website builder

Светодиодные светильники FLORA LED
Инновационное решение в овощеводстве закрытого грунта
Концептуальные основы применения

Mobirise

Светильники FLORA LED (ДСП08 «ФАР-1» – обозначение в соответствии с ГОСТ) рекомендуется использовать в качестве дополнительного источника фотосинтетической активной радиации (ФАР):

  1. в дополнение к естественному дневному свету для увеличения уровня ассимиляционного освещения с тем, чтобы повысить интенсивность фотосинтеза и тем самым ускорить рост и повысить качество растений в теплицах (дополнительное ассимиляционное освещение);
  2. для управления световым периодом путем удлинения естественного светового дня при помощи искусственного освещения (фотопериодическое освещение);
  3. для полной замены дневного света искусственным освещением (выращивание без дневного света).

Технические параметры

Model

Фe, Вт

Фp, мкмоль/с

P, Вт

D, мм

W, кг

FLORA LED 35 D120

ДСП08-5х42-004 УХЛ4 «ФАР-1»

17

75

40

395x134x75

1,2

FLORA LED 70 D120

ДСП08-5х42-004 УХЛ4 «ФАР-1»

34

150

79

700x134x80

1,9

FLORA LED 100 D120

ДСП08-5х42-004 УХЛ4 «ФАР-1»

50

230

115

1005x134x80

2,3

FLORA LED 135 D120

ДСП08-5х42-004 УХЛ4 «ФАР-1»

65

300

150

1310x134x80

2,7

FLORA LED 200 D120

ДСП08-5х42-004 УХЛ4 «ФАР-1»

94

430

225

1615x134x80

3,2

Светильник является источником всего спектрального диапазона фотосинтетической активной радиации. Наличие в излучении квантов света различных длин волн обеспечивает ход всего многообразия фотобиологических процессов, присущих растительным организмам. В качестве источника света в светильнике применены высокоэффективные энергосберегающие светодиоды в сочетании со специальной технологией получения оптимального спектра на основе люминофорных композиций собственной разработки.
Эффективность фотонного потока при полном спектральном диапазоне излучения – 2 мкмоль/Вт.

Mobirise

Электротехнические параметры светильников

<

Номинальное напряжение питания, В

230

Номинальная частота питающего тока, Гц

50

Класс энергетической эффективности

А++

Коэффициент мощности, не менее

0,95

Класс защиты

I

Вид климатического исполнения
Диапазон рабочих температур
Степень защиты

УХЛ4
+ 1 °С … + 40 °С
IP54 (IP65 по заказу)

Светооптические параметры светильников соответствуют СТБ 1944-2009 (Республика Беларусь), ГОСТ Р 54350-2011 (Российская Федерация).
По степени защиты, обеспечиваемой оболочкой, светильник соответствует ГОСТ IEC 60598-1-2013. 
Климатическое исполнение светильника в соответствии с ГОСТ 15150-69. 
Корпус светильников изготовлен из высококачественного алюминия, покрытого плотным защитным слоем оксида алюминия для долговечной и стойкой защиты. 
Защитное стекло светильника изготовлено из стабилизированного к ультрафиолетовому излучению оптического поликарбоната.
Светильники соответствует следующим стандартам Таможенного союза и Европейского союза:  
- технический регламент Таможенного союза ТР ТС 020/2011; 
- Директивы ЕС 2014/35/EU, 2014/30/EU; 
- Стандарты: EN605981:2015/AC: 2016/A1:2018; EN 60598-2-1:1989; EN 61547:2009; EN61000-3-2:2014; EN 61000-3-3:2013; EN 62493:2015; EN 62471:2008; 
- директива, ограничивающая содержание вредных веществ, в электрическом и электронном оборудовании (RoHS), 2011/65/EU.

Транспортирование и хранение

Светильник в упаковке изготовителя транспортируется всеми видами транспорта в закрытых транспортных средствах в надежно закрепленном положении.
Крепление в транспортных средствах и транспортирование светильника осуществляется в соответствии с правилами, действующими на транспорте данного вида, при соблюдении требований манипуляционных знаков на упаковке. 
Климатические условия транспортирования светильника в упаковке изготовителя: 
- диапазон температур окружающей среды от минус 50 °С до плюс 40 °С; 
- относительная влажность воздуха до 75 % при температуре плюс 15 °С. 

Климатические условия хранения светильника в упаковке изготовителя:
- диапазон температур окружающей среды от минус 50 °С до плюс 40 °С; 
- относительная влажность воздуха до 75 % при температуре плюс 15 °С. 
В помещении для хранения не должно быть пыли, паров кислот и щелочей, агрессивных газов и других вредных примесей, вызывающих коррозию. 
Количество рядов складирования светильника в высоту не более пяти.

Подготовка к работе и монтаж

Внимание! К монтажу светильника допускаются лица, имеющие необходимую квалификацию и обученные правилам безопасности при работе с электрическим оборудованием. работы, связанные с монтажом светильника, должны выполняться только при отключенном напряжении сети.
        Открыть упаковку и достать из нее светильник и комплект монтажных частей. Установить на светильники кронштейны и карабины так, как показано на рис. 3.

Mobirise
Mobirise

Рис. 3

Осуществить установку светильников в соответствии со схемой размещения (разрабатывается заказчиком). Рекомендуется подвес светильников осуществлять на тросиках либо цепях (в комплект поставки не входят и приобретаются заказчиком самостоятельно). Минимальная длина троса (цепи) 100 мм. 

Подсоединить провода питания светильника к клеммной коробке в соответствии с цветами входящих в них проводов: провод заземления – зелено-желтый, провод N (нейтраль) - голубой, провод L (фаза) – коричневый либо черный.

Светильник готов для подачи напряжения питающей сети и работы.

Светильник может дополнительно комплектоваться сетевым соединителем. Подключение питающих проводов к светильнику осуществляется в соответствии с маркировкой сетевого соединителя.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ УСТАНОВКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СВЕТИЛЬНИКА В ПЕРЕВЕРНУТОМ ПОЛОЖЕНИИ (ВВЕРХ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ)!

При обнаружении неисправности демонтаж светильника производить только при отключенном напряжении питающей сети. По вопросу устранения неисправности обращаться к изготовителю или в специализированные учреждения, аккредитованные на данный вид деятельности.

Техническое обслуживание

Специальных мероприятий по техническому обслуживанию светильников, находящихся в промышленных (тепличных) условиях применения, не требуется.
Рекомендуется периодически очищать верхнюю часть и стекло светильников от загрязнения ветошью или мягкой хлопчатобумажной тканью, при этом светильники должны быть отключен от питающей сети.

Гарантии изготовителя

Изготовитель гарантирует соответствие светильника всем требованиям технических условий при соблюдении потребителем условий эксплуатации, транспортирования и хранения.

Номинальный срок службы светильника: 10 лет при средней наработке 4000 часов в год (L90F10 > 40000 часов). ГОСТ Р 56230-2014 (Российская Федерация), IEC/PAS 62717:2011 (Европейский Союз).

Гарантийный срок эксплуатации: 20000 часов наработки или 5 лет со дня продажи в зависимости от того, какой критерий наступит раньше. Гарантийный срок хранения – 12 мес. с момента изготовления светильника. Светильник с повреждениями конструкции гарантийному обслуживанию не подлежит.

Сведения об утилизации

Ветильники не содержат материалов и веществ, опасных для жизни, здоровья людей и окружающей среды. Специальных мер для утилизации светильников не требуется.

Материалы, применяемые для упаковки светильников, необходимо сдать в специальный пункт приема вторичного сырья для дальнейшей переработки с целью повторного использования.

При утилизации светильников, их необходимо разобрать и рассортировать составные части по материалам, из которых он изготовлен, и утилизировать их в соответствии с действующим законодательством страны.

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ

    Получение хорошего хозяйственно полезного урожая овощей и другой растениеводческой продукции возможно при гармоничном балансе факторов абиотической среды.

Mobirise

    Растения создают органические вещества из неорганических с помощью световой энергии. Этот процесс называется фотосинтезом. Для нормального роста и развития растений имеет значение, главным образом, коротковолновое излучение, поглощаемое растениями. Это фотосинтетическая активная радиация (далее – ФАР). 

СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ И РАСТЕНИЕ

Солнечный свет можно рассматривать как часть глобального электромагнитного излучения, включающего: радио- и звуковые волны, длинноволновое инфракрасное (ИК, 700 – 3000 нм); видимое (ФАР, 380 – 710 нм, табл.1), коротковолновое ультрафиолетовое (УФ, 200 – 380 нм) и рентгеновское излучения.








380-440 нм

440-465 нм

465-500 нм

500-565 нм

565-590 нм

590-625 нм

625-710 нм

Поток солнечной радиации через единицу поверхности называется энергетической облученностью (интенсивностью радиации) и по системе СИ измеряют в Вт/м2, а суммарную радиацию (дозу облучения) – Дж/м2*дн. В международной практике часто применяют понятие фотосинтетической фотонной облученности, выраженной через плотность потока фотонов (PPFD – Photosynthetic Photon Flux Density) – количество фотонов, проходящих через единицу площади поверхности в единицу времени. Так как количество фотонов измеряется большими числами, то условно принято за единицу количества фотонов применять число Авогадро (6,022 х 1023 моль-1). Таким образом фотонную облученность измеряют в производных величинах: мкмоль/м2*с, а дозу облучения – моль/м2*дн. Дозу облучения в международной практике называют DLI (Daily Light Integral).

В практике овощеводства закрытого грунта применяют также такое понятие, как освещенность. Освещенность – это величина, равная отношению светового потока, выражаемого в люменах (лм), падающего на поверхность, к её площади. Освещенность измеряется в люксах (лк), 1 лк = 1 лм/м2. Существенным недостатком использования единицы измерения освещенности «люкс» при определении интенсивности света в условиях светокультуры является низкая чувствительность приборов к синему и красному диапазонам спектра, наличие

которых в общем световом потоке необходимо для нормального роста и развития растений.
В то же время зеленый свет, имеющий меньшую физиологическую значимость для растений, чем синий и красный, представляются в световой системе единиц как наиболее важный. Таким образом, измерения в люксах «занижают» долю энергии, излучаемую в «синей» и «красной» областях спектра. Чтобы скомпенсировать эти искажения, приходится вводить специальные поправочные коэффициенты.

Солнечный свет поступает на Землю в виде прямой радиации (почти параллельных лучей) и рассеянной радиации после рассеивания атмосферой и отражения от облаков. Вместе они образуют суммарную солнечную радиацию. Суммарную фотосинтетическую активную радиацию можно приблизительно рассчитать по формуле: 

Q=0,43 * S + 0,56 * D, где

Q – суммарный объём ФАР;

S – суммарная прямая радиация;

D – суммарная рассеянная радиация.

Для обобщенной оценки суммарной ФАР можно применить подход:

суммарная ФАР ≈ 50% солнечной радиации. 

