Trả lời ngắn gọn
Máy hút ẩm thương mại cho trang trại trong nhà là thiết bị chịu tải cao, loại bỏ hơi nước do cây thoát ra, thường từ 50 đến vài trăm lít mỗi ngày. Tính công suất theo lượng nước cây hấp thụ, thay vì thể tích phòng: khoảng 90–97% lượng nước hấp thụ được cây thoát ra dưới dạng hơi, vì vậy hãy quy đổi lượng thoát hơi nước cao điểm mỗi giờ thành công suất định mức trong 24 giờ tại nhiệt độ và độ ẩm thực tế, sau đó cộng thêm biên dự phòng 20–30%.
Máy hút ẩm thương mại là gì và vì sao trang trại trong nhà cần thiết bị này?
Máy hút ẩm thương mại là máy chịu tải cao, loại bỏ lượng lớn hơi nước khỏi không khí, thường có công suất định mức từ khoảng 50 L (hơn 100 pt) đến vài trăm lít mỗi ngày, được chế tạo để vận hành liên tục trong kho hàng, bể bơi, nhà máy và trang trại trong nhà. Trong trang trại thẳng đứng, trang trại container hoặc nhà máy trồng cây, thiết bị này loại bỏ lượng nước do cây thoát ra để độ ẩm luôn nằm trong phạm vi cần thiết cho cây trồng và thiết bị.
Cây giải phóng trở lại không khí gần như toàn bộ lượng nước đã hấp thụ. Trong phòng kín không thông gió với bên ngoài, lượng ẩm đó chỉ có thể được loại bỏ qua máy hút ẩm hoặc dàn lạnh của máy điều hòa. Khi công suất hút ẩm không đủ, độ ẩm tương đối (RH) tăng, quá trình thoát hơi nước chậm lại, việc vận chuyển canxi bị ảnh hưởng và nguy cơ mắc các bệnh như mốc xám, phấn trắng tăng lên. Hướng dẫn này giải thích cách tính công suất hệ thống hút ẩm dựa trên lượng thoát hơi nước của cây, so sánh các phương án dùng môi chất lạnh, chất hút ẩm và tích hợp HVAC, đồng thời đề cập đến luồng khí và những điểm cần kiểm tra khi mua thiết bị cho trang trại trong nhà.
Trang trại trong nhà nên duy trì độ ẩm và nhiệt độ bao nhiêu?
Phần lớn rau ăn lá và rau thơm phát triển tốt ở khoảng 20–24°C (68–75°F) khi bật đèn và 60–75% RH, tương ứng với độ thiếu hụt áp suất hơi nước (VPD) khoảng 0.6–1.2 kPa. VPD mô tả khả năng làm khô của không khí và là mục tiêu kiểm soát tốt hơn so với chỉ dùng RH, vì cùng một mức RH nhưng tác động lên cây ở 18°C và 26°C rất khác nhau.
- Cây con và nhân giống: độ ẩm cao hơn, thường là 70–85% RH, để bảo vệ rễ non và cành giâm.
- Rau ăn lá và rau thơm: khoảng 60–75% RH. Độ ẩm quá cao làm giảm thoát hơi nước và có liên quan đến cháy mép lá ở xà lách, một rối loạn liên quan đến canxi.
- Cây lấy quả như dâu tây và cà chua: không khí có độ ẩm tương tự hoặc khô hơn một chút trong giai đoạn ra hoa giúp hỗ trợ thụ phấn và hạn chế bệnh do nấm.
- Phòng trồng nấm: độ ẩm rất cao, thường là 85–95% RH, nên cần cách quản lý khác; xem hướng dẫn trang trại nấm của chúng tôi.
Thời điểm khó kiểm soát nhất thường là lúc tắt đèn. Nhiệt độ giảm, RH tăng nhanh và nước có thể ngưng tụ trên các bề mặt mát và lá. Chiến lược kiểm soát tốt là giảm nhiệt độ từ từ và duy trì máy hút ẩm hoạt động trong suốt giai đoạn chuyển tiếp. Lá bị ướt vào ban đêm thường là yếu tố khởi phát các bệnh được đề cập trong hướng dẫn kiểm soát ruồi nấm và bệnh phấn trắng của chúng tôi.
Những loại hệ thống hút ẩm nào được sử dụng trong trang trại trong nhà?
