Организация систем освещения для тепличных хозяйств

Влияние отдельных частей светового спектра на развитие растений

Спектральная часть света большинства осветительных приборов довольно узкая, и возникает вопрос, какие светильники для теплиц предпочтительнее, как лучше сделать систему освещения. Вопросу влияния монохромного света на развитие растений посвящено множество научных работ. Эксперименты показали, что каждый участок светового спектра определенным образом оказывает воздействие на посадки.

Спектр поглощения хлорофилла (по горизонтали – длина волны в нанометрах).

Ультрафиолетовые лучи дают возможность растениям закалиться, они предупреждают вытягивание растений, повышают в них содержание витаминов.

Фиолетовые и синие лучи спектра способствуют более интенсивному протеканию фотосинтеза, формируются более крепкие саженцы.

Зеленая часть спектра негативно влияет на интенсивность фотосинтеза. При зеленом освещении стебель вытягивается, а листочки истончаются.

Красные и оранжевые лучи крайне необходимы для нормального протекания фотосинтеза. В этом спектре света растения активно развиваются, наращивая зеленую массу.

Суть ряда научных рекомендаций по вопросам светового режима заключается в том, что в определенные периоды жизни растения его следует освещать только «нужной» частью спектра. На стадии всходов – это ультрафиолет и синяя часть спектра. На стадии вегетации, завязывания бутонов – только красная. Эксперименты показали, как в лучшую сторону меняются количественные показатели. Качественные показатели остаются пока под вопросом.

Принцип работы

Внешний баллон ДНаТа содержит трубку-горелку из алюминиевой керамики. Горелка заполнена смесью паров натрия и ртути. При подаче тока между электродами возникает электрическая дуга, которая разогревает горелку до необходимой температуры. По мере нагревания яркость излучения, которое генерируют ионы натрия, увеличивается. Внутри внешней колбы абсолютный вакуум, что предохраняет прибор от взрыва из-за большой температуры.

Знаете ли вы? «Вортек индастриз» компания из Канады стала изготовителем самой мощной дуговой лампы в 1984 году. Колба устройства была наполнена аргоном, а мощность светового потока равна 1,2 млн кандел.

Выбор спектра фитоламп

Синенький или красненький свет от лампочки обозначает определенный спектр. Какой спектр фитолампы подойдет в том или ином случае, для конкретных растений?

Давайте рассмотрим сочетания разных спектров и определим какие растения лучше всего засвечивать подобным способом.

При смешивании красного и синего цвета в одной светодиодной лампе, получаются биколорные модели.

Засветка таким спектром благоприятна для:

рассады

зелени

досветки уже взрослых цветущих растений, при условии что они освещаются еще и солнечным светом

Если в одной лампе соединить красный+синий+теплый белый, то получится мультиспектр.

Мультиспектровые лампы подходят для досветки:

комнатных цветов

цветущих и плодоносящих растений

растений с плотной листвой

Фитолампы с широким спектром, но с пиками в синей и красной зоне, называются Full Spectrum (полный спектр).

Они благоприятны для выращивания:

полной светокультуры без солнца (например в гроубоксе)

для любого универсального применения (рассада, цветы, овощи и т.п.)

Зимой ими можете освещать цветы, весной – рассаду. Правда их эффективность немного меньше чем у биколора, но на росте это все равно отражается в лучшую сторону.

Однако у подобных источников света есть один недостаток. Лампы полного спектра не рекомендуется размещать в помещениях, где постоянно находятся люди.

Такой свет очень сильно раздражает глаза и сказывается на зрении.

Есть и более чувствительные модели – Fullx2. В них добавлен белый свет.

Этот фактор снижает вредное влияние полного спектра. ФуллX2 хороши для досветки цветов во время цветения.

Советы по электромонтажу

Для организации освещения в теплице обязательно воспользуйтесь советами опытных специалистов:

перед началом установки светильников обязательно спланируйте места расположения и нужное количество;
корпус осветительного оборудования в теплице должен подключаться к защитному заземлению согласно п.1.7.51 ПУЭ;
все места соединения проводов фиксируются пайкой, обжимом или клеммой в соответствии с требованиями п.2.1.21 ПУЭ;
на вводе в теплицу установите щиток и обустройте в нем систему защиты от перегрузок и аварийных режимов;
при креплении светильников в поликарбонатных теплицах используйте специальные подставки или каркасы.

1 Требования к искусственному освещению для растений

Замечено, что при наличии искусственного освещения теплица приносит гораздо больший урожай, чем только при солнечных лучах. Объясняется это просто: свет растениям необходим в течение не меньше 10 часов в сутки, значит, в зимних, весенних и осенних условиях будет ощущаться его дефицит. Ламп, способных в точности воспроизвести естественный спектр, пока не создано, но комбинирование источниками позволяет приблизиться к стопроцентному замещению. Поэтому выбору светильников для теплиц придается большое значение. По утверждению ученых-биологов, излучения различных спектров неодинаково воздействуют на развитие растений:

фиолетовый и синий цвета стимулируют фотосинтез и ускоряют рост овощей без ущерба плотности тканей;
оранжевый и красный тона приносят максимум энергии для образования цветков и плодов культуры, но их избыток может погубить тепличные овощи;
ультрафиолетовый спектр оказывает содействие образованию в листьях витаминов, увеличивает способность противостоять холоду;
желтые и зеленые лучи затормаживают процессы фотосинтеза – стебли становятся истонченными и вытягиваются вверх.

Для создания комфортных условий растениям следует понимать, когда цель установки искусственного освещения не заменить, а дополнить естественное, то монтаж ламп делают из расчета, что они не препятствуют проникновению солнечных лучей. В зависимости от выращиваемой культуры освещение включают на несколько часов работы, равное разнице между 10―16 часами общего периода освещения и продолжительностью светового дня. Неправильно оставлять горящими светильники на полные сутки – это приводит к истощению растений: они должны побыть в темноте не меньше 6 часов.

Выбор ламп

Универсальных систем освещения для любых растений не существует! Для создания наиболее комфортных условий принято использовать разные виды ламп, разделяя теплицу на несколько зон. После того, как максимальный баланс найден, урожайность существенно повысится, а растения можно будет выращивать круглый год.

Лампа накаливания

В теории такие источники света можно использовать для теплиц. Не рекомендуется использовать «лампочки Ильича» в конструкциях из поликарбоната. Излучаемый лампами накаливания свет находится в красном диапазоне, что негативно сказывается на растениях.

К достоинствам относится низкая стоимость, но недостатков существенно больше:

отсутствие синего спектра (только красные и оранжевые лучи);
возможность повреждения поверхности листьев, что приводит к деформации и утончению стеблей;
высокая температура при эксплуатации, вредящая рассаде;
большое потребление электрической энергии.

Люминесцентные лампы

Наиболее подходящими для тепличного освещения являются люминесцентные лампы, они характеризуются долговечностью, дешевизной и низкой тепловой отдачей. По принципу работы они энергосберегающие, но обычные «экономки» освещают лишь малую площадь.

Для установки обязательно применение защитных коробов. В редких случаях подходят вертикальные пластиковые корпуса.

Ультрафиолетовые лампы для теплиц

Принцип действия и конструкция схожи с люминесцентными. Внутрь колбы закачиваются пары ртути, взаимодействующие с электромагнитным разрядом. Трубка производится из кварцевого стекла, способного пропускать ультрафиолетовые лучи. Отличный вариант для дополнительного освещения растений в небольших помещениях, куда проникает солнечный свет. Существенно ускоряется и повышается эффективность фотосинтеза.

Ртутные лампы

ДРЛ – разновидность ламп с колбой, заполненной ртутью. Характеризуются быстрым нагревом и световым потоком в ближнем ультрафиолетовом диапазоне. Рекомендуется применять в малых комнатах вместо ультрафиолетовых ламп. Подходят для освещения во время созревания плодов. При эксплуатации обеспечьте стабильное напряжение с перепадами не выше 5 % от заданного значения.

Натриевые лампы

Натриевые люминесцентные лампы высокого давления гарантируют наилучшую световую отдачу по отношению к расходуемой электроэнергии. Человек плохо воспринимает спектр излучения, но для растений очень полезны красные, желтые и зеленые оттенки таких источников. Очень распространены в системах тепличного освещения.

Основные преимущества натриевых ламп:

низкая стоимость;
малое потребление электроэнергии;
долговечность – срок службы превышает 20 000 часов;
высокая световая отдача по сравнению с обычными лампами накаливания;
большая тепловая отдача – экономия на отоплении теплицы в зимнее время года;
красно-оранжевый спектр ускоряет цветение и рост плодов;
КПД превышает 30 %.

По недостаткам отметим высокий нагрев, снижающий пожарную безопасность и требующий дополнительных мер предосторожности

Светодиодные лампы

Светодиодный светильник создает монохромное освещение, однако производители подбирают нужную комбинацию светодиодов для получения благоприятного спектра индивидуально под каждое растение. Это экономичные, долговечные устройства, работающие от блока питания на низком напряжении.

Инфракрасные лампы для теплиц

Такие лампы сравнимы с обогревателями и используются преимущественно для обогрева тепличных хозяйств. Энергосберегающая система создает лучшие условия для роста растений, схожие с естественными. Для улучшения эксплуатации устройства дополняются регуляторами. В случае с конвекторами осуществляется прогрев воздуха. Инфракрасные лампы воздействуют на растения и почву, а уже после передают тепло через воздух.

Серьезные ошибки садоводов при обустройстве освещения в теплице

Следование постулату, который не так давно пользовался широкой популярностью, что в период вегетативного роста растения следует обеспечивать только синим сектором спектра, а в период формирования плодов, — красным. Это приводит к получению красивых, ярких, сочных, но практически безвкусных плодов. Примером служат польские и прочие европейские тепличные овощи, которые хороши лишь в качестве элемента декора блюд, но не приносят полноценных вкусовых ощущений.
Использование люминесцентных ламп без стабилизатора напряжения. В условиях недостаточно высокого сетевого напряжения они могут не включиться вовсе или выключится в самый неподходящий момент. А перепады напряжения или постоянно низкий его показатель часто встречаются в сельской местности.
Негерметичные соединение проводов между собой и с электроприборами. Поскольку в теплице имеет место повышенный уровень влажности, то такой подход чреват быстрым окислением металлических частей, короткими замыканиями внутри приборов и угрозой жизни обслуживающего персонала.
Прокладка электрокабелей в грунте на небольшой глубине и без защиты. Очень часто люди, проложив кабель, просто забывают о его местоположении и повреждают его при перекопке. При этом не только нарушается энергообеспечение теплицы, но и возникает угроза жизни человека.
Установка светильников наобум, без расчетов параметров освещенности и без учета спектра применяемых осветительных приборов, что приводит к нарушениям в росте и развитии растений, отрицательно сказываясь на их урожайности.

Монтаж освещения в теплице

Серьезные ошибки садоводов при обустройстве освещения в теплице

Следование постулату, который не так давно пользовался широкой популярностью, что в период вегетативного роста растения следует обеспечивать только синим сектором спектра, а в период формирования плодов, — красным. Это приводит к получению красивых, ярких, сочных, но практически безвкусных плодов. Примером служат польские и прочие европейские тепличные овощи, которые хороши лишь в качестве элемента декора блюд, но не приносят полноценных вкусовых ощущений.
Использование люминесцентных ламп без стабилизатора напряжения. В условиях недостаточно высокого сетевого напряжения они могут не включиться вовсе или выключится в самый неподходящий момент. А перепады напряжения или постоянно низкий его показатель часто встречаются в сельской местности.
Негерметичные соединение проводов между собой и с электроприборами. Поскольку в теплице имеет место повышенный уровень влажности, то такой подход чреват быстрым окислением металлических частей, короткими замыканиями внутри приборов и угрозой жизни обслуживающего персонала.
Прокладка электрокабелей в грунте на небольшой глубине и без защиты. Очень часто люди, проложив кабель, просто забывают о его местоположении и повреждают его при перекопке. При этом не только нарушается энергообеспечение теплицы, но и возникает угроза жизни человека.
Установка светильников наобум, без расчетов параметров освещенности и без учета спектра применяемых осветительных приборов, что приводит к нарушениям в росте и развитии растений, отрицательно сказываясь на их урожайности.

Монтаж освещения в теплице

Неточности и погрешности при расчёте светодиодного освещения

Часто замену обыкновенных лампочек на светодиодные производят во время планового ремонта. После, в процессе эксплуатации, оказывается, что света недостаточно.

Основная причина таких казусов – отсутствие учета коэффициента отражения поверхностей.

Переклейка более тёмных обоев, использование линолеума либо ламината тёмных оттенков, матовый подвесной потолок способны ощутимо уменьшить освещённость в помещении. В данном случае мы говорим об общей освещённости. Интенсивность света на письменном столе, над которым смонтирован светодиодный светильник, может быть достаточной. А вот попытка чтения любимой книги, лёжа на диване, будет вызывать дискомфорт, если стены будут мало отражать свет от потолочных светильников.

Для определения коэффициента отражения принято учитывать такие коэффициенты:

70% — белый цвет поверхности;
50% — светлый;
30% — серый;
10% — темный;
0% — черный;

Существует множество поправочных таблиц для определения освещённости поверхности при различных коэффициентах отражения. Ради лёгкости расчёта можно использовать упрощённую формулу.

Общий коэффициент отражения = (КО потолка + КО стен + КО пола) / 3

Так мы получаем усреднённые, которые позволят заложить поправочный коэффициент в наши расчёты.

Пример:

В комнате белый потолок (КО 70%), персиковые обои (КО 50%) и светлый ламинат (КО 50%).

Средний коэффициент отражения = (0,7+0,5+0,5)/3*1,2 = 0,7

Если в комнате установлены светодиодные лампы с номинальным световым потоком 1400 люмен, при расчете светильников на помещение берем 1400*0,7 = 1000 люмен.

Особенности освещения теплиц разного типа

Помимо этого, учтите особенности конструкции и материалов изготовления теплицы, так как от этого зависит результат освещения сельскохозяйственных культур в них. Наиболее популярными в использовании являются поликарбонатные модели из полупрозрачных материалов или сплошные здания.

Поликарбонатные

Важным фактором поликарбонатных теплиц является наличие естественной освещенности, попадающей внутрь от солнца в дневное время.

Благодаря наличию прозрачных стен и крыши вы можете сэкономить ощутимый процент электроэнергии, расходуемой для ламп. Однако и условия содержания таких теплиц имеет ряд важных нюансов:

На этапе монтажа теплицы учитывайте ее ориентировку относительно сторон света и других построек на участке таким образом, чтобы получалась максимальная продолжительность освещения от солнца.
В процессе эксплуатации мойте поликарбонатную теплицу весной и осенью. Желательно использовать дезинфицирующую смесь, чтобы предотвратить развитие мха, лишайников и других представителей флоры, ухудшающих проникновение естественного освещения.
Монтаж светильников должен производиться таким образом, чтобы их конструкция не отбрасывала тень на саженцы, в то же время, обеспечивая равномерное освещение по всей площади.
Разместите по периметру теплицы фольгу или другие отражающие элементы, которые повысят интенсивность освещения у грунта. Постарайтесь избегать поглощающих поверхностей.

Промышленные

В виду полного отсутствия естественного света, интенсивность подсветки лампами должна обеспечивать суточную норму для обитателей теплицы. Поэтому здесь вам обязательно пригодятся разные варианты приборов освещения, к примеру, хорошо комбинируются инфракрасные светильники с натриевыми лампами. Не забывайте, что помимо освещения, в промышленных сооружениях необходимо обеспечивать и обогрев культур, который также можно получить от осветительного оборудования. Периодически освещение сочетается с вентилированием пространства для предотвращения возникновения плесени или грибков, которые непременно возникнут в отсутствие солнечного света.

Виды светодиодного освещения

Производители классифицируют несколько видов светодиодных приборов, из которых потребитель может выбрать себе тот, который будет соответствовать количеству стеллажей в теплице и типу растений. Различают следующие осветительные приборы:

Одиночные светильники – подсветка данной формы применяется для выращивания небольшого количества рассады.
Трубы – незаменимый прибор, если в теплице размещаются узкие и длинные стеллажи.
Прожектора – приборы, способные осветить растения, занимающие значительную площадь и с большего расстояния.
Таблетки – квадратные формы светильника позволяют обеспечить профессиональное освещение стеллажей широкого формата.
Ленты – осветительные приборы, которые можно размещать в произвольном порядке. Зачастую, данный вид осветительного оборудования изготавливают своими руками.

Выбор ламп

Универсальных систем освещения для любых растений не существует! Для создания наиболее комфортных условий принято использовать разные виды ламп, разделяя теплицу на несколько зон. После того, как максимальный баланс найден, урожайность существенно повысится, а растения можно будет выращивать круглый год.