denne artikel undersøger, hvordan damptryksforskelle (VPD) påvirker transpirationshastigheder i cannabisplanter. Transpiration er en proces, hvor vand og essentielle næringsstoffer bevæger sig gennem planten fra celle til celle. Forståelse af VPD ved forskellige temperaturer og relative fugtigheder og dens virkning på denne proces er vigtig for at opnå maksimal plantevækst. Vi dækker også indvirkningen af setpunkter på vækstmiljøer samt energiomkostninger sammen med en analyse af, hvordan data omkring vandingshastigheder og transpiration kan påvirke valg af udstyr.

Vi lærte alle om vandcyklussen i junior high-regn, fordampning, skyer, regn og så videre. Denne cyklus får øget betydning i cannabisindustrien, fordi opretholdelse af de rigtige rumforhold for en indendørs vækst er afgørende for succesen med en dyrkningsoperation. Temperatur og fugtighed spiller en stor rolle i, hvordan cannabisplanter vil fungere, hvilket direkte påvirker både plantens udbytte og den samlede kvalitet. Vi må se ud over den forenklede nedbørscyklus og forstå, at rumforholdene direkte påvirker en plantes evne til at svede eller udvise.

en almindelig misforståelse er, at transpiration af cannabisplanter vil påvirke den relative fugtighed i et vækstrum. I virkeligheden er det baglæns-at bruge det paradigme, som rumforholdene påvirker planternes evne til at udvise snarere end planternes transpiration, der påvirker rumtilstanden, er et godt perspektiv at have, når man læser denne artikel. I en ideel indstilling vil rumindstillingsforholdene (temperatur og fugtighed) holdes perfekt stabile og vil aldrig afvige uanset hvad der sker i rummet. At holde rumforholdene perfekt stabile er jobbet med det mekaniske udstyr, der bruges til at kontrollere rummets miljøforhold. Hvis vi kan opretholde et givet sæt rumforhold, er spørgsmålet: under hvilke forhold trives cannabis?

som vi vil diskutere, driver plantetranspiration plantevækst, og VPD (VPD) driver plantetranspiration. Temperatur og fugtighed påvirker begge damptryksforskellen, en faktor, der skal overvejes, når man træffer beslutninger om facilitetssystemer-især når det kommer til de vanskelige overvejelser omkring opvarmning, ventilation og valg af klimaanlæg (HVAC) udstyr. For at planter skal trives i et indendørs vækstrum, skal VPD være på et bestemt niveau, hvilket kan være forskelligt for enhver situation og ethvert vækststadium. Da temperaturen og fugtigheden påvirker VPD, skal temperaturen og fugtigheden begge være på de rigtige niveauer-på det rigtige “setpunkt”-hvilket betyder, at varme og fugt skal tilføjes eller tages væk fra vækstrummet på forskellige tidspunkter.

at forstå driverne bag denne proces er nøglen til at vælge det passende HVAC-system til din drift. Det er vores erfaring, at en setpoint-forskel på kun 10% kan have en betydelig indvirkning på HVAC-systemstørrelse, upfront-omkostninger og løbende energikostnader. Det er værd at undersøge, om en lille forskel i designsætpunkt vil have stor indflydelse på dine VVS-systemomkostninger uden at have stor indflydelse på produktudbyttet i din operation.

forståelse af VPD og Transpirationshastigheder

temperatur og fugtighed er definerende faktorer for VPD, undertiden kaldet damptryksunderskud, hvilket er det, der virkelig påvirker sundheden for en cannabisplante. Damptryk er det tryk, hvor væske bliver en damp. Her er et virkeligt eksempel på damptryk i aktion: når du koger vand på komfuret, opvarmer du vandet og øger trykket til et punkt, hvor det når atmosfærens damptryk omkring det og bliver damp. I cannabisdyrkning henviser VPD til forskellen mellem damptryk i en plante og damptrykket i luften, der omgiver planten. VPD er ansvarlig for at drive en proces i planten kendt som transpiration, som direkte påvirker plantesundheden.Transpiration er en proces, hvor vand og andre essentielle næringsstoffer bevæger sig gennem en plante fra celle til celle. Det er også, hvordan planter regulerer deres egen temperatur og får den kulsyre, de har brug for, ud af luften. VPD driver transpiration og næringsoptagelsen fra rødderne af en plante til det øverste område af en plante. Vandbevægelse opstår som et resultat af planter, der frigiver vanddamp i luften gennem åbninger kaldet stomata-næsten som om de sveder.

hvis VPD er for lille, opnås ikke maksimale vækstrater, og problemer som skimmel eller rodrot kan blive et problem. Hvis VPD er for stor, lukker plantestomata i et forsøg på at begrænse transpiration, hvilket kan resultere i problemer som tipforbrænding og bladkrølle. VPD kan beregnes direkte ud fra temperaturen og den relative fugtighed (RH) for både planten og vækstrummet. Begge disse begreber er forklaret detaljeret nedenfor. Overfladetemperaturen på planten og rumets tørre pæretemperatur er omtrent den samme, men da planten har vanddannelse, vil plantens overflade være ved 100% RH, når den transpirerer. For en given designtemperatur kan vi modulere VPD ved at ændre RH i vækstrummet.

et VPD–interval på 0,8–1,1 (kPa) er almindeligvis kendt som ideelt i det vegetative stadium, mens et VPD-interval på 1,0-1,5 (kPa) almindeligvis er kendt som ideelt i blomstringstrinnet. Tabel i og II viser, at det samme ideelle VPD-interval kan opnås ved forskellige temperaturer og relative luftfugtigheder.

for at sige det enkelt: Konstant temperatur og relativ fugtighed i rummet –> konsistent damptrykunderskud — >plantetranspiration –> plantevækst.

dette koncept er yderligere illustreret i Figur 1 på det psykrometriske diagram, som er et almindeligt anvendt værktøj, der grafisk illustrerer forholdet mellem lufttemperatur og relativ fugtighed såvel som andre egenskaber.

Hvad er Metrics?

som forklaret ovenfor er det vigtigt at opretholde passende sætpunkter for indendørs vækstrum for en operation, men hvad måler vi, og hvordan måler vi det? Der er et par ting at forstå om måling af temperatur og fugtighed og bestemmelse af VPD:

• våd og tør pære temperaturaflæsninger: tør pære temperatur er den temperatur læsning de fleste af os er bekendt med; den temperatur, der vises på termostaten i et hjem. Våd pæretemperatur er den temperatur, som et termometer læser, når pæren er pakket ind i en fugtig klud. Den våde pæretemperatur angiver, hvor meget fugt der er til stede i luften. Når relativ fugtighed er 100%, er de våde og tørre pæretemperaturer ens. Hvis forskellen mellem de tørre og våde pæretemperaturer er lille, er der en stor mængde fugt i luften. Der er så meget fugt i luften, at det ligner at have en våd klud omkring termometerpæren. Hvis der er en stor forskel mellem de tørre og våde pæretemperaturmålinger, er luften tør.

• relativ fugtighed: Relativ fugtighed (RH) er en måling af mængden af fugt i luften udtrykt som en procentdel af den maksimalt mulige Fugtighed i luften ved en given tørpæretemperatur. Når fugtigheden stiger, vil luften i et indendørs rum til sidst nå en mætningstilstand. Når luften har nået sin kapacitet for maksimal fugtighed, vil vand forlade luften i form af skyer, dug eller kondens. Ved varmere temperaturer er luften i stand til at holde mere fugt. Hvis mængden af fugt i et rum skulle forblive konstant, og temperaturen steg, ville RH falde. Dette skyldes, at den samlede mængde fugt, der er til stede, er den samme, men det er muligt for luften at få mere fugt, derfor er luften længere væk fra den maksimale mulige fugtighed, hvilket resulterer i en lavere procentdel. Omvendt, hvis fugtindholdet skulle forblive konstant, mens temperaturen faldt, ville RH stige, fordi fugtigheden i luften er tættere på den maksimalt mulige fugtighed, hvilket resulterer i en højere procentdel.

valg af udstyr

nøglen til sunde VPD-og transpirationshastigheder er at give kontrollerede miljøforhold, som kommer i spil, når du vælger udstyr til din drift.

