การพัฒนาระบบแอโรโปนิกส์ต้นทุนต่ำสำหรับเกษตรในเมือง:  การออกแบบ การนำไปใช้ และการประเมินประสิทธิภาพ

พุทธิกันต์ พงศ์พิชญามาตย์; ณัฐพงษ์ ประดิษฐ์ธรรม; เมธี เมธีสวัสดิ์กุล; ศีตลา กลิ่นรอด; กิตติกุล บุญเปลี่ยน

ผู้แต่ง

พุทธิกันต์ พงศ์พิชญามาตย์ คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
ณัฐพงษ์ ประดิษฐ์ธรรม คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
เมธี เมธีสวัสดิ์กุล คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
ศีตลา กลิ่นรอด คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี
กิตติกุล บุญเปลี่ยน คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี

คำสำคัญ:

ระบบแอโรโปนิกส์ต้นทุนต่ำ, เกษตรในเมือง, บ้านพักอาศัย, คอนโดมิเนียม

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและวิเคราะห์ต้นทุน วัสดุ และตัวชี้วัดประสิทธิภาพของระบบแอโรโปนิกส์ ออกแบบและพัฒนาต้นแบบระบบแอโรโปนิกส์ต้นทุนต่ำ และประเมินประสิทธิภาพของระบบ เพื่อเสนอแนวทางปฏิบัติสำหรับการนำระบบแอโรโปนิกส์ต้นทุนต่ำไปใช้ในที่อยู่อาศัยในเมืองที่มีพื้นที่จำกัด จากการรวบรวมและศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของระบบแอโรโปนิกส์ต้นทุนต่ำ ด้วยการพัฒนาต้นแบบที่โดยใช้หลักทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง และเทคนิคการปรับให้เหมาะสมของวัสดุ 3 รูปแบบ ประเมินประสิทธิภาพผลผลิตและต้นทุนการใช้ไฟฟ้า การใช้น้ำและการสูญเสียน้ำ การใช้พื้นที่และความหนาแน่นของพืช วิเคราะห์ข้อมูลเปรียบเทียบ และสรุปเป็นแนวทางปฏิบัติสำหรับการนำระบบแอโรโปนิกส์ต้นทุนต่ำไปใช้ในที่อยู่อาศัยในเมืองที่มีพื้นที่จำกัด

ผลการศึกษาพบว่า ในด้านวัสดุและความทนทานของระบบแอโรโปนิกส์ รูปแบบประเภทที่ 2 และ 3 ที่สร้างจากพีวีซีธรรมดาโดยไม่มีการป้องกันแสงยูวีมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพ ในส่วนของการประกอบชิ้นส่วนรูปแบบที่ 3 ช่วยลดเวลาในการประกอบและทำความสะอาดได้ง่ายกว่าเนื่องจากมีส่วนประกอบน้อยกว่าและไม่มีน้ำขัง ในด้านการใช้พื้นที่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมในเมืองหรือพื้นที่จำกัด การวางแนวตั้งทำให้พืชมีความหนาแน่นสูงสุด แต่ก็สร้างความท้าทายในการกระจายแสง ในด้านต้นทุนของต้นแบบที่ 3 มีต้นทุนต่ำที่สุด รวมเป็นเงิน 3,620 บาท สามารถลดต้นทุนการผลิตได้ประมาณ 20% และผลผลิตสูงขึ้นโดยเฉลี่ย 15% เมื่อเทียบกับการปลูกพืชด้วยดินในพื้นที่เท่าเทียมกัน เนื่องจากใช้โครงสร้างท่อ PVC ขึ้นรูปด้วยความร้อนโดยไม่มีข้อต่อ ปั๊มน้ำ 120 วัตต์ มีอัตราการไหลของน้ำ 2 ลิตรต่อนาที มีค่าความเข้มข้นของสารอาหารอยู่ที่ 1,000-1,300 ppm. โดยผลผลิตอยู่ที่ 3.5 กก.ต่อตร.ม. ด้านความทนทานของวัสดุความทนทานที่เหมาะสมด้วยต้นทุนที่ต่ำ ลดปัญหาเรื่องปรับแต่งข้อต่อแบบและไม่ส่งผลต่อความแข็งแรงของโครงสร้าง และความต้องการพื้นที่ของระบบแอโรโปนิกส์ขนาดเล็กขั้นต่ำเท่ากับขนาดของถังเก็บน้ำ และควรมีพื้นที่ด้านข้าง 50 ซม. ไว้สำหรับการดูแลบำรุงรักษา พื้นที่ประมาณ 1.30 ตร.ม.ต่อหน่วย สำหรับบ้านพักอาศัยเป็นพื้นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบแอโรโปนิกส์ โดยการติดตั้งระบบหันหน้าไปทางทิศใต้หรือทิศตะวันออกของพื้นที่บริเวณบ้านพักอาศัย เนื่องจากทิศทางแดดเหล่านี้ได้รับแสงแดดตลอดทั้งวัน สำหรับห้องชุดหรือคอนโดมิเนียม พื้นที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบแอโรโปนิกส์ คือ บริเวณระเบียงของห้อง ซึ่งส่วนใหญ่จะมีพื้นที่ที่จำกัด แต่สิ่งสำคัญ คือ ผักอาจได้รับแสงน้อยลง เนื่องจากพื้นที่ของระเบียงอาจไม่สามารถกำหนดทิศทางแสงแดดได้จากตำแหน่งของห้องในหนึ่งชั้นของอาคารที่มีความแตกต่างกันไป การใช้งานในบริบทเมืองที่มีพื้นที่จำกัดช่วยให้ผู้อยู่อาศัยสามารถปลูกพืชเพื่อบริโภคในครัวเรือน ลดค่าใช้จ่ายด้านอาหาร และเพิ่มความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมได้ในระยะยาว

