la presa de decisions per a avaluar noves tecnologies i estratègies orientades a la disminució del consum energètic d'hivernacles i granges. Aquests nous models representen també un sòlid punt de partida per a futures investigacions en aquest camp. Futurs desenvolupaments podrien implementar nous mòduls de càlculs per a avaluar altres aspectes, com la variació de la productivitat, l'emissió de contaminants i el benestar animal. Els nous coneixements generats en aquesta tesi podrien tindre repercussions positives fins i tot a nivell global, ja que podrien representar els fonaments tècnics per a nous marcs normatius i sistemes d'incentius orientats a la millora de la prestació energètica d'edificis agrícoles controlats climàticament a través d'una
estratègia de tipus top-down. / [EN] Socio-demographic trends, such as population growth and urbanization, are leading to a significant increase of the world food demand. At the same time, there is a shift of the human diet toward livestock products, vegetables, and fruit rather than cereals. Greenhouses and livestock houses can play a primary role since they can supply the necessary agricultural products with higher yields than on-field crop production and extensive animal farming. One way in which productivity is enhanced in these agricultural buildings is by a fine-tuned control of the indoor climate conditions. For this purpose, mechanical climate control systems are often adopted, but they entail a considerable energy consumption whose estimated increase may jeopardize the transition toward a sustainable agriculture. The overall objective of this thesis, hence, is to contribute to the transition toward a sustainable agriculture by improving the energy performance for climate control of greenhouses and livestock houses.
To achieve this objective, a three-pronged approach was taken involving a literature review, experimental monitoring campaigns, and energy modelling activities. The literature review was performed to unpick the tangle of mutual relations between climate control and other domains of agricultural production. The nexus between energy performance and climate control was investigated analyzing real datasets acquired through monitoring campaigns performed in a greenhouse and two pig houses. This nexus was further studied adopting a numerical approach which led to the development and validation of three energy simulation models for greenhouses, broiler houses and pig houses. Each simulation model integrates the main features typical of greenhouses and livestock houses to estimate the time profiles of lumped indoor climate conditions and thermal and electrical energy consumption. The opportunities in improving the energy performance and the indoor climate conditions provided by the developed energy models were explored by analyzing specific energy-related problems. The broiler house energy model was adopted to evaluate the potentialities of a new primary energy approach for the energy-efficient envelope design of broiler houses. The same model was applied to evaluate the variation of energy consumption achieved by an improved ventilation strategy aimed at enhancing broiler welfare by reducing indoor noxious gas concentrations.
This thesis contributes to the transition toward a more sustainable agriculture providing new knowledge and tools necessary for improving the energy performance for climate control of greenhouses and livestock houses. The performed analyses, in fact, quantify potential decrease of energy consumption achievable through the implementation of energy-efficient measures at both envelope -thermal insulation- and climate control system -variable angular speed fans- level. Further energy-efficient measures could be evaluated adopting the developed energy simulation models that are valuable outputs of this investigation. These models could have a positive impact at local level since stakeholders -farmers, engineers, and manufacturers- could adopt them as decision support tools for the evaluation of new technologies, strategies and solutions aimed at decreasing the overall energy consumption of greenhouses and livestock houses. These novel models represent also a robust starting point for future research in this field. Future advances may lead to the development of further calculation modules to evaluate other aspects of greenhouses and livestock houses, such as productivity variations, contaminant emissions and animal welfare. The new knowledge generated in this thesis could have positive impacts also at global level since it may represent the technical basis for new normative frameworks and incentive schemes aimed at improving the energy performance of climate-controlled agricultural buildings through a top-down approach. / Costantino, A. (2021). Improving Climate Control and Energy Performance in Greenhouses and Livestock Houses: Modelling Advances and Experimental Results [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/178457 / TESIS
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