Acest articol explorează modul în care diferențele de presiune a vaporilor (VPD) afectează ratele de transpirație în plantele de canabis. Transpirația este un proces în care apa și nutrienții esențiali se deplasează prin plantă de la celulă la celulă. Înțelegerea VPD la diferite temperaturi și umidități relative și efectul său asupra acestui proces este important pentru a obține o creștere maximă a plantelor. De asemenea, acoperim impactul punctelor stabilite asupra mediilor de creștere, precum și costurile energiei, împreună cu o analiză a modului în care datele din jurul ratelor de udare și transpirație pot afecta selecția echipamentelor.

am învățat cu toții despre ciclul apei în liceu-ploaie, evaporare, nori, ploaie și așa mai departe. Acest ciclu capătă o importanță sporită în industria canabisului, deoarece menținerea condițiilor de spațiu potrivite pentru o creștere în interior este esențială pentru succesul unei operațiuni de cultivare. Temperatura și umiditatea joacă un rol important în modul în care vor funcționa plantele de canabis, afectând direct atât randamentul plantelor, cât și calitatea generală. Trebuie să privim dincolo de ciclul simplificat de precipitații și să înțelegem că condițiile spațiale afectează în mod direct capacitatea unei plante de a transpira sau de a transpira.o concepție greșită comună este că transpirația plantelor de canabis va afecta umiditatea relativă într-o cameră de creștere. În realitate, acest lucru este invers-utilizarea paradigmei conform căreia condițiile camerei afectează capacitatea plantelor de a transpira, mai degrabă decât transpirația plantelor care afectează starea camerei este o perspectivă bună de a avea atunci când citiți acest articol. Într-un cadru ideal, condițiile de referință ale camerei (temperatură și umiditate) ar fi menținute perfect stabile și nu s-ar abate niciodată indiferent de ceea ce se întâmplă în cameră. Menținerea condițiilor camerei perfect stabile este sarcina echipamentului mecanic utilizat pentru a controla condițiile de mediu ale camerei. Dacă putem menține un anumit set de condiții de cameră, întrebarea este: în ce condiții prosperă canabisul?

după cum vom discuta, transpirația plantelor conduce creșterea plantelor și diferența de presiune a vaporilor (VPD) conduce transpirația plantelor. Temperatura și umiditatea influențează atât diferența de presiune a vaporilor, un factor care trebuie luat în considerare atunci când se iau decizii cu privire la sistemele instalației-mai ales atunci când vine vorba de deliberările dificile din jurul selecției echipamentelor de încălzire, ventilație și aer condiționat (HVAC). Pentru ca plantele să prospere într-un spațiu de creștere interior, VPD trebuie să fie la un anumit nivel, care poate fi diferit pentru fiecare situație și fiecare etapă de creștere. Deoarece temperatura și umiditatea afectează VPD, temperatura și umiditatea trebuie să fie la nivelurile corecte-la „valoarea de referință”potrivită-ceea ce înseamnă că căldura și umiditatea vor trebui adăugate sau luate din camera de creștere în momente diferite.

înțelegerea driverelor din spatele acestui proces este esențială pentru selectarea sistemului HVAC adecvat pentru funcționarea dvs. Din experiența noastră, o diferență de referință de doar 10% poate avea un impact semnificativ asupra dimensionării sistemului HVAC, a costurilor inițiale și a costurilor de energie în curs. Merită explorat dacă o mică diferență în valoarea de referință a designului va avea un impact mare asupra costurilor sistemului HVAC, fără a avea un impact prea mare asupra randamentului produsului operațiunii dvs.

înțelegerea VPD și a ratelor de transpirație

temperatura și umiditatea sunt factori definitori pentru VPD, uneori numiți deficit de presiune a vaporilor, ceea ce afectează cu adevărat sănătatea unei plante de canabis. Presiunea vaporilor este presiunea la care lichidul devine vapori. Iată un exemplu din lumea reală de presiune a vaporilor în acțiune: când fierbeți apă pe aragaz, încălziți apa, crescând presiunea până la un punct în care atinge presiunea de vapori a atmosferei din jurul ei și devine abur. În cultivarea canabisului, VPD se referă la diferența dintre presiunea de vapori din interiorul unei plante și presiunea de vapori a aerului din jurul plantei. VPD este responsabil pentru conducerea unui proces în plantă cunoscut sub numele de transpirație, care are un impact direct asupra sănătății plantelor.

