Расчет освещения для теплицы: Онлайн-расчёт освещения теплиц

Содержание

Светильники для теплиц: как рассчитать уровень освещенности


Свет имеет первостепенное значение для растений. И особенно актуальна эта проблема при культивировании их в условиях закрытых помещений, методом гидропоники.


Свет имеет двойственную природу. С одной стороны, без него растения не могут развиваться, с другой — слишком большая температура от источников вызывает угнетение развития. Необходимо выяснить несколько взаимосвязанных вопросов: какие лампы использовать и сколько.

Для чего нужны светильники


Практика показывает, что существует прямая зависимость между количеством света и урожайностью. При плохом освещении растения оказываются недостаточно крепкими, могут неправильно развиваться и так далее. И в настоящее время примерно половина стоимости продукции теплиц — это стоимость осветительного оборудования и электричества.


Свет активирует процесс фотосинтеза, то есть, производства органических соединений из воды и окиси углерода. Важным при этом является не только интенсивность процесса, но и спектральный состав излучения. Во время роста, развития и созревания плодов преимущественно используются разные спектры.


Нужно также соблюдать чередование дня и ночи. Для каждого растения длина светового дня может быть разной, что необходимо учитывать при планировании.

Пример расчета


При расчете освещенности теплицы необходимо учитывать многие параметры: тип лампы, расстояние до растений, наличие отражателей, другие оптические характеристики.


Для приблизительного расчета рекомендуется применить упрощенную формулу: F=ExS/Kи. В этом уравнении F — требуемый световой поток, S — площадь, а Ки — коэффициент использования потока. Для систем со встроенным отражателем коэффициент принимается равным 0,8, с внешним — 0,4.


Предположим, что требуется уровень в 10 000 люкс на площади 2 кв. метра. Используя лампы с внешним отражателем (Ки=0,4) получаем F=10000×2 кв. м/0,4=50 000 лм. Такой поток может обеспечить лампа ДНАТ мощностью 400 Вт (48 000 лм) или два таких источника по 250 Вт (27 000 лм каждый). Если использовать модель с зеркальным отражателем, получим требуемый поток F=25 000 лм. В результате достаточно одной лампы в 250 Вт (27 000 лм).


Теперь нужно экспериментально подобрать высоту подвеса. Пятно освещенности должно совпадать по площади с расчетным. Но нельзя забывать, что уровень яркости обратно пропорционален квадрату расстояния. Так как учесть все параметры в предварительном расчете невозможно, после установки источника следует проверить данные экспериментально (люксометром).

Какие лампы в каком случае можно использовать


Чтобы подсветить одно растение, можно применить лампу мощностью 20-30 Вт, подвешенную на высоте от 5 до 30 см.


Группы растений подсвечиваются лампами мощностью от 50 Вт (с расстояния 40-60 см) или мощностью в 15-100 Вт, с расстояния 50-100 см — в зависимости от размера группы.


Мощные лампы от 250 Вт лучше размещать на высоте 1-2 м в больших помещениях. А источники от 400 Вт и выше применяются для освещения зимних садов или оранжерей, для комнаты они будут слишком яркими. Кроме того, при использовании ламп большой мощности необходимо сделать расчет проводки, чтобы не допустить перегрузки системы.


Нужно также заметить, что использовать много ламп вместо одной нецелесообразно. Особенно старых ламп накаливания большого диаметра. Они начнут перегреваться и быстро выйдут из строя. Также возрастут расходы на электричество. Лучше использовать источники с рефлектором или установить отражающее покрытие стен.


При использовании гроубоксов или гроутентов не стоит выбирать лампы большой мощности, натриевые или лампы накаливания, так как они слишком сильно греются. А внутренняя отделка отражающим покрытием делает освещенность намного ярче. Но в каждом случае необходимо использовать люксометр.

Какое освещение должно быть в теплице: лампы, расчет, нормы

Урожайность и скорость созревания культур напрямую зависит от количества света. Чтобы выращивание тепличных растений было эффективным, важно искусственное освещение – оно восполнит нехватку солнечных лучей.