Trang trại trong nhà sử dụng ba phương án chính: máy hút ẩm độc lập dùng môi chất lạnh, máy hút ẩm dùng chất hút ẩm và chức năng hút ẩm tích hợp trong hệ thống HVAC. Nhiều trang trại kết hợp hệ thống điều hòa không khí để xử lý tải nhiệt hiện với máy hút ẩm chuyên dụng để xử lý tải nhiệt ẩn.
| Loại | Cách hoạt động | Ưu điểm | Hạn chế | Ứng dụng điển hình trong trang trại trong nhà |
|---|---|---|---|---|
| Máy hút ẩm thương mại di động | Thiết bị dùng dàn lạnh, có bánh xe, thổi khí trực tiếp | Chi phí thấp, dễ bổ sung hoặc di chuyển | Công suất hạn chế, gây ồn, chiếm diện tích sàn | Phòng trồng nhỏ, nhu cầu hút ẩm thương mại tạm thời |
| Máy hút ẩm treo trần hoặc treo tường | Thiết bị dùng môi chất lạnh, lắp trên cao hoặc trên tường | Tiết kiệm diện tích sàn, phân phối không khí tốt | Cần kết cấu đỡ và đường thoát nước ngưng | Trang trại container, phòng trồng cây, nhà máy trồng cây nhỏ |
| Máy hút ẩm thương mại nối ống gió (lắp trên tuyến ống) | Thiết bị dùng môi chất lạnh, nối với ống gió cấp và hồi | Giữ phòng yên tĩnh, phân phối không khí đều, có thể đặt ngoài phòng | Chi phí và thiết kế hệ thống ống gió | Trang trại thẳng đứng nhiều tầng, phòng có quy mô lớn hơn |
| Hút ẩm tích hợp trong HVAC | Bộ xử lý không khí hoặc thiết bị nguyên khối làm lạnh sâu để ngưng tụ hơi ẩm, thường kết hợp gia nhiệt lại | Một hệ thống kiểm soát cả nhiệt độ và độ ẩm, điều khiển tập trung | Thiết kế phức tạp hơn; gia nhiệt lại làm tăng mức tiêu thụ năng lượng nếu không sử dụng thu hồi nhiệt | Nhà máy trồng cây quy mô lớn, nhà kho |
| Máy hút ẩm hấp phụ công nghiệp | Bánh xe hấp phụ loại bỏ hơi ẩm và được tái sinh bằng nhiệt | Hoạt động ở nhiệt độ thấp và đạt điểm sương rất thấp | Cần năng lượng để tái sinh; làm tăng nhiệt của không khí được xử lý | Phòng lạnh, phòng sấy, khu trồng cây ở nhiệt độ thấp và kho bảo quản |
Máy hút ẩm dùng môi chất lạnh (cơ học) là lựa chọn mặc định cho phòng trồng ấm, ẩm vì loại bỏ được nhiều nước nhất trên mỗi kWh trong điều kiện điển hình của trang trại trong nhà. Hệ thống hút ẩm hấp phụ phù hợp khi nhiệt độ không khí thấp, khoảng dưới 15°C (59°F), khi dàn lạnh dùng môi chất lạnh bị giảm công suất và có thể đóng băng.
Khi nào nên sử dụng hệ thống hút ẩm trung tâm?
Hệ thống hút ẩm trung tâm phù hợp khi trang trại có nhiều phòng trồng hoặc một khu trồng nhiều tầng rộng lớn. Thay vì nhiều thiết bị nhỏ, một hoặc hai máy hút ẩm thương mại cỡ lớn, hoặc bộ hút ẩm HVAC tích hợp trong bộ xử lý không khí, phục vụ các phòng qua hệ thống ống gió, tương tự hệ thống hút ẩm tòa nhà thương mại tại văn phòng hoặc bể bơi. Máy hút ẩm công suất lớn loại này dễ bảo trì từ bên ngoài khu vực trồng hơn, đồng thời giữ tiếng ồn và nhiệt cách xa cây trồng. Máy hút ẩm quy mô công nghiệp dùng trong nhà kho cũng có thể hoạt động trong trang trại trong nhà, miễn là được thiết kế để vận hành liên tục ở độ ẩm cao và có các dàn trao đổi nhiệt được bảo vệ chống ăn mòn.
Tính công suất máy hút ẩm thương mại cho trang trại trong nhà như thế nào?
Công suất máy hút ẩm thương mại cho trang trại trong nhà cần được tính theo lượng nước cây trồng sử dụng, vì trong phòng kín, phần lớn nước tưới mà cây hấp thụ sẽ thoát ra qua quá trình thoát hơi nước. Nếu chỉ dựa vào thể tích phòng như cách tính cho tầng hầm và văn phòng, tải ẩm của phòng trồng sẽ bị đánh giá thấp nghiêm trọng.
- Đo lượng nước hấp thụ hằng ngày. Ghi lại lượng nước bổ sung vào hệ thống mỗi ngày, chẳng hạn lượng nước châm thêm vào bể chứa của hệ thống thủy canh, rồi trừ đi lượng nước xả thải. Nếu trang trại chưa được xây dựng, hãy sử dụng dữ liệu về cây trồng và hệ thống do nhà cung cấp cung cấp, đồng thời coi đó là số liệu ước tính.
- Ước tính tỷ lệ nước thoát hơi. Trong điều kiện trong nhà, cây thường thoát hơi khoảng 90–97% lượng nước hấp thụ; chỉ một phần nhỏ được giữ lại trong sinh khối thu hoạch. Dùng 95% cho lần ước tính đầu tiên.
- Xác định lượng thoát hơi cao điểm mỗi giờ. Phần lớn quá trình thoát hơi nước diễn ra khi bật đèn. Chia thể tích nước thoát hơi cho số giờ bật đèn và tính thêm một phần dự phòng cho lượng thoát hơi vào ban đêm.
- Quy đổi sang công suất định mức theo ngày. Máy hút ẩm được định mức theo 24 giờ, vì vậy hãy nhân lượng cao điểm mỗi giờ với 24. Một lít tương đương khoảng 2.1 US pt.
- Hiệu chỉnh theo điều kiện định mức. Công suất phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ không khí và RH. Thiết bị dân dụng tại Hoa Kỳ được định mức ở 65°F (18°C) và 60% RH, trong khi nhiều thiết bị thương mại và thiết bị cho phòng trồng được định mức ở 80°F (27°C) và 60% RH. Hãy sử dụng đường cong công suất của nhà sản xuất tại điểm cài đặt thực tế của bạn.
- Thận trọng khi trừ lượng ẩm được loại bỏ bằng các thiết bị khác. Dàn lạnh điều hòa loại bỏ một phần hơi ẩm, nhưng chỉ khi hoạt động; không nên dựa vào chúng lúc tắt đèn, khi nhu cầu làm lạnh giảm.
- Bổ sung biên dự phòng và khả năng dự phòng thiết bị. Cộng thêm 20–30% để đáp ứng tải cao điểm và tình trạng bám bẩn dàn trao đổi nhiệt, đồng thời phân bổ công suất cho ít nhất hai thiết bị để một sự cố không làm hỏng cả vụ trồng.
Ví dụ tính toán
Giả sử cây trồng trong một trang trại container hấp thụ 120 L (khoảng 32 US gal) nước mỗi ngày. Với tỷ lệ thoát hơi 95%, khoảng 114 L/ngày đi vào không khí. Nếu khoảng 80% lượng đó thoát ra trong 16 giờ chiếu sáng, lượng cao điểm là khoảng 5.7 L/h, tương đương công suất định mức 137 L/ngày (khoảng 290 pt/ngày) ở điều kiện phòng. Với biên dự phòng 25%, bạn cần chọn công suất khoảng 170 L/ngày (khoảng 360 pt/ngày) tại nhiệt độ và RH thực tế, tốt nhất là chia cho hai thiết bị. Đây chỉ là ví dụ minh họa; số liệu sử dụng nước của chính bạn là dữ liệu đầu vào tốt nhất.
Hệ thống HVAC của trang trại trong nhà cần công suất làm lạnh bao nhiêu?
Trong trang trại trong nhà kín, gần như toàn bộ điện năng sử dụng bên trong phòng cuối cùng đều chuyển thành nhiệt mà hệ thống HVAC phải loại bỏ. Đèn LED, bơm, quạt và chính máy hút ẩm đều bổ sung nhiệt hiện; chỉ vài phần trăm năng lượng ánh sáng được tích trữ qua quang hợp.
- Quy đổi tải điện thành nhiệt: 1 kW thiết bị trong phòng tạo thêm khoảng 3,412 BTU/h. Một tấn lạnh tương đương 12,000 BTU/h, hay khoảng 3.5 kW.
- Ví dụ: 20 kW chiếu sáng cộng với 3 kW cho bơm, quạt và bộ điều khiển tạo thêm khoảng 78,500 BTU/h, tương đương khoảng 6.5 tấn công suất lạnh, chưa tính nhiệt xâm nhập qua vỏ công trình, gió tươi và biên an toàn.
- Máy hút ẩm bổ sung nhiệt: khi ngưng tụ, nước giải phóng nhiệt ẩn, khoảng 0.68 kWh mỗi lít, trở lại phòng dưới dạng nhiệt hiện, ngoài nhiệt từ điện năng tiêu thụ của máy nén và quạt trong thiết bị.
- Cách nhiệt rất quan trọng: lớp vỏ công trình kín khí và cách nhiệt tốt giúp dự đoán tải chính xác hơn và ngăn ngưng tụ trên tường.