เอกสารอ้างอิง

ชำนาญ ขวัญสกุล. (2567). ความหนาแน่นที่เหมาะสมของการปลูกผักบุ้งจีนร่วมกับการเลี้ยงปลานิลด้วยระบบอควาโปนิกส์. วารสารวิจัยและส่งเสริมวิชาการเกษตร, 41(1), 52-64. https://doi.org/10.14456/jare-mju.2024.5

พีระ มีทรัพย์, พวงเพชร พิมพ์จันทร์, กฤติมา กษมาวุฒิ และสำเนาว์ เสาวกูล. (2565). ผลของอัตราการไหลของน้ำต่อการเจริญเติบโตของปลาดุกลูกผสม คะน้าใบหยิก และคุณภาพน้ำในระบบอะควาโปนิกส์ที่ใช้น้ำหมุนเวียน. วารสารเกษตรศาสตร์และเทคโนโลยี, 3(2), 97-109.

อนันต์ พิริยะภัทรกิจ, พัชรี เดชเลย์, พรกมล รูปเลิศ และปุญญพัฒน์ พลพิมพ์. (2565). การเจริญเติบโตและผลผลิตบัวบกจาก 5 แหล่งปลูกในระบบไฮโดรโปนิกส์. วารสารวิชชา มหาวิทยาลัยราชภัฏนครศรีธรรมราช, 41(2), 127-140.

Abbey, M., Anderson, N. O., Yue, C., Schermann, M., Phelps, N., Venturelli P., et al. (2022). Basil, Ocimum basilicum, yield in northern latitudinal aquaponic growing conditions. Journal of the World Aquaculture Society, 53(1), 77-94. https://doi.org/10.1111/jwas.12819

Adugna, B. T., & Goshu, G. (2010). Integrating aquaculture with traditional farming system: socioeconomic assessment in the Amhara Region, Ethiopia. Ecohydrology & Hydrobiology, 10(2-4), 223–230. https://doi.org/10.2478/v10104-011-0010-y

Alahapperuma, K. G., & Samarasekara, A. M. P. B. (2019). Degradation of unplasticised poly vinyl chloride based engineering products upon exposure to ultra violet radiation. Tropical Agricultural Research, 30(4), 117-123. http://doi.org/10.4038/tar.v30i4.8333

Ares, J., Bertiller, M., & del Valle, H. (2001). Functional and structural landscape indicators of intensification, resilience and resistance in agroecosystems in southern Argentina based on remotely sensed data. Landscape Ecology, 16(3), 221-234. http://doi.org/10.1023/A:1011172006029

Argo, B. D., Hendrawan, Y., & Ubaidillah, U. (2019). A fuzzy micro-climate controller for small indoor aeroponics systems. TELKOMNIKA, 17(6), 3019-3026. http://doi.org/10.12928/telkomnika.v17i6.12214

Cheng, J., Shi, C., Dong, Y., & Han, J. (2025). Application of titanium dioxide nanorod (TNr)@SiO2 with low photocatalytic effect and high UV resistance in poly (vinyl chloride) film. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 38(1), 74-92. https://doi.org/10.1177/08927057241241507

Dong, S. (2011). History, principles, and classification of integrated aquaculture in China. Journal of Fishery Sciences of China, 18(5), 970-977.. https://doi.org/10.3724/sp.j.1118.2011.01202

Francis, F., Vishnu, P. L., Jha, M., & Rajaram, B. (2018). IOT-Based Automated Aeroponics System. Lecture Notes in Electrical Engineering. Intelligent Embedded Systems, 492, 337-345. https://doi.org/10.1007/978-981-10-8575-8_32

Garzón, J., Montes, L., Garzón, J., & Lampropoulos, G. (2023). Systematic Review of Technology in Aeroponics: Introducing the Technology Adoption and Integration in Sustainable Agriculture Model. Agronomy, 13(10), 2517. https://doi.org/10.3390/agronomy13102517

Greenfeld, A., Becker, N., Bornman, J. F., Spatari, S., & Angel, D. L. (2021). Monetizing environmental impact of integrated aquaponic farming compared to separate systems. Science of the Total Environment, 792, 148459. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148459