    Около 75% ФАР улавливается листьями растений, ≈ 15 % – отражается, ≈ 10% проходит сквозь листья. Это распределение световой энергии не изменяется в различные часы дня. Энергия преобразуется при биохимических процессах или отдается в окружающий воздух. Не более 5 % солнечной энергии используется для фотосинтеза, а около 70 % или еще больше превращается в тепло.

    Интенсивность фотосинтеза сильно зависит от облученности фитоценоза фотосинтетической активной радиации (фотосинтетическая облученность). Эта зависимость выражается логарифмической кривой, получившей название световой кривой фотосинтеза (рис.1). 

    Фотосинтетический аппарат растений приспособлен к использованию при незначительной облучённости (у большинства растений фотосинтез начинается уже при облученности 5 Вт/м2). Полное дневное освещение в полдень летнего солнечного дня достигает на поверхности Земли примерно 450 Вт/м2 ФАР или 2000 мкмоль/м2 ФАР (около 100 000 лк и более).

Mobirise



Рис.1 Световая кривая фотосинтеза

Можно выделить три характерных участка кривой фотосинтеза:

Первый прямолинейный участок до уровня облученности 100 … 150 Вт/м2 или 450 … 700 мкмоль/м2 ФАР (20000 … 30000 лк). На этом участке скорость фотосинтеза растет пропорционально росту освещенности.

Криволинейный участок до уровня освещенности 250 … 300 Вт/м2 или 1150 … 1400 мкмоль/м2 ФАР (50000 … 60000 лк). На этом участке скорость фотосинтеза замедляется, но продолжает увеличиваться, хотя и не пропорционально росту освещенности.

Второй прямолинейный участок. На этом участке дальнейшее увеличении освещенности не вызывает изменения скорости фотосинтеза. Последнее состояние называют состоянием светового насыщения. У растений умеренной зоны световое насыщение наступает при облученности 100…200 Вт/м2 или 450…900 мкмоль/м2 ФАР (20000…40000 лк).

 Освещенность, при которой интенсивность фотосинтеза равна интенсивности дыхания, называют световой компенсационной точкой.

Около 75% света поглощается растениями. Наиболее высокий уровень поглощения наблюдается в сине-фиолетовой области, наиболее низкий – в зеленой области спектра. Уровень поглощения по спектральным диапазонам в первом приближении можно оценить следующим образом:

B (blue, 400 – 500 нм) ≈ 90% 

G (green, 500 – 600 нм) ≈ 60% 

R (red, 600 – 700 нм) ≈ 80%.

Рис. 2 Спектральный состав солнечного света (ФАР) в середине дня:
а) в квантовом выражении; б) в энергетическом выражении 
при ясном небе; при полной облачности; 
(усредненные кривые: спектр поглощения; спектр действия фотосинтеза)

Mobirise

Фотоморфогенез — это процессы, происходящие в растении под влиянием света различного спектрального состава и интенсивности.
Наиболее быстро фотосинтез идет в красных и сине-фиолетовых лучах, потому что они лучше поглощаются пигментами листа растения. Зависимость эффективности химического (биологического) действия света от длины его волны называют спектром действия, поэтому зависимость интенсивности фотосинтеза от длинны световой волны – спектром действия фотосинтеза. Максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается при освещении красными лучами. 
            
      Интенсивность и спектральный состав света влияют на химический состав продуктов фотосинтеза. При высокой освещенности больше образуется углеводов, при низкой – органических кислот. Красный свет стимулирует образование углеводов и растяжение клеток, тормозит образование боковых корней. Синий свет стимулирует дыхание, образование аминокислот и белков, стимулирует деление клеток, но тормозит их растяжение. У растений, выращенных на синем свету, хлоропласты имеют хорошо развитые граны, а у растений, выращенных при красном свете, граны недоразвиты. 

    Свет влияет на работу устичных клеток и является главным фактором,регулирующим транспирацию: на фотосинтез, расходуется менее 5% поглощенного света, остальной свет превращается в тепловую энергию,расходующуюся на испарение воды.

Свет влияет также и на поглощение элементов питания: в темноте оно замедляется и, постепенно, прекращается и усиливается на свету, особенно при возрастании транспирационного потока. Сокращение светлого периода суток тормозит поглощение азота и синтез аминокислот. Также при недостатке света плохо развивается корневая система.
 На состав продуктов фотосинтеза влияет и быстрый переход от темноты к свету и обратно. Сначала после включения света высокой интенсивности преимущественно образуются неуглеводные продукты и лишь через некоторое время – углеводы. После выключения света, наоборот, листья не сразу теряют способность к фотосинтезу. Сначала тормозится синтез углеводов и лишь потом органических кислот и аминокислот. 


ИНТЕНСИВНОСТЬ ФОТОСИНТЕЗА И ПРОДУКТИВНОСТЬ (УРОЖАЙ)

 По теории фотосинтетической продуктивности растений, главными факторами, определяющими величину биологического урожая, являются:

-Размер площади фотосинтетического аппарата, главным образом листьев.
-Скорость формирования фотосинтетического аппарата. 
-Интенсивность и продолжительность работы фотосинтетического аппарата. 
-Соотношение между процессами образования и расходования органического вещества. 

Прямая связь между урожаем и интенсивностью фотосинтеза наблюдается не всегда. Наибольшая интенсивность фотосинтеза наблюдается у растений пустынь и полупустынь, а растения растут там крайне медленно. В тропиках условия для роста благоприятны, но интенсивность фотосинтеза низкая. Средняя скорость фотосинтеза в полевых условиях в 5 раз меньше потенциальной, а в экстремальных условиях нередко падает до нуля.  

