Освещение теплицы светодиодами: как выбрать правильный тип и рассчитать мощность

Освещение теплицы светодиодами: как выбрать правильный тип и рассчитать мощность

Если предполагается самостоятельная организация искусственного освещения, перед проектировкой и расчетами, следует учесть следующие данные:

• Высота размещения светильников;
• мощность используемых ламп;
• сорт выращиваемого растения – требуемая интенсивность освещения для разных видов культур неодинакова;
• площадь освещаемого участка.

Зная эту информацию, можно переходить к вычислениям. Для расчета светодиодного освещения теплиц используют упрощенную формулу:

F = (E * S) / К_И

В этой формуле F — интенсивность светового потока, Лм; E — уровень освещенности, Лк; S — площадь освещаемого участка, кв.м; К_И– коэффициент использования светового потока. Значение коэффициента равно 0,4 для систем с внешним отражателем и 0,8 – с внутренним.

Пример расчета тепличного освещения

Поскольку в нашем случае производится освещение теплиц светодиодными лампами, расчет будет предполагать использование стандартную зависимость светового потока от электрической мощности. Погрешностью на производителя можно пренебречь.

. Требуется осветить площадь в 10 квадратных метров тепличных томатов, минимально допустимым уровнем 6000 Люкс.

Расчет . В случае использования светильников с внутренним отражателем, получается следующие вычисления:

F = (6000 * 10) / 0,8 = 75000 люмен.

Т.е. требуемый суммарный световой поток составляет 75000Лм. Используя таблицу, определяется количество требуемых для выполнения задачи ламп определенной мощности: 30 штук категории 25-30 ватт.

Аналогичные действия выполняют и для моделей с внешними отражателями, подставляя соответствующий коэффициент — 0,4.

Важно! Полученный нами световой поток 75000Лм идет из расчета высоты размещения освещения 1м. Высота монтажа светодиодных светильников для теплиц определяется эмпирическим методом.

При увеличении/уменьшении высоты размещения светильников, световой поток изменяется согласно правилу обратных квадратов . При высоте освещения 2м — освещенность на уровне земли упадет в 4 раза; 3м — в 9 раз; 0,5м — вырастет в 4 раза и т.д.

Также нужно учитывать, что с уменьшением расстояния установки снижается полезная площадь освещения. Иногда поиск компромисса занимает довольно много времени, а факт неправильного подвеса обнаруживается по внешним признакам растений.

Внешние признаки недостатка или избытка света для растений

По этой причине, при размещении искусственного освещения теплиц светодиодными лампами, целесообразно предусмотреть возможность последующей регулировки по высоте.

Связанные вопросы и ответы:

Какие типы светодиодов используются для освещения теплицы

В настоящее время выбор светодиодных светильников очень разнообразен. Для различных условий выращивания растений можно подобрать готовые осветительные приборы, либо изготовить необходимое освещение своими руками. Кроме того, светодиодные системы освещения для теплиц можно использовать для постоянного освещения, либо включать периодически.

Светодиодные светильники могут быть разделены по основным параметрам:

• Мощности – от 18 Вт до 240 Вт. С увеличением мощности возрастает и нагрев светильников.
• Световому потоку – от 1850 лм до 24000 лм.
• Габаритам корпуса – это могут быть небольшие одиночные светильники или крупноразмерные светодиодные системы освещения.

Светодиодное освещение в теплице, как правило, устраивается с применением мощных светодиодов полного спектра, либо комбинированием ламп различного цвета в одном светильнике. Полноспектральные светодиодные светильники в своей конструкции имеют лампы красного и синего цвета, количество которых подбирается в соответствии от необходимого их соотношения для определенной фазы жизни растения.

По типу охлаждения светодиодов в светильниках различают приборы с естественным и искусственным охлаждением. Искусственное охлаждение осуществляется с помощью встроенных в осветительный прибор вентиляторов или радиаторов. Мощность таких светильников может достигать 1000 Вт.

Дополнительные параметры, по которым можно классифицировать светодиодные приборы:

• Герметичность – в зависимости от уровня влажности и количества пыли в теплице подбирается степень защищенности корпуса осветительного прибора.
• Тип крепления – светильники в теплицах и оранжереях могут устанавливаться горизонтально или вертикально, на большой высоте или непосредственно располагаться над растениями.
• Тип рассеивателя – в настоящее время основой для рассеивания светового потока в светодиодных осветительных конструкциях является оптический поликарбонат.
• Температура света – светодиодные светильники могут выдавать свет от 2500 К до 6000 К.