Hao, Y., Ding, K., Xu, Y., Tang, Y., Liu, D., & Li, G. (2020). States, trends, and future of aquaponics research. Sustainability, 12(18), 7783. https://doi.org/10.3390/su12187783

Hayden, A. L. (2006). Aeroponic and Hydroponic Systems for Medicinal Herb, Rhizome, and Root Crops. HortScience, 41(3), 536-538. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.41.3.536

He, J. I. E. (2015). Farming of vegetables in space-limited environments. Cosmos, 11(1), 21-36. https://doi.org/10.1142/S0219607715500020

He, J., Goh, K. J., Qin, L., Shen, Y., & Rahardjo, H. (2025). Identifying Plant Healthy Indicators of Five Tropical Perennials Using Certain Leaf Physiological Traits During Drought Stress and Re-Watering. Horticulturae, 11(3), 230. https://doi.org/10.3390/horticulturae11030230

Jame, Y. W., & Cutforth, H. W. (1996). Crop growth models for decision support systems. Canadian Journal of Plant Science, 76(1), 9-19. https://doi.org/10.4141/cjps96-003

Karuniawati, H., Marjan, A., Islam, R., Uddin, P., Afjal, M. I., & Mamun, A. (2021). Design of autonomous hydroponics system based on Internet of Things (IoT) with NFT method. TELKOMNIKA Telecommunication, Computing, Electronics and Control, 19(5), 1622–1629. https://doi.org/10.12928/TELKOMNIKA.v19i5.19566

Kim, H. S., & Lee, D. G. (2005). Optimal design of the press fit joint for a hybrid aluminum/composite drive shaft. Composite Structures, 70(1), 33–47. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.08.010

Lennard, W., & Goddek, S. (2019). Aquaponics: The Basics. In S. Goddek et al. (eds.), Aquaponics Food Production Systems: Combined Aquaculture and Hydroponic Production Technologies for the Future (pp. 113-143). Springer.

Liew, G., Nishinohira, Y., Ikeda, M., Oshima, C., Matsui, H., & Nakayama, K. (2019). Rapid prototyping of a modular aeroponics system. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 705, https://doi.org/012006.10.1088/1757-899X/705/1/012006

Mahmoud, M. K., & Tantawi, S. H. (2004). Corrosive Effect of Different Media on PolyVinyl Chloride Pipes. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 43(4), 1265-1275. https://doi.org/10.1081/PPT-200030089

Mateus-Rodriguez, J. R., de Haan, S., Andrade-Piedra, J. L., Maldonado, L., Hareau, G., Barker, I., et al. (2013). Technical and Economic Analysis of Aeroponics and other Systems for Potato Mini-Tuber Production in Latin America. American Journal of Potato Research, 90(4), 357-368. https://doi.org/10.1007/s12230-013-9312-5

Min, A., Nguyen, N., Howatt, L., Tavares, M., & Seo, J. (2023). Aeroponic systems design: considerations and challenges. Journal of Agricultural Engineering, 54(1), 1387. https://doi.org/10.4081/jae.2022.1387

Nguyen, N. D., & Weiss, J. N. Factors influencing decision making in agricultural land preservation. Journal of Food, Agriculture & Environment, 6(2), 483–487.

Reyes-Lúa, A., Straus, J., Skjervold, V. T., Durakovic, G., & Nordtvedt, T. S. (2021). A Novel Concept for Sustainable Food Production Utilizing Low Temperature Industrial Surplus Heat. Sustainability, 13(17), 9786. https://doi.org/10.3390/su13179786

Shao, H., Xia, T., Wu, D., Chen, F., & Mi, G. (2018). Root growth and root system architecture of field-grown maize in response to high planting density. Plant and Soil, 430(1), 395–411. https://doi.org/10.1007/s11104-018-3720-8

Silva, J. P. R. D., Schoeninger, V., Oliveira, F. C. D., Jordan, R. A., Siqueira, V. C., Martins, E. A. S., et al. (2019). Postharvest Quality of Yellow Pear Tomato Cultivated in Aquaponic System. Journal of Agricultural Science, 11(15), 227-235. https://doi.org/10.5539/jas.v11n15p227

Suárez-Cáceres, G. P., Fernández-Cabanás, V. M., Lobillo-Eguíbar, J., & Pérez-Urrestarazu, L. (2022). Characterisation of aquaponic producers and small-scale facilities in Spain and Latin America. Aquaculture International, 30(2), 517-532. https://doi.org/10.1007/s10499-021-00793-4

Vatcharadze, A. (2021). Innovative Technologies in Agriculture and Economic Challenges (On the Example of Aeroponics). Economic Profile, 16(1(21)), 82-91. https://doi.org/10.52244/ep.2021.21.08

Yazid, Y. (2021). The Effect of Biophilic on the Design of Smart Aquaponic Apartments in Surabaya. Gestalt, 3(2), 91-100. https://doi.org/10.33005/gestalt.v3i2.100