Содержание

  1. Зачем нужна подсветка: цели использования
  2. Расчет мощности системы освещения
  3. Какие лампы выгоднее использовать

Зачем нужна подсветка: цели использования

Теплица – уникальное строение, которое позволяет круглогодично наслаждаться овощами, фруктами, зеленью или цветами. В парнике создают особый микроклимат, благодаря чему можно выращивать культуры, независимо от температуры и погодных условий снаружи. Тепло, живительная почва, своевременный полив – это главные факторы успешного культивирования растений. Но есть еще одно обязательное условия для хорошего урожая – надлежащее освещение.

Свет способствует росту, развитию и созреванию культур. Чтобы восполнить нехватку солнечных лучей, используют светильники – они помогают решить несколько задач:

  • выступают вспомогательным источником света;

  • продлевают световой день для растений;

  • позволяют контролировать мощность потока лучей и условия окружающей среды.

Искусственное освещение теплиц помогает регулировать продолжительность дня и ночи, что дает возможность ускорить или приостановить цветение растений, созревание культур.

Подсветка в парниках бывает дневной и ночной. Лампы, настроенные для дневной работы, дают мощный поток лучей – 400-1000 ммоль/м2. Ночная подсветка имеет малую интенсивность – 5-10 ммоль/м2. Необходимость включения осветительных приборов ночью возникает из-за того, что многие культуры дают хороший урожай при цикличном освещении.

Назад к содержанию

Расчет мощности системы освещения

Свет – источник энергии для растений. Нехватка солнечных лучей становится главной причиной замедления роста овощей и цветов, снижается активность созревания урожая. Однако чрезмерное количество света также пагубно сказывается на представителях флоры – оно приводит к ожогу листьев.

Нормы освещения теплиц зависят от того, какие культуры выращиваются внутри. Чтобы не переделывать магистраль светильников индивидуально под каждый тип растений, монтируют выдвижные регулируемые конструкции.

Такая система позволяет менять уровень размещения прибора в считанные секунды. Чтобы рассчитать нужное количество светильников в парнике, учитывают ряд факторов:

  • оптимальный уровень освещения;

  • площадь теплицы;

  • высоту подвеса облучателей;

  • тип источника света.

Зная площадь теплицы, легко определить, какое количество ламп того или иного вида потребуется для подсветки вашей квадратуры.









Мощность натриевой (металлогалогенной) лампы, Вт

Мощность люминесцентной лампы, Вт

 


Мощность энергосберегающих ламп, Вт

 

 


Площадь, см

 

 


Площадь, м²

 

 


70

 

 


80

 

 


100

 

 


30х30см

 

 


0. 09м²

 

 


100

 

 


110

 

 


150

 

 


40х40см

 

 


0.16м²

 

 


150

 

 


200

 

 


250

 

 


50х50см

 

 


0.25м²

 

 


250

 

 


330

 

 


400

 

 


60х60см

 

 


0. 35м²

 

 


400

 

  

 


90х90см

 

 


0.80м²

 

 


600

 

  

 


110х110см

 

 


1.2м²

 

 


1000

 

  

 


130х130см

 

 


1.7м²

 

Количество света, полученное растением, зависит от высоты размещения источника. Определить интенсивность подсветки на уровне роста поможет следующая формула: освещение=1/2*расстояния.

Сделав грамотный расчет освещения теплицы, подумайте об автоматизации системы.

Специальные датчики распознают день/ночь, самостоятельно активируют или выключают осветительные приборы. Экономия такого решения ощутима, ведь для нормального роста и повышения эффективности урожая требуется подсветка 12-16 часов в день.

Назад к содержанию

Какие лампы выгоднее использовать?

Несмотря на стремительное развитие технологий, до сих пор не изобретен излучатель, который бы полностью заменил солнечные лучи. Но отдельные разработки станут достойной альтернативой естественного света.

Подбирая лампы освещения для теплиц, важно соизмерять три фактора – энергопотребление, спектр свечения и мощность излучения.

Сегодня в продаже доступны следующие варианты:

    • Ртутные лампы. Экономичные и недорогие, их спектр свечения хорошо подходит для растений. Но вариант имеет существенные недостатки – содержание ртути делает эксплуатацию изделий опасной. Кроме того, источник излучает высокие дозы ультрафиолета, потому его используют только для периодической подсветки культур.

