Советы по выбору и расчету светодиодного освещения для оптимального роста растений в теплице

Советы по выбору и расчету светодиодного освещения для оптимального роста растений в теплице

Правильная организация освещения теплицы светодиодами, нужно обязательно провести предварительные расчеты. С их помощью вы сможете подсчитать, какое количество ламп вам нужно и как их правильно расположить внутри помещения.

При проведении расчета во внимание принимают:

• Высоту самой теплицы и предполагаемое расстояние от ламп до растений;
• Мощность светильников, которые будут использоваться для освещения;
• Виды выращиваемых культур, поскольку для разных сортов растений требуется различная интенсивность освещения;
• Общая площадь теплицы и ее освещаемых участков.

Расчет светодиодного освещения теплицы проводится по такой формуле: F=(E*S)/Ки, где:

F – требуемая интенсивность светового потока (Лм);

Е – уровень освещенности (Лк);

S – площадь предполагаемого участка освещения (кв.м);

Ки – коэффициент использования светового потока. При этом данное значение зависит от расположение отражателя: для внешней системы отражения он составляет 0,4, а для внутренней – 0,8.

Чтобы вам было проще самостоятельно провести все необходимы расчет, рассмотрим этот процесс на примере. Предположим, что нам необходимо обустроить подсветку для 10 квадратных метров теплицы, на которых выращиваются помидоры. Минимально допустимый уровень освещенности для этих культур составляет 6000 Лк. При этом предположим, что теплица оснащена внутренним отражателем.

В данном случае расчет по приведенной выше формуле будет выглядеть следующим образом: F=(6000*10)/0,8 = 75000 Лм.

Используя полученный результат, мы можем рассчитать количество и мощность ламп, необходимых для освещения. Подсчет проще всего провести по таблице зависимости светового потока от мощности лампы.

Если ориентироваться на таблицу, то для организации подсветки по нашему примеру понадобится 30 ламп мощностью 25-30 Вт. При этом важно учитывать, что в приведенном примере предполагалось, что светильники будут расположены на расстоянии метра от растений. Если показатель высоты меняется, световой поток также будет меняться по правилу обратных квадратов. То есть, если лампы будут расположены на высоте 2 м, освещенность и поверхности грунта снизится в 4 раза, если на расстоянии 3 метра, то в 9 раз, а если расстояние от ламп до растений составляет 0,5 метра, то освещенность наоборот, увеличится в 4 раза.

При проведении расчетов также принимайте во внимание, что, чем ниже находятся лампы, тем меньшей будет площадь освещения. Как правило, регулировка оптимального расположения ламп занимает достаточно много времени, так как при этом необходимо внимательно наблюдать за растениями и фиксировать их реакцию на подсветку. Чтобы облегчить себе задачу, еще на этапе монтажа светильников необходимо предусмотреть функцию их дальнейшей регулировки.

Связанные вопросы и ответы:

Что такое светодиодное освещение и как оно влияет на рост растений

Свет состоит из различных форм электромагнитного излучения., но не все это видно человеческому глазу. Наши глаза способны воспринимать свет только в определенном диапазоне длин волн.. У нас есть конусообразные клетки, которые действуют как рецепторы для определенных длин волн., в первую очередь в зелени, желтый, и оранжевый спектры. Вот почему искусственное освещение, предназначенное для людей, ориентировано на эти спектры и измеряется в люмены .

Однако, растения по-разному реагируют на световой спектр. Хотя они используют энергию среднего спектра., на них больше влияют красный и синий спектры. Существуют определенные пики красного и синего света, которые имеют решающее значение для фотосинтеза., где происходит большая часть роста растения. Регулируя соотношение красного и синего света, могут быть достигнуты значительные изменения в росте растений.

Кроме того, существуют невидимые световые спектры, такие как ультрафиолетовый свет и инфракрасный свет, это также может повлиять на рост растений. Именно поэтому светодиодные светильники завоевали популярность в крытое садоводство . Светодиодные системы с регулируемым спектром позволяют производителям подвергать свои растения определенному освещению.. Это не только способствует здоровому росту растений, но и позволяет производителям настраивать желаемые результаты.. Различные световые спектры оказывают глубокое влияние на рост растений., и светодиодное освещение позволяют производителям эффективно использовать эти эффекты..