Путь к повышению средней устойчивой интенсивности фотосинтеза – создание оптимальных условий микроклимата для растений (задача агротехники). Большое значение имеет скорость формирования и конечная площадь листьев. Если у растений формируется маленькая листовая поверхность, то урожай низкий; если много листьев, то нижним листьям может не хватать света, и интенсивность фотосинтеза будет на уровне компенсации. 
    Для характеристики площади листьев обычно используют величину листового индекса. Индекс листовой поверхности (ИЛП) – это отношение суммарной поверхности всех листьев к площади почвы, занимаемой данными растениями. Оптимальная для посева площадь листьев зависит от расположения на стебле. Чем вертикальнее расположены листья, тем меньше верхние листья затеняют нижние и тем больше может быть индекс листовой поверхности. 
    Как правило ИЛП колеблется от 2,0 до 3,7. Однако у пшеницы доходит до 7. У сахарного тростника, как и у других тропических злаков, теоретически может достигать 15. У растений, имеющих прилегающие к земле розетки листьев, максимальная интенсивность фотосинтеза в посеве достигается уже при ИЛП, равном 1,0 – 1,5. В то же время растения с узкими листьями, расположенными на побеге более или менее вертикально и равномерно, имеют высокую интенсивность фотосинтеза при ИЛП, равном 4 … 5, а у пшеницы – до 8…10. Высокоурожайные сорта сахарной свеклы имеют приподнятые над землёй воронкообразные розетки листьев, а низкоурожайные – распластанные по земле.
    В условиях плохой агротехники хозяйственный урожай лимитируется невысокими значениями ИЛП (1,0 … 1,5). В этом случае повышение урожая зависит от увеличения площади листьев. ИЛП должен равняться 3 … 4.
    Увеличение площади листьев благоприятно для урожая лишь до определённого предела. 
В среднем для умеренной зоны оптимальной считается до 5 м2 листьев на 1 м2 пашни, для влажных тропиков – 10 м2. При дальнейшем её увеличении начинается взаимное затенение листьев, ухудшается поступление света к нижним листьям, что приводит к уменьшению чистой продуктивности фотосинтеза. Слишком большое увеличение листовой поверхности в сельскохозяйственном посеве или посадке может привести к уменьшению хозяйственно-полезного урожая, так как листья будут затенять друг друга, да и чем больше листьев, тем больше ассимилянтов тратится на их образование.  

Листовой индекс – один из важных показателей, определяющих количество света, поглощаемого растениями данной популяции. Формирование оптимальной листовой поверхности в посеве – основной метод управления урожаем. 

Продолжительность работы фотосинтезирующего аппарата складывается из продолжительности фотопериода (светлого периода суток + досветка), продолжительности жизни самого растения и отдельного листа. Более урожайными являются сорта, у которых листья рано формируются и долго живут. 

 Как увеличить продолжительность работы листьев? Нужно увеличить продолжительность жизни хлоропластов. Для этого необходимо создать для растений оптимальную световую среду и другие параметры абиотической среды.

 Растения могут накопить достаточное количество сухого вещества даже при умеренной интенсивности света, если благоприятный для фотосинтеза период достаточно продолжителен.

 Итак, наибольшие урожаи могут быть получены при быстром развитии оптимальной площади листьев, увеличении продолжительности их работы в течение суток и всего вегетационного периода, максимальном фотосинтезе и больших суточных приростах органического вещества. Все эти показатели варьируются в зависимости от культуры, сорта и условий выращивания, и достичь хороших показателей можно с помощью агротехники и селекции, направленной на повышение интенсивности фотосинтеза, скорости и направлении оттока ассимилянтов.

 Еще один путь повышения урожайности – увеличение процента использования фотосинтетической активной радиации. В естественных условиях растения используют 2 – 5% поглощенной энергии на фотосинтез, в искусственных – до 10%.

ЦЕЛЕВОЙ УРОВЕНЬ ФАР В ОВОЩЕВОДСТВЕ ЗАКРЫТОГО ГРУНТА

В мировой практике все виды культивационных сооружений создают с учётом максимального использования солнечной радиации. Солнечная радиация является основным климатическим фактором, определяющим виды и типы культивационных сооружений в данной местности, набор культур по периодам и срокам их выращивания. Солнечная радиация имеет определённую интенсивность, спектральный состав и суточную продолжительность в зависимости от зоны выращивания овощных культур в культивационных сооружениях.     
На территории России наблюдается в основном широтное распределение суммарной солнечной радиации: суммы убывают по мере продвижения с юга на север.
На основе многолетний исследований проведено зонирование территории России по притоку естественной ФАР, проникающей в теплицы в осенне-зимний период. В соответствии с вычисленными месячными суммами суммарной ФАР в декабре-январе (самые критические месяцы в году по притоку солнечной радиации) Россия условно разделена на 7 световых зон по возрастающей сумме ФАР (табл. 2).  