    • Люминесцентные лампочки. Они долговечные, недорогие, рационально потребляют энергию и воспроизводят благоприятный для представителей флоры спектр. Главный минус – низкая светоотдача. Устройства монтируются в парнике в металлической арматуре, потому придется дополнительно раскошелиться на установку конструкций.

    • Натриевые лампы. «Огоньки» прекрасно имитируют солнечные лучи, что способствует быстрому росту и созреванию плодов. Еще одно преимущество – источники воспроизводят мощный световой поток при минимальном энергопотреблении. Главный минус – изделия обходятся на порядок дороже аналогов.

    • Металлогалогенные лампочки. Это отличный вариант для парника, ведь их спектр идентичен натуральному освещению. Существенный недостаток подобного источника – высокая цена и небольшой рабочий ресурс.

    • Светодиоды. LED-лампы безопасны, надежны и экономичны, обладают низкой теплоотдачей. Благодаря огромному сроку службы и минимальному энергопотреблению изделия быстро окупаются.

Какое освещение должно быть в теплице? Наивысшим спросом на рынке пользуются LED-светильники и натриевые лампы.

Они позволяют создать оптимальные условия для культур, но при этом сэкономить на оплате за электричество.

Как измерить и рассчитать дополнительное освещение в теплице или в помещении с помощью измерителей LUX и PAR — Фермер Тайлер

ЕСЛИ ВЫ НЕ ВИДЕЛИ ВИДЕО «КАК ИЗМЕРИТЬ И РАСЧЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СВЕТА В ТЕПЛИЦЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЮКС И ПАР-МЕТРОВ», ПОСМОТРИТЕ ЕГО, ТОГДА ПРОЧИТАЙТЕ ПУБЛИКУ НИЖЕ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ!

Выращивание — это наука. Многие производители знают свои значения EC/ppm, pH, температуры воздуха, относительной влажности… но удивительное количество производителей не знают, сколько света они дают своей культуре. Для начала давайте рассмотрим четыре ключевых термина.

Фотосинтетически активная радиация (ФАР)

Это свет, который растения используют для фотосинтеза.

Плотность фотосинтетического потока фотонов (PPFD)

Это количество ФАР, достигающее урожая. PPFD измеряет, сколько фотосинтетически активных фотонов (измеряется в мкмоль) приземляется на квадратный метр (м2) каждую секунду (с)… используемой единицей измерения является мкмоль/м2/с.

люкс

люкс — это еще один способ измерения интенсивности света на квадратный метр, но вместо использования PAR он использует измерение интенсивности света на основе яркости, воспринимаемой человеческим глазом.

Интеграл дневной освещенности (DLI)

Измерение PPFD показывает интенсивность света на квадратный метр за секунд . Измерение DLI показывает интенсивность света на квадратный метр за дней . Это означает суммирование PPFD за каждую секунду в течение дня. Используемая единица измерения – моль/м2/сутки. DLI не использует мкмоль, потому что число было бы ОГРОМНЫМ. Моль равен 1 000 000 мкмоль.

ПРОЦЕСС

Следующий процесс можно использовать для расчета времени работы освещения в теплице или в помещении, чтобы обеспечить требуемый DLI для вашей культуры. Если вы выращиваете в помещении, начните с шага 4.

ШАГ 1: Определение внешнего DLI

Существует несколько способов определения внешнего DLI для вашего местоположения и сезона:

  • Измерение с помощью измерителя PAR. Некоторые измерители PAR имеют возможность выполнять измерения PPFD в течение дня и добавлять эти мгновенные измерения в дневной итог или дневной интеграл освещенности (DLI — моль/м2/с)
  • Использовать калькулятор ясного неба
  • Ознакомьтесь с DLI Карты (изображение ниже), разработанные доктором Джимом Фаустом

ЭТАП 2: Определение пропускания света в теплице

Лучший способ определить пропускание — это измерение за пределами PPFD и сравнение его со средним значением внутри PPFD. Если у вас нет измерителя, ниже приведены некоторые эталонные уровни передачи для обычных покрытий теплиц. Приведенные ниже уровни передачи не учитывают другие препятствия в теплице, которые могут снизить передачу. Грязь и пыль на покрытиях также могут снизить передачу.

  • Одинарная полиэтиленовая пленка — 85%
  • Двойная полиэтиленовая пленка — 77%
  • гофрированный поликарбонат — 91%
  • Двойной поликарбонат — 78% -82%
  • Стекло — 78% -90%

Стадия 3: Рассчитайте DLI Greenhous внешний DLI по передаче, чтобы получить ваш внутренний DLI.

Пример: если внешнее значение DLI составляет 25 моль/м2/сутки, а коэффициент пропускания составляет 80 %. 80% от 25 равно 20. Таким образом, внутреннее DLI равно 20 моль/м2/сутки.

ШАГ 4: Найдите целевой урожай DLI

У Purdue Extension есть замечательный PDF-файл с целевыми DLI для различных культур. Эти рекомендации DLI следует использовать в качестве справочных, а не в качестве необходимого минимума или максимума.

Ниже приведены некоторые DLI, которые производители используют в теплицах и в помещении. Целевой DLI будет зависеть от многих факторов, включая культуру, стадию культуры, температуру воздуха, влажность, уровень CO2… но это некоторые общие цели, с которых можно начать.

Теплица

Вегетативный рост (листовая зелень/травы): минимум 17 моль/м2/день

Цветочные культуры (перец/помидоры): 25-45 моль/м2/D

Indoors

Microgreens: 6-12 моль/M2/

Вегетативный рост (листовые грины/гербс) : 12-17 моль/м2/день

Цветущие культуры: 20-40 моль/м2/день

ШАГ 5: Определите необходимое дополнительное DLI

Чтобы выяснить, сколько света вам потребуется от вашего дополнительного источника (HPS, MH, LED, T5…), вам нужно выяснить разницу между вашим внутренним DLI и вашим целевым DLI. Если вы находитесь в помещении, ваш начальный внутренний DLI равен 0. Для тепличных хозяйств используйте внутренний DLI, рассчитанный на ШАГЕ 3.

Пример: если целевое значение DLI составляет 30 моль/м2/день, а внутреннее значение DLI составляет 20 моль/м2/день, то необходимое дополнительное значение DLI составляет 10 моль/м2/день.

ШАГ 6: Рассчитать выходную мощность ламп

Лучше всего это сделать с помощью измерителя PAR. Возьмите показания PPFD из нескольких мест, чтобы создать средний PPFD. Измеряйте мощность ночью, когда нет помех от солнечного света. Если у вас есть люксметр, используйте эти таблицы преобразования, чтобы преобразовать ваши люксы в PPFD. Если у вас нет измерителя PAR или Lux, некоторые производители могут дать вам ориентировочную мощность своих источников света на разной высоте над урожаем.

На этом этапе вы можете перейти к этому калькулятору DLI и ввести свои измерения, чтобы определить, как долго должны работать ваши фары, чтобы достичь целевого дополнительного DLI ИЛИ , вы можете продолжить процесс, описанный ниже, чтобы самостоятельно изучить математику!

ШАГ 7: Преобразование выходной мощности света в моль/м2/ч

Умножьте значение PPFD (мкмоль/м2/сек), определенное в ШАГЕ 5, на 60, чтобы получить мкмоль/м2/ минут . Умножьте это еще раз на 60, чтобы получить мкмоль/м2/ час 9.0006 . Затем разделите на 1 000 000, чтобы преобразовать мкмоль в моль, и вы получите мощность вашего освещения в молях/м2/час.

Пример: PPFD 400 мкмоль/м2/с * 60 секунд/минута дает 24000 мкмоль/м2/минута ТОГДА 24000 мкмоль/м2/минута * 60 минут/час дает 1440000 мкмоль/м2/час ПОТОМ , 004 мкмоль /м2/с, деленное на 1 000 000 мкмоль/моль, дает 1,44 моль/м2/час!

ШАГ 8: Я вижу свет!

Последний шаг! Разделите ваш дополнительный DLI из ШАГА 5 на ваши моль/м2/ч из ШАГА 7, чтобы рассчитать, как долго ваши огни будут работать, чтобы достичь целевого DLI.

Пример: Дополнительный DLI 10 моль/м2/день, разделенный на световую мощность 1,44 моль/м2/час, дает нам 6,94 часа… это означает, что если мы будем использовать эти источники света в течение 6,94 часов каждый день, мы дадим культуре дополнительно 10 моль/м2/сутки света.