HVAC-udstyrets rolle er at holde rummet så tæt på designets temperatur-og fugtighedsindstillingspunkter som muligt, fordi dette vil have størst indflydelse på produktet. I starten af et projekt sender vi et HVAC-undersøgelsesdokument til vores kunder for at bestemme deres projektkrav. Oplysningerne giver ingeniørerne mulighed for at bestemme “designbetingelserne”, som fortæller ingeniøren, hvad de har brug for at designe rundt. Oplysninger såsom temperatur-og fugtighedsindstillingspunkter samt type og mængde lys, vanding og afstrømningshastigheder indsamles.

denne information giver designeren mulighed for at estimere planternes transpirationshastighed og varmebelastningen fra udstyret, der kaldes henholdsvis latente og fornuftige belastninger. HVAC-udstyret fjerner varmebelastningen og fugtighedsbelastningen fra rummet, så jo mere nøjagtige oplysningerne fra producenten er, desto mere nøjagtige bliver størrelsen af systemet.

bestemmelse af Transpirationshastigheder og Fugtighedsreguleringsstrategier

en af de bedste, mest enkle metoder til bestemmelse af transpirationshastigheder er at bruge kendte vandingshastigheder til indirekte at kvantificere transpiration. Når vandingsvand er introduceret i et rum, kan det gøre to ting: bliv inden for planten eller potten, øg dens samlede masse, eller lad planten eller potten være afstrømning eller transpiration. Den generelle antagelse er relativt lidt af vandmassen efterlades i potten eller planten, og resten af vandet går tabt for afstrømning og transpiration mellem vandinger. Kvantificering af vandingshastigheder er typisk ligetil, men kvantificering af afstrømning kan være vanskelig afhængigt af hvilken dyrkningsmetode der anvendes. Data kan indsamles på vækstfacilitetsniveau, vækststadium, rumniveau eller planteniveau.

korrekt designet HVAC-udstyr styrer ikke kun temperaturen i et rum, men det fjerner også fugtigheden, der opstår af planterne for at holde det relative fugtighedsforhold på det passende sætpunkt. Der er adskillige fugtighedsreguleringsstrategier. På det mest basale niveau er affugteren, der bruger en køleproces til at underkøle luften til dens mætningspunkt for at udtrække fugtigheden fra luften. Selvom det er effektivt, er dette en iboende ineffektiv proces, da kompressorvarmen afvises i rummet, hvilket øger den varmebelastning, som HVAC-udstyret skal tage sig af. På det mest komplicerede niveau kan din designer tilføje affugtningsskemaet i det overordnede HVAC-design, hvorved luften kan underkøles ved spolerne for at udtrække vandet ud af luften, så luften kan genopvarmes for ikke at overkøle rummet. For maksimal energieffektivitet kan genopvarmning af luft ske med varmt vand eller varm gas produceret af varmen afvist fra køleudstyret.

Hvad sker der, når vi varierer fugtighed og temperatur setpoints? Hvis temperatur-og fugtighedsindstillingspunkterne reduceres, øges spidsbelastningen på HVAC-systemet, ligesom den energi, der kræves for at køre udstyret. Tilsvarende er det modsatte sandt-hvis temperatur-og fugtighedsindstillingspunkterne øges, falder spidsbelastningen på systemet, og den energi, der kræves for at køre udstyret, falder også. Det er i producentens interesse, både fra et første omkostnings-og driftsomkostningsperspektiv, at køre deres drift så varmt og fugtigt som muligt.

lad os henvise Tilbage til tabel II. som du kan se, svarer den beregnede VPD ved 70 liter F og 60% RH til den beregnede VPD ved 75 liter F og 65% liter RH. Derfor kan planterne udføre lige så godt ved det højere temperatur-og fugtighedsindstillingspunkt end ved det lavere temperatur-og fugtighedsindstillingspunkt, men virkningerne på den første pris, fysiske størrelse og energiforbrug af HVAC-systemet vil være betydelige. Efter vores erfaring kan en sætpunktsforskel på kun 10% have en dramatisk effekt.

