Cet article explore comment les différentiels de pression de vapeur (VPD) affectent les taux de transpiration chez les plants de cannabis. La transpiration est un processus dans lequel l’eau et les nutriments essentiels se déplacent à travers la plante d’une cellule à l’autre. La compréhension du VPD à différentes températures et humidités relatives, ainsi que son effet sur ce processus, est importante pour obtenir une croissance maximale des plantes. Nous couvrons également l’impact des points de consigne sur les environnements de croissance ainsi que les coûts énergétiques, ainsi qu’une analyse de la façon dont les données relatives aux taux d’arrosage et à la transpiration peuvent affecter la sélection des équipements.

Nous avons tous appris le cycle de l’eau dans les hautes eaux juniors – pluie, évaporation, nuages, pluie, etc. Ce cycle prend une importance accrue dans l’industrie du cannabis car le maintien des bonnes conditions d’espace pour une culture en intérieur est essentiel au succès d’une opération de culture. La température et l’humidité jouent un rôle important dans le fonctionnement des plantes de cannabis, affectant directement le rendement des plantes et la qualité globale. Nous devons regarder au-delà du cycle simplifié des précipitations et comprendre que les conditions spatiales affectent directement la capacité d’une plante à transpirer ou à transpirer.

Une idée fausse commune est que la transpiration des plants de cannabis affectera l’humidité relative dans une salle de culture. En réalité, c’est à rebours – utiliser le paradigme selon lequel les conditions de la pièce affectent la capacité des plantes à transpirer plutôt que la transpiration des plantes affectant l’état de la pièce est une bonne perspective à avoir lors de la lecture de cet article. Dans un cadre idéal, les conditions de consigne de la pièce (température et humidité) seraient maintenues parfaitement stables et ne dévieraient jamais indépendamment de ce qui se passe dans la pièce. Maintenir les conditions de la pièce parfaitement stables est le travail de l’équipement mécanique utilisé pour contrôler les conditions environnementales de la pièce. Si nous pouvons maintenir un ensemble donné de conditions de pièce, la question est: dans quelles conditions le cannabis prospère-t-il?

Comme nous le verrons, la transpiration des plantes stimule la croissance des plantes et le différentiel de pression de vapeur (VPD) stimule la transpiration des plantes. La température et l’humidité ont toutes deux un impact sur la différence de pression de vapeur, un facteur qui doit être pris en compte lors de la prise de décisions concernant les systèmes des installations, en particulier lorsqu’il s’agit des délibérations délicates entourant la sélection des équipements de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC). Pour que les plantes puissent prospérer dans un espace de culture intérieur, le VPD doit être à un niveau particulier, qui peut être différent pour chaque situation et chaque étape de croissance. Étant donné que la température et l’humidité affectent le VPD, la température et l’humidité doivent toutes deux être aux bons niveaux – au bon « point de consigne » – ce qui signifie que la chaleur et l’humidité devront être ajoutées ou retirées de la salle de culture à différents moments.

Comprendre les moteurs de ce processus est essentiel pour sélectionner le système CVC approprié pour votre exploitation. Selon notre expérience, une différence de consigne de seulement 10% peut avoir un impact significatif sur le dimensionnement du système CVC, les coûts initiaux et les coûts énergétiques continus. Il vaut la peine d’explorer si une petite différence de consigne de conception aura un impact important sur les coûts de votre système CVC, sans avoir beaucoup d’impact sur le rendement du produit de votre exploitation.

Comprendre la VPD et les taux de transpiration

La température et l’humidité sont des facteurs déterminants de la VPD, parfois appelée déficit de pression de vapeur, qui affecte réellement la santé d’une plante de cannabis. La pression de vapeur est la pression à laquelle le liquide devient une vapeur. Voici un exemple concret de pression de vapeur en action: Lorsque vous faites bouillir de l’eau sur le poêle, vous chauffez l’eau, augmentant la pression jusqu’à ce qu’elle atteigne la pression de vapeur de l’atmosphère qui l’entoure et devienne de la vapeur. Dans la culture du cannabis, le VPD fait référence à la différence entre la pression de vapeur à l’intérieur d’une plante et la pression de vapeur de l’air entourant la plante. La DPV est responsable d’un processus dans la plante appelé transpiration, qui a un impact direct sur la santé des plantes.