Chiếu sáng thường là tải đơn lẻ lớn nhất, vì vậy đèn có hiệu suất cao giúp giảm cả điện năng tiêu thụ lẫn công suất HVAC cần thiết; xem đèn trồng cây cho canh tác trong nhà. HVAC cho nhà kính hoạt động khác, vì nhà kính thường thải không khí ẩm qua cửa thông gió và quạt thay vì ngưng tụ hơi ẩm; hướng dẫn thông gió và sưởi ấm nhà kính của chúng tôi trình bày phương pháp đó.
Không khí nên lưu thông như thế nào trong trang trại thẳng đứng?
Hút ẩm chỉ hiệu quả khi không khí thực sự lưu chuyển qua tán cây. Các giá trồng nhiều tầng bố trí dày đặc tạo ra những vùng không khí tù đọng, ẩm ướt giữa các lá, ngay cả khi cảm biến trong phòng hiển thị giá trị phù hợp.
- Tạo luồng không khí nhẹ qua từng tầng, thường ở mức khoảng 0.3–1 m/s (60–200 ft/min) tại tán cây, bằng quạt tuần hoàn không khí ngang hoặc cấp khí qua ống gió dọc theo từng tầng giá.
- Bố trí đường hồi gió sao cho không khí ẩm từ các giá trồng đến được máy hút ẩm, tránh luồng khí đi tắt ngay gần thiết bị.
- Lắp cảm biến nhiệt độ và RH ngang tán cây trên nhiều tầng, thay vì chỉ đặt gần trần hoặc cửa ra vào.
- Dẫn nước ngưng qua đường ống đến cống thoát hoặc bể thu gom. Nước ngưng có ít khoáng chất hòa tan và thường có thể tái sử dụng để tưới sau khi lọc và khử trùng, qua đó thu hồi phần lớn lượng nước của trang trại.
Dữ liệu khí hậu từ nhiều điểm đo được quản lý dễ dàng nhất qua bộ điều khiển trung tâm; xem IoT trong nông nghiệp thông minh để tìm hiểu về cảm biến và cảnh báo.
Danh sách kiểm tra khi mua máy hút ẩm công nghiệp
Khi so sánh máy hút ẩm thương mại, hãy yêu cầu mọi nhà cung cấp cung cấp cùng một bộ dữ liệu để so sánh công suất tại điều kiện của bạn thay vì chỉ dựa vào thông số nổi bật. Đây là những điểm chúng tôi kiểm tra khi lựa chọn thông số thiết bị kiểm soát khí hậu cho các nhà máy trồng cây của mình.
- Công suất tại điểm cài đặt của bạn, chẳng hạn ở 24°C và 65% RH, chứ không chỉ tại điều kiện định mức.
- Hiệu suất năng lượng tính bằng lít trên mỗi kWh hoặc pt trên mỗi kWh tại các điều kiện đó; thiết bị thương mại hiệu suất cao thường đạt khoảng 2–4 L/kWh trong điều kiện định mức ấm, ẩm.
- Phạm vi vận hành: nhiệt độ không khí tối thiểu, phương pháp xả băng và nhiệt độ môi trường tối đa.
- Nguồn điện: 220–240 V một pha hoặc 380–480 V ba pha, 50 hoặc 60 Hz, và dòng khởi động.
- Kết cấu: dàn trao đổi nhiệt có lớp phủ phù hợp với không khí ẩm chứa phân bón, vỏ bằng thép không gỉ hoặc sơn tĩnh điện, bộ lọc có thể rửa.
- Điều khiển: bộ điều khiển độ ẩm tích hợp hay điều khiển bên ngoài, tiếp điểm khô hoặc Modbus để tích hợp với bộ điều khiển trang trại.
- Lắp đặt: nối ống gió hoặc thổi trực tiếp, bơm nước ngưng, độ ồn và khả năng tiếp cận để bảo trì.
Các bước tiếp theo
Máy hút ẩm thương mại có công suất được tính theo lượng thoát hơi nước, kết hợp với hệ thống làm lạnh đúng công suất và lưu thông không khí tốt, giúp duy trì khí hậu ổn định trong trang trại trong nhà qua mọi chu kỳ chiếu sáng. Mars Vertical Farm thiết kế nhà máy trồng cây trong container và trong nhà với hệ thống chiếu sáng, HVAC, hút ẩm và tưới kết hợp bón phân phù hợp với kế hoạch cây trồng, chẳng hạn như nhà máy trồng cây trong container tự động hóa hoàn toàn và các trang trại trong nhà tùy chỉnh thuộc dòng nhà máy trồng cây của chúng tôi. Để so sánh tổng quan hơn giữa các mô hình, xem trang trại container và nhà máy trồng cây trong nhà. Hãy chia sẻ loại cây trồng, kích thước phòng và khí hậu địa phương, chúng tôi sẽ đề xuất gói thiết bị kiểm soát khí hậu trực tiếp từ nhà máy với công suất phù hợp cho dự án của bạn.