Для фиксации осветительных приборов в теплицах и парниках применяются:

• Скобы;
• Рым-болты для подвеса;
• Крепежные планки;
• Консоли.

Светодиодные системы освещения можно также монтировать на гибких тросах. Это позволяет регулировать их высоту и наклон.

В зависимости от количества светильников их можно разделить на:

• Одиночные – используются для освещения небольшой площади посадок.
• Ленточные – обычная светодиодная лента очень проста в использовании.
• Прожекторные – применяются для освещения больших площадей, отличаются повышенной защитой от влаги.

Наиболее часто применяются источники света с комбинацией диодов синего и красного цвета.

Как выбрать подходящий тип светодиода для конкретной теплицы

Для нормального роста растений необходим свет. Почти все теплицы используют частичную досветку растений лампами Дназ или Днат. В условиях севера, чаще всего используют лампы для полного досвечивания. Не для кого не секрет, что без достаточного количества света растение не то чтобы плодоносить, оно даже расти не сможет.

На данный момент самыми оптимальными лампами для досветки при выращивание растений считаются.

Чаще всего при досветке в теплицах используют лампы, КПД ее отражающего слоя как правило выше обычного отражателя в светильниках.

Не смотря на то что эти лампы очень хорошо подходят для выращивания большинства растений, не стоит забывать, что для некоторых культур все таки лучше использовать другие лампы с преобладанием другого спектра .

Если вы планируете выращивать зелень(петрушку, укроп, базилик), то лучше все использовать лампы ДриЗ( дуговая ртутная металлогалогенная зеркальная лампа высокого давления), так как в ней очень высокая составляющая синего спектра (для вегетативного роста). Также для досветки, хорошо подходят - люминесцентные лампы

Расчет освещенности в зависимости от растояния лампы до растений

Падение освещенности можно рассчитать по следующей формуле:

1/расстояние2

Поэтому этот момент обязательно нужно учитывать при расчетах освещения для своих теплиц и растений.

Пример:

Если освещенность на расстоянии от источника света 1 м равна 1000 люкс, то на расстоянии 2 м уже 250 люкс, смотри таблицу:

Какую область сможет осветить та или иная лампа?

Довольно многое зависит от конкретной культуры или даже конкретного сорта. Так как, теневыносливому томату черри хватит к примеру лампы в 150 ватт, в то время как перцу со средними плодами этого будет не достаточно. Для примерного ориентирования, какую лампу и на какую площадь лучше использовать, можно посмотреть таблицу ниже. Таблица дана для ламп ДНаТ.

Отражатели (рефлекторы):

Хотелось бы немного рассказать про отражатели, их особенности и возможности.

Если вы использует лампу, к примеру, Днат, то вам будет просто необходим отражатель или как их еще называют рефлектор. При выборе хорошего отражателя не следует забывать о том, что в зависимости от материала и покрытия они очень сильно отличаются. Так к примеру зеркальный отражатель имеет коэффициент равный 80%. К примеру, отражатели из алюминия могут отражать до 85%, а вот зеркало имеет наибольший коэффициент отражения, который доходит до 90%.

Коэффициент отражения не зависит того сколько ламп у вас висит, при условии того что они висят по бокам рефлектора. Обращаю ваше внимание, на то, что если лампа расположена с боку и смещена от центра к какому-нибудь из краев, то часть потока от лампы будет уходить в пустую.

Хотелось бы еще напомнить, что если использовать большое количества ламп будет не очень эффективно, тем более если они очень большие в диаметре и сильно греются. Так будет теряться очень много света и из за перегрева они гораздо быстрей выйдут из строя.

Всем очень рекомендуем использовать отражатели, в это трудно поверить, но даже самый простеньки отражатель способен увеличить световой поток. Количество отраженного светового потока может увеличиться в два раза. Поэтому прежде чем покупать световое оборудование рекомендуем правильно рассчитать количество ламп и выбрать хороший отражатель к ним. Так вы с экономите и деньги и нервы.

Почти все рефлекторы похожи друг на друга и отличаются по производительности не сильно, к примеру самый лучший будет эффективней самого плохого всего на 10-20%.

Освещение в люменах на расстоянии 8 см в зависимости от типа отражателя. Лампа 1000 лм.

Таблица сравнения различных видов ламп

Стоимость:

Для вычисления приблизительного расхода на освещение в рублях найдите пересечение в таблице своей мощности лампы и длительности ее свечения и данные из таблицы умножьте на количество ламп и стоимость киловатт-часа.

Пример: Сколько будет стоить в месяц досветка по 4 часа в сутки шестью лампами по 400 Вт, при стоимости 1 КВт-ч 3 рубля 60 копеек.

