מחשבון CO2 לחדר גידול - הגדל צמיחת צמחים ב-30-50%

מהו מחשבון חדר גידול של CO2?

מחשבון חדר גידול של CO2 הוא כלי שמחשב כמה פחמן דו־חמצני (CO2) יש להוסיף לחלל גידול מקורה כדי להגיע לריכוז יעד. הוא משתמש בנפח החדר, בסוג הצמח ובשלב הגדילה שלו. מגדלים משתמשים בו לתכנון העשרת CO2 באוהלי גידול, בחדרי גידול ובחממות.

כיצד CO2 משפיע על צמיחת הצמחים

צמחים משתמשים בפחמן דו־חמצני, במים ובאור כדי לייצר סוכר באמצעות פוטוסינתזה. האוויר בחוץ מכיל בערך 420 חלקים למיליון (ppm) של CO2, והנתון הזה עולה בכמה ppm מדי שנה. בתוך מבנה, בחלל אטום ובתאורה חזקה, מגדלים מכוונים בדרך כלל ל־800 עד 1,500 ppm. העלאת רמת CO2 מעל הרמה שבחוץ יכולה להאיץ את הפוטוסינתזה, כל עוד יש די אור, מים וחומרי הזנה. הוספת CO2 ללא עלייה מקבילה בעוצמת האור מביאה תועלת נוספת מועטה, משום שהאור הופך לגורם המגביל.

כיצד לחשב את נפח החדר

המחשבון מוצא תחילה את נפח חלל הגידול:

$V = l \times w \times h$

כאשר V הוא נפח החדר במטרים מעוקבים, l הוא האורך, w הוא הרוחב ו־h הוא הגובה, כולם במטרים.

לדוגמה, לחדר שאורכו 4 m, רוחבו 3 m וגובהו 2.5 m יש נפח של 4 × 3 × 2.5 = 30 m³.

נוסחה לחישוב CO2 בחדר גידול

חישוב כמות ה־CO2 הדרושה כולל שני שלבים: מציאת רמת ה־CO2 הרצויה, ולאחר מכן מציאת המשקל של CO2 הדרוש כדי להגיע אליה.

שלב 1: רמת היעד של CO2 לפי סוג הצמח ושלב הגדילה

לכל סוג צמח יש רמת בסיס של CO2. לאחר מכן המחשבון מתאים את רמת הבסיס כלפי מעלה או מטה בהתאם לשלב הגדילה.

$T = b \times m$

כאשר T היא רמת היעד של CO2 ב־ppm, b היא רמת הבסיס של הצמח ו־m הוא המכפיל של שלב הגדילה.

סוג צמח שאינו מופיע ברשימה משתמש ברמת בסיס ברירת מחדל של 800 ppm, ושלב גדילה שאינו מופיע ברשימה משתמש במכפיל של 1.0.

שלב 2: משקל ה־CO2 הדרוש

לאחר שרמת היעד ידועה, המחשבון מוצא כמה CO2 יש להוסיף לפי משקל. כאן W הוא משקל ה־CO2 בקילוגרמים, V הוא נפח החדר במטרים מעוקבים, T היא רמת היעד של CO2 ו־A היא רמת ה־CO2 בסביבה, שתיהן ב־ppm:

$W = V \times (T - A) \times 0.0000018$

רמת ה־CO2 בסביבה היא ריכוז הפתיחה בחדר. המחשבון מתחיל ב־420 ppm, קרוב לממוצע בחוץ, וניתן להזין במקומה קריאה ממד. הנתון 0.0000018 kg למטר מעוקב ולכל ppm הוא המסה של CO2 הנוספת למטר מעוקב אחד של אוויר עבור כל עלייה של 1 ppm בריכוז, בטמפרטורה של כ־25 °C ובלחץ של אטמוספרה אחת. אם רמת הסביבה כבר שווה לרמת היעד או גבוהה ממנה, המחשבון מחזיר 0 kg, משום שאין צורך בתוספת. התוצאה מוצגת גם בליברות. ליברה אחת היא בדיוק 0.45359237 kg, ולכן חלוקת המסה בקילוגרמים ב־0.45359237 נותנת את המסה בליברות.

דוגמה פתורה

למגדל יש חדר שאורכו 4 m, רוחבו 3 m וגובהו 2.5 m, ובו גדל קנאביס בשלב הפריחה, כאשר רמת ה־CO2 בסביבה היא 420 ppm.

