Освещение теплиц светодиодными светильниками: эффективность и экономичность

Освещение теплиц светодиодными светильниками: эффективность и экономичность

В последнее время светодиодные светильники становятся все более популярными для освещения теплиц. Они предлагают ряд преимуществ по сравнению с традиционными источниками света, такими как люминесцентные лампы и натриевые лампы. В этой статье мы рассмотрим эффективность и экономичность светодиодных светильников для освещения теплиц.

Эффективность светодиодных светильников

Одним из основных преимуществ светодиодных светильников является их высокая эффективность. Светодиодные светильники потребляют меньше энергии, чем традиционные источники света, и выдают больше света на единицу энергии. Это означает, что для освещения теплиц требуется меньше светодиодных светильников, чем традиционных источников света.

Кроме того, светодиодные светильники имеют более длительную срок службы, чем традиционные источники света. Они могут работать до 50 000 часов без замены, в то время как традиционные источники света требуют замены каждые 10 000-15 000 часов. Это означает, что с использованием светодиодных светильников требуется меньше времени на обслуживание и меньше затрат на замену ламп.

Экономичность светодиодных светильников

Использование светодиодных светильников для освещения теплиц также может быть экономически выгодным. Поскольку светодиодные светильники потребляют меньше энергии, они могут сократить электроэнергетические расходы на освещение теплиц. Кроме того, с использованием светодиодных светильников требуется меньше времени на обслуживание и меньше затрат на замену ламп, что также может сократить общие расходы на освещение теплиц.

Таблица 1. Сравнение энергопотребления традиционных источников света и светодиодных светильников

Натриевые лампы 100-200

Люминесцентные лампы 70-100

Список преимуществ светодиодных светильников для освещения теплиц:

• Высокая эффективность
• Длительный срок службы
• Меньшее энергопотребление
• Меньшие расходы на обслуживание и замену ламп

Светодиодные светильники предлагают ряд преимуществ для освещения теплиц, включая высокую эффективность и экономичность. Они потребляют меньше энергии, имеют более длительный срок службы и требуют меньшего времени на обслуживание и замену ламп, чем традиционные источники света. Использование светодиодных светильников для освещения теплиц может помочь сократить электроэнергетические расходы и общие расходы на освещение теплиц.

Связанные вопросы и ответы:

Какие преимущества имеют светодиодные светильники для освещения теплиц

1. Имеющийся опыт показывает, что растения при освещении их светодиодами проходят полный цикл своего развития от прорастания из семян до плодоношения за то же время, в течение которого растения под светом люминесцентных ламп только начинают цвести.
2. Экономичность в смысле электропотребления. У светодиодных ламп оно втрое меньше, чем у натриевых, и в десять, чем у обычных ламп накаливания. Иначе говоря, после установки светодиодного освещения в теплице стоимость электроэнергии снизится в несколько раз при сохранении уровня освещенности.
3. В зависимости от модели подсветка имеет долгий службы (от пятидесяти до ста тысяч часов), гарантийный период работы – от 3 до 5 лет и срок эксплуатации порядка 10 лет. Это означает, что установив в теплице такие лампы однажды, вам не придется их менять на протяжении нескольких лет.
4. Важным преимуществом является экологическая чистота и исключение необходимости утилизировать лампы, обусловленное отсутствием в их составе вредных компонентов (например, ртути). Поэтому использование их в теплицах весьма предпочтительно.
5. Высокая универсальность имеющихся на рынке моделей светильников. Их конструкция предусматривает несколько способов монтажа: подвесной, с помощью тросов или цепей, крепление к потолку, настенный способ установки и т.д.
6. Отсутствие сильного нагрева при эксплуатации как у ламп накаливания, что облегчает процесс поддержания требуемого климата внутри теплицы.

Как светодиодные светильники влияют на рост растений в теплице

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.

Как выбрать подходящие светодиодные светильники для конкретной теплицы

Можно приобрести готовые системы освещения для теплиц, а можно сделать самостоятельно, тем самым сэкономить значительную сумму. Для того чтобы сделать освещение в теплице следует для начала приготовить следующие материалы и инструменты:

• электрические провода;
• электророзетки и выключатели;
• проволока и гибкий трос;
• пластиковый гофрированный кожух для проводки;
• гвозди;
• изолента;
• предохранители;
• набор шлицевых и крестовых отверток;
• плоскогубцы;
• лопата.

Прежде чем заняться устройством светодиодного освещения в теплице для выращивания огурцов и прочих овощных культур следует определиться с типом осветительных приборов. Существует два типа LED-светильников – фитопереодического и постоянного освещения.

Если просто требуется продлить световой день на несколько часов, то следует выбирать фотопериодический тип освещения. При необходимости круглосуточного поддержания процесса фотосинтеза используют постоянный тип, однако в теплицах в основном предпочитают поддерживать принцип фотопериодизации.

Далее требуется выполнить замеры по периметру тепличной конструкции, рассчитать необходимое количество осветительных приборов, которое зависит в зависимости от вида оборудования и выращиваемых культур.

После того, будут подготовлены все необходимые инструменты и материалы и выполнены все расчеты, можно приступать непосредственно к монтажу осветительной системы. В первую очередь требуется подвести к теплице электроэнергию. Провода к теплице можно подвести по воздуху, закрепив их на стальном тросе, проведенном на имеющихся или специально для этой цели установленных столбах или выбрав подземный вариант. В случае выбора варианта с воздушной проводкой лучше пригласить для проведения этих работ профессиональных электромонтеров, так как понадобиться не только специальный инструмент, но и опыт работать с высоким напряжением на высоте.

Подземную проводку можно в принципе выполнить и самостоятельно. Для этого необходимо прорыть узкую траншею глубиной порядка 700-800 мм от места запитки до распределительного щита теплицы и уложить в нее провод, заранее помещенный в специальный защитный гофрированный шланг из пластика. Провод необходимо немного присыпать землей, а сверху устроить слой черепичной крошки или щебня, который будет служить меткой на случай проведения земляных работ. После доверху наполнить траншею грунтом и плотно утрамбовать.

Устройство освещения в поликарбонатной теплице для выращивания огурцов следует начинать с установки предохранительного устройства, которое защитит оборудование от перепадов напряжения. Его монтируют в соответствии с рекомендациями производителя в зависимости от выбранного типа осветительных приборов. После установки предохранительной системы можно приступать к монтажу выключателей и электророзеток. Рекомендуется, чтобы все элементы системы, в том числе и осветительные приборы, были обозначены маркировкой «специально для применения в теплицах».

От распределительного щитка следует выполнить разводку согласно намеченному плану, на гибких тросах или с помощью других конструктивных решений установить светодиодные светильники и подключить все электроприборы. После завершения всех подключений можно подавать электропитание, включив предохранительный автомат.

Для создания оптимального режима освещения теплицы лучше всего создать автоматическую систему, которая позволит значительно сэкономить на потреблении электроэнергии. Специальные датчики в зависимости от интенсивности естественного освещения автоматически осуществляют включение или выключение подсветки в теплице. Однако устанавливать подобную систему самостоятельно не рекомендуется, лучше поручить это опытным специалистам.

Как установить светодиодные светильники в теплице

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..

Как регулировать интенсивность света светодиодных светильников для оптимального роста растений

Эксперимент по использованию светодиодных светильников для освещения растений проходит на кафедре овощеводства и плодоводства на базе Уральской государственной сельскохозяйственной академии.

Целью эксперимента является проверка способности растений развиваться под светом от полупроводниковых источников излучения (светодиодов) от стадии проращивания до стадии плодоношения (появлений завязей плодов).

Схема проведения эксперимента показана на рис. 4. 

На две соседние полки помещаются ёмкости, засеянные семенами растений. На обеих полках процесс выращивания растений происходит полностью под искусственным освещением. В первом случае используются светодиодные светильники XLight XLD-Line50-Agro (рис. 5), во втором случае – светильники с люминесцентными лампами Osram Fluora для растений. Растения находятся при включённом освещении по 16 часов в сутки. Площадь освещённого участка составляет примерно 0,5 м².

Эксперимент состоит из двух повторяющихся этапов для подтверждения правильности полученных результатов. В настоящее время завершён первый этап: растения полностью развились от стадии проращивания из семян до стадии плодоношения в лабораторных условиях. Второй этап должен подтвердить преимущества использования светодиодных источников освещения для растений уже в реальных условиях тепличного хозяйства.