Какие факторы нужно учитывать при выборе ламп для теплицы

Каждая теплица должна быть освещена с учетом существующих норм освещенности. Нужно знать, сколько света в сутки необходимо для конкретного вида растения и соотносить его с размером всей конструкции. Особенно это важно весной и осенью, когда света выращиваемым культурам не хватает ввиду сокращения светового дня. Лампы покупают, в первую очередь, для искусственного увеличения светового дня.

Однако создание комфортных условий должно подчиняться некоторым правилам. Например, нельзя допускать, чтобы искусственная подсветка полностью заменяла собой естественный дневной свет.

Это означает, что лампы должны быть установлены в местах, не перекрывающих доступа солнечных лучей ко всем растениям.

Приобретать нужно те варианты, которые можно использовать в течение 16 часов подряд за сутки ежедневно. Не покупают приборы, которые работают постоянно, так как от этого растущие культуры будут истонченными, слабыми и вялыми. Освещение должно быть правильным, учитывающим потребность культур в подсветке (от 12 до 16 часов). Если они на это не рассчитаны, рост и развитие культур может приостановиться.

Важно правильно подобрать мощность и количество светильников, выбирая изделия с диапазоном нанометров от 400 до 700. Если этот показатель будет ниже минимальной отметки, то это негативным образом отразится на фотосинтезе выращиваемых растений. Когда он превышает максимальный показатель, то это также вредит культурам.

Светильники для досвечивания могут иметь разный тип подсветки дневного и ночного освещения. Например, это могут устройства, восполняемые недостаток света, поглощаемого растениями во время естественного освещения посредством ультрафиолетовых лучей. Как правило, такие светильники имеют диапазон подаваемой плотности световой энергии от 400 до 1 тыс. ммоль/м2. Кроме этого, освещение может быть фотопериодическим. Импульсное искусственное солнце можно использовать зимой – оно подходит для дневного и ночного освещения и требует порядка 5-10 ммоль/м2.

Как определить оптимальную мощность ламп для теплицы

Лампы типа ДНаТ и ДРИ известны человечеству достаточно давно – с начала прошлого столетия точно. Однако широкого распространения для бытовых целей они не получили. Впрочем, не удивительно: требовали подключения только посредством пусковых аппаратов, создавали сильное мерцание, сильно грелись (температура на поверхности колбы достигает +300°C.
Тем не менее, в 70-80-е годы прошлого века именно они совершили в тепличном растениеводстве переворот, показав высокую фотосинтетическую эффективность благодаря спектральному составу излучаемого света, а также его «пробивной» способности. И это несмотря на то, что лампы хоть стали несколько технологичнее, но не избавились от недостатков – просто с этим «научились жить»:

• Совершеннее стали пускорегулирующие аппараты, сводящие мерцание к минимуму.
• Сами лампы стали надежнее и долговечнее.
• Бороться с сильным разогревом лампы и, как следствие, перегревом воздуха в оранжерее, а также световыми и термическими ожогами растений позволили светильники закрытого типа с охлаждающим контуром, а также просчет минимального безопасного расстояния от лампы до верхушек растений, которое в случае с ДНаТ/ДРИ составляет не менее 50 см в зависимости от мощности лампы.

В спектре ДНаТ преобладают красные лучи, поэтому считается, что такие светильники будут более эффективными для освещения цветущих и плодоносящих культур. Но есть и синие лучи, необходимые в период вегетативного роста, что позволяет использовать ДНаТ на всех этапах жизненного цикла растений. При этом наличие минимально достаточного количества синих лучей с небольшим преобладанием красных в пучке света не тормозит вегетативное развитие, а лишь препятствует чрезмерному вытягиванию растений ввысь, делая их структуру более плотной и приземистой.
В спектре ДРИ резко преобладают «холодные» лучи, поэтому данные лампы применяются для освещения вегетирующих нецветущих растений.
Светильники для ламп ДНаТ/ДРИ, как открытые, так и закрытые, оборудуются светоотражателями-рефлекторами для отражения и равномерного рассеивания отраженного пучка света к растениям, что существенно повышает КПД такого светильника, позволяя применять лампы меньшей мощности и сокращать затраты на электроэнергию.
Дуговые лампы в теплицах подвешиваются сверху над растениями с возможностью регулировки высоты положения – по мере роста растений или по необходимости. Мощность подбирается исходя из планируемой площади освещения, светолюбивости культуры и количества поступающего к растениям естественного света, но, как правило, его очень не много, и в расчетах этим количеством пренебрегают.
При этом нужно учитывать, что двукратное увеличение расстояния между лампой и растениями снижает интенсивность светового потока втрое. Но применять слишком мощную лампу, подвешивая ее слишком высоко и стремясь покрыть ее светом как можно большую площадь нерационально – эффекта не будет. Также не стоит применять несколько «маленьких» ламп ДНаТ на той площади, с освещением которой справится одна среднемощная или мощная лампа, а все потому, что большее число ламп меньшей мощности все равно будут потреблять энергии больше, и намного сильнее будут нагревать воздух, потребует применения более производительных и дорогих вытяжных вентиляторов.

