Около 92% производителей каннабиса в Соединенных Штатах предпочитают выращивать каннабис в помещении, около 6% выращивают на открытом воздухе и только 1% выращивают в теплицах (Комиссия по контролю за алкоголем штата Орегон, 2015 г.). Для многих культиваторов решение выращивать в помещении очевидно: растения не зависят от погодных условий на открытом воздухе, поэтому производство может происходить круглый год. Для поддержания идеальной внутренней среды в помещениях используются энергоемкие процессы, такие как системы отопления и охлаждения, осушение, вентиляция и искусственное освещение (Hesa et al., 2017). Несмотря на такое интенсивное потребление энергии, погодные условия на открытом воздухе все еще могут влиять на выращивание в помещении. Это связано с тем, что многие здания не рассчитаны на экстремальные погодные условия (Jentsch et al., 2008). Эта проблема будет усугубляться глобальным потеплением климата, которое увеличивает интенсивность и частоту экстремальных погодных явлений. Этот пост в блоге ответит на три основных вопроса:
- Как мы можем измерить влияние погоды на нашу установку для выращивания?
- Какие факторы делают культиватор чувствительным к погодным условиям?
- Высокий балл воздействия на погодные условия — это плохо?
- Как садовод может компенсировать внешние погодные условия, сократив при этом затраты на электроэнергию?
Как мы можем измерить влияние погоды на наше растениеводство?
Braingrid производит универсальные и простые в установке сенсорные устройства (Sentrollers), которые отслеживают данные об окружающей среде, такие как температура и влажность. Помимо сбора данных об окружающей среде внутри помещений, Braingrid подключается к наружным метеорологическим станциям рядом с объектами, которые мы обслуживаем, для сбора информации об окружающей среде. Анализируя взаимосвязь между условиями на открытом воздухе и в помещении, мы были удивлены, увидев, что на каждом протестированном объекте условия на открытом воздухе влияют на среду выращивания в помещении! Braingrid количественно оценил этот эффект с помощью оценки воздействия погодных условий на открытом воздухе (OWIS). OWIS показывает влияние экстремальных погодных условий на условия в помещении. Например, помещение, на которое не влияют внешние условия, будет иметь 0 баллов, в то время как помещение, которое полностью затронуто, может достигать 100 баллов. Примеры оценок OWIS, полученных в результате жаркой и холодной погоды, показаны на рисунке 1.
Рисунок 1: Пример оценки OWIS для предприятия по производству каннабиса. Оценка OWIS варьируется от 0 до 100, и чем ниже оценка, тем более изолирован объект от внешних условий. Каждому помещению в учреждении (обозначенному разноцветными ромбами) присваивается оценка тепла и холода, отражающая влияние жаркой и холодной погоды на открытом воздухе на условия внутри помещения.
Какие факторы делают помещение для выращивания чувствительным к погодным условиям?
Несмотря на то, что полезно иметь такой показатель, как OWIS, для оценки и отслеживания производительности предприятия, многие производители хотят знать причину плохих оценок. На оценку OWIS влияют два основных фактора: (1) климат и (2) конструкция объекта. Объекты, расположенные в суровых климатических условиях, как правило, получают более высокие показатели OWIS. В частности, объекты в холодном климате (например, здесь, в Канаде) чаще всего испытывают изменения внутренней среды, даже если здание высокоэффективно (Hong, Chang, & Lin, 2014). Более жаркий климат также влияет на условия в помещении, но в меньшей степени, чем холодный климат. Регионы с мягким или смешанным климатом оказывают наименьшее влияние на условия внутри помещений (Hong et al., 2014). Чрезвычайно холодная или жаркая погода влияет на потребление энергии HVAC и может привести к перегрузке систем HVAC. Это связано с тем, что нагрузка на охлаждение и обогрев зданий зависит от погодных условий. Другие внешние факторы окружающей среды, такие как влажность, скорость ветра и солнечная радиация, также могут влиять на условия внутри помещений и повышать использование ОВКВ (Hong et al., 2014).
Особенности объекта также могут увеличить показатель OWIS. Ориентация объекта может привести к тому, что некоторые помещения получат больше солнечного излучения (и, следовательно, будут более горячими), чем другие. Здания больших и средних размеров более восприимчивы к погодным условиям, чем здания меньшего размера (Hong et al., 2014). Это связано с тем, что большие объекты имеют большую открытую площадь поверхности и площадь окон по сравнению с меньшими зданиями. Другие особенности объекта, такие как строительные материалы, выбор системы HVAC (и другого оборудования) и планировка здания, также могут влиять на OWIS, однако эти факторы требуют дальнейшего изучения. На Рисунке 2 показана оценка OWIS для трех предприятий по производству каннабиса в Канаде. Учреждения различаются по местоположению, размеру и конструкции, и мы можем ясно видеть влияние, которое это оказывает на оценку OWIS. Например, предприятие А является самым северным учреждением и имеет самый высокий показатель OWIS. Объект B расположен к югу от объекта A, но это самый большой объект, и поэтому он более подвержен погодным колебаниям, чем другие объекты.
Рис. 2. Оценка холода OWIS варьируется от объекта к объекту в результате различных факторов, таких как местоположение, погода и материалы, использованные при строительстве объекта. В этом примере объект A — самый северный объект, а объект B — самый большой объект.
Являются ли плохими погодные условия высокие баллы?
Хотя высокий показатель OWIS может беспокоить производителей, важно рассматривать эту информацию в контексте. Многие виды растений, в том числе каннабис, приспосабливаются к различным условиям температуры и влажности. Например, многие сорта каннабиса имеют диапазон температур, при котором рост не оказывает существенного влияния (Chandra et al., 2008; Werf et al., 1995). Каждый сорт каннабиса может иметь уникальный диапазон температур, и это можно использовать для управления предприятием, на которое влияет погода. Например, штаммы, которые переносят более высокие температуры, могут быть размещены в помещениях, на которые летом воздействует жаркая погода на открытом воздухе. Точно так же сорта, которые переносят более низкие температуры, можно выращивать в помещениях, которые зимой становятся прохладными, сухими и сквозняками. Исследования показывают, что принятие более высоких температур в помещении летом и более прохладных условий зимой приводит к меньшему использованию систем кондиционирования и отопления (Podorson, 2015). Вышеупомянутая стратегия приведет к более высокому показателю воздействия погодных условий на открытом воздухе, но потенциально может сэкономить электроэнергию и деньги.
С другой стороны, существует множество сортов каннабиса с низкой устойчивостью к экстремальным условиям окружающей среды. Экстремальные температуры и влажность также могут увеличить риск болезней растений, вредителей и других патогенов — и ни один цветовод не хочет так сильно потеть, чтобы орошать растения! К счастью, есть некоторые краткосрочные и долгосрочные изменения, которые можно внести в объект, чтобы уменьшить влияние погоды на условия в помещении.
Как садовод может компенсировать внешние погодные условия, сократив при этом расходы на электроэнергию?
Краткосрочные изменения
- Установите Sentrollers в сложных областях
Оценка воздействия погодных условий на открытом воздухе рассчитывается для каждой комнаты объекта. Если одна из ваших комнат для выращивания постоянно плохо оценивается по этому показателю, вы можете рассмотреть возможность добавления дополнительных датчиков в эти комнаты. В частности, вы можете нацеливаться на сквозняки, такие как окна, двери и наружные стены.
- Держите окна и двери закрытыми
Как и в вашем собственном доме, закрытые двери и окна предотвратят проникновение уличной погоды в помещение. Это особенно актуально, если двери и окна расположены на противоположных сторонах комнаты, так как легко может возникнуть сквозняк.
- Ищите утечки и используйте блокираторы сквозняков
Каждые несколько лет ищите утечки в вашем помещении, которые позволяют воздуху проходить внутрь и наружу. Существуют различные методы обнаружения этих утечек, и некоторые коммунальные предприятия бесплатно проводят энергоаудит здания. Устраните утечки и используйте блокираторы сквозняков, чтобы уменьшить поток воздуха в нежелательных местах.
- Изменить график работы объекта
Планирование периодов включения и выключения света в разных комнатах в разное время может помочь предотвратить сильную жару в летние дни и холод в зимние ночи. Плата за коммунальные услуги часто рассчитывается на основе времени использования, и такое планирование может сократить общие затраты на энергию. Этот метод может помешать производителям использовать естественный солнечный свет в качестве источника света и нарушит циркадные ритмы растений.
Рис. 3. Мансардные окна — один из вариантов бесплатного освещения, выделяющего меньше тепла. Они приносят пользу растениям, обеспечивая освещение широкого спектра и снижая затраты на электроэнергию в здании.
Долгосрочные изменения
- Выращивайте лиственные деревья на открытом воздухе
Как известно многим цветоводам, растения отлично поглощают тепло летом и защищают от ветра зимой. Посадка деревьев, которые остаются зелеными круглый год, поможет затенять объект летом и изолировать объект от ветра зимой.
- Подумайте об освещении, которое выделяет меньше тепла
Существует много ажиотажа вокруг использования светодиодных ламп в индустрии каннабиса. Производители сообщают о смешанных результатах со светодиодными лампами, потому что производительность различных светодиодных продуктов сильно различается. Две вещи, которые очевидны в отношении светодиодного освещения, заключаются в том, что они производят меньше тепла и более энергоэффективны, чем традиционные лампы HPS. Имеются данные о том, что некоторые светодиодные лампы могут соответствовать светоотдаче традиционной лампы HPS с меньшим выделением тепла и электроэнергии, поэтому стоит потрудиться, чтобы найти хороший светодиодный светильник (Bantis et al., 2018).
Мансардные окна — еще один вариант для введения бесплатного освещения, выделяющего меньше тепла. Мансардные окна можно использовать в сочетании с традиционным или светодиодным освещением в помещении. Они приносят пользу растениям, обеспечивая освещение широкого спектра и снижая затраты на электроэнергию в здании. Существует множество вариантов стекла, которые позволяют отфильтровывать определенные длины волн от солнечного света, что дает садоводу больший контроль над своим оборудованием для выращивания.
- Создайте положительное давление в помещении
Проектирование систем HVAC для поддержания положительного давления воздуха в теплицах поможет предотвратить попадание горячего или холодного воздуха в здание. Положительное давление имеет дополнительное преимущество, отталкивая споры и насекомых от входов (Mears, 2002). Когда внутреннее давление достаточно велико, воздух проходит через открытые двери и другие проемы здания с достаточно высокой скоростью, чтобы выбрасывать наружный воздух, вредителей, споры и пыльцу. Для отвода избыточного тепла вентиляционные отверстия должны быть стратегически расположены (например, рядом с крышей), чтобы теплый восходящий воздух выталкивался наружу (Мирс, 2002). Недостаток создания положительного давления внутри помещения заключается в том, что запахи также могут выйти из трещин и щелей, прежде чем они успеют быть обработаны должным образом.
- Добавьте осушающий осушитель
Как и температура, влажность наружного воздуха также может влиять на условия в помещении. Один из энергосберегающих способов борьбы с высокой влажностью — использование адсорбционного осушения в дополнение к существующей системе осушения. Влагопоглотители — это материалы, которые легко притягивают воду без механического охлаждения. Исследования показывают, что осушители могут снизить потребление электроэнергии системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха на 30–60 % (Podorson, 2015). Можно приобрести комбинированные обычные и адсорбционные осушители, а некоторые даже имеют встроенные экономайзеры, которые будут втягивать наружный воздух (когда он достаточно сухой) для бесплатного осушения. (Подорсон, 2015).
- Используйте экономайзер
Экономайзеры — это устройства, которые можно интегрировать в кондиционеры и втягивать наружный воздух, когда он достаточно прохладный. Летом экономайзер будет иметь минимальное влияние, но в более прохладные месяцы приток тепла от светильников для выращивания можно смягчить с помощью холодного свежего наружного воздуха. В сухие зимние дни это также дает возможность бесплатного осушения (Podorson, 2015).
Ссылки
Подорсон, Д. (2015). Экономия энергии в закрытых сельскохозяйственных объектах.