La transpiration est un processus dans lequel l’eau et d’autres nutriments essentiels traversent une plante d’une cellule à l’autre. C’est aussi la façon dont les plantes régulent leur propre température et obtiennent le dioxyde de carbone dont elles ont besoin dans l’air. Le VPD entraîne la transpiration et l’absorption des nutriments des racines d’une plante vers la partie supérieure d’une plante. Le mouvement de l’eau se produit lorsque les plantes libèrent de la vapeur d’eau dans l’air par des ouvertures appelées stomates – presque comme si elles transpiraient.

Si le VPD est trop petit, les taux de croissance de pointe ne sont pas atteints et des problèmes tels que la moisissure ou la pourriture des racines peuvent devenir un problème. Si le VPD est trop grand, les stomates de la plante se ferment pour tenter de limiter la transpiration, ce qui peut entraîner des problèmes tels que la brûlure de la pointe et la courbure des feuilles. La VPD peut être calculée directement à partir de la température et de l’humidité relative (HR) de la plante et de la salle de culture. Ces deux concepts sont expliqués en détail ci-dessous. La température de surface de la plante et la température du bulbe sec de la pièce sont approximativement les mêmes, mais comme la plante a de l’eau qui se forme, la surface de la plante sera à 100% HR lorsqu’elle se produira. Pour une température de conception donnée, nous pouvons moduler le VPD en changeant l’HR de la salle de culture.

Une plage de VPD de 0,8 à 1,1 (kPa) est communément appelée idéale au stade végétatif, tandis qu’une plage de VPD de 1,0 à 1,5 (kPa) est communément appelée idéale au stade de la floraison. Les tableaux I et II montrent qu’une même plage de VPD idéale peut être obtenue à différentes températures et humidités relatives.

Pour le dire simplement: Température et humidité relative constantes dans l’espace> déficit constant de pression de vapeur> transpiration des plantes growth> croissance des plantes.

Ce concept est illustré à la figure 1 du graphique psychrométrique, qui est un outil couramment utilisé qui illustre graphiquement la relation entre la température de l’air et l’humidité relative ainsi que d’autres propriétés.

Quelles sont les métriques ?

Comme expliqué ci-dessus, le maintien de points de consigne appropriés des salles de culture intérieures est essentiel au succès d’une opération, mais que mesurons-nous et comment le mesurons-nous? Il y a quelques choses à comprendre à propos de la mesure de la température et de l’humidité et de la détermination du VPD:

• Lectures de la température de l’ampoule humide et sèche: La température de l’ampoule sèche est la lecture de la température que la plupart d’entre nous connaissent; la température affichée sur le thermostat dans une maison. La température de l’ampoule humide est la température qu’un thermomètre lit lorsque son ampoule est enveloppée dans un chiffon humide. La température du bulbe humide indique la quantité d’humidité présente dans l’air. Lorsque l’humidité relative est à 100%, les températures du bulbe humide et sec sont égales. Si la différence entre les températures du bulbe sec et humide est faible, il y a une grande quantité d’humidité dans l’air. Il y a tellement d’humidité dans l’air que cela ressemble à un chiffon humide autour de l’ampoule du thermomètre. S’il y a une grande différence entre les lectures de température de l’ampoule sèche et humide, l’air est sec.

• Humidité relative: L’humidité relative (HR) est une mesure de la quantité d’humidité dans l’air exprimée en pourcentage de l’humidité maximale possible dans l’air à une température de bulbe sec donnée. À mesure que l’humidité augmente, l’air d’un espace intérieur finira par atteindre un état de saturation. Lorsque l’air a atteint sa capacité d’humidité maximale possible, l’eau quitte l’air sous forme de nuages, de rosée ou de condensation. Par temps plus chaud, l’air est capable de retenir plus d’humidité. Si la quantité d’humidité dans un espace devait rester constante et que la température augmentait, l’humidité relative diminuerait. En effet, la quantité totale d’humidité présente est la même, mais il est possible que l’air absorbe plus d’humidité, donc l’air est plus éloigné de l’humidité maximale possible, ce qui entraîne un pourcentage plus faible. Inversement, si la teneur en humidité devait rester constante pendant que la température diminuait, l’humidité relative augmenterait car l’humidité de l’air est plus proche de l’humidité maximale possible, ce qui entraînerait un pourcentage plus élevé.

