den här artikeln undersöker hur ångtrycksdifferenser (VPD) påverkar transpirationshastigheter i cannabisväxter. Transpiration är en process där vatten och väsentliga näringsämnen rör sig genom växten från cell till cell. Förståelse av VPD vid olika temperaturer och relativa fuktigheter, och dess effekt på denna process, är viktigt för att få maximal växttillväxt. Vi täcker också effekterna av börvärden på tillväxtmiljöer samt energikostnader, tillsammans med en analys av hur data kring vattningshastigheter och transpiration kan påverka valet av utrustning.

vi lärde oss alla om vattencykeln i junior high-regn, avdunstning, moln, regn och så vidare. Denna cykel får ökad betydelse i cannabisindustrin eftersom det är viktigt att upprätthålla rätt rymdförhållanden för en inomhusodling för att lyckas med en odlingsoperation. Temperatur och fuktighet spelar en stor roll i hur cannabisplantor kommer att fungera, vilket direkt påverkar både växtutbyte och övergripande kvalitet. Vi måste se bortom den förenklade nederbördscykeln och förstå att rymdförhållandena direkt påverkar en växts förmåga att svettas eller transpirera.

en vanlig missuppfattning är att transpiration av cannabisplantor kommer att påverka den relativa luftfuktigheten i ett växande rum. I verkligheten är det bakåt-med hjälp av paradigmet att rumsförhållandena påverkar växternas förmåga att transpira snarare än växternas transpiration som påverkar rumsförhållandet är ett bra perspektiv att ha när man läser den här artikeln. I en idealisk miljö skulle rummets börvärdesförhållanden (temperatur och fuktighet) hållas helt stabila och skulle aldrig avvika oavsett vad som händer i rummet. Att hålla rumsförhållandena helt stabila är jobbet med den mekaniska utrustningen som används för att kontrollera rummets miljöförhållanden. Om vi kan upprätthålla en viss uppsättning rumsförhållanden är frågan: under vilka förhållanden trivs cannabis?

som vi kommer att diskutera, Driver växttranspiration växttillväxt och ångtrycksdifferens (VPD) Driver växttranspiration. Temperatur och fuktighet påverkar båda ångtrycksdifferensen, en faktor som måste beaktas när man fattar beslut om anläggningssystem-särskilt när det gäller de knepiga överläggningarna kring val av värme, ventilation och luftkonditionering (HVAC). För att växter ska trivas i ett inomhusväxtutrymme måste VPD vara på en viss nivå, vilket kan vara annorlunda för varje situation och varje tillväxtstadium. Eftersom temperaturen och luftfuktigheten påverkar VPD, måste temperaturen och luftfuktigheten båda vara på rätt nivåer-vid rätt ”börvärde”-vilket innebär att värme och fukt kommer att behöva läggas till eller tas bort från odlingsrummet vid olika tidpunkter.

att förstå drivrutinerna bakom denna process är nyckeln till att välja lämpligt HVAC-system för din verksamhet. Enligt vår erfarenhet kan en börvärdeskillnad på bara 10% ha en betydande inverkan på dimensionering av HVAC-system, initiala kostnader och pågående energikostnader. Det är värt att undersöka om en liten skillnad i design börvärde kommer att göra en stor inverkan på dina HVAC-systemkostnader, utan att ha stor inverkan på produktutbytet i din verksamhet.

förstå VPD och Transpirationshastigheter

temperatur och fuktighet är avgörande faktorer för VPD, ibland kallat ångtrycksunderskott, vilket verkligen påverkar hälsan hos en cannabisväxt. Ångtryck är det tryck vid vilket vätska blir en ånga. Här är ett verkligt exempel på ångtryck i aktion: när du kokar vatten på spisen värmer du vattnet, ökar trycket till en punkt där det når ångtrycket i atmosfären runt det och blir ånga. Vid cannabisodling hänvisar VPD till skillnaden mellan ångtrycket i en växt och ångtrycket i luften som omger växten. VPD ansvarar för att driva en process i anläggningen som kallas transpiration, vilket direkt påverkar växtskyddet.

