ปั๊มน้ำ ปั๊มลม และระบบท่อสำหรับไฮโดรโปนิกส์: คู่มือเลือกขนาด

ปั๊มน้ำไฮโดรโปนิกส์ทำหน้าที่อะไร?

ปั๊มน้ำไฮโดรโปนิกส์ส่งสารละลายธาตุอาหารจากถังพักไปยังพืช และในระบบหมุนเวียนจะทำให้สารละลายไหลกลับมาหมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง การเลือกขนาดปั๊มใช้ตัวเลขสองค่า ได้แก่ อัตราการไหลที่รางปลูก หัวน้ำหยด หรือหอปลูกต้องการ และเฮดรวม (ความสูงบวกการสูญเสียจากแรงเสียดทาน) ที่ปั๊มต้องเอาชนะแรงต้าน

ในระบบส่วนใหญ่ ปั๊มทำงานร่วมกับส่วนประกอบอีกสองส่วน ได้แก่ ปั๊มลมพร้อมหัวทรายเพื่อเพิ่มออกซิเจนละลายน้ำในถังพัก และชุดท่อ ข้อต่อ และทางระบายน้ำที่ลำเลียงน้ำให้หมุนเวียน ทั้งหมดนี้รวมกันเป็นระบบปั๊มไฮโดรโปนิกส์ หากส่วนใดมีขนาดเล็กเกินไปหรือวางผังไม่เหมาะสม จะเห็นปัญหาในแปลงปลูก เช่น ปลายรางแห้ง น้ำอุ่นขังนิ่ง ตะไคร่น้ำ หรือรากเน่า

คู่มือนี้ครอบคลุมวิธีเลือกปั๊มไฮโดรโปนิกส์ เมื่อใดจำเป็นต้องใช้ปั๊มลม วิธีเลือกขนาดถังพักสารละลาย และวิธีวางระบบท่อ PVC ให้ระบายน้ำได้ ทำความสะอาดได้ และรับมือกับไฟฟ้าดับได้

ระบบไฮโดรโปนิกส์ใช้ปั๊มประเภทใดบ้าง?

ปั๊มน้ำไฮโดรโปนิกส์แบบจุ่มเป็นตัวเลือกที่เรียบง่ายที่สุดสำหรับระบบขนาดเล็กระบบเดียว เมื่อฟาร์มขยายเป็นชั้นปลูกหลายชุดหรือกลุ่มโรงเรือน การใช้ปั๊มน้ำไฮโดรโปนิกส์ภายนอกถังที่ต่อกับท่อร่วมมักบำรุงรักษาได้ง่ายกว่า เพราะสามารถปิดวาล์วแยกปั๊มและเปลี่ยนปั๊มได้โดยไม่ต้องระบายน้ำออกจากถัง

เลือกขนาดปั๊มน้ำสำหรับระบบไฮโดรโปนิกส์อย่างไร?

ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้เพื่อเลือกขนาดปั๊มน้ำสำหรับระบบไฮโดรโปนิกส์:

1. หาอัตราการไหลที่ต้องการ สำหรับ NFT ให้นำจำนวนรางคูณด้วยอัตราการไหลต่อราง ระบบปลูกผักใบหลายระบบใช้อัตราการไหลประมาณ 1 ถึง 2 L/min ต่อราง ขึ้นอยู่กับความกว้างและความยาวของราง สำหรับระบบน้ำหยด ให้นำจำนวนหัวน้ำหยดคูณด้วยอัตราการไหลต่อหัว สำหรับ DWC ปั๊มทำหน้าที่เพียงหมุนเวียนและผสมสารละลาย ดังนั้นการหมุนเวียนน้ำเทียบกับปริมาตรถังในแต่ละชั่วโมงในอัตราไม่สูงนักก็มักเพียงพอ
2. วัดเฮดสถิต คือระยะในแนวดิ่งจากผิวน้ำในถังพักถึงจุดจ่ายน้ำสูงสุด เช่น รางบนสุดของชั้นปลูกทรง A หรือยอดหอปลูก
3. ประมาณการสูญเสียจากแรงเสียดทาน ท่อ ข้องอ วาล์ว และตัวกรองล้วนต้านการไหล หากแนวท่อสั้นและมีขนาดใหญ่เพียงพอ การสูญเสียนี้อาจเป็นเพียงสัดส่วนเล็กน้อยของเฮดสถิต แต่หากแนวท่อยาวหรือแคบ การสูญเสียอาจสูงกว่าเฮดสถิต
4. บวกแรงดันที่จุดจ่ายน้ำ ทางน้ำออกแบบเปิดที่จ่ายลงรางแทบไม่ต้องใช้แรงดัน ส่วนหัวน้ำหยดและหัวพ่นต้องใช้แรงดันตามพิกัด ซึ่งมักระบุเป็นหน่วย bar หรือเฮดหน่วยเมตร
5. อ่านกราฟสมรรถนะปั๊ม เลือกปั๊มที่จ่ายอัตราการไหลตามต้องการได้ที่เฮดรวม ไม่ใช่เลือกจากค่าอัตราการไหลสูงสุดแบบ "ปล่อยอิสระ" เผื่อประมาณ 20 ถึง 30% สำหรับการอุดตัน การสึกหรอ และการขยายระบบในอนาคต
6. เพิ่มอุปกรณ์ควบคุม ติดตั้งบอลวาล์วหรือท่อบายพาสหลังปั๊มเพื่อปรับอัตราการไหล และติดตั้งวาล์วกันกลับในจุดที่น้ำไหลย้อนอาจทำให้น้ำในท่อร่วมจ่ายไหลออกจนหมด

ตัวอย่าง: ชั้นปลูกมีราง NFT 20 ราง แต่ละรางใช้อัตราการไหลประมาณ 1.5 L/min รวมเป็น 30 L/min หรือ 1.8 m³/h รางบนสุดอยู่สูงกว่าผิวสารละลายในถังพัก 1.8 m และประมาณการสูญเสียจากแรงเสียดทานไว้ที่ 1 m จึงมีเฮดรวมประมาณ 3 m ต้องใช้ปั๊มที่จ่ายน้ำได้อย่างน้อย 1.8 m³/h ที่เฮด 3 m เมื่อรวมส่วนเผื่อแล้ว ควรเลือกปั๊มที่กราฟสมรรถนะแสดงอัตราการไหลประมาณ 2.2 ถึง 2.4 m³/h ที่เฮดดังกล่าว

สำหรับระบบน้ำหยดที่มีการฉีดปุ๋ยด้วย ต้องเลือกขนาดปั๊มและชุดจ่ายสารร่วมกัน ดูวิธีเลือกขนาดระบบให้ปุ๋ยทางระบบน้ำ

จำเป็นต้องใช้ปั๊มลมและหัวทรายในระบบไฮโดรโปนิกส์หรือไม่?

รากต้องการออกซิเจน ในระบบ NFT ออกซิเจนส่วนใหญ่มาจากฟิล์มสารละลายบาง ๆ ที่ไหลผ่านและอากาศเหนือฟิล์ม ในระบบน้ำลึก รากแช่อยู่ในน้ำนิ่ง จึงใช้ปั๊มลมไฮโดรโปนิกส์จ่ายลมไปยังหัวทรายเป็นมาตรฐาน แนวทางส่งเสริมการเกษตรสำหรับการปลูกผักกาดหอมบนแพลอยน้ำแนะนำให้รักษาออกซิเจนละลายน้ำไว้ประมาณ 6 ถึง 8 ppm หัวทรายในถังพักสารละลายไฮโดรโปนิกส์ยังช่วยผสมธาตุอาหารและลดบริเวณน้ำนิ่ง

ข้อแนะนำในการใช้งาน:

• กระจายลมให้ทั่ว การวางหัวทรายไฮโดรโปนิกส์ขนาดกลางหลายหัวหรือแท่งกระจายลมตามแนวแปลงแพลอยน้ำ ช่วยเติมออกซิเจนได้ทั่วถึงกว่าการใช้หัวทรายขนาดใหญ่เพียงหัวเดียว
• รักษาน้ำให้เย็น น้ำอุ่นละลายออกซิเจนได้น้อยกว่า ผู้ปลูกจำนวนมากตั้งเป้าให้อุณหภูมิสารละลายอยู่ที่ประมาณ 18 ถึง 22 °C และความเสี่ยงต่อโรครากมักเพิ่มขึ้นเมื่อน้ำอุ่นขึ้น
• เลือกขนาดตามความลึกและปริมาตร ปั๊มลมที่เหมาะที่สุดสำหรับไฮโดรโปนิกส์คือปั๊มที่มีพิกัดรองรับความลึกของถังและจ่ายลมได้เพียงพอสำหรับหัวทรายทุกหัว น้ำที่ลึกกว่าต้องใช้แรงดันมากกว่า ตรวจสอบพิกัดของผู้ผลิตที่ความลึกใช้งานจริง แทนการดูค่าจ่ายลมแบบปล่อยสู่อากาศ
• ป้องกันปั๊ม ติดตั้งปั๊มลมเหนือระดับน้ำหรือติดตั้งวาล์วกันกลับ เพื่อป้องกันน้ำไหลย้อนด้วยแรงกาลักน้ำเข้าปั๊มเมื่อไฟฟ้าดับ
• วัดค่าแทนการคาดเดา เครื่องวัด DO แบบพกพาช่วยให้ทราบได้อย่างรวดเร็วว่าการเติมอากาศเพียงพอหรือไม่

สำหรับการออกแบบแพและความหนาแน่นในการปลูก ดูคู่มือระบบน้ำลึกของเรา และสำหรับระบบรางปลูก ดูคู่มือระบบ NFT

ถังพักสารละลายไฮโดรโปนิกส์ควรมีขนาดเท่าใด?

ถังพักสารละลายไฮโดรโปนิกส์ (หรือถังไฮโดรโปนิกส์) ต้องมีขนาดใหญ่พอที่จะลดความผันผวนของ EC, pH และอุณหภูมิ และรองรับน้ำทั้งหมดที่ไหลกลับจากระบบเมื่อปั๊มหยุด ปริมาตรที่มากขึ้นช่วยให้สภาวะคงที่มากขึ้น แต่มีค่าใช้จ่ายในการเติมน้ำ ทำความร้อน หรือทำความเย็นสูงขึ้น

• คิดปริมาตรน้ำไหลกลับก่อน รวมปริมาณน้ำที่ค้างอยู่ในราง ท่อ และหอปลูก เมื่อปั๊มหยุด น้ำเหล่านี้จะไหลกลับเข้าถัง หากถังรองรับไม่พอ น้ำจะล้น
• เพิ่มปริมาตรสำหรับใช้งาน พืชใช้น้ำมากในวันที่อากาศร้อน การมีปริมาตรใช้งานอย่างน้อยเท่ากับปริมาณน้ำที่พืชดูดใช้ในหนึ่งถึงสองวัน ช่วยลดความถี่ที่ EC ผันผวนหรือปั๊มทำงานโดยไม่มีน้ำ
• ใช้วัสดุทึบแสงที่ปลอดภัยสำหรับการสัมผัสอาหาร ถังพักสารละลายไฮโดรโปนิกส์ควรกั้นแสงเพื่อป้องกันตะไคร่น้ำ และควรทำจากพลาสติกเกรดสัมผัสอาหารหรือเหล็กที่มีวัสดุบุภายใน
• ปิดฝา ฝาช่วยลดการระเหย การส่องผ่านของแสง เศษสิ่งสกปรก และศัตรูพืช
• วางแผนการทำความสะอาด ติดตั้งวาล์วระบายน้ำที่จุดต่ำสุด และเว้นช่องให้เข้าถึงเพื่อขัดล้างระหว่างรอบปลูก

เติมน้ำในถังพักของระบบไฮโดรโปนิกส์ทุกสองสามวัน และวางแผนเปลี่ยนสารละลายบางส่วนหรือทั้งหมดทุกสองสามสัปดาห์เพื่อป้องกันไอออนที่ไม่ต้องการสะสม ฟาร์มเชิงพาณิชย์มักแบ่งถังพักไฮโดรโปนิกส์ขนาดใหญ่ออกเป็นถังแยกสำหรับแต่ละโซน เพื่อไม่ให้โรคหรือความผิดพลาดในการจ่ายสารส่งผลไปทั่วทั้งฟาร์ม

เดินท่อ PVC ในระบบไฮโดรโปนิกส์อย่างไร?

ระบบไฮโดรโปนิกส์ที่ใช้ท่อ PVC ส่วนใหญ่ใช้ PVC ทำท่อร่วมจ่ายน้ำ และใช้ท่อ PVC หรือราง PVC ที่ผลิตสำหรับงานนี้โดยเฉพาะเป็นรางปลูก ระบบไฮโดรโปนิกส์ PVC เป็นที่นิยมเพราะวัสดุมีราคาถูก ต่อด้วยกาวได้ง่าย และหาซื้อได้ทั่วไป แนวทางปฏิบัติที่ดี:

1. ใช้วัสดุที่ปลอดภัยสำหรับการสัมผัสอาหารและมีสารเพิ่มความทนทานต่อรังสี UV สำหรับทุกส่วนที่สัมผัสสารละลายธาตุอาหาร และใช้ท่อทึบแสงหรือท่อที่มีผิวด้านนอกสีขาวเพื่อกั้นแสง
2. เลือกท่อร่วมจ่ายน้ำให้มีขนาดใหญ่เพียงพอ เพื่อให้แรงดันสม่ำเสมอตั้งแต่จุดจ่ายน้ำแรกถึงจุดสุดท้าย ท่อร่วมที่แคบเกินไปทำให้ปลายทางได้รับน้ำไม่เพียงพอ
3. เลือกท่อระบายน้ำให้ใหญ่กว่าท่อจ่ายน้ำ น้ำไหลกลับด้วยแรงโน้มถ่วง จึงต้องใช้ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าและมีความลาดลงอย่างต่อเนื่องกลับไปยังถัง
4. กำหนดความลาดเอียงของราง โดยทั่วไปวางราง NFT ให้ลาดลงประมาณ 1 ถึง 3% เพื่อให้น้ำไหลโดยไม่ขัง
5. เพิ่มข้อต่อยูเนียนและวาล์ว ที่ปั๊ม ตัวกรอง และแต่ละโซน เพื่อให้ปิดแยกและถอดส่วนประกอบได้โดยไม่ต้องตัดท่อ
6. กรองน้ำก่อนถึงทางออกขนาดเล็ก ติดตั้งตัวกรองตะแกรงหรือตัวกรองดิสก์ก่อนหัวน้ำหยดและท่อจ่ายขนาดเล็ก ดูคู่มือตัวกรองระบบให้น้ำของเรา
7. ทดสอบแรงดันและล้างระบบ ด้วยน้ำสะอาดก่อนปลูก จากนั้นตรวจสอบทุกจุดจ่ายน้ำว่าไหลสม่ำเสมอ

ระบบไฮโดรโปนิกส์ที่ใช้ท่อ PVC เกรดระบายน้ำหรือท่อกลมใช้งานได้สำหรับระบบขนาดเล็ก แต่ท่อกลมมีพื้นที่สำหรับรากน้อยกว่าและบริเวณขอบแห้งเร็วกว่ารางก้นแบน ผู้ปลูกเชิงพาณิชย์มักเปลี่ยนไปใช้ท่อไฮโดรโปนิกส์โดยเฉพาะหรือรางสี่เหลี่ยม เช่น ระบบ NFT รางแบน PVC เกรดสัมผัสอาหารพร้อมปั๊มของเรา

ใช้ปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์กับระบบไฮโดรโปนิกส์ได้หรือไม่?

ได้ แต่ต้องออกแบบให้ทำงานต่อเนื่อง ปั๊มไฮโดรโปนิกส์พลังงานแสงอาทิตย์เป็นปั๊ม DC ที่รับไฟจากแผงโซลาร์เซลล์ ตัวควบคุมการชาร์จ และโดยทั่วไปมีชุดแบตเตอรี่ด้วย รากในระบบ NFT อาจแห้งภายในเวลาหลายสิบนาทีถึงสองชั่วโมงหากน้ำหยุดไหล ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและขนาดพืช ดังนั้นการใช้ปั๊มไฮโดรโปนิกส์พลังงานแสงอาทิตย์โดยไม่มีแบตเตอรี่สำรองจึงมีความเสี่ยงสำหรับ NFT ระบบ DWC และระบบน้ำหยดที่ใช้ตัวตั้งเวลาทนต่อการหยุดทำงานได้มากกว่า เลือกขนาดแบตเตอรี่ให้รองรับช่วงกลางคืนและช่วงที่มีเมฆมาก และเตรียมไฟฟ้าจากโครงข่ายหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองสำหรับพืชที่ต้องดูแลอย่างต่อเนื่อง คู่มือระบบให้น้ำพลังงานแสงอาทิตย์ของเราอธิบายการเลือกขนาดแผงและแบตเตอรี่อย่างละเอียดเพิ่มเติม

ป้องกันรากเน่าในระบบไฮโดรโปนิกส์อย่างไร?

รากเน่าในระบบไฮโดรโปนิกส์มักเกิดจากเชื้อราน้ำ เช่น พิเทียม ซึ่งเจริญได้ดีในระบบที่อุ่น มีออกซิเจนต่ำ และสกปรก รากที่ติดเชื้อจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล นิ่ม และเป็นเมือก ส่วนต้นพืชจะเหี่ยวแม้รากแช่อยู่ในน้ำ ระบบท่อและการเติมอากาศเป็นด่านแรกในการป้องกัน:

• รักษาอุณหภูมิสารละลายให้อยู่ในช่วงพอเหมาะและรักษาออกซิเจนละลายน้ำให้สูง
• หลีกเลี่ยงท่อปลายตัน บ่อพัก และจุดต่ำในระบบท่อที่ทำให้น้ำขังนิ่ง
• กั้นแสงไม่ให้เข้าถังและราง เพื่อไม่ให้ตะไคร่น้ำเป็นแหล่งอาหารส่งเสริมการเจริญของจุลินทรีย์
• เริ่มต้นด้วยก้อนเพาะกล้าที่สะอาด นำพืชที่เป็นโรคออกทันที และทำความสะอาดพร้อมฆ่าเชื้อทั้งระบบระหว่างรอบปลูก
• บำบัดน้ำต้นทางหากมีเชื้อก่อโรคหรือตะกอน

การจัดการรากเน่าในระบบไฮโดรโปนิกส์ส่วนใหญ่คือการแก้ไขสภาวะเหล่านี้ ได้แก่ ลดอุณหภูมิและเติมอากาศให้สารละลาย นำพืชที่เป็นโรครุนแรงออก และล้างพร้อมฆ่าเชื้อระบบ เมื่อเชื้อโรคตั้งตัวอยู่ในท่อและถังแล้วจะกำจัดได้ยาก การป้องกันจึงมีค่าใช้จ่ายต่ำกว่าการรักษามาก

รายการตรวจสอบการบำรุงรักษาปั๊มและระบบท่อ

• ทำความสะอาดช่องดูดน้ำของปั๊มและตัวกรองขั้นต้นทุกสัปดาห์ และทำบ่อยขึ้นหากพบตะไคร่น้ำหรือเศษราก
• ตรวจสอบอัตราการไหลที่รางหรือหัวจ่ายน้ำสุดท้ายของแต่ละโซนทุกสัปดาห์
• เปลี่ยนหัวทรายเมื่อจ่ายลมได้น้อยลงหรือมีตะกรันอุดตัน
• เตรียมปั๊มสำรองไว้ที่ฟาร์มสำหรับแต่ละโซนที่สำคัญ
• ติดตั้งสวิตช์ลูกลอยตรวจระดับน้ำต่ำเพื่อป้องกันปั๊มทำงานโดยไม่มีน้ำ และอุปกรณ์แจ้งเตือนการไหลหรือไฟฟ้าเพื่อแจ้งเหตุขัดข้องในเวลากลางคืน

ต้องการระบบครบชุดหรือไม่?

Mars Vertical Farm จัดหาระบบหมุนเวียนครบชุดพร้อมปั๊ม ถังพักสารละลาย และระบบท่อ รวมถึงแปลงปลูกแพลอยน้ำระบบน้ำลึก ชั้นปลูก NFT และเครื่องให้ปุ๋ยทางระบบน้ำอัจฉริยะพร้อมปั๊มจ่ายสารแบบกำหนดปริมาณสำหรับควบคุม EC และ pH สำรวจระบบไฮโดรโปนิกส์ของเรา หรือส่งผังระบบของคุณให้เรา แล้วเราจะเลือกขนาดปั๊ม ถังพักสารละลาย และระบบท่อให้เป็นส่วนหนึ่งของใบเสนอราคา

แหล่งอ้างอิง

• ศูนย์ความหลากหลายของพืชปลูก มหาวิทยาลัยเคนทักกี: การผลิตผักกาดหอมไฮโดรโปนิกส์ในสภาพแวดล้อมควบคุม