Sélection de l’équipement

La clé pour des taux de VPD et de transpiration sains est de fournir des conditions environnementales contrôlées, qui entreront en jeu lorsque vous sélectionnerez l’équipement pour votre opération.

Le rôle de l’équipement CVC est de maintenir la pièce aussi proche que possible des consignes de température et d’humidité de conception, car cela aura le plus grand impact sur le produit. Au début d’un projet, nous envoyons un document d’enquête CVC à nos clients pour déterminer les exigences de leur projet. Les informations fournies permettent aux ingénieurs de déterminer les « conditions de conception », ce qui leur indique ce dont ils ont besoin pour concevoir. Des informations telles que les consignes de température et d’humidité ainsi que le type et la quantité de lumières, les taux d’arrosage et de ruissellement sont collectées.

Ces informations permettent au concepteur d’estimer le taux de transpiration des plantes et la charge thermique de l’équipement, appelées charges latentes et sensibles, respectivement. L’équipement de CVC éliminera la charge thermique et la charge d’humidité de l’espace, de sorte que plus les informations fournies par le producteur sont précises, plus le dimensionnement du système sera précis.

Détermination des taux de transpiration et des stratégies de contrôle de l’humidité

L’une des méthodes les meilleures et les plus simples pour déterminer les taux de transpiration consiste à utiliser des taux d’arrosage connus pour quantifier indirectement la transpiration. Une fois que l’eau d’irrigation est introduite dans un espace, elle peut faire deux choses: restez à l’intérieur de la plante ou du pot, en augmentant sa masse globale, ou laissez la plante ou le pot comme ruissellement ou transpiration. L’hypothèse générale est que relativement peu de la masse d’eau est laissée dans le pot ou la plante, et le reste de l’eau est perdu par le ruissellement et la transpiration entre les arrosages. La quantification des taux d’arrosage est généralement simple, mais la quantification du ruissellement peut être difficile selon la méthode de culture utilisée. Les données peuvent être recueillies au niveau de l’installation de culture, au stade de croissance, au niveau de la pièce ou au niveau de la plante.

Un équipement CVC bien conçu contrôlera non seulement la température d’un espace, mais il éliminera également l’humidité transpirée par les plantes pour maintenir le taux d’humidité relative au point de consigne approprié. Il existe de nombreuses stratégies de contrôle de l’humidité. Au niveau le plus élémentaire est le déshumidificateur, qui utilise un processus de réfrigération pour refroidir l’air jusqu’à son point de saturation afin d’extraire l’humidité de l’air. Bien qu’efficace, il s’agit d’un processus intrinsèquement inefficace car la chaleur du compresseur est rejetée dans l’espace, ce qui ajoute à la charge thermique dont l’équipement de CVC doit s’occuper. Au niveau le plus compliqué, votre concepteur peut ajouter le schéma de déshumidification à la conception CVC globale, l’air pouvant être sous-refroidi au niveau des bobines pour extraire l’eau de l’air, puis l’air peut être réchauffé afin de ne pas trop refroidir l’espace. Pour une efficacité énergétique maximale, le réchauffage de l’air peut être effectué avec de l’eau chaude ou du gaz chaud produit par la chaleur rejetée par l’équipement de refroidissement.

Que se passe-t-il lorsque nous faisons varier les consignes d’humidité et de température ? Si les consignes de température et d’humidité diminuent, la charge maximale sur le système CVC augmente, tout comme l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’équipement. De même, l’inverse est vrai – si les consignes de température et d’humidité sont augmentées, la charge de pointe sur le système diminue et l’énergie requise pour faire fonctionner l’équipement diminue également. Il est dans le meilleur intérêt du producteur, tant du point de vue des coûts initiaux que du point de vue des coûts d’exploitation, de faire fonctionner son exploitation aussi chaude et humide que possible.

Reportons-nous au tableau II. Comme vous pouvez le voir, la VPD calculée à 70 ° F et 60% d’HR est similaire à la VPD calculée à 75 ° F et 65% d’HR. Par conséquent, les installations peuvent fonctionner aussi bien au point de consigne de température et d’humidité plus élevé qu’au point de consigne de température et d’humidité plus bas, mais les effets sur le premier coût, la taille physique et la consommation d’énergie du système CVC seront importants. Selon notre expérience, une différence de consigne de seulement 10% peut avoir un effet dramatique.