В таблице потребления за месяц находим пересечение 400 Вт и 4 часов, получаем 48 КВт-ч. Найдем суммарное потребление ламп. Ламп у нас 6, значит

6 ламп * 48 КВт-ч = 288 КВт-ч

288 КВт-ч потребляют 6 ламп за месяц. Умножаем суммарное потребление всех ламп на стоимость киловатт-часа.

Как определить оптимальную мощность светодиодного освещения для теплицы

Экономия электроэнергии и повышение урожайности в промышленных теплицах – это то, что интересует всех производителей тепличной продукции.

В себестоимость тепличных овощей заложено до 40% расходов на энергоносители – электроэнергию и природный газ. Более 90% электроэнергии на предприятии расходуется на ассимиляционное освещение, которое может обеспечиваться как натриевыми лампами высокого давления, характеризующимися высоким теплоизлучением и энергопотреблением, так и светодиодными модулями.

Последние несколько лет тарифы на энергию росли. С момента запуска госпрограммы по развитию сельского хозяйства они удвоились, превысив 3 руб./кВт ч. Так, трансформаторы больше не позволяют экономить затраты на электроэнергию, потому что киловатт стоит дороже, чем при использовании ГПУ. Рост тарифов не останавливается, и в этом году мы можем увидеть стоимость и 4 руб./кВт ч, и 4,20. На помощь приходят светодиодные решения, которые позволяют существенно экономить электроэнергию. Энергоэффективность светодиодных ламп выше натриевых почти в 2 раза: при использовании решений последнего поколения в первом случае этот показатель составляет до 3,6 мкмоль/дж, а во втором – менее 2 мкмоль/дж. Таким образом, можно уменьшить потребление энергии на освещение почти на 50%, и более того – улучшить прогнозируемость роста и товарные качества урожая.

ТК «Агро-Инвест», Калужская область, Россия.

Другое важное отличие светодиодных ламп от натриевых – меньшее количество теплового излучения, которое может навредить растениям в случае превышения допустимых показателей.

Светодиоды предполагают применение новых стратегий выращивания, позволяющих раздельно управлять климатом и освещенностью.

Если в России технологию начали активно применять не так давно, то в Европе светодиодное освещение получило широкое распространение. Например, в тепличном комплексе Brookberries в Нидерландах выращивают клубнику – на профессиональном языке «землянику садовую» – под комбинацией LED-освещения Philips (продукция Signify реализуется под брендом Philips) красного спектра, предназначенного для периода активного цветения, и натриевыми лампами высокого давления. Это позволяет достичь большей урожайности: растения отзывчиво реагируют на такой свет и могут интенсивнее синтезировать белок, что приводит к ускоренному процессу созревания плодов и большей урожайности с квадратного метра в год.

Кроме того, светодиодные решения для верхнего освещения позволяют продлить световой день для растений, чувствительных к фотопериоду, и получить урожай на 2-3 недели раньше – в период, когда цены на него наиболее высоки.

Эффективность использования светодиодного освещения в теплицах доказана как на практике, так и научно. Например, ученые Варшавского Университета Естественных Наук (SGGW) обнаружили, что в зимнее время урожай огурцов на 24,8% выше в зимнее время при использовании светодиодного освещения, а потребление воды на килограмм урожая – ниже на 1,4 л.

Эксперименты научно-исследовательского центра по выращиванию овощей PSKW в Бельгии показали, что салат-латук демонстрирует до 20% больше урожайности на квадратный метр даже в зимний период, а ученые Вагенингенского университета (WUR) в Нидерландах наблюдали рост урожайности земляники садовой на 15%, а также улучшение вкуса и повышение уровня витамина С в плодах на 7-12%.

Как рассчитать количество светодиодов для освещения 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 рассчитать расход электроэнергии на светодиодное освещение теплицы

Свет – это своеобразная пища для растений, необходимая для роста, развития, и повышения их массы. Это осуществляется за счет фотосинтеза – физиологического процесса поглощения световой энергии зелеными листьями. В итоге данного физиологического процесса выделяется кислород в атмосферу.  Активность фотосинтеза напрямую зависит от солнечного света . Большое значение имеет температура окружающей среды и полив. Предопределяющим фактором в этом деле является спектральный состав света, а также интервалы его отсутствия.

• Все растения по-разному потребляют свет. Помимо этого, их «аппетит» меняется на протяжении жизни. Растительность может быть так называемого «длинного дня» . В этом случае, увеличивается подача искусственного «солнца» с помощью элетросветильников , и такое пролонгированное освещение улучшает рост и цