Записи с меткой светодиод

Технологии светокультуры и досвечивания

0

http://klyuchkae.ru/

http://klyuchkae.ru/

В настоящее время наблюдается рост интереса к тепличным технологиям. Сторонний человек, либо начинающий любитель, не подозревает насколько обширна и многообразна эта тема. Растение и микроклимат, создаваемый при помощи теплицы, являются объектами не  только тепличного растениеводства (овощеводства), но и огромного количества различных наук, возникающих на стыке: агрофизика, биофизика, биохимия, светофизиология и д.т. Мы беремся за очень сложную задачу сделать обзорный анализ существующих тепличных технологий, поэтому будем рады комментариям по данной теме.

Первый признак классификации – это использование естественного освещения, солнечной инсоляции: светокультура и досвечивание. Светокультурой называется выращивание растений с использованием только искусственного света. Тут два варианта, первый когда решающим фактором выбора технологии светокультура являются климатические условия (на Севере). Другой вариант для городских условий, где используются любые пригодные площадки: подвалы, чердаки, крыши, заброшенные производственные здания, неиспользуемые по назначению небоскребы.

http://klyuchkae.ru/

http://klyuchkae.ru/

Забейте в поисковик и вам выдаст Интернет массу футуристических идей, красивых архитектурных решений. Причины возникновения таких проектов банальны: экономия земли в городских условиях, мало света и жизненного пространства для растений, загрязнение окружающей среды для получения экологически безлопастной пищи и т.д. Большую роль в развитии светокультуры играют космические разработки замкнутых систем параметрического характера.

http://klyuchkae.ru/

http://klyuchkae.ru/

В Америке такие теплицы не в новинку и они широко применяются. В частности, в зоопарке «Paignton Zoo» много лет работает гидропонная система, устроенная в небоскребе, где выращивают дешевые овощи, идущих на корм животным. Существует ферма фармацевтической компании Caliber Biotherapeutics, которая возделывает растения для медицинских целей. Особенность этой теплицы светодиоды с пурпурным оттенком для подсвечивания более 2.2 млн растений. Данная разработка принадлежит EEA Consulting Engineers при участии ученых Университета Пердью.

Существует такая статистика, что около 67% сельскохозяйственных земель используются для производства кормов животным, и только 33% служат для овощей, употребляемых в пищу человеком. Уже сейчас в Европе, в Японии используются гидропонные установки в ресторанном бизнесе и на крышах супермаркетов. С 2012 году японской компания Mirai, специализирующейся на выращивании овощей в искусственных условиях, совместно с GE создала ферму в здании старой фабрики Sony. На предприятии в помещениях размером с половину футбольного стадиона разместились стойки 15…18 ярусов. Без светодиодов и здесь не обошлось. В основном данная технология применяется для выращивания салата и культур, выращиваемых на зелень (лук. петрушка, укроп и т.п.).

http://klyuchkae.ru/

http://klyuchkae.ru/

  • Если проанализировать поток информации, поступающий в Интерне, небоскребы, стеллажи и светодиоды объединены в одну технологию. Но необходимо заметить, что чаще всего она используется для выращивания салатов и зелени, то есть для культур с коротким вегетационным периодом. Цель одна получить сочную рыхлую вегетативную часть растения, а не корневую, поэтому они легко приспосабливаются к монохроматическому освещению.
  • Во многих статья подчеркивается, что изучение влияния светодиодов на растения продолжаются. Для растений с большим вегетационным сроком жизни (томаты, огурцы), с определенными этапами развития и роста, применение светодиодов одного спектра не однозначно. Экспериментальные данные весьма противоречивы и в некоторых случаях не подтверждают эффективность монохроматического освещения. Это объясняется сложностью живого организма, техническими возможностями осуществления экспериментов и контрольно-измерительным оборудованием.

В промышленном тепличном производстве защищенного грунта используют технологию досвечивания, когда низкий уровень естественной солнечной радиации сопровождается коротким световым днем. В этой технологии главное тепличное сооружение с использованием стеклянных, поликарбонатных, пленочных ограждений. А также освещаемая технологическая рабочая поверхность над которой находиться стационарные ряды установленных светильников (сплошной светящийся потолок). Данная технология очень распространенная и общеизвестная: голландская, австрийская, германская, итальянская, швейцарская технологии и т.д. Нужно заметить, ряд недостатков данных теплиц с точки зрения применения этих технологий в условиях российского климата.

http://klyuchkae.ru/

http://klyuchkae.ru/

  • Резкий перепад температур, создает риск возникновения наледи на стеклянных пологих высоких крышах. Из-за контраста температур наружного воздуха и теплой крыши, образуется в течение короткого времени ледяная корка, приводящая к обрушению крыши и гибели урожая.
  • Высокая ветреная нагрузка, на которую чаще всего европейская технология не рассчитана. Но надо заметить, тут два варианта либо действительно в проектах не закладывается необходимость усиления конструкции теплиц; либо экономные бизнесмены берут весь комплекс обслуживания по минимуму: расчеты, материалы, конструкция и т.д.
  • Контраст сезонных температур создает необходимость усиленного отопления в зимние месяцы, а летом решать проблему с избытом тепла. Иногда в таких технологиях данная проблема решается только одним способом зашториванием крыши, что в наших условиях малоэффективно.