transpirația este un proces în care apa și alți nutrienți esențiali se deplasează printr-o plantă de la celulă la celulă. Este, de asemenea, modul în care plantele își reglează propria temperatură și obțin dioxidul de carbon de care au nevoie din aer. VPD conduce transpirația și absorbția nutrienților de la rădăcinile unei plante la zona superioară a unei plante. Mișcarea apei are loc ca urmare a plantelor care eliberează vapori de apă în aer prin deschideri numite stomate-aproape ca și cum ar transpira.

dacă VPD este prea mic, ratele maxime de creștere nu sunt atinse, iar probleme precum mucegaiul sau putregaiul rădăcinii pot deveni o problemă. Dacă VPD este prea mare, stomatele plantei se vor închide în încercarea de a limita transpirația, ceea ce poate duce la probleme precum arderea vârfurilor și ondularea frunzelor. VPD poate fi calculat direct din temperatura și umiditatea relativă (RH) atât a plantei, cât și a camerei de creștere. Ambele concepte sunt explicate în detaliu mai jos. Temperatura suprafeței plantei și temperatura bulbului uscat din cameră sunt aproximativ aceleași, dar din moment ce planta are formare de apă, suprafața plantei va fi la 100% RH atunci când transpira. Pentru o temperatură de proiectare dată, putem modula VPD schimbând RH-ul camerei de creștere.

un interval VPD de 0,8–1,1 (kPa) este cunoscut în mod obișnuit ca ideal în stadiul vegetativ, în timp ce un interval VPD de 1,0–1,5 (kPa) este cunoscut în mod obișnuit ca ideal în stadiul de înflorire. Tabelele I și II arată că același interval VPD ideal poate fi obținut la temperaturi și umidități relative diferite.

pentru a spune pur și simplu: Temperatură constantă și umiditate relativă în spațiu — > deficit constant de presiune a vaporilor –> transpirația plantelor –> creșterea plantelor.

acest concept este ilustrat în continuare în Figura 1 pe graficul psihometric, care este un instrument utilizat în mod obișnuit care ilustrează grafic relația dintre temperatura aerului și umiditatea relativă, precum și alte proprietăți.

care sunt valorile?

după cum s-a explicat mai sus, menținerea unor valori de referință adecvate ale încăperilor de creștere interioare este esențială pentru succesul unei operațiuni, dar ce măsurăm și cum o măsurăm? Există câteva lucruri de înțeles despre măsurarea temperaturii și umidității și determinarea VPD:

• citirea temperaturii becului umed și uscat: temperatura becului uscat este citirea temperaturii cu care majoritatea dintre noi suntem familiarizați; temperatura care este afișată pe termostatul dintr-o casă. Temperatura bulbului umed este temperatura pe care un termometru o citește atunci când becul său este înfășurat într-o cârpă umedă. Temperatura bulbului umed indică cantitatea de umiditate prezentă în aer. Când umiditatea relativă este la 100%, temperaturile bulbului umed și uscat sunt egale. Dacă diferența dintre temperaturile bulbului uscat și umed este mică, există o cantitate mare de umiditate în aer. Există atât de multă umiditate în aer încât este similar cu a avea o cârpă umedă în jurul becului termometrului. Dacă există o diferență mare între citirile de temperatură a becului uscat și umed, aerul este uscat.

• umiditatea relativă: Umiditatea relativă (Rh) este o măsurare a cantității de umiditate din aer exprimată ca procent din umiditatea maximă posibilă din aer la o temperatură dată a becului uscat. Pe măsură ce umiditatea crește, aerul unui spațiu interior va ajunge în cele din urmă la o stare de saturație. Când aerul și-a atins capacitatea de umiditate maximă posibilă, apa va părăsi aerul sub formă de nori, rouă sau condens. La temperaturi mai calde, aerul este capabil să mențină mai multă umiditate. Dacă cantitatea de umiditate dintr-un spațiu ar rămâne constantă și temperatura ar crește, RH ar scădea. Acest lucru se datorează faptului că cantitatea totală de umiditate prezentă este aceeași, dar este posibil ca aerul să preia mai multă umiditate, prin urmare aerul este mai departe de umiditatea maximă posibilă, rezultând un procent mai mic. În schimb, dacă conținutul de umiditate ar rămâne constant în timp ce temperatura ar scădea, RH ar crește, deoarece umiditatea din aer este mai aproape de umiditatea maximă posibilă, rezultând un procent mai mare.

