Hidroponski sustavi i upravljanje mikroklimom zaštićenih prostora (296391)
Nositelj predmeta
Opis predmeta
Cilj kolegija je osposobiti studente za analitičko razumijevanje, projektiranje i integrirano upravljanje mikroklimatskim i hidroponskim sustavima u zaštićenim prostorima, uz naglasak na energetsku učinkovitost, optimizaciju proizvodnje i ekonomsku održivost. Specifični ciljevi su: -- Razviti razumijevanje fizikalnih, bioloških i energetskih procesa koji određuju mikroklimu zaštićenih prostora i njihov utjecaj na rast i produktivnost biljaka.
- Osposobiti studente za projektiranje i optimizaciju sustava grijanja, hlađenja, ventilacije, rasvjete i obogaćivanja CO₂ u zaštićenim prostorima, uz racionalan utrošak energije.
- Razviti kompetencije za primjenu psihrometrijskih i energetskih proračuna u upravljanju mikroklimom.
- Osposobiti studente za projektiranje i dimenzioniranje različitih hidroponskih sustava, uključujući upravljanje fertirigacijom i kontrolu hranive otopine.
- Razviti sposobnost za integraciju klimatskih i hidroponskih parametara u jedinstveni upravljački sustav temeljen na potrebama biljaka i vrijednostima abiotskih čimbenika okoline.
- Osposobiti studente za procjenu tehničke, energetske i ekonomske učinkovitosti sustava proizvodnje bilja u zaštićenim prostorima te donošenje stručnih odluka u kompleksnim proizvodnim uvjetima.
Vrsta predmeta
- Diplomski studij / Hortikultura / Povrćarstvo (Izborni predmet, 3. semestar, 2. godina)
- Diplomski studij / Hortikultura / Ukrasno bilje (Izborni predmet, 3. semestar, 2. godina)
- Diplomski studij / Hortikultura / Voćarstvo (Izborni predmet, 3. semestar, 2. godina)
ECTS: 6.00
Engleski jezik: R1
E-učenje: R1
Sati nastave: 60
Predavanja: 32
Vježbe u praktikumu: 16
Seminar: 6
Terenske vježbe: 6
Izvođač predavanja
Izvođač vježbi
Izvođač seminara
Ocjenjivanje
Dovoljan (2): 61-70%
Dobar (3): 71-80%
Vrlo dobar (4): 81-90%
Izvrstan (5): 91-100%
Uvjeti za dobivanje potpisa
Pozitivno ocijenjen seminarski rad i kolokvij
Opće kompetencije
- projektirati i integrirano upravljati mikroklimatskim i hidroponskim sustavima,
- racionalno koristiti energiju i druge resurse u proizvodnji,
- stručno prezentirati racionalno vođenje tehnologije,
- sudjelovati u radu tima.
Oblici nastave
- Predavanja
Prijenos informacija na predavanjima uglavnom se provodi putem „power point“ prezentacija, uz grafičko praćenja mikroklimatskih promjena na Molierovom klima dijagramu. Tijekom predavanja koriste se sljedeće tehnike: prikaz sadržaja na početku predavanja, pravljenje studentskih bilježaka, rasprava tijekom izlaganja uz moguća pitanja, pojašnjenja i ponavljanja važnih informacija te završni sažetak predavanja. Osim prezentacija nositelja, u nastavi se koriste i prezentacije inozemnih znanstvenika na engleskom jeziku. - Vježbe u praktikumu
Na vježbama u praktikumu studenti pomoću individualnih zadataka i korištenje Molierova dijagrama te klimatskih modela/aplikacija samostalno projektiraju elemente uređaja za reguliranje mikroklimatskih čimbenika (svjetlo, toplina, relativna vlaga zraka, CO2) i hranive otopine. Ujedno se pripremaju za samostalnu izradu seminarskog rada. - Terenske vježbe
Terenske vježbe obuhvaćaju posjetu hidroponskim proizvođačima povrća/cvijeća tijekom koje se studenti upoznaju s funkcioniranjem primijenjene opreme za upravljanje mikroklimom i hidroponske tehnike uzgoja bilja - Seminari
Studenti samostalno izrađuju i prezentiraju seminarski rad. Tijekom prezentacije raspravlja se o odabiru uređaja za reguliranje mikroklimatskih uvjeta i utrošku energije (svjetlosne, toplinske...), te projektiranom hidroponskom sustavu i interakciji mikroklime i hidropona.
