Dit artikel onderzoekt hoe dampdrukverschillen (VPD) de transpiratiesnelheden in cannabisplanten beïnvloeden. Transpiratie is een proces waarbij water en essentiële voedingsstoffen door de plant van cel naar cel bewegen. Inzicht in VPD bij verschillende temperaturen en relatieve vochtigheid, en het effect ervan op dit proces, is belangrijk om maximale plantengroei te verkrijgen. We behandelen ook de impact van setpoints op groeiomgevingen en energiekosten, samen met een analyse van hoe gegevens over besproeiing en transpiratie de keuze van apparatuur kunnen beïnvloeden.

we leerden allemaal over de watercyclus in de lagere school-regen, verdamping, wolken, regen, enzovoort. Deze cyclus wordt steeds belangrijker in de cannabisindustrie omdat het behoud van de juiste ruimtecondities voor een binnenkweek essentieel is voor het succes van een kweekoperatie. Temperatuur en vochtigheid spelen een grote rol in de werking van cannabisplanten en hebben een directe invloed op zowel de opbrengst als de algehele kwaliteit van de plant. We moeten verder kijken dan de vereenvoudigde precipitatiecyclus en begrijpen dat ruimteomstandigheden direct invloed hebben op het vermogen van een plant om te zweten of te transpireren.

een veel voorkomende misvatting is dat de transpiratie van cannabisplanten de relatieve vochtigheid in een kweekruimte zal beïnvloeden. In werkelijkheid is dat omgekeerd-met behulp van het paradigma dat de kameromstandigheden invloed hebben op het vermogen van de planten om te transpireren in plaats van de planten transpiratie die de kamerconditie beïnvloedt, is een goed perspectief om te hebben bij het lezen van dit artikel. In een ideale omgeving zouden de instelomstandigheden (temperatuur en vochtigheid) perfect stabiel worden gehouden en nooit afwijken, ongeacht wat er in de ruimte gebeurt. Het houden van de omstandigheden van de ruimte perfect stabiel is de taak van de mechanische apparatuur die wordt gebruikt om de omgevingsomstandigheden van de ruimte te controleren. Als we een bepaalde ruimte kunnen handhaven, is de vraag: onder welke omstandigheden gedijt cannabis?

zoals we zullen bespreken, drijft de planttranspiratie de plantgroei aan en het dampdrukverschil (VPD) drijft de planttranspiratie aan. Temperatuur en vochtigheid beïnvloeden beide het dampdrukverschil, een factor waarmee rekening moet worden gehouden bij het nemen van beslissingen over faciliteitssystemen-vooral als het gaat om de lastige overwegingen rond de selectie van verwarmings -, ventilatie-en airconditioningsapparatuur (HVAC). Om planten te laten gedijen in een binnenkweekruimte, moet de VPD op een bepaald niveau zijn, dat voor elke situatie en elke groeifase anders kan zijn. Omdat de temperatuur en vochtigheid van invloed zijn op de VPD, moeten de temperatuur en vochtigheid beide op het juiste niveau zijn-op het juiste “setpoint”-wat betekent dat warmte en vocht op verschillende tijdstippen uit de kweekruimte moeten worden toegevoegd of verwijderd.

inzicht in de stuurprogramma ‘ s achter dit proces is de sleutel tot het selecteren van het juiste HVAC-systeem voor uw operatie. In onze ervaring kan een setpointverschil van slechts 10% een aanzienlijke impact hebben op de dimensionering van het HVAC-systeem, de aanloopkosten en de lopende energiekosten. Het is de moeite waard om te onderzoeken of een klein verschil in ontwerpsetpunt een grote impact zal hebben op de kosten van uw HVAC-systeem, zonder veel impact te hebben op de productopbrengst van uw bedrijf.

inzicht in VPD en Transpiratiesnelheden

temperatuur en vochtigheid zijn bepalende factoren voor VPD, ook wel dampdrukdeficit genoemd, wat echt de gezondheid van een cannabisplant beïnvloedt. Dampdruk is de druk waarbij vloeistof een damp wordt. Hier is een echt voorbeeld van dampdruk in actie: wanneer je water kookt op de kachel, verhit je het water, waardoor de druk wordt verhoogd tot een punt waarop het de dampdruk van de atmosfeer eromheen bereikt en stoom wordt. In de cannabiskweek verwijst VPD naar het verschil tussen de dampdruk binnen een plant en de dampdruk van de lucht rondom de plant. VPD is verantwoordelijk voor het aansturen van een proces in de plant dat bekend staat als transpiratie, wat direct invloed heeft op de gezondheid van de plant.