selectarea echipamentului

cheia pentru ratele sănătoase de VPD și transpirație este de a oferi condiții de mediu controlate, care vor intra în joc atunci când selectați echipamentul pentru funcționarea dvs.

rolul echipamentului HVAC este de a menține camera cât mai aproape de valorile de temperatură și umiditate de proiectare, deoarece acest lucru va avea cel mai mare impact asupra produsului. La începutul unui proiect, trimitem clienților noștri un document de sondaj HVAC pentru a determina cerințele proiectului. Informațiile furnizate permit inginerilor să determine „condițiile de proiectare”, ceea ce îi spune inginerului ce trebuie să proiecteze în jur. Sunt colectate informații precum valorile de temperatură și umiditate, precum și tipul și cantitatea de lumini, udarea și ratele de scurgere.

aceste informații permit proiectantului să estimeze rata de transpirație a plantelor și sarcina termică din echipament, care se numesc SARCINI latente și, respectiv, sensibile. Echipamentul HVAC va elimina sarcina termică și sarcina de umiditate din spațiu, astfel încât cu cât informațiile furnizate de Cultivator sunt mai precise, cu atât va fi mai precisă dimensionarea sistemului.

determinarea ratelor de transpirație și a strategiilor de control al umidității

una dintre cele mai bune și mai simple metode de determinare a ratelor de transpirație este utilizarea ratelor de udare cunoscute pentru a cuantifica indirect transpirația. Odată ce apa de irigare este introdusă într-un spațiu, poate face două lucruri: rămâneți în plantă sau ghiveci, mărind masa totală sau lăsați planta sau ghiveciul ca scurgere sau transpirație. Presupunerea generală este că relativ puțin din masa de apă este lăsată în urmă în ghiveci sau plantă, iar restul apei se pierde din cauza scurgerii și transpirației între udări. Cuantificarea ratelor de udare este de obicei simplă, dar cuantificarea scurgerilor poate fi dificilă în funcție de metoda de creștere utilizată. Datele pot fi colectate la nivelul instalației de creștere, stadiul nivelului de creștere, nivelul camerei sau nivelul plantei.

echipamentele HVAC proiectate corespunzător nu numai că vor controla temperatura unui spațiu, dar vor elimina și umiditatea transpusă de plante pentru a menține raportul de umiditate relativă la punctul de referință corespunzător. Există numeroase strategii de control al umidității. La cel mai de bază nivel este dezumidificatorul, care utilizează un proces de refrigerare pentru a subcooliza aerul până la punctul său de saturație pentru a extrage umezeala din aer. Deși este eficient, acesta este un proces inerent ineficient, deoarece căldura compresorului este respinsă în spațiu, adăugând la sarcina de căldură de care trebuie să aibă grijă echipamentul HVAC. La cel mai complicat nivel, proiectantul dvs. poate adăuga schema de dezumidificare în designul general HVAC, prin care aerul poate fi subrăcit la bobine pentru a extrage apa din aer, apoi aerul poate fi reîncălzit pentru a nu răci spațiul. Pentru o eficiență energetică maximă, reîncălzirea aerului se poate face cu apă caldă sau gaz fierbinte produs de căldura respinsă din echipamentul de răcire.

ce se întâmplă atunci când variem valorile de umiditate și temperatură? Dacă valorile de temperatură și umiditate sunt scăzute, sarcina maximă a sistemului HVAC crește, la fel ca și energia necesară pentru funcționarea echipamentului. În mod similar, inversul este adevărat-dacă valorile de temperatură și umiditate sunt crescute, sarcina maximă a sistemului scade, iar energia necesară pentru funcționarea echipamentului scade. Este în interesul cultivatorului, atât din perspectiva primului cost, cât și din perspectiva costului de funcționare, să își desfășoare activitatea cât mai caldă și umedă.

să revenim la tabelul II. după cum puteți vedea, VPD calculat la 70 CTF și 60% RH este similar cu VPD calculat la 75 CTF și 65% RH. Prin urmare, plantele pot funcționa la fel de bine la temperatura și umiditatea mai ridicate decât la temperatura și umiditatea mai scăzute, dar efectele asupra primului cost, dimensiunea fizică și utilizarea energiei sistemului HVAC vor fi semnificative. Din experiența noastră, o diferență de referință de doar 10% poate avea un efect dramatic.