Какие типы ламп наиболее подходящие для теплицы

Сперва стоит коротко рассказать про типы ламп, которые сегодня используются для освещения теплиц. Это то, с чего как раз и начинают выбор, поэтому знать это нужно. У каждого типа есть свои плюсы и минусы, расскажем коротко, сосредоточившись на главном.

Лампы накаливания . У них в плюсах низкая стоимость, но они потребляют много энергии, их спектр не является благоприятным для большинства растений. Это один из худших вариантов для освещения теплицы, который практически никогда не используется.

Люминесцентные лампы . А вот этот вариант распространен значительно больше, они потребляют меньше электроэнергии, стоят не слишком дорого, а их свет действительно полезен для растений. Это один из самых оптимальных вариантов, именно люминесцентные лампы и используют чаще всего. Ассортимент у них очень большой, смотреть стоит на специальные лампы, которые предназначены для теплиц.

Натриевые лампы. Тоже довольно хороший вариант, их свет не очень приятен для глаз человека, но хорош для растений, особенно для рассады. Стоят они не очень дорого, экономичны, имеют большой срок службы. Минус в том, что они слишком сильно нагреваются при работе, поэтому использовать их в непосредственной близости от растений нельзя.

Ртутные лампы. Это неплохой вариант, у них приятный и полезный свет для растений, но сегодня они не используются, а во многих странах их производство уже запрещено. Все дело в ртути, которая в них используется. Поэтому про этот вариант лучше сразу забыть.

Металлогалогенные лампы. Их спектр излучения очень хорош практически для всех растений, у них компактные размеры и это был бы отличный вариант для теплицы, если бы не их минусы. Срок их службы не слишком большой, стоят они дорого, плюс очень требовательны к стабильному напряжению, что на дачных участках бывает далеко не всегда.

Светодиодные лампы . Из всех это самый современный вариант, они подходят как для освещения рассады, так и растений. Спектр их излучения полезен для растений (но нужно подбирать), они не греются, потребляют мало электроэнергии и служат очень долго. Единственный минус их в том, что они дороже других типов, но это частично компенсируется более низким энергопотреблением.

Как рассчитать количество ламп для теплицы

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

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

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.

Как определить оптимальное расстояние между лампами и растениями

Al-nikoly писал(а):Дмитрий, может вы зайдете ответите…..

Лана, уговорили …
Таблицу смотреть даже не стал.
Потому что расстояние от растений до ламп зависит не только от типа ламп и их мощности - но и от дополнительных прибамбасов и дополнительных мер, а также от исходных условий (микроклимата) и от желаемого результата (а проще сказать, от теневыносливости растений).
Например, расстояние от растения до открытой "горячей" лампы (скажем, 1000-ваттной) лампы - это одно … если лампа закрыта плафоном или култубом - это другое … есть дополнительный обдув растения и култуба вентилятором - это третье … исходная температура и влажность воздуха - это четвёртое …
Т.е., дать однозначную рекомендацию не получится - т.к. в разных условиях это даст различный результат - начиная с проявления вытягивания растений от недостатка освещения (при излишнем удалении от лампы) и до получения "хорошо прожаренного сена" (при чрезмерном приближении лампы).
Но "среднестатистическое" значение при определённых условиях вполне можно обозначить.
Например, условия при открытых "горячих" лампах различной мощности указаны на соответствующей странице демки книги
http://denisovtech.com/demo/all_hydro_light/lamp.htm
Что касается люминесцентных ламп … расстояние должно быть от 4-5 см (мощность ламп при этом не имеет значение, т.к. нагрев у них почти одинаковый) до 20-30 см (для самых мощных ламп).
Притом максимальное расстояние делается таковым вовсе не из соображений предотвращения перегрева - а либо для повышения общей освещённости (в смысле, чтобы увеличить освещённость растений массивом нескольких ламп, а не отдельной ближайшей), либо для получения рассеянного (т.е., несколько ослабленного - в чём бывает необходимость в некоторых случаях) освещения … либо если есть проблемы с регулированием микроклимата (например, излишняя температура воздуха или низкая влажность воздуха).
.