Ну, это был довольно насыщенный математический пост.

.. если вы чувствуете, что вам нужно дать мозгу отдохнуть, посмотрите это видео! Там умирают паутинные клещи и милые детки…!

Светильники, использованные в «Как измерить и рассчитать дополнительное освещение в теплице с помощью измерителей люкс и PAR», были предоставлены Hydrofarm. Они оказали мне большую поддержку, и я очень благодарен им за помощь в создании образовательного контента. Спасибо!

Калькулятор освещения теплицы — Hortinergy

Калькулятор освещения теплицы полезен для расчета солнечного излучения, достигающего навеса, потребности в дополнительном освещении, стоимости электроэнергии и воздействия на внутренний климат.

Система дополнительного освещения все чаще используется в теплицах для выращивания таких культур, как каннабис или томаты. Однако инвестиции очень высоки, а эксплуатационные расходы высоки.

1. Разработайте систему дополнительного освещения

Наш калькулятор освещения теплиц поможет вам спроектировать вашу систему дополнительного освещения в вашей теплице с оптимальным климатом для любого проекта по всему миру. Вы сможете определить наилучшую конфигурацию оборудования, чтобы снизить затраты на электроэнергию.

Hortinergy — очень удобное программное обеспечение:

  • Вы вводите онлайн входные параметры: характеристики освещения, уставки регулирования, прозрачная крышка…
  • Hortinergy моделирует солнечное излучение, ассимиляционное освещение и внутренний климат на один год,
  • Hortinergy моделирует потребление энергии: отопление, охлаждение, осушение и вентиляцию.

Затем можно оценить влияние многих параметров и сравнить сценарии.

2. Входные параметры в калькулятор освещения теплицы

Входные параметры калькулятора освещения теплицы:

  • Особенности светодиодов и ДНаТ : интенсивность освещения, эффективность…
  • Уставки регулирования :
    • Интеграл дневного света (DLI) и минимальные часы «ночи» в день,
    • или фиксированный месячный график,
    • , выше которого отключается освещение интенсивности солнечного излучения,
  • Прозрачная крышка для теплицы, спецификация ,
  • Затемняющий и затеняющий экран Спецификация и их установочные значения,
  • Положение GPS для создания файла погоды.

Пример показан ниже:

Вы также можете определить затемняющий экран и его уставки регулирования, как показано ниже:

Hortinergy ежечасно моделирует солнечное излучение, достигающее навеса, и дополнительное ассимиляционное освещение, необходимое для достижения DLI.

3. Результаты

Калькулятор освещения теплиц Hortinergy моделирует ваш проект в течение одного года, как виртуальную теплицу.

Результат:

  • Солнечное излучение, проходящее через прозрачное покрытие и достигающее купола,
  • Требуется дополнительное освещение в соответствии с заданными значениями регулирования (моль/м²/день):
    • Интеграл дневного света (DLI),
    • или фиксированный месячный график,
  • Потребление электроэнергии,
  • Влияние на внутренний климат и потребление энергии: отопление, охлаждение, осушение и вентиляция.

Отчеты:

  •  pdf-документ с типичными днями и сводными таблицами за месяц
  •  файл Excel с почасовыми данными для более глубокого анализа.

Солнечное излучение достигает кроны и требуется дополнительное освещение

В приведенном ниже примере показана сводка за месяц:

Hortinergy моделирует влияние дополнительного освещения на внутренний климат и потребление энергии (отопление, охлаждение, осушение и вентиляция).

В приведенном ниже примере показано испарение растений и более высокая внутренняя температура при включении ассимиляционного освещения HPS с 9до 11:00 и с 16:00 до 21:00, чтобы добраться до DLI.

Hortinergy также показывает потребление и расходы электроэнергии:

Hortinergy разработан компанией Agrithermic в партнерстве с CTIFL (Французский межпрофессиональный технический центр фруктов и овощей) и Astredhor (Технологический институт садоводства), Agrocampus Ouest и Высшей сельскохозяйственной школой. La Cote Saint André (CFPPA).

С помощью Hortinergy вы также можете спроектировать полузакрытую теплицу и протестировать различные настройки, чтобы оптимизировать климат и потребление энергии в вашем тепличном проекте.