Зона

Регион

Сумма ФАР

I

Архангельская область Вологодская область Ленинградская область

Магаданская область Новгородская область Псковская область

Республика Карелия Республика Коми

110-220 кал/см2

5 – 10 МДж/м2

II

Ивановская область Кировская область Костромская область

Нижегородская область Пермская область Республика Марий Эл

Республика Мордовия Тверская область Удмуртская Республика

Чувашская Республика Ярославская область

400-580 кал/см2

15-25 МДж/м2

III

Белгородская область Брянская область Владимирская область

Воронежская область Калининградская область Калужская область

Красноярский край Курганская область Курская область

Липецкая область Московская область Орловская область

Республика Башкортостан Республика Саха (Якутия) Республика Татарстан

Республика Хакасия Рязанская область Свердловская область

Смоленская область Тамбовская область Томская область

610-970 кал/см2

25-40 МДж/м2

IV

Алтайский край Астраханская область Волгоградская область

Иркутская область Камчатская область Кемеровская область

Новосибирская область Омская область Оренбургская область

Пензенская область Республика Алтай Республика Калмыкия

Республика Тува Самарская область Саратовская область

Ульяновская область

1000-1380 кал/см2

40-60 МДж/м2

V

Краснодарский край (кроме Черноморского побережья)

Республика Адыгея Республика Бурятия Ростовская область

Читинская область

1450-1670 кал/см2

60-70 МДж/м2

VI

Краснодарский край (Черноморское побережье) Республика Дагестан

Кабардино -Балкарская Республика Республика Ингушетия

Карачаево -Черкесская Республика Ставропольский край

Республика Северная Осетия –Алания Чеченская Республика

1770-2080 кал/см2

75-85 МДж/м2

VII

Амурская область Приморский край Сахалинская область

Хабаровский край


2370-3450 кал/см2

100-145 МДж/м2


Аналогичный подход можно применить на другие области земного шара в соответствии с географической широтой, в которой размещена теплица и другие культивационные сооружения овощеводства закрытого грунта.
Величина фотосинтетической облучённости растений в теплице складывается из двух составляющих: естественной и искусственной ФАР. В теплицах, расположенных в южных регионах мира, вклад естественной составляющей ФАР будет выше, чем для теплиц, расположенных в средней полосе, а тем более в северных регионах. Не правильно подобранные световые режимы облучения могут привести к недобору урожая растений при недостатке искусственного света либо к необоснованному удорожанию себестоимости растительной продукции при его избытке.
        Решение о применении в теплице досветки растений и величине требуемой мощности системы электроосвещения требует анализа ряда факторов. В их числе: товарная стратегия тепличного хозяйства (стремление снизить затраты производства при максимальном использовании естественной ФАР в теплый период года или стремление увеличить доходы при максимальных ценах реализации растительной продукции в холодный период года), светокультура (сорт, вегетативный период), применяемые технологии, финансовые, организационные, технические возможности и т.д.
        Необходимо принимать во внимание не только интенсивность облучения растений, но длительность фотопериода, который будет применяться в конкретном технологическом процессе.

Произведение интенсивности ФАР и длительности фотопериода составляет дозу облучения растений, то есть количество приходящей к растениям энергии в области ФАР (DLI).
Очевидно, что одинаковые дозы облучения растений можно получить при низком уровне облученности, соответствующему слабому фотосинтезу и продолжительному фотопериоду, так и наоборот, при высоком уровне облученности, соответствующему интенсивному фотосинтезу и сокращенному фотопериоду. Поэтому определять интенсивность облучения и продолжительность фотопериода необходимо в определенном соотношении в соответствии с агротехнологией, осуществляемой в данном тепличном хозяйстве.
        Товарная стратегия тепличного хозяйства и целевой уровень хозяйственно-полезного урожая являются основанием для расчета потребности в объёмах ФАР. Географическое положение тепличного хозяйства и технические свойства культивационного сооружения являются основанием для расчета естественной ФАР (имеющейся в распоряжении тепличного хозяйства бесплатный ресурс для производства) и определения объема искусственной ФАР (приобретаемый ресурс). Требуемый объём искусственной ФАР является основанием для расчета мощности системы электроосвещения в теплице (рис. 4 )

Mobirise

Рис. 4 Алгоритм анализа и принятия решения
о применении системы электроосвещения в теплице 

Максимальные значения КПД фитоценозов в расчете на хозяйственно полезную биомассу основных светокультур овощеводства закрытого грунта находятся в диапазонах:

-огурец          100-150 Вт/м2      (25 – 40 моль/м2*дн)
-томаты         150-180 Вт/м2     (40 – 45 моль/м2*дн) 

Рекомендуемый уровень суточного объёма фотосинтетической облученности некоторых растений (DLI) для овощеводства закрытого грунта с учетом технико-экономических возможностей приведен в табл.3.

Светокультура

минимум DLI

оптимум DLI

Дж/м2*дн

Моль/м2*дн

Дж/м2*дн

Моль/м2*дн

Томат

4,4

20

6,5

30

Огурец

3,3

15

6,5

30

Перец

4,4

20

6,5

30

Салат

2,6

12

3,7

17

Клубника

3,7

17

4,4

20


Каждой светокультуре требуется определенное количество света для формирования 1 кг/м2 плодов.

Примерное правило для светокультуры огурца. Для формирования 1 кг/м2 плодов потребность в солнечном свете составляет:

длинноплодные огурцы 350 – 450 г 26 – 32 см 30 – 35 МДж/м2
среднеплодные огурцы 180 – 220 г 18 – 22 см 35 – 40 МДж/м2 
короткоплодные огурцы 100 – 130 г 12– 15 см 40 – 50 МДж/м2 

Расчет потребности в искусственной ФАР можно производить из расчета ≈ 30 МДж/м2 или ≈140 моль/кг*м2 на 1 кг/м2. Содержание сухого вещества в огурцах 3 – 5 %. С увеличением дозы облученности будет нарастать сухая масса, а соответственно количество и качество урожая.  

Для томатов потребность в ФАР выше, чем для огурца. Содержание сухого вещества в томатах выше чем в огурцах примерно в полтора раза (5 – 7 %).

Для томатов можно рекомендовать следующий подход:

В день для поддержания жизни растения томата необходимо ≈ 1,0 МДж/м2 (≈ 4,5 моль/м2). Для развития каждой кисти еще дополнительно по 0,4 … 0,85 МДж/м2 или 1,8 … 3,9 моль/м2. Количество необходимого света зависит от типа томата (крупноплодный, кистевой, коктейльный или томат черри), от плотности посадки растений и плодовой нагрузки на 1 м2 площади. При этом для создания резерва молодые растения с одной кистью должны получать до 3 МДж/м2 в день. Таким образом, при формировании фитоценоза томата, имеющего 8 – 9 кистей на стебле, потребность в ФАР составляет ≈ 8,5 МДж/м2 или ≈ 40 моль/м2.

МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРООСВЕЩЕНИЯ ТЕПЛИЦЫ

Система электроосвещения теплицы на основе светодиодных светильников FLORA LED является в настоящее время инновационной и перспективной, идущей на смену традиционной системе досветки на основе натриевых ламп высокого давления (НЛВД).                 
  Преимущества нового технического решения в овощеводстве закрытого грунта перед традиционной на основе НЛВД: 

Более высокий КПД. Коэффициент полезного действия при конвертации энергии электрического тока в энергию биологически активного электромагнитного излучения (ФАР) у светодиодных светильников выше на 30%...50%.

Более высокий коэффициент использования светового потока. Светодиодные светильники не «обжигают» растения и позволяют локализовать световой поток непосредственно на фитоценозе растений, в меньшей степени освещая технологические проходы. Светодиодная система электроосвещения позволяет увеличить облученность фитоценоза на 20%...30% при равных затратах электроэнергии.

Возможность регулировки светового потока. По дополнительному заказу светильники FLORA LED имеют возможность подключения к системе управления световым потоком. Таким образом оптимизируется фотосинтетическая облученность фитоценоза и снижается потребление электроэнергии в условиях нарастания количества естественной солнечной радиации в теплый период года. Постепенный выход на полную мощность утром и постепенное выключение вечером позволяют избежать стресса у растений.

Благоприятный для роста растений спектр. Реализован подход полного спектра ФАР. Растение имеет возможность получать радиацию во всем биологически активном диапазоне (380 – 780) нм, что благотворно влияет на обменные процессы в растении.

Стабильность светового потока во времени. Светодиодные светильники имеют стабильный световой поток в процессе эксплуатации. Спад светового потока не превышает 10% от первоначального уровня в течение номинального срока службы 40000 часов.

Длительный срок службы. Светодиодные светильники имеют длительный срок службы, превышающий номинальный срок службы НЛВД в 3 – 4 раза. Номинальный срок службы для светодиодных светильников установлен 40000 часов (L90F10=40000ч). Но возможно использование и более длительное время.

Эффективное использование системы электроосвещения на основе светодиодных светильников FLORA LED позволяет снизить до 2 раз потребление электроэнергии по сравнению с традиционной досветкой в теплицах на основе натриевых ламп высокого давления.

Расчет мощности системы электроосвещения является важной инженерной задачей. Точные расчеты на основе фундаментальных наук пока ещё затруднительны. Нужно во многом использовать эмпирические данные. 

При анализе и принятии решения об проектном уровне мощности системы электроосвещения в теплице необходимо анализировать следующие факторы:

Количество ФАР, необходимого для получения 1 кг хозяйственно-полезного урожая с 1 м2.
Коэффициент полезного действия системы электроосвещения при конвертации энергии электрического тока в энергию биологически активного электромагнитного излучения. 
Коэффициент использования светового потока, определяется как отношение светового потока попадающего в область фитоценоза к световому потоку генерируемого системой электроосвещения. (Только попавший в область фитоценоза свет может потенциально взаимодействовать с растением). 
Коэффициент, характеризующее долю светового потока, которая может взаимодействовать с фитоценозом растений с данной пространственной структурой (при соответствующем ИЛП).

Рекомендуемый уровень мощности системы электроосвещения на основе светодиодных светильников для световых зон Российской Федерации приведен в табл.4.

Параметр

Световая зона

VI - VII

III - IV

I - II

*

40 -450 с.ш.

45 -550 с.ш.

55 - 600 с.ш.

без солнца

Мощность, Вт/м2 (1 м2 теплицы)

75

110

150

200

Облученность фитоценоза, Вт/м2

45

65

90

120

PPFD, мкмоль/м2

200

300

400

550

Часовая доза облучения фитоценоза

кДж/м2

162

234

324

432

моль/м2

0,7

1,1

1,5

2,0

DLI (16 часов)

МДж/м2

2,6

3,7

5,2

6,9

моль/м2

12

18

24

30

Наработка в год, часов

3000

3600

3600

5500

Энергопотребление, кВт-ч/м2

225

400

540

1100

Естественная ФАР

МДж/м2*год

1800

1300

1100

0

Уд. вес

80%

60%

50%

0%

Искусственная ФАР

МДж/м2*год

500

850

1100

2400

Уд. вес

20%

40%

50%

100%

Сумма ФАР

МДж/м2*год

2300

2150

2200

2400

итого

100%

100%

100%

100%

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СХЕМА КОМПОНОВКИ СВЕТИЛЬНИКОВ

Известно, что растения обладают уникальной способностью поглощать энергию падающего на них светового потока. При этом только поглощенная растениями энергия светового потока запасается в нём в виде специфических химических связей, что и определяет формирование урожая. Эффективность утилизации лучистой энергии сильно зависит от оптических свойств растительного организма. В этом контексте листья растения являются основными фитоэлементами поглощения лучистой энергии. В меньшей степени способны поглощать, а тем более утилизировать энергию, обладают стебли растений, а в ряде случаев и хозяйственно-полезные органы: плоды, колосья, ягоды и т.д.