Затрагивать данную тему, не совсем корректно, потому что статистики по поводу приживаемости данных технологий практически нет, в отдельных отчетах и то фрагментарно. Здесь излагаются только собственные впечатления из разговоров, с работающими на таких теплицах, собственных наблюдений и опыта. Статистика по поводу рекламаций, ущерба в период гарантированного обслуживания фирмами данных объектов вообще закрытая информация. Таким образом, сделать вывод об эффективности данной технологии я лично затрудняюсь, при том что мы коснулись только климатических особенностей России, а если взять в комплексе с электроснабжением, водоснабжением, энергоснабжением, то у каждой теплицы своя горькая правда.

Резюмируем выше сказанное:

  • Технология светокультуры и технология досвечивания имею хорошие исторические корни. Создание световой среды с помощью искусственных источников света могут быть как с естественным освещением, так и без него.
  • Вопрос об эффективности монохроматического излучения, созданного при помощи красных и синих светодиодов, не однозначен и до конца не изучен. По нашему мнению, использование светодиодов эффективно для выращивания культуры на зелень со специфическими требованиями на выходе к готовой продукции, с коротким вегетационным периодом.

Надеюсь, что своей статьей я вызвала у вас интерес к данной проблеме. Подпишитесь на новости, если эта тема вам не безразлична, оставьте комментарий о статье. За ранее благодарна с пожеланиями удачи и всех благ.

 

 

 

Технология создания световой среды теплиц

0

IMG_1688Оптическими электротехнологиями называют процессы, в которых энергия оптического излучения используется не только как энергетический фактор роста и развития растения, но и как управляющей (регулирующей, стимулирующей) фактор. В других статьях говорилось о том, что есть основные факторы (свет, тепло, вода), и есть дополнительные стимулирующие факторы, но эта отдельная тема.

Такие технологии характеризуются переносом и преобразованием потока энергии оптического излучения. Цель преобразований – изменение параметров энергии оптического излучения для получения требуемого технологического эффекта. Технические средства в совокупности с биологическим объектом образует биотехническую систему, в котором основным продуктообразующим звеном является живой организм. Таким образом, ключевыми моментами такой системы являются: свойства оптического излучения; свойства биологического объекта; характер взаимодействия энергии оптического излучения с биологическим объектом.

Анализ литературы обнаружил необходимость выделить оптические электротехнологии переменного облучения растений в отдельный вид электротехнологий. Отличительным моментом в данной технологии является технические средства, создающие переменное облучение. При помощи данных средств перераспределяется (формируется) в пространстве (объеме) теплицы энергия оптического излучения, которая воздействует непосредственно на биологический объект (растение). Практическое применение оптических электротехнологий переменного облучения растений сдерживается недостаточной исследованностью, изученностью сущности технологических процессов и является актуальной научной и практической проблемой.

Многообразие возможных создаваемых технологических схем, применение переменных световых полей для облучения светокультуры, как научное направление далеко не исчерпано. Большая часть идей даже недавнего прошлого еще не реализована, а тем более идеи нового поколения. С одной стороны, анализируя состояние развития промышленного тепличного растениеводства, выявлено – используется один и тот же технологический способ выращивания – а именно в горизонтальной плоскости один стеллаж над которым создается «светящийся потолок» из стационарных ламп. Это достаточно простое техническое решение, которое сводится к выбору источника излучения по спектру и интенсивности. С другой стороны, существует огромное количество научных исследований, технических разработок, которые способствуют повышению продуктивности фотосинтеза растений и снижению энергоемкости. Оптическая электротехнология переменного облучения растений одно из перспективных направлений энергосбережения в тепличном производстве. Однако, они не внедряются и не используются достаточно широко. Это объясняется, с нашей точки зрения тем, что:

  • Оптическая электротехнология переменного облучения растений, подразумевает использование технических средств, создающие переменное световое поле (специфическую световую среду), параметры которого зависят от способа облучения и биологического объекта. Каждая часть биотехнической системы содержит множество факторов. Между функционированием технической и биологической частей неизбежно возникают противоречия.
  • Оценка состояния биотехнической системы оптических электротехнологий переменного облучения растений основываться, не только на особенностях технической части и биологической части системы, но и на сложных функциональных взаимодействиях всех частей: источник излучения – пространственное и поверхностное распределение оптической энергии; источник излучения – биологический объект; распределение оптической энергии – архитектоника растений; распределение оптической энергии – ценотические взаимодействия растений; и т.д.
  • Отсутствует общая концепция развития научной и теоретической основы оптической электротехнологии переменного облучения применительно к тепличным растениям. Отсутствует единый подход (метода) расчета облучательных установок, которые создают переменное облучение растений применительно к тепличному производству.
  • Отсутствие обоснованной системы нормирования приводит к тому, что отдельные исследования влияния различных световых режимов на растения, будучи не связанными с определенными критериями эффективности, носят характер общебиологических достижений и не получают выхода в практику промышленного тепличного растениеводства, а данные биологических исследований имеют ограниченную область исследования. Систематизация известных результатов воздействий переменных световых режимов на растения являются основной и пока не решенной задачей при нормировании технологического освещения.