Transpiration är en process där vatten och andra väsentliga näringsämnen rör sig genom en växt från cell till cell. Det är också hur växter reglerar sin egen temperatur och får ut den koldioxid de behöver ur luften. VPD Driver transpiration och näringsupptag från rötterna av en växt till det övre området av en växt. Vattenrörelse uppstår som ett resultat av att växter släpper ut vattenånga i luften genom öppningar som kallas stomata-nästan som om de svettas.

om VPD är för liten uppnås inte topptillväxthastigheter, och problem som mögel eller rotrot kan bli ett problem. Om VPD är för stor kommer växtstomata att stängas i ett försök att begränsa transpiration, vilket kan leda till problem som spetsbränning och bladkrullning. VPD kan beräknas direkt utifrån temperatur och relativ fuktighet (RH) för både växten och odlingsrummet. Båda dessa begrepp förklaras i detalj nedan. Plantans yttemperatur och den torra glödlampans temperatur i rummet är ungefär densamma, men eftersom växten har vattenformning kommer växtytan att vara vid 100% RH när den transpiring. För en given designtemperatur kan vi modulera VPD genom att ändra RH i odlingsrummet.

ett VPD-intervall på 0,8–1,1 (kPa) är allmänt känt som idealiskt i vegetativt stadium, medan ett VPD-intervall på 1,0-1,5 (kPa) är allmänt känt som idealiskt i blomningsstadiet. Tabellerna i och II visar att samma ideala VPD-intervall kan erhållas vid olika temperaturer och relativa fuktigheter.

för att uttrycka det enkelt: Konsekvent temperatur och relativ fuktighet i utrymmet – > konsekvent ångtryck underskott – > växt transpiration – > växttillväxt.

detta koncept illustreras vidare i Figur 1 på det psykrometriska diagrammet, vilket är ett vanligt verktyg som grafiskt illustrerar förhållandet mellan lufttemperatur och relativ fuktighet samt andra egenskaper.

vad är mätvärdena?

som förklarats ovan är det viktigt att upprätthålla korrekta börvärden för inomhusväxtrum för att en operation ska lyckas, men vad mäter vi och hur mäter vi det? Det finns några saker att förstå om att mäta temperatur och fuktighet och bestämma VPD:

• våt och torr lampa temperaturavläsningar: torr bulb temperatur är temperaturavläsning de flesta av oss är bekanta med; temperaturen som visas på termostaten i ett hem. Våt glödlampa temperatur är den temperatur som en termometer läser när dess glödlampa är insvept i en fuktig trasa. Den våta glödlampans temperatur indikerar hur mycket fukt som finns i luften. När den relativa luftfuktigheten är 100% är de våta och torra glödlampans temperaturer lika. Om skillnaden mellan de torra och våta glödlampans temperaturer är liten finns det en stor mängd fukt i luften. Det finns så mycket fukt i luften att det liknar att ha en våt trasa runt termometerlampan. Om det finns en stor skillnad mellan de torra och våta glödlampans temperaturavläsningar är luften torr.

• relativ fuktighet: Relativ luftfuktighet (RH) är ett mått på mängden fukt i luften uttryckt som en procentandel av den maximala möjliga fukten i luften vid en given torrlamptemperatur. När luftfuktigheten ökar kommer luften i ett inomhusutrymme så småningom att nå ett tillstånd av mättnad. När luften har nått sin kapacitet för maximal möjlig fukt kommer vatten att lämna luften i form av moln, dagg eller kondens. Vid varmare temperaturer kan luften hålla mer fukt. Om mängden fukt i ett utrymme skulle förbli konstant och temperaturen ökade skulle RH minska. Detta beror på att den totala mängden närvarande fukt är densamma, men det är möjligt för luften att ta på sig mer fukt, därför är luften längre från maximal möjlig fukt, vilket resulterar i en lägre procentandel. Omvänt, om fuktinnehållet skulle förbli konstant medan temperaturen minskade, skulle RH öka eftersom fukten i luften är närmare den maximala möjliga fukten, vilket resulterar i en högre procentandel.

val av utrustning

nyckeln till hälsosamma VPD-och transpirationshastigheter är att tillhandahålla kontrollerade miljöförhållanden, vilket kommer att spela in när du väljer utrustning för din operation.

HVAC-utrustningens roll är att hålla rummet så nära temperatur-och fuktighetsbörvärdena som möjligt eftersom detta kommer att ha störst inverkan på produkten. I början av ett projekt skickar vi ett HVAC-undersökningsdokument till våra kunder för att bestämma deras projektkrav. Informationen gör det möjligt för ingenjörerna att bestämma ”designförhållandena”, som berättar ingenjören vad de behöver för att designa runt. Information som temperatur-och fuktighetsbörvärden samt typ och mängd ljus, vattning och avrinningshastigheter samlas in.

denna information gör det möjligt för konstruktören att uppskatta växternas transpirationshastighet och värmebelastningen från utrustningen, som kallas latenta respektive förnuftiga belastningar. HVAC-utrustningen tar bort värmebelastningen och luftfuktighetsbelastningen från utrymmet, så ju mer exakt informationen från odlaren är, desto mer exakt kommer storleken på systemet att vara.

bestämning av Transpirationshastigheter och Fuktighetskontrollstrategier

en av de bästa, enklaste metoderna för att bestämma transpirationshastigheter är att använda kända vattningshastigheter för att indirekt kvantifiera transpiration. När bevattningsvatten införs i ett utrymme kan det göra två saker: håll dig inom växten eller potten, öka dess totala massa, eller lämna växten eller potten som avrinning eller transpiration. Det allmänna antagandet är relativt lite av vattenmassan som finns kvar i potten eller växten, och resten av vattnet går förlorat för avrinning och transpiration mellan vattningar. Kvantifiering av vattningshastigheter är vanligtvis enkelt, men kvantifiering av avrinning kan vara svårt beroende på vilken odlingsmetod som används. Data kan samlas på växtanläggningsnivå, tillväxtnivå, rumsnivå eller växtnivå.

korrekt utformad HVAC-utrustning kommer inte bara att kontrollera temperaturen i ett utrymme, men det kommer också att ta bort fukten som uppstått av växterna för att hålla det relativa fuktighetsförhållandet vid lämplig börvärde. Det finns många fuktkontrollstrategier. På den mest grundläggande nivån är avfuktaren, som använder en kylprocess för att underkyla luften till dess mättnadspunkt för att extrahera fukten från luften. Även om det är effektivt är detta en inneboende ineffektiv process eftersom kompressorns värme avvisas i utrymmet, vilket ökar värmebelastningen som HVAC-utrustningen behöver ta hand om. På den mest komplicerade nivån kan din designer lägga till avfuktningsschemat i den övergripande HVAC-designen, varigenom luften kan underkylas vid spolarna för att extrahera vattnet ur luften, då kan luften värmas upp för att inte överkolla utrymmet. För maximal energieffektivitet kan uppvärmning av luft göras med varmt vatten eller varm gas som produceras av värmen som avvisas från kylutrustningen.

vad händer när vi varierar luftfuktighet och temperatur börvärden? Om temperatur-och fuktighetsbörvärdena minskas ökar toppbelastningen på HVAC-systemet, liksom den energi som krävs för att köra utrustningen. På samma sätt är det omvända sant-om temperatur-och fuktighetsvärdena ökas minskar toppbelastningen på systemet och den energi som krävs för att köra utrustningen minskar också. Det är i odlarens bästa intresse, både från en första kostnad och ett driftskostnadsperspektiv, att driva sin verksamhet så varm och fuktig som möjligt.

låt oss hänvisa till Tabell II. som du kan se är den beräknade VPD vid 70 F och 60% RH liknar den beräknade VPD vid 75 F och 65% rh. Därför kan växterna prestera lika bra vid det högre temperatur-och fuktighetsbörvärdet än vid det lägre temperatur-och fuktighetsbörvärdet, men effekterna på HVAC-systemets första kostnad, fysiska storlek och energianvändning kommer att vara betydande. Enligt vår erfarenhet kan en börvärdeskillnad på bara 10% ha en dramatisk effekt.

Real World Case Study

frågan om val av utrustning kom till liv i ett nyligen projekt med mycket specifika mål. Kunder kommer regelbundet till oss med specifika temperatur-och fuktighetsvärden och intervall i åtanke. Ofta bestäms dessa börvärden av erfarenhet inom fältet, och inte nödvändigtvis genom att samla in information om VPD som krävs. Odlarna vet att deras växter trivs under vissa förhållanden, men normalt har de bestämt detta genom en försök och felprocess. I den här fallstudien behövde vår kund-en odlings-och utvinningsanläggning-exakt temperatur-och fuktighetskontroll för sina odlingsutrymmen, med stort fokus på energieffektivitet. Liksom de flesta av våra kunder hade de specifika temperatur-och fuktighetsmängder i åtanke: 76 kcal F och 55% RH.

det föreslagna HVAC-systemet var ett vattenkylt kylvattensystem, med en ekonomiseringsoperation för att möjliggöra kompressorfri drift när utomhusförhållandena tillåter. Varmvattnet för anläggningen tillhandahålls via värmepumpar som utnyttjar värmen som avvisas från kylaggregaten som källa för värmeslingan. Fläktspolar inuti odlingsrummen använder frekvensomriktare för att avfukta utan att överkyla utrymmena.

eftersom hållbarhet var ett centralt mål för kunden bestämde vi oss för att börja med ett annat tillvägagångssätt-en skokartong energimodell för att begränsa konsekvenserna av olika börvärden på storleken och energianvändningen av HVAC-utrustningen. Vi kunde visa klienten att genom att justera temperatur-och fuktighetsbörvärdena uppåt skulle de kunna behålla samma VPD i utrymmet, men storleken på VVS-utrustningen minskade med 33% och energianvändningen i samband med VVS-utrustningen minskade med uppemot 35% per år. Genom att titta på VPD specifikt och använda det mätvärdet för att fatta beslut kring önskad temperatur och fuktighetsvärde kunde vi utforma ett HVAC-system som uppfyllde deras hållbarhetsmål och minskade utrustningens storlek, samtidigt som vi säkerställde att deras växter skulle trivas.

de initiala kriterier som kunden gav oss, ett temperaturbörvärde på 76 kg f och ett börvärde på relativ luftfuktighet på 55%, skulle ha resulterat i en HVAC-anläggningens storlek på 600 ton kylning. Genom att först titta på VPD och sedan använda det för att bestämma börvärdena kunde vi minska utrustningen till 400 ton kylning. Denna utrustning är ungefär den fysiska storleken och 66% av kostnaden för det större 600 ton systemet.

slutliga tankar

korrekt VVS-utrustning design – > konsekvent temperatur och relativ fuktighet i utrymmet – > konsekvent ångtryck underskott – > växt transpiration – > växttillväxt.

det är underförstått att korrekt HVAC-utrustningsdesign är nödvändig för att hålla jämn temperatur och relativ fuktighet i ett utrymme. Det är också allmänt erkänt att växttillväxten påverkas, både positivt och negativt, av rymdtemperatur och fuktighet och därmed ångtrycksunderskott. Det som ofta förbises eller är okänt är att små förändringar i temperatur-och fuktighetsbörvärden kan ha en omärkbar inverkan på ångtrycksdifferensen och en stor inverkan på storleken, första kostnaden och driftskostnaderna för HVAC-systemet.

ansvarsfriskrivning

Vi är inte odlare, vi är ingenjörer. Som sådan hävdar vi inte att vi förstår de fullständiga effekterna av en operation som körs vid högre temperatur-och fuktighetsbörvärden på anläggningens kvalitet och kvantitet. Syftet med denna artikel är att illustrera effekterna av temperatur-och fuktighetsskillnader på HVAC-dimensionering och energikostnader, så att odlarna kan fatta ett mer informerat beslut när de bestämmer lämpliga börvärden för sitt utrymme.