При рассмотрении светокультуры в целом мы имеем дело не с отдельными растениями, а с фитоценозами растений. Данное обстоятельство требует от нас глубокого понимания не только механизма поступления световой энергии к растениям, но и порядка распределения световой радиации внутри фитоценоза. А этот порядок зависит не только от оптических свойств листьев и других фитоэлементов растений, но и от архитектоники фитоценоза как сложной фотосинтезирующей системы.

Направленность падающего и рассеиваемого внутри фитоценоза излучения может существенно изменяться. В лучистом потоке внутри фитоценоза присутствуют как прямая, так и рассеянная фитоэлементами радиация. При использовании искусственных источников света в проходящей сквозь верхний листовой слой радиации потоки с большей долей прямых лучей преобладают над рассеянными, а направление максимальной силы света зависит от местоположения источников излучения. В то же время в определённых внутриценозных зонах листовых ярусов, где прямое излучение от источника экранируется листьями, значительную долю составляет рассеянная радиация. Прямая радиация изменяет свою первоначальную направленность становится диффузной при не менее чем двукратном прохождении через лист.

Фитоценозы салатных овощных культур образуют низкорослые посевы, листовую структуру которых можно принять за одноярусную. Радиация после взаимодействия с такими фитоценозами в целом сохраняет первоначальную направленность, так как в ней преобладают прямые потоки и потоки, в основном прошедшие сквозь один лист.

Рассматривая многоярусные фитоценозы на примере фитоценоза огурца, следует отметить, что в средних и, главным образом, в нижних его слоях преобладает рассеянная радиация, поскольку оптический путь светового луча к этому фитоценозу проходит через несколько листьев.

Одним из методов повышения продуктивности растений за счет более полного поглощения излучения листьями растений в условиях искусственного освещения является пространственная структура светового поля и его взаимодействие с фитоценозом.

При большой листовой поверхности и равномерном распределении света в теплице его энергия используется намного лучше. Указанная закономерность верна для единичных листьев или если листья расположены в одной плоскости. Хорошо развитое растение использует свет лучше, чем отдельный лист, так как отраженный и прошедший через лист свет улавливается другими листьями. Стопроцентное использование света верхними листьями было бы идеальным, но тогда к расположенным ниже листьям свет уже не поступал бы, и они очень быстро стали бы отмирать. Отраженного света в нижних зонах почти нет. Это обстоятельство, а также и необходимость оставлять свободное пространство для работы ведут к улучшению светового режима, особенно для низко расположенных листьев.  

На растении первыми насыщаются светом самые верхние листья. Нижние листья получают меньше света, поэтому дольше остаются ненасыщенными. С другой стороны, листья, которые находятся при недостатке света в течение нескольких дней, привыкают к таким условиям. Хотя они более эффективно используют меньшую интенсивность освещения (меньше потери на поддерживающее дыхание (терморегуляцию?)), они быстрее насыщаются светом, чем верхние листья. Лист, который долго находился в пасмурных условиях, хуже приспосабливается к внезапному яркому свету.

Зависимость между данным индексом и количеством улавливаемого света приведена ниже:

м2

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

Кп

55%

70%

80%

86%

91%

94%

96%

97%

Количество уловленного света зависит не только от индекса листовой поверхности, но и от величины листьев. Много мелких листьев, расположенных друг над другом, «поймают» меньше света, чем один большой лист. Идеальная величина индекса листовой поверхности (2,5…3,5) зависит от количества света. Летом даже нижние листья способны эффективно использовать свет. Зимой на образование листьев требуется больше энергии, чем они способны уловить, поэтому можно поддерживать более низкий индекс листовой поверхности.

    В условиях искусственного облучения растений, когда источники света расположены, как правило, неподвижно относительно     растений, правильный выбор углов падения световых лучей на фитоценоз может оказать большое влияние на рациональное     использование искусственного излучения в светокультуре растений.

Светильники FLORA LED рекомендуется устанавливать в теплицах непрерывными рядами или с небольшим интервалом непосредственно по оси симметрии лотков (рис.5). Рекомендуется монтажная высота светильников H (расстояние от верхних листьев до защитного стекла светильника) равной ширине горизонтальной проекции фитоценоза W.


Mobirise

Рис.5 Схема расположения светильников

Рекомендуется соблюдать указанное расстояние в течение всего периода роста растений, перемещая светильники вверх по мере увеличения длинны стебля растений (2-4 за вегетативный период для томата или огурца). К примеру, для кустовой розы светильники могут быть установлены в постоянном положении.

При этом достигается коэффициент использования светового потока 90…95 (практически весь поток ФАР, генерируемый светильниками, направляется в область фитоценоза светокультуры).

Светильники можно устанавливать группами, например, по 3 шт. (рис.6)

Рис. 6 Монтаж светильников в группы

ПРОЕКТЫ

ОАО «Минская овощная фабрика», Минск, Республика Беларусь
Светокультура: томаты

Mobirise

Параметры системы электроосвещения

Мощность, Вт/м2 (1 м2 теплицы)

75

Облученность фитоценоза, Вт/м2

45

PPFD, мкмоль/м2

200

Часовая доза облучения фитоценоза

кДж/м2

162

моль/м2

0,72

DLI (16 часов)

МДж/м2

2,6

моль/м2

12

Наработка в год, часов

2500

Энергопотребление, кВт-ч/м2

190

Естественная ФАР

МДж/м2*год

1300

Уд. вес

76%

Искусственная ФАР

МДж/м2*год

400

Уд. вес

24%

Сумма ФАР

МДж/м2*год

1700

итого

100%

Распределение светового потока светильников из расчета 1 светильник на 2 м2 фитоценоза.