Уже сейчас эксперимент показал, что, в отличие от люминесцентных ламп, светодиодный светильник обеспечивает спектр излучения, необходимый для полного цикла выращивания растений от проращивания до цветения и плодоношения, а спектр люминесцентных ламп не позволяет растениям плодоносить, поэтому эти лампы пригодны только для выращивания рассады. Другим преимуществом светодиодных светильников является низкое выделение тепла, поэтому их можно располагать в непосредственной близости от растений без риска нанести им повреждения.

Результаты законченного первого этапа эксперимента показали, что семена, освещаемые светодиодными светильниками, прошли за время эксперимента полный цикл от проращивания до плодоношения, тогда как семена, освещаемые светильниками с люминесцентными лампами, за аналогичное время дошли только до стадии цветения.

Как эффективно использовать светодиодные светильники для сокращения энергозатрат в теплице

От экспериментов ученых-аграриев и тепличных хозяйств с LED-освещением с нетерпением ждут результатов и производители светодиодных светильников, которых только в России уже насчитывается несколько десятков. Сейчас в РФ до половины продаваемых светильников — светодиодные, выручка от их продаж составила в 2018 году 140 млрд рублей. По данным различных исследователей, при активном росте площадей под теплицы лишь каждая пятая из них будет работать с LED-освещением. Отсюда и пессимизм производителей такого оборудования. В частности, изучает вопрос выхода на аграриев один из российских лидеров по производству и экспорту тепличных светильников компания НФЛ. «Мы пока не разрабатываем LED-панели для теплиц, потому что натриевые лампы в промышленных масштабах дают урожайность порой вдвое большую, чем светодиодные, — говорит коммерческий директор НФЛ Валерий Лебедев . — На наших светильниках крупнейшие комплексы страны получают по 215 килограммов огурца в год с квадратного метра, на светодиодах от ведущих производителей — только 118 килограммов». Плюс к этому светодиодные панели вдвое-трое дороже натриевых установок, а срок их окупаемости вдвое выше, от восьми до десяти лет. «Качественное светодиодное освещение от европейского производителя действительно дорогое, однако его аналоги от других производителей выходят из строя задолго до окончания срока эксплуатации, — возражает Александр Межуев. — Зачастую проекты с нашими светильниками выходят на полную окупаемость в течение трех-пяти лет». «Да, мы понимаем, что вскоре все изменится, когда будут подобраны эффективные спектры для конкретных культур и сортов, поэтому продолжаем следить за этой темой и всегда готовы к ней подключиться, особенно с учетом того, что и сами светодиоды должны подешеветь», — не теряет надежды и Валерий Лебедев.

Как светодиодные светильники влияют на урожайность растений в теплице

Различия в воздействии вспомогательного красного света на производительность вредителей могут объясняться неодинаковым заражением растений. Так, гусеницы, питающиеся тканями, и паутинный клещ наносят листьям гораздо более обширные и продолжительные повреждения по сравнению с остальными видами, участвовавшими в эксперименте. Хотя продуктивность паутинного клеща в ходе исследования была снижена незначительно при режиме +R, фиксировалась тенденция к уменьшению его яйценоскости. В связи с этим нельзя исключить, что эффект от обработки вспомогательным красным светом на производительность тепличных белокрылок, тлей или паутинных клещей может проявиться при увеличении повреждений ими листьев.

Кроме того, различные защитные реакции растений, индуцированные неодинаковыми типами питания вредителей, могут способствовать наблюдаемым различиям в их продуктивности при обработке +R. Так, табачный бражник поглощает ткани, что демонстрирует значительное снижение производительности при питании растениями, подвергшимися воздействию красного света. Паутинный клещ классифицируется как питающийся клеточным содержимым, что вызывает специфические реакции. Его штаммы, адаптированные к культурам, также известны тем, что подавляют защитные силы растений посредством оральных секреций. Аналогичные процессы отмечаются у тли и белокрылки. В связи с этим более тонкая и локальная сигнализация раны, индуцированная питанием этих трех вредителей, может быть подавлена эффекторами в ротовом секрете, что приводит к снижению или отсутствию влияния вспомогательного красного света.