1. נפח החדר: 4 × 3 × 2.5 = 30 m³
2. רמת היעד של CO2: לקנאביס רמת בסיס של 1,200 ppm; מכפיל הפריחה הוא 1.2, ולכן 1,200 × 1.2 = 1,440 ppm
3. משקל ה־CO2: 30 × (1,440 − 420) × 0.0000018 = 30 × 1,020 × 0.0000018 = 0.05508 kg, שהמחשבון מעגל ל־0.055 kg (0.121 ליברות)

המגדל צריך להוסיף כ־0.055 kg של CO2 כדי להעלות את רמת החדר מ־420 ppm ל־1,440 ppm. זהו מטען יחיד עבור חדר אטום. בחדר דולף, או בחדר עם מאוורר יניקה, יש לחזור על המנה, משום שה־CO2 שנוסף נפלט.

בטיחות בעת הוספת CO2

CO2 בטוח לצמחים ברמות המשמשות בחדרי גידול, אך בריכוזים גבוהים הוא עלול להזיק לבני אדם. מינהל הבטיחות והבריאות התעסוקתית של ארצות הברית קובע גבול חשיפה תעסוקתי של 5,000 ppm בממוצע לאורך יום עבודה של שמונה שעות. ברמה של כ־30,000 ppm (3%) אנשים סובלים מכאבי ראש ונושמים מהר יותר, והמכון הלאומי האמריקאי לבטיחות ולבריאות תעסוקתית מתייחס לרמה של 40,000 ppm (4%) כמסכנת חיים או בריאות באופן מיידי. בחדר גידול מועשר ב־CO2 צריך להיות צג CO2 תקין, ואין לשהות בו במשך פרקי זמן ארוכים. לעולם אין להשתמש בחדרים אלה כמקומות שינה בזמן שהעשרת CO2 פועלת.

הערות מעשיות

CO2 מסייע לצמחים רק בשעות שבהן יש אור, משום שפוטוסינתזה זקוקה לאור. רוב המגדלים מפעילים מערכות CO2 באמצעות טיימר המתואם ללוח הזמנים של התאורה, ומכבים אותן בשעות החשיכה. חדר אטום היטב שומר את ה־CO2 שנוסף לזמן רב יותר, ולכן מרווחים סביב דלתות, תעלות וחלונות מפחיתים את יעילות התוספת. צמחים המשתמשים ביותר CO2 נוטים להשתמש גם ביותר אור, מים וחומרי הזנה, ולכן ייתכן שיהיה צורך להגדיל את התשומות האלה לצד ה־CO2 כדי להשיג את מלוא התועלת.

שאלות נפוצות

באיזו רמת CO2 עליי להשתמש בחדר הגידול שלי? הדבר תלוי בצמח ובשלב הגדילה שלו. המחשבון מכפיל את רמת הבסיס של הצמח עבור CO2 (800–1200 ppm) בגורם של שלב הגדילה שבין 0.7 ל־1.3, ומתקבלת רמת יעד של בערך 560 עד 1,560 ppm.

מהי רמת ה־CO2 הסביבתית המוגדרת כברירת מחדל? המחשבון משתמש כברירת מחדל ב־420 ppm, קרוב לרמת ה־CO2 הממוצעת באוויר שבחוץ. NOAA מדד ממוצע שנתי עולמי של 422.8 ppm בשנת 2024. מגדלים יכולים להזין במקום זאת קריאה ממד, אם יש בידם כזו.

מה קורה אם רמת ה־CO2 הסביבתית שלי כבר מגיעה לרמת היעד? המחשבון מחזיר 0 kg, כלומר באותו זמן אין צורך בתוספת CO2.

האם יש לספק תוספת CO2 לשתילים? המחשבון מחיל מכפיל נמוך יותר (0.7) על שתילים, משום שצמחים צעירים בעלי שטח עלים מוגבל אינם יכולים לנצל CO2 נוסף ביעילות כזו של צמחים בוגרים יותר.

האם מסוכן לנשום אוויר מועשר ב־CO2? בריכוזים המשמשים לגידול צמחים, בערך 800–1600 ppm, חשיפה קצרה לריכוזים אלה אינה מסוכנת באופן מיידי, אך עדיין אין לשהות במשך זמן רב בחדרים שבהם מתבצעת העשרת CO2, וריכוזים גבוהים בהרבה מסוכנים. ראו את סעיף הבטיחות לעיל.

כיצד נגזר מקדם ההמרה 0.0000018? מחוק הגז האידיאלי. בטמפרטורה של 25 °C ובלחץ של אטמוספרה אחת, מטר מעוקב אחד של אוויר מכיל בערך 40.87 מולים של גז. אחד למיליון מכמות זו הוא 0.00004087 מולים, ול־CO2 יש מסה מולרית של 44.01 g למול, ולכן 1 ppm שוקל בערך 0.0000018 kg למטר מעוקב.