无土栽培 · 根区环境

基质温湿度模拟 演示模型

看见一天的水热变化,找到方案之间的差别。

本地计算 · 数据无需上传
正在恢复本机参数…

01容器与基质

基质体积 20.00 L按几何尺寸计算
高级基质参数 均可调整

以下数值为教学演示假设,不代表某一品牌或通用材料常数。修改后保留基质名称,模拟按当前数值计算。

吸收率包含容器包覆、遮阴等的综合影响;换热面积按容器外表面计算。

02温室环境

昼夜参数仅用于生成下表;修改后需点击生成。模拟使用下表,24:00 与 00:00 相接。

编辑逐时环境 24 个时点
时刻温度 °C空气湿度 %光照 W/m²
00:00
01:00
02:00
03:00
04:00
05:00
06:00
07:00
08:00
09:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00

03植物耗水

以空气水汽压差 1 kPa 为参考,按当天光照分配,并随干燥程度调整。实际吸水可能小于或大于参考量;株数设为 0 可模拟空容器。

04灌溉方案

时间格式 08:00 或 08:00:30;允许小数分钟。超过午夜的部分在 24:00 截止,不重复到次日。

对照目标区间

用于统计和曲线对照,不控制灌溉,也不是作物通用最佳范围。

从一袋基质,看见一天的变化

设置容器、环境与浇水方式,点击「开始模拟」。
比较温度、含水率,以及每一升水的去向。

24 小时动态曲线A / B 方案对比本地计算
灌溉补水→基质储水→吸水 · 蒸发 · 排液
导出已计算结果 CSV每分钟一行 · 包含 A/B

计算模型:单节点水量与热量平衡,采用本页的简化实现。湿空气公式参考 PsychroLib / ASHRAE Handbook—Fundamentals(2017,第 1 章);基质物性背景参考 Xiong 等(2017,椰糠、岩棉与泥炭栽培对比)。

备注:吸水、蒸发和排液采用简化经验关系,椰糠与岩棉的数值预设均为可调整的演示假设,未经过现场标定。参考研究用于说明材料差异,不能作为本模型预测精度的证明;结果适合直观演示与方案比较。

计算细节与适用范围

水量与热量平衡

每个容器视为均匀混合整体。储水变化 = 灌溉 − 排液 − 根系吸水 − 表面蒸发。灌溉水按基质与水的热容量混合;出水携带当前节点的显热,只有表面蒸发从基质扣除汽化潜热。

超过孔隙容量的水立即计入排液;超过持水阈值的储水按指数衰减排出,衰减速度由排液时间常数决定。根系在截止含水率停止吸水,并在截止值至持水阈值差的最低 25% 范围内线性减弱吸水。

耗水与温度的演示关系

光照权重为 0.1 + 0.9 × 光照 / 300,并按当天平均权重归一化。吸水速率 = 每株参考日耗水量 × 株数 / 86400 × 归一化光照权重 × min(3, 空气 VPD / 1 kPa) × 水分限制系数。

蒸发速率 = 蒸发系数 × 顶面面积 × max(0, 基质饱和水汽压 − 空气水汽压) × min(1, 当前储水 / 持水阈值储水)。压力用 kPa,结果为 L/h;不计算凝结补水。

热容量 = 干基质体积热容量 × 体积 + 储水质量 × 4180 J/(kg·K)。光照热输入 = 吸收率 × 顶面积 × 光照;换热 = 换热系数 × 容器外面积 × 温差;蒸发潜热采用 2.45 MJ/kg。换热采用指数积分,内部最多 5 秒一步,必要时细分,按一分钟输出。

适用范围

本版本不计算内部水分梯度、EC、凝结、冻结、沸腾、主动根区调温或作物生长。基质温度超出 0~80°C 时停止计算并提示。体积含水率不等于空气相对湿度。