transpiratie is een proces waarbij water en andere essentiële voedingsstoffen door een plant van cel naar cel bewegen. Het is ook de manier waarop planten hun eigen temperatuur regelen en de kooldioxide die ze nodig hebben uit de lucht halen. VPD drijft transpiratie en de opname van voedingsstoffen van de wortels van een plant naar het bovenste gedeelte van een plant. Water beweging treedt op als gevolg van planten vrijgeven van waterdamp in de lucht door openingen genaamd stomata-bijna alsof ze zweten.

als VPD te klein is, worden piekgroeipercentages niet bereikt en kunnen problemen als schimmel of wortelrot een probleem worden. Als de VPD te groot is, zal de plant stomata sluiten in een poging om transpiratie te beperken, wat kan resulteren in problemen als tip burn en bladkrul. VPD kan direct worden berekend aan de hand van de temperatuur en relatieve vochtigheid (RH) van zowel de plant als de kweekruimte. Beide concepten worden hieronder in detail uitgelegd. De oppervlaktetemperatuur van de plant en de droge boltemperatuur van de kamer zijn ongeveer hetzelfde, maar aangezien de plant watervorming heeft, zal het plantoppervlak bij het transpireren op 100% RV zijn. Voor een bepaalde ontwerptemperatuur kunnen we de VPD moduleren door de relatieve vochtigheid van de kweekruimte te veranderen.

een VPD-bereik van 0,8-1,1 (kPa) is algemeen bekend als ideaal in de vegetatieve fase, terwijl een VPD–bereik van 1,0-1,5 (kPa) algemeen bekend is als ideaal in de bloeifase. Tabellen I en II laten zien dat hetzelfde ideale VPD bereik kan worden verkregen bij verschillende temperaturen en relatieve vochtigheid.

simpel gezegd: Consistente temperatuur en relatieve vochtigheid in de ruimte — > consistent dampdrukdeficit –> plant transpiratie –> plantengroei.

Dit concept wordt verder geïllustreerd in Figuur 1 op de psychrometrische grafiek, een veelgebruikte tool die grafisch de relatie tussen luchttemperatuur en relatieve vochtigheid en andere eigenschappen illustreert.

Wat zijn de maatstaven?

zoals hierboven uitgelegd, is het behouden van de juiste setpoints van binnenkweekruimtes essentieel voor het succes van een operatie, maar wat meten we en hoe meten we het? Er zijn een paar dingen te begrijpen over het meten van temperatuur en vochtigheid en het bepalen van VPD:

• natte en droge bulb Temperatuurmetingen: droge bulb temperatuur is de temperatuurmeting die de meesten van ons kennen; de temperatuur die wordt weergegeven op de thermostaat in een huis. Natte bol temperatuur is de temperatuur die een thermometer leest wanneer zijn bol is gewikkeld in een vochtige doek. De natte boltemperatuur geeft aan hoeveel vocht er in de lucht aanwezig is. Bij een relatieve vochtigheid van 100% zijn de natte en droge boltemperaturen gelijk. Als het verschil tussen de droge en natte boltemperatuur klein is, zit er een grote hoeveelheid vocht in de lucht. Er is zoveel vocht in de lucht dat het lijkt op het hebben van een natte doek rond de thermometer lamp. Als er een groot verschil is tussen de droge en natte boltemperatuur, is de lucht droog.

• relatieve vochtigheid: Relatieve vochtigheid (RH) is een meting van de hoeveelheid vocht in de lucht uitgedrukt als een percentage van het maximaal mogelijke vocht in de lucht bij een bepaalde droge boltemperatuur. Naarmate de vochtigheid toeneemt, zal de lucht van een binnenruimte uiteindelijk een staat van verzadiging bereiken. Wanneer lucht zijn capaciteit voor maximaal mogelijk vocht heeft bereikt, zal water de lucht verlaten in de vorm van wolken, dauw of condensatie. Bij warmere temperaturen kan lucht meer vocht vasthouden. Als de hoeveelheid vocht in een ruimte constant zou blijven en de temperatuur zou stijgen, zou de relatieve vochtigheid afnemen. Dit komt omdat de totale hoeveelheid aanwezige vocht hetzelfde is, maar het is mogelijk dat de lucht meer vocht opneemt, daarom is de lucht verder van het maximaal mogelijke vocht, wat resulteert in een lager percentage. Omgekeerd, als het vochtgehalte constant zou blijven terwijl de temperatuur daalde, zou de relatieve vochtigheid toenemen omdat het vocht in de lucht dichter bij het maximaal mogelijke vocht ligt, wat resulteert in een hoger percentage.