Ishodi učenja i način provjere
| Ishod učenja | Način provjere |
|---|---|
| Analizirati i modelirati mikroklimatske procese u zaštićenim prostorima primjenom psihrometrijskih i energetskih proračuna (deficit tlaka vodene pare-VPD, rosište, prijenos topline i mase). | Pismeni ispit, završni ispit |
| Projektirati i optimizirati sustave upravljanja svjetlom, toplinom, hlađenjem i CO₂, uz procjenu energetske učinkovitosti i troška energije po jedinici proizvoda. | Seminarski rad - program racionalnog vođenja klime |
| Primijeniti modele i sustave automatizacije (senzorski sustavi, proporcionalno–integralno–derivacijska (PID) regulacija, simulacije) za upravljanje mikroklimom na temelju potreba biljaka i vrijednosti abiotskih čimbenika okoline. | Pismeni ispit, završni ispit |
| Projektirati i dimenzionirati hidroponske sustave (na inertnim supstratima i bez supstrata) uz kritičku procjenu njihove tehničke i proizvodne učinkovitosti. | Pismeni ispit, završni ispit |
| Formulirati, pripremiti i korigirati hranivu otopinu prema potrebama biljne vrste, upravljati fertirigacijom i kontrolirati salinitet tijekom vegetacije. | Kolokvij, pismeni ispit, završni ispit |
| Povezati upravljanje mikroklimom i hidroponskim sustavom te izraditi i prezentirati projekt tehnički i ekonomski održivog sustava proizvodnje bilja u zaštićenom prostoru. | Pismeni ispit, završni ispit |
Način rada
Obveze nastavnika
Održavanje predavanja, vježbi u praktikumu i terenskih vježbi prema nastavnim cjelinama te objava nastavnih materijala u MOODLE sustavu. Podjela seminarskih radova i njihovo ocjenjivanje. Održavanje i ocjenjivanje pismenih ispita i završnog ispita.
Obveze studenta
Redovito pohađanje nastave. Izrada, predaja i prezentacija seminarskog rada. Polaganje kolokvija i pismenih ispita te prema potrebi završnog ispita.
Polaganje ispita
| Elementi praćenja | Maksimalno bodova ili udio u ocjeni | Bodovna skala ocjena | Ocjena | Broj sati izravne nastave | Ukupni broj sati rada prosječnog studenta | ECTS bodovi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pohađanje nastave |
< 60% 60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Nedovoljan (1) Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
60 | 54 | 1,8 | |
| Pismeni kolokvij (PK) | 35% |
<60% 60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Nedovoljan (1) Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
20 | 48 | 1,6 |
| Pismeni ispit (PI) | 35% |
<60% 60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Nedovoljan (1) Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
12 | 48 | 1,6 |
| Seminarski rad (SEM) | 30% |
<60% 60-70% 71-80% 81-90% 91-100% |
Nedovoljan (1) Dovoljan (2) Dobar (3) Vrlo dobar (4) Izvrstan (5) |
28 | 30 | 1,0 |
| UKUPNO | Konačna ocjena = PK * 0,35 + PI * 0,35 + SEM +0,3 | 60 | 180 | 6 |
| Elementi praćenja | Opis | Rok | Nadoknada |
|---|---|---|---|
| Pohađanje nastave | Student pohađa predavanja, seminare, vježbe u praktikumu i terensku nastavu | ||
| Pismeni kolokvij (PK) | Pismeni kolokvij obuhvaća gradivo nastavnih cjelina od 1. do 7. tjedna nastave | Osmi tjedan nastave | Redoviti ispitni rokovi |
