Seis tendências de HVAC para estufas a serem observadas em 2023

Esta foto de envidraçamento mostra o telhado da estufa de bloqueio de calor Lyris, conforme descrito abaixo na seção "Vidrificação espectral". Foto: Nadia Sabeh/Red Sea Farms

Dependendo do clima, da cultura e do mercado, os sistemas convencionais de gerenciamento climático de estufa, como caldeiras, almofadas de resfriamento evaporativo e exaustores, podem não fornecer o nível de controle necessário para cultivar um produto consistente durante todo o ano.

A seguir está uma lista das seis principais tendências que estamos vendo na indústria de estufas relacionadas ao aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) e gestão ambiental, especialmente na sequência de custos de energia mais altos e aumento de regulamentações.

Existem muitas novas opções de envidraçamento chegando ao mercado que podem causar um grande impacto nas necessidades de aquecimento e resfriamento da estufa. Existem novas vidraças de bloqueio de espectro que bloqueiam os comprimentos de onda do infravermelho próximo (NIR), diminuindo efetivamente a quantidade de ganho de calor solar na estufa e reduzindo as necessidades de resfriamento. Há também novos vidros modificadores de espectro que mudam os comprimentos de onda ultravioleta e azul de alta energia para comprimentos de onda amarelos e vermelhos de baixa energia que são mais fotossinteticamente ativos. E depois há vidros produtores de eletricidade que têm tiras finas de painéis solares embutidos na cobertura de vidro, enquanto convertem luz verde em vermelha. Todas essas novas opções de envidraçamento têm o potencial de reduzir o uso de energia e os custos associados ao resfriamento e aquecimento da estufa.

Em climas úmidos, onde a ventilação e o resfriamento evaporativo não funcionam tão bem, o resfriamento mecânico (também conhecido como ar condicionado) e a desumidificação estão se tornando uma solução mais viável e potencialmente única para gerenciar o ambiente de estufa e vender produtos consistentes o ano todo. Idealmente, esses sistemas seriam operados em uma estufa fechada, onde apenas o ar interno é condicionado, e não o ar externo antes de entrar. No entanto, é muito difícil manter o sol fora, especialmente porque o acesso à luz solar é exatamente muitos produtores escolhem uma estufa em vez de uma instalação interna. Esse calor da radiação solar é imenso. Combine isso com o efeito estufa criado pelo envidraçamento e de repente fica claro que você vai precisar de muito ar condicionado. Ao comparar uma estufa de 10.000 pés quadrados e um armazém de 10.000 pés quadrados com iluminação de sódio de alta pressão espaçada em um padrão de grade 5 × 5, a instalação interna requer cerca de 115 toneladas de resfriamento e a estufa requer 170 toneladas. Isso é quase 50% a mais de ar condicionado necessário para a estufa. O ar condicionado não só consome muita energia (por exemplo, altos custos operacionais), mas também o equipamento em si é caro, geralmente mais de US$ 3.000 por tonelada.

Como estados como a Califórnia visam a eletrificação e a descarbonização para limitar ou reduzir o aquecimento global e a variabilidade climática, os sistemas de aquecimento de estufa a gás, como caldeiras e aquecedores de unidade, podem se tornar uma coisa do passado. É provável que as bombas de calor elétricas se tornem sua substituição. As bombas de calor funcionam essencialmente sugando o calor de um local e bombeando-o para outro lugar. Essa ação basicamente os torna reversíveis: em um dia frio eles podem sugar o calor do ambiente externo e bombeá-lo para a estufa, e em um dia quente eles podem sugar o calor da estufa e bombeá-lo para fora. As bombas de calor podem usar o calor do ar externo, do solo, de uma fonte de água ou até mesmo de uma fonte geotérmica ou piscina, tornando-as incrivelmente versáteis. Em geral, as bombas de calor de fonte de ar são mais eficazes em climas amenos e as bombas de calor de fonte terrestre são mais eficazes quando há uma necessidade equilibrada de aquecimento e resfriamento diário ou anual.

Mais frequentemente, vemos estufas construídas para recircular ou empurrar o ar externo (pressão positiva), em vez de sugar o ar com grandes exaustores (pressão negativa). Estufas que apenas recirculam o ar são estufas "vedadas", enquanto aquelas que podem usar uma combinação de recirculação e ar externo são chamadas de estufas "híbridas". A tendência para esse estilo de estufa está associada a um gerenciamento mais preciso de temperatura e umidade, melhor contenção de dióxido de carbono e odores (para cannabis), melhor controle de pragas e qualidade do ar e melhor uniformidade do ar. Essas estufas são normalmente construídas com uma ante-câmara, onde o ar é pré-condicionado usando aquecedores, resfriamento evaporativo, ar condicionado ou outros sistemas e, em seguida, empurrado para dentro da estufa por meio de tubos de ar ou ventiladores. A desvantagem desses sistemas é a necessidade de monitoramento e controles mais sofisticados e caros, bem como balanceamento de ar inicial e contínuo para garantir a distribuição e mistura adequadas de ar condicionado e evitar a pressurização excessiva da estrutura da estufa.