virkelige verden casestudie

spørgsmålet om valg af udstyr kom til live i et nyligt projekt med meget specifikke mål. Kunder kommer regelmæssigt til os med specifikke temperatur-og fugtighedsindstillingspunkter og intervaller i tankerne. Ofte bestemmes disse sætpunkter af erfaring på området og ikke nødvendigvis ved at indsamle oplysninger om den krævede VPD. Producenterne ved, at deres planter trives under visse forhold, men normalt har de bestemt dette gennem en prøve-og fejlproces. I dette casestudie, vores klient-et dyrknings-og udvindingsanlæg-havde brug for præcis temperatur-og fugtighedskontrol for deres vækstrum, med stort fokus på energieffektivitet. Som de fleste af vores kunder havde de specifikke temperatur-og fugtighedsindstillingspunkter i tankerne: 76 liter F og 55% RH.

det foreslåede HVAC-system var et vandkølet kølet vandsystem med en økonomeroperation for at muliggøre kompressorfri drift, når udendørs forhold tillader det. Det varme vand til anlægget leveres via varmepumper, der udnytter varmen afvist fra kølerne som kilde til opvarmningssløjfen. Ventilatorspoler inde i dyrkningsrummet bruger drev med variabel frekvens til at affugte uden overkøling af rummene.

da bæredygtighed var et kernemål for klienten, besluttede vi at starte med en anden tilgang-en skoboks-energimodel for at indsnævre implikationerne af forskellige setpunkter på størrelsen og energiforbruget af HVAC-udstyret. Vi var i stand til at vise klienten, at ved at justere deres temperatur-og fugtighedsindstillingspunkter opad, ville de være i stand til at opretholde den samme VPD i rummet, men alligevel faldt størrelsen på HVAC-udstyret med 33%, og energiforbruget forbundet med HVAC-udstyret faldt med op til 35% om året. Ved at se specifikt på VPD og bruge denne måling til at træffe beslutninger omkring det krævede temperatur-og fugtighedssætpunkt, var vi i stand til at designe et HVAC-system, der opfyldte deres bæredygtighedsmål og reducerede udstyrets størrelse, samtidig med at de sikrede, at deres planter ville trives.

de oprindelige kriterier, som klienten gav os, et temperatursætpunkt på 76 liter F og et relativt fugtighedssætpunkt på 55%, ville have resulteret i en HVAC-anlægsstørrelse på 600 tons køling. Ved først at se på VPD og derefter bruge det til at bestemme sætpunkterne, var vi i stand til at nedskære udstyret til 400 tons køling. Dette udstyr er stort set den fysiske størrelse og 66% af prisen på det større 600 ton system.

Endelige tanker

korrekt design af HVAC-udstyr –> ensartet temperatur og relativ fugtighed i rummet –> konsistent damptryksunderskud –> anlægstranspiration –> plantevækst.

det forstås, at korrekt HVAC-udstyrsdesign er nødvendigt for at holde ensartet temperatur og relativ fugtighed inden for et rum. Det er også almindeligt anerkendt, at plantevæksten påvirkes, både positivt og negativt, af rumtemperatur og fugtighed og derfor underskud på damptryk. Hvad der ofte overses eller ukendt er, at små ændringer i temperatur-og fugtighedsindstillingspunkter kan have en umærkelig indvirkning på damptryksdifferencen og en stor indvirkning på størrelsen, første omkostninger og driftsomkostninger for HVAC-systemet.

ansvarsfraskrivelse

Vi er ikke avlere, vi er ingeniører. Som sådan hævder vi ikke at forstå de komplette effekter af en operation, der kører ved højere temperatur-og fugtighedsindstillingspunkter, på plantekvalitet og kvantitet. Formålet med denne artikel er at illustrere virkningerne af temperatur-og fugtighedsindstillingsforskelle på HVAC-størrelse og energikostnader, at give producenterne mulighed for at træffe en mere informeret beslutning, når de bestemmer de passende sætpunkter for deres plads.