Резюмируем выше сказанное:

  • Многообразие растений порождает многообразие требований к оптическому излучению.
  • В настоящее время, подбирая для тепличных растений искусственные источники света, нам приходится довольствоваться тем. что предлагает рынок. И находясь между ценой, качеством это не всегда идеально для растений.

Надеюсь, что своей статьей я вызвала у вас интерес к данной проблеме. Подпишитесь на новости, если эта тема вам не безразлична, оставьте комментарий о статье. За ранее благодарна с пожеланиями удачи и всех благ.

Свет как отдельная технология

0

V8hveZpTDBkЭнергия оптического излучения способна контролировать, задавать и определять рост и форму растений, влиять на размер, геометрию и колористику листьев, архитектонику фито ценоза в целом, продлевать или сокращать отдельные вегетационные периоды. При планировании и проектировании теплицы, вы ставите конкретные задачи выращивать рассаду, зелень, цветы, получать овощи, затем выбираете вид, сорт, гибрид выращиваемого продукта. И учитывая многообразие самих задач и биологического материала над которым вы будете работать, выбрать технические средства довольно сложно. Вы можете идти двумя путями либо обучаетесь на опыте других, либо путем проб и ошибок (методом исключения из всех возможных вариантов). Кто из нас не попадал в ситуацию, когда выслушав множество советов, вычитав информацию из Интернета, приходим к третьему варианту наиболее подходящему для вашей теплицы. В чем причина:

  • разница в месте положения теплицы, от количества света полученного от солнца, естественной инсоляции;
  • в форме теплицы, то есть рабочем объеме;
  • размещение растений (в зависимости от их формы, геометрии), отсюда распределение стеллажей в пространстве теплицы;
  • материал, используемый в нутрии, светоотражающих затеняющих поверхностей;
  • где находятся фрамуги, и как формируется воздушный поток внутри теплицы;
  • в какой период относительно года вы используете теплицу, и существует ли необходимость отапливать теплицу, отсюда, насколько равномерно распределяется температура;
  • и т.д.

Обеспечив свою теплицу теплом и водой (здесь технологии более или менее отработаны), встает вопрос создания световой среды. Появляются следующие вопросы:

  • выбор источника света для растения;
  • выбор светильника;
  • выбор арматуры;
  • выбор светотехнического оборудования по обеспечению работы светового прибора;
  • схемные решения подключения;
  • выбор использования стационарных, движущихся, мобильных, тросовых, трековых и т.д. осветительных (облучательные) установок;
  • выбор способа облучения, а это уже технология;
  • и т.д.

В ходе изучения данного вопроса была создана классификация осветительных (облучательных) установок, которые используют оптическую электротехнологию переменного облучения растений. Важная особенность данной классификации в том, что она отражает основные аспекты построения технологических схем облучения (рисунок 1). Комбинации значений каждого из признаков приводят к синтезу конкретных типов технологических схем облучения.

классификация ОУ

Рисунок 1 – Классификация облучательных установок переменного
облучения растений

Таким образом, нами установлено, что в понятие биотехнической системы, применительно к оптической электротехнологии переменного облучения растений, должны входить:

  • биологический объект (культура, сорт, вегетационная фаза);
  • светотехническое оборудование (источники излучения, светильники, ПРА и т.д.);
  • техническое оборудование, устройства, механизмы, дополнительные электрические схемы при помощи которого меняются параметры светового поля (в зависимости от выбранного способа облучения);
  • различные по конструкции стеллажи, задающие пространственное положение рабочей (облучаемой) поверхности.

Необходимо отметить, что полный технологический цикл от семени до получения растениеводческой продукции – это цепочка технологических схем: для сенцев, всходов, рассады, взрослой культуры. Анализ показывает, что наибольшее влияние на выбор технологической схемы оказывает первый признак. Культура, сорт, вегетационная фаза выращиваемого растения определяет световой режим, который создает облучательная установка. Пространственное и поверхностное облучение объекта осуществляется одним или несколькими источниками излучения, причем, исходя из требуемого значения интенсивности облучения, спектрального состава, длительности воздействия и равномерности распределения в фитоценозе, выбирают наиболее рациональные параметры геометрии системы «облучатель – объект». Объемное облучение осуществляется через способ облучения, либо изменение положения рабочей поверхности относительно положения источника.

Резюмируем выше сказанное:

  • Существует огромное количество научных исследований доказывающих эффективность применения оптических электротехнологий переменного облучения растений в тепличном растениеводстве.
  • При этом нет единого мнения, на чем основано положительное воздействие переменного облучения на биологический объект. Это связано со сложностью процесса фотосинтеза, где продуктивность фотосинтеза рассматривается как интегральная реакция на воздействие внешних условий.

Надеюсь, что своей статьей я вызвала у вас интерес к данной проблеме. Подпишитесь на новости, если эта тема вам не безразлична, оставьте комментарий о статье. За ранее благодарна с пожеланиями удачи и всех благ.

Вверх