Apparatuurselectie

de sleutel tot gezonde VPD-en transpiratiesnelheden is het leveren van gecontroleerde omgevingsomstandigheden, die een rol zullen spelen wanneer u apparatuur selecteert voor uw operatie.

de rol van HVAC-apparatuur is om de ruimte zo dicht mogelijk bij de instelpunten voor temperatuur en vochtigheid van het ontwerp te houden, omdat dit de grootste impact op het product zal hebben. Aan het begin van een project sturen we een HVAC-enquêtedocument naar onze klanten om hun projectvereisten te bepalen. De verstrekte informatie stelt de ingenieurs in staat om de “ontwerpvoorwaarden” te bepalen, die de ingenieur vertelt wat ze nodig hebben om rond te ontwerpen. Informatie zoals temperatuur en vochtigheid setpoints evenals type en hoeveelheid verlichting, water geven, en afvoersnelheden worden verzameld.

Met deze informatie kan de ontwerper de transpiratiesnelheid van de planten en de warmtebelasting van de apparatuur schatten, die respectievelijk latente en sensibele belastingen worden genoemd. De HVAC-apparatuur zal de warmtebelasting en vochtigheidsbelasting uit de ruimte verwijderen, Dus hoe nauwkeuriger de informatie die door de kweker wordt verstrekt, hoe nauwkeuriger de dimensionering van het systeem zal zijn.

het bepalen van Transpiratiesnelheden en Vochtreguleringsstrategieën

een van de beste, meest eenvoudige methoden voor het bepalen van transpiratiesnelheden is het gebruik van bekende watersnelheden om de transpiratie indirect te kwantificeren. Zodra irrigatiewater in een ruimte wordt geïntroduceerd, kan het twee dingen doen: blijf binnen de plant of pot, verhogen de totale massa, of laat de plant of pot als afvoer of transpiratie. De algemene aanname is dat relatief weinig van de watermassa wordt achtergelaten in de pot of plant, en de rest van het water wordt verloren door afvoer en transpiratie tussen Wateringen. Het kwantificeren van de bewatering is doorgaans eenvoudig, maar het kwantificeren van afvoer kan moeilijk zijn, afhankelijk van welke kweekmethode wordt gebruikt. Gegevens kunnen worden verzameld op het niveau van de kweekfaciliteit, het groeistadium, het kamerniveau of het niveau van de plant.

goed ontworpen HVAC-apparatuur regelt niet alleen de temperatuur van een ruimte, maar verwijdert ook het vocht dat door de planten wordt getransporteerd om de relatieve vochtigheid op het juiste instelpunt te houden. Er zijn tal van vochtreguleringsstrategieën. Op het meest basale niveau is de luchtontvochtiger, die een koelproces gebruikt om de lucht te onderkoelen tot zijn verzadigingspunt om het vocht uit de lucht te halen. Hoewel dit effectief is, is dit een inherent inefficiënt proces omdat de compressorwarmte in de ruimte wordt afgevoerd, wat de warmtebelasting verhoogt die de HVAC-apparatuur moet verzorgen. Op het meest gecompliceerde niveau kan uw ontwerper het ontvochtigingsschema toevoegen aan het totale HVAC-ontwerp, waarbij de lucht kan worden onderkoeld bij de spoelen om het water uit de lucht te halen, dan kan de lucht worden opgewarmd om de ruimte niet te overkoelen. Voor een maximale energie-efficiëntie kan de lucht opnieuw worden verwarmd met warm water of warm gas dat wordt geproduceerd door de warmte die wordt afgevoerd uit de koelapparatuur.

Wat gebeurt er als we de instelpunten voor vochtigheid en temperatuur variëren? Als de temperatuur-en vochtigheidsinstelpunten worden verlaagd, neemt de piekbelasting op het HVAC-systeem toe, evenals de energie die nodig is om de apparatuur te laten draaien. Evenzo is het omgekeerde waar-als de temperatuur-en vochtigheidsinstelpunten worden verhoogd, neemt de piekbelasting op het systeem af en neemt de energie die nodig is om de apparatuur te draaien ook af. Het is in het belang van de teler, zowel vanuit het oogpunt van de eerste kosten als vanuit het oogpunt van de operationele kosten, om hun werking zo warm en vochtig mogelijk te laten verlopen.

laten we teruggaan naar tabel II. zoals u kunt zien, is de berekende VPD bij 70 °F en 60% RH vergelijkbaar met de berekende VPD bij 75 °F en 65% RH. Daarom kunnen de planten net zo goed presteren bij de hogere temperatuur en vochtigheid setpoint dan bij de lagere temperatuur en vochtigheid setpoint, maar de effecten op de eerste kosten, fysieke grootte, en het energieverbruik van het HVAC-systeem zal aanzienlijk zijn. In onze ervaring kan een setpoint verschil van slechts 10% een dramatisch effect hebben.