| Pismeni ispit (PI) | Pismeni ispit obuhvaća gradivo nastavnih cjelina od 9. do 13. tjedna nastave. | Petnaesti tjedan nastave | Redoviti ispitni rokovi |
| Seminarski rad (SEM) | Seminarski rad obuhvaća izradu i prezentaciju projekta hidroponskog sustava i reguliranja mikroklimatskih čimbenika u zadanom zaštićenom prostoru. | Petnaesti tjedan nastave | Redoviti ispitni rokovi |
Tjedni plan nastave
- 4 P- Sustavi zaštićenih prostora – energetski i biološki okvir
- 2 P - Svjetlo u zaštićenom prostoru; 2 VP - Projektiranje dopunskog osvjetljenja u svrhu racionalnijeg utroška energije
- 2 P - Toplina, grijanje i energetska bilanca; 2 VP - Projektiranje sustava grijanja i smanjenja gubitaka topline u svrhu racionalnijeg utroška energije
- 2 P - Hlađenje i smanjenje temperature zraka; 2 VP - Upravljačke strategije; dinamički modeli mikroklime
- 4 P - Psihrometrija i analiza mikroklime
- 2 P - Upravljanje CO₂ i fotosintetska učinkovitost; 2 VP - analiza potrošnje energije
- 4 P - Automatizacija i upravljački sustavi; Uvod u hidroponiku
- 2 S - Pismeni ispit 1: Upravljanje mikroklimatskim čimbenicima u zaštićenom prostoru
- 4 P - Hidroponski sustavi; hraniva otopina (HO): priprema, kontrola i proračuni
- 4 P - Komparativna analiza primjene hidroponskih sustava u praksi
- 4 VP - Priprema, kontrola i proračun HO, kolokvij
- 2 P - Integracija mikroklime i hidroponike; 2 VP - Projektiranje hidroponskog sustava s upravljanjem mikroklimom
- 4 P - Fiziološki stres i upravljanje rizikom
- 6 TV - Posjet hidroponskim proizvođačima - funkcioniranje primijenjene opreme za upravljanje mikroklimom i hidroponske tehnike uzgoja bilja
- 4 S - Studentske prezentacije projekata hidroponskog sustava s upravljanjem mikroklimom; Pismeni ispit 2: Hidroponski sustavi u zaštićenim prostorima
Obvezna literatura
- Stanghellini, C., Van 't Ooster, B., Heuvelink, E. (2024). Greenhouse horticulture - Technology for optimal crop production. Brill, Leiden.
- Benko, B., Fabek Uher, S., Radman, S., Opačić, N. (2024). Hydroponic Production Systems in Greenhouses. In: Climate Smart Greenhouses-Innovations and Impacts 1-26, IntechOpen, London
- Farvardin, M., Taki, M., Gorjian, S., Shabani, E., & Sosa-Savedra, J. C. (2024). Assessing the Physical and Environmental Aspects of Greenhouse Cultivation: A Comprehensive Review of Conventional and Hydroponic Methods. Sustainability, 16(3), 1273.
Preporučena literatura
- Zhao, S., & Song, W. (2025). Sustainable Development of Controlled Environment Agriculture. Agronomy, 15(9), 2129.
- Seri,E., Petitta, M., Papaioannou, C., Katsoulas, N., Cornaro, C. (2025). Sustainable Greenhouse Microclimate Modeling: A Comparative Analysis of Recurrent and Graph Neural Networks. Building and Environment, 284, 113473
Sličan predmet na srodnim sveučilištima
- Greenhouse Horticulture & Climate Management, Wageningen University & Research; Environmental Management Systems in Horticulture, Polytechnic University of Catalonia; Colture protette, University of Padova; Vegetable production in controlled systems, University of Ljubljana