studiu de caz din lumea reală

problema selecției echipamentelor a prins viață într-un proiect recent cu obiective foarte specifice. Clienții vin în mod regulat la noi cu valori de temperatură și umiditate specifice și intervale în minte. De multe ori aceste valori de referință sunt determinate de experiența în domeniu, și nu neapărat prin colectarea de informații cu privire la VPD necesare. Cultivatorii știu că plantele lor prosperă în anumite condiții, dar în mod normal au determinat acest lucru printr-un proces de încercare și eroare. În acest studiu de caz, clientul nostru-o instalație de cultivare și extracție-a avut nevoie de un control precis al temperaturii și umidității pentru spațiile lor de creștere, cu un accent major pe eficiența energetică. La fel ca majoritatea clienților noștri, au avut în vedere valori de referință specifice de temperatură și Umiditate: 76 CTF și 55% RH.

sistemul HVAC propus a fost un sistem de apă răcită cu apă răcită, cu o funcționare a economizorului pentru a permite funcționarea fără compresor atunci când condițiile exterioare permit acest lucru. Apa caldă pentru instalație este furnizată prin pompe de căldură care utilizează căldura respinsă din răcitoare ca sursă pentru bucla de încălzire. Ventiloconvectoarele din interiorul sălilor de cultivare utilizează unități de frecvență variabilă pentru a dezumidifica fără a supraîncărca spațiile.

deoarece sustenabilitatea a fost un obiectiv de bază al clientului, am decis să începem cu o abordare diferită-un model de energie shoebox pentru a restrânge implicațiile diferitelor puncte de referință asupra dimensiunii și consumului de energie al echipamentelor HVAC. Am reușit să arătăm clientului că, prin ajustarea valorilor de temperatură și umiditate în sus, ar putea menține același VPD în spațiu, totuși dimensiunea echipamentului HVAC a scăzut cu 33%, iar consumul de energie asociat echipamentului HVAC a scăzut cu peste 35% pe an. Analizând VPD în mod specific și folosind această valoare pentru a lua decizii în jurul valorii de temperatură și umiditate necesare, am reușit să proiectăm un sistem HVAC care să îndeplinească obiectivele de durabilitate și să reducă dimensiunea echipamentului, asigurându-ne în același timp că plantele lor vor prospera.

criteriile inițiale pe care ni le-a furnizat clientul, o valoare de referință a temperaturii de 76 CTF și o valoare de referință a umidității relative de 55%, ar fi dus la o dimensiune a instalației HVAC de 600 de tone de răcire. Privind mai întâi la VPD și apoi folosind asta pentru a determina valorile de referință, am reușit să reducem echipamentul la 400 de tone de răcire. Acest echipament este de aproximativ un sfert din dimensiunea fizică și 66% din costul sistemului mai mare de 600 de tone.

Gânduri finale

proiectarea corectă a echipamentului HVAC –> temperatură și umiditate relativă consistente în spațiu –> deficit constant de presiune a vaporilor –> transpirația plantelor –> creșterea plantelor.

se înțelege că proiectarea adecvată a echipamentului HVAC este necesară pentru a menține temperatura și umiditatea relativă consistente într-un spațiu. De asemenea, este recunoscut în general că creșterea plantelor este afectată, atât pozitiv, cât și negativ, de temperatura și umiditatea spațiului și, prin urmare, de deficitul de presiune a vaporilor. Ceea ce este adesea trecut cu vederea sau necunoscut este că modificările mici ale valorilor de temperatură și umiditate pot avea un impact imperceptibil asupra diferențialului de presiune a vaporilor și un impact mare asupra dimensiunii, primului cost și costurilor de funcționare ale sistemului HVAC.

Disclaimer

nu suntem cultivatori, suntem ingineri. Ca atare, nu pretindem să înțelegem efectele complete ale unei operațiuni care rulează la valori de temperatură și umiditate mai ridicate asupra calității și cantității instalației. Scopul acestui articol este de a ilustra efectele diferențelor de temperatură și umiditate asupra dimensionării HVAC și a costurilor cu energia, pentru a permite cultivatorilor să ia o decizie mai informată atunci când determină valorile de referință adecvate pentru spațiul lor.