Étude de cas dans le monde réel

La question de la sélection des équipements a pris vie dans un projet récent aux objectifs très précis. Les clients viennent régulièrement chez nous avec des consignes et des plages de température et d’humidité spécifiques à l’esprit. Souvent, ces points de consigne sont déterminés par l’expérience sur le terrain, et pas nécessairement par la collecte d’informations sur le VPD requis. Les producteurs savent que leurs plantes prospèrent dans certaines conditions, mais normalement, ils l’ont déterminé par un processus d’essais et d’erreurs. Dans cette étude de cas, notre client – une installation de culture et d’extraction – avait besoin d’un contrôle précis de la température et de l’humidité pour ses espaces de culture, en mettant l’accent sur l’efficacité énergétique. Comme la plupart de nos clients, ils avaient en tête des consignes de température et d’humidité spécifiques : 76 ° F et 55% HR.

Le système CVC proposé était un système d’eau glacée refroidi à l’eau, avec un fonctionnement économiseur pour permettre un fonctionnement sans compresseur lorsque les conditions extérieures le permettent. L’eau chaude de l’installation est fournie par des pompes à chaleur qui utilisent la chaleur rejetée par les refroidisseurs comme source pour la boucle de chauffage. Les ventilo-convecteurs à l’intérieur des salles de culture utilisent des entraînements à fréquence variable pour déshumidifier sans trop refroidir les espaces.

Parce que la durabilité était un objectif central du client, nous avons décidé de commencer par une approche différente – un modèle énergétique de boîte à chaussures pour affiner les implications des différents points de consigne sur la taille et la consommation d’énergie de l’équipement CVC. Nous avons pu montrer au client qu’en ajustant leurs consignes de température et d’humidité à la hausse, il serait en mesure de maintenir le même VPD dans l’espace, mais la taille de l’équipement CVC a diminué de 33% et la consommation d’énergie associée à l’équipement CVC a diminué de plus de 35% par an. En examinant spécifiquement le VPD et en utilisant cette métrique pour prendre des décisions concernant le point de consigne de température et d’humidité requis, nous avons été en mesure de concevoir un système CVC qui répondait à leurs objectifs de durabilité et réduisait la taille de l’équipement, tout en veillant à ce que leurs usines prospèrent.

Les critères initiaux que le client nous a fournis, une consigne de température de 76 ° F et une consigne d’humidité relative de 55%, auraient abouti à une taille d’usine CVC de 600 tonnes de refroidissement. En regardant d’abord le VPD, puis en l’utilisant pour déterminer les points de consigne, nous avons pu réduire la taille de l’équipement à 400 tonnes de refroidissement. Cet équipement représente environ ¾ de la taille physique et 66% du coût du système plus grand de 600 tonnes.

Réflexions finales

Conception correcte de l’équipement CVC –>température et humidité relative cohérentes dans l’espace>déficit constant de pression de vapeur — > transpiration des plantes — > croissance des plantes.

Il est entendu qu’une conception appropriée de l’équipement CVC est nécessaire pour maintenir une température et une humidité relative constantes dans un espace. Il est également généralement reconnu que la croissance de la plante est affectée, à la fois positivement et négativement, par la température et l’humidité de l’espace et donc le déficit de pression de vapeur. Ce qui est souvent négligé ou inconnu, c’est que de petits changements de consigne de température et d’humidité peuvent avoir un impact imperceptible sur la différence de pression de vapeur et un impact important sur la taille, le coût initial et les coûts d’exploitation du système CVC.

Avertissement

Nous ne sommes pas des cultivateurs, nous sommes des ingénieurs. En tant que tel, nous ne prétendons pas comprendre les effets complets d’une opération fonctionnant à des points de consigne de température et d’humidité plus élevés sur la qualité et la quantité de la plante. Le but de cet article est d’illustrer les effets des différences de consigne de température et d’humidité sur le dimensionnement CVC et les coûts énergétiques, afin de permettre aux producteurs de prendre une décision plus éclairée lors de la détermination des points de consigne appropriés pour leur espace.