 По сравнению с традиционной системой досветки на основе натриевых ламп высокого давления (ДНаТ600) мощностью ≈ 80 Вт/м2: 
-в растениях наблюдается интенсификация ростовых процессов; 
-период до начала плодоношения сократился примерно на 2 недели; 
-урожайность увеличилась: в марте – на 75%, в апреле – на 30%
-увеличилось в выращиваемых растениях содержание полезных веществ: белка, аскорбиновой кислоты, ликопина, фенольных соединений с антирадикальной активностью 


ОАО «Минский парниково-тепличный комбинат», Минск, Республика Беларусь Светокультура: высокостебельная кустовая роза 

Mobirise

Компоновка светильников группами по две штуки. Распределение светового потока светильника из расчета 1 светильник на 1 м2 фитоценоза.

По сравнению с традиционной системой досветки на основе натриевых ламп высокого давления (ДНаТ600) мощностью 55 Вт/м2: 

в растениях наблюдается интенсификация ростовых процессов;  

-увеличение продуктивности на 90% (количество роз с 1 м2);

-увеличение средней длины стебля на 5%;

-увеличение среднесуточного прироста стебля на 10%;

-увеличения среднего количества побегов на кусте на 20%;

-улучшение цветовой окраски и товарного вида роз.


Параметры системы электроосвещения

Мощность, Вт/м2 (1 м2 теплицы)

110

Облученность фитоценоза, Вт/м2

90

PPFD, мкмоль/м2

400

Часовая доза облучения фитоценоза

кДж/м2

320

моль/м2

1,44

DLI (16 часов)

МДж/м2

5,1

моль/м2

23

Наработка в год, часов

3600

Энергопотребление, кВт-ч/м2

400

Естественная ФАР

МДж/м2*год

1300

Уд. вес

53%

Искусственная ФАР

МДж/м2*год

1150

Уд. вес

47%

Сумма ФАР

МДж/м2*год

2450

итого

100%

Республика Казахстан
Светокультура: огурец 

Mobirise

Теплица площадью 0,6 га введена в эксплуатацию в феврале 2019г.Распределение светового потока светильников из расчета 1 светильник на ≤ 2 м2 фитоценоза.

 -в растениях наблюдается интенсификация ростовых процессов;
 -По текущему уровню урожайности ожидается по итогам первого года эксплуатации теплицы продуктивность огурца 75 кг/м2.  

Mobirise

Параметры системы электроосвещения

Мощность, Вт/м2 (1 м2 теплицы)

80

Облученность фитоценоза, Вт/м2

50

PPFD, мкмоль/м2

230

Часовая доза облучения фитоценоза

кДж/м2

180

моль/м2

0,83

DLI (16 часов)

МДж/м2

2,9

моль/м2

13,8

Наработка в год, часов

3000

Энергопотребление, кВт-ч/м2

240

Естественная ФАР <

МДж/м2*год

1700

Уд. вес

75%

Искусственная ФАР

МДж/м2*год

550

Уд. вес

25%

Сумма ФАР

МДж/м2*год

2250

итого

100%

Республика Беларусь
Светокультура: салат 

TABELA

Республика Беларусь
Светокультура: базилик 

TABELA

Республика Беларусь
Светокультура: огурец

Mobirise

Параметры системы электроосвещения

Мощность, Вт/м2 (1 м2 теплицы)

120

Облученность фитоценоза, Вт/м2

50

PPFD, мкмоль/м2

230

Часовая доза облучения фитоценоза

кДж/м2

180

моль/м2

0,83

DLI (12 часов)

МДж/м2

2,2

моль/м2

10

Наработка (за период вегетации 45 дней), часов

540

Энергопотребление (за период вегетации 45 дней), кВт-ч/м2

65

Естественная ФАР

(за период вегетации 45 дней)

МДж/м2*год

0

Уд. вес

0%

Искусственная ФАР

(за период вегетации 45 дней)

МДж/м2*год

97

Уд. вес

100%

Средняя продуктивность (урожай)

кг/м2

2,0

шт./м2

33

Потребление ФАР на ед. урожая

МДж/кг / МДж/шт.

48 / 2,9

Потребление электроэнергии

кВт*ч/кг / кВт*ч/шт.

32 / 2,0

Северная Македония
Светокультура: Каннабис   

Mobirise

Параметры системы электроосвещения

Мощность, Вт/м2 (1 м2 теплицы)

270

Облученность фитоценоза, Вт/м2

115

PPFD, мкмоль/м2

550

Часовая доза облучения фитоценоза

кДж/м2

415

моль/м2

2,0

DLI (16 часов)

МДж/м2

6,6

моль/м2

32

Наработка (за период вегетации 165 дней), часов

2640

Энергопотребление (за период вегетации 165 дней), кВт-ч/м2

713

Естественная ФАР

(за период вегетации 165 дней)

МДж/м2*год

0

Уд. вес

0%

Искусственная ФАР

(за период вегетации 165 дней)

МДж/м2*год

1090

Уд. вес

100%

Средняя продуктивность в месяц

кг/м2

12-14

Потребление ФАР на ед. урожая

МДж/кг

22

Потребление электроэнергии

кВт*ч/кг

13

Mobirise

КОНТАКТ

«ИЦ Электролуч
(Сербия, 11224, Врчин, ул. Белградская, 133)
Тел.:
+381 11 805 42 41
+381 11 805 42 42
+381 11 805 42 43
office@ic-el.rs
www.ic-el.rs