Real World Case Study

de kwestie van de selectie van apparatuur kwam tot leven in een recent project met zeer specifieke doelstellingen. Klanten komen regelmatig naar ons met specifieke temperatuur en vochtigheid setpoints en bereiken in het achterhoofd. Vaak worden deze setpoints bepaald door ervaring in het veld, en niet noodzakelijk door het verzamelen van informatie over de VPD vereist. De kwekers weten dat hun planten gedijen onder bepaalde omstandigheden, maar normaal gesproken hebben ze dit bepaald door middel van een trial and error proces. In deze casestudy had onze klant-een kweek-en extractiefaciliteit-een nauwkeurige temperatuur-en vochtigheidscontrole nodig voor zijn kweekruimtes, met een grote focus op energie-efficiëntie. Net als de meeste van onze klanten hadden ze specifieke temperatuur-en vochtigheidsinstelpunten voor ogen: 76 °F en 55% RV.

het voorgestelde HVAC-systeem was een watergekoeld koelwatersysteem, met een economizer om compressorvrij te kunnen werken wanneer de omstandigheden buitenshuis dit toelaten. Het warme water voor de installatie wordt geleverd via warmtepompen die de warmte die wordt afgevoerd uit de chillers gebruiken als bron voor de verwarmingskringloop. Ventilatorspoelen in de kweekruimtes maken gebruik van variabele frequentieaandrijvingen om te ontvochtigen zonder de ruimtes te overkoelen.

omdat duurzaamheid een kerndoel van de klant was, besloten we om te beginnen met een andere aanpak-een schoenendoos energiemodel om de implicaties van verschillende setpoints op de grootte en het energieverbruik van de HVAC-apparatuur te beperken. We hebben de klant kunnen laten zien dat hij, door zijn temperatuur-en vochtigheidsinstelpunten naar boven aan te passen, in staat zou zijn om dezelfde VPD in de ruimte te behouden, terwijl de grootte van de HVAC-apparatuur met 33% daalde en het energieverbruik van de HVAC-apparatuur met meer dan 35% per jaar daalde. Door specifiek naar de VPD te kijken en die maatstaf te gebruiken om beslissingen te nemen over het vereiste temperatuur-en vochtigheidsinstelpunt, konden we een HVAC-systeem ontwerpen dat voldeed aan hun duurzaamheidsdoelstellingen en de grootte van de apparatuur verminderde, terwijl we er toch voor zorgden dat hun installaties zouden gedijen.

de initiële criteria die de klant ons heeft verstrekt, een temperatuurinstelpunt van 76 ° F en een relatieve vochtigheid instelpunt van 55%, zouden hebben geresulteerd in een HVAC-installatie van 600 ton koeling. Door eerst naar de VPD te kijken en die vervolgens te gebruiken om de setpoints te bepalen, konden we de apparatuur reduceren tot 400 ton koeling. Deze apparatuur is ruwweg ¾ de fysieke grootte en 66% van de kosten van de grotere 600 ton systeem.

Final Thoughts

Proper HVAC equipment design –>consistente temperatuur en relatieve vochtigheid in de ruimte –> consistente dampdrukdeficit –> plant transpiration –> div>plantengroei.

Het is duidelijk dat een goed ontwerp van de HVAC-apparatuur noodzakelijk is om een consistente temperatuur en relatieve vochtigheid in een ruimte te houden. Het is ook algemeen erkend dat de groei van de plant wordt beïnvloed, zowel positief als negatief, door de ruimte temperatuur en vochtigheid en dus dampdruk tekort. Wat vaak over het hoofd wordt gezien of onbekend is dat kleine veranderingen in temperatuur-en vochtigheidsinstelpunten een onmerkbare impact kunnen hebben op het dampdrukverschil en een grote impact kunnen hebben op de grootte, Eerste kosten en bedrijfskosten van het HVAC-systeem.

Disclaimer

Wij zijn geen kwekers, wij zijn ingenieurs. Als zodanig beweren we niet de volledige effecten te begrijpen van een operatie die bij hogere temperatuur-en vochtigheidsinstelpunten wordt uitgevoerd op de kwaliteit en kwantiteit van de installatie. Het doel van dit artikel is om de effecten van temperatuur en vochtigheid setpoint verschillen op HVAC dimensionering en energiekosten te illustreren, zodat kwekers een meer gefundeerde beslissing te nemen bij het bepalen van de juiste setpoints voor hun ruimte.