Как выбрать подходящий цвет температуры ламп для теплицы

Казалось бы, досветка растений в помещении не должна вызывать особых вопросов: стоит выделить цветку персональный светильник и результат будет отличным. Но это не совсем так.

Для человека свет, главным образом, связан с определенными зрительными ощущениями. При достаточном освещении нам легче ориентироваться в пространстве и рассмотреть детали предметов, а наступление темноты сигнализирует о необходимости отхода ко сну. Что же касается растений, то для них освещенность означает гораздо больше, ведь в определенной степени они употребляют свет «в пищу». В этой связи для них важно не только количество, но и качество света.

Как вы знаете из школьного курса биологии, основа жизнедеятельности растений — фотосинтез. Вследствие этого сложного химического процесса вода и углекислый газ преобразуются в кислород и сахарозу при участии света, в результате чего происходит рост зеленой массы. Но помимо всем известного фотосинтеза, важно знать и о существовании такого явления, как фотоморфогенез. Говоря простыми словами, под влиянием световых лучей разного спектра активизируются такие процессы, как прорастание семян, рост корневой системы, цветение и созревание плодов.

Поэтому, выбирая лампу для освещения растений, важно учитывать спектральный состав излучаемого прибором света и принимать во внимание некоторые другие показатели. Давайте попробуем разобраться, по каким характеристикам можно определить, подойдет ли та или иная конкретная лампа для освещения растений.

Как определить оптимальный режим работы ламп для теплицы

Перейдем к источникам света. Типы ламп, которыми чаще всего организуют освещение для теплиц, следующие:

• накаливания;
• люминесцентные;
• натриевые;
• светодиодные.

Рассмотрим каждый тип подробнее.

Накаливания

Самый бюджетный, но не самый удачный вариант. Во-первых, лампы накаливания имеют низкую светоотдачу – львиная доля энергии переходит в тепло. Они больше греют, чем светят. Досветка таким типом лапочек влетит в копеечку.

Использование ламп накаливания в теплице – не лучший вариант

Кроме того, тепло разрушает поликарбонат и может обжечь растения. Во-вторых, и это главное, спектр таких ламп смещен в нижнюю, инфракрасную сторону, а растениям нужен и синий спектр. Это хорошо видно из приведенного ниже графика.

Влияние света разных спектров на развитие растений

Люминесцентные

Здесь все с точностью до наоборот. Люминесцентные лампы (ЛЛ), включая КЛЛ (компактные люминесцентные лампы), в большинстве своем имеют спектр, сдвинутый в синюю сторону, а красного очень мало. Хотя они примерно в 5 раз экономичнее ламп накаливания и почти не нагреваются.

В свете люминесцентных ламп мало красного спектра, их свет имеет ярко выраженный синеватый оттенок

Но не все так плохо. Во-первых, люминесцентные лампы можно использовать с лампочками накаливания, которые добавят красного спектра. Во-вторых, существуют ЛЛ, излучающие дневной и даже теплый свет. В нем присутствует красный спектр.

Есть специальные ЛЛ для досветки растений. Они называются фитолампами и светят преимущественно в необходимом для растений спектре – синем и красном.

Люминесцентные фитолампы в работе

Натриевые

Точнее, дуговые натриевые (ДНаТ). Они широко используются в больших теплицах, но в маленьких их почти не встретишь. Этот тип источников света сильно нагревается и должен располагаться высоко над растениями. Но поликарбонат это не спасет – необходимо и от него отодвигать лампы подальше. В маленькой теплице это сделать невозможно. Что касается спектрального состава, то он, как и в лампочках Ильича, завален в красную сторону, а синего не хватает.

Обычно ДНаТ применяют в больших теплицах

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Существуют газоразрядные натриевые лампы низкого давления. Они мало нагреваются, экономичны, компактны и могут использоваться в небольших теплицах. Спектр у них такой же, как и у дуговых – желто-красный.

Натриевая газоразрядная лампа низкого давления

Светодиодные

Наиболее перспективный и популярный сегодня источник света. Светодиоды экономичны (в 8-10 раз экономичнее лампочек накаливания при той же светоотдаче), не нагреваются, имеют длительный срок службы. Но самое важное – то, что при помощи светодиодов можно создать осветительный прибор, излучающий свет любого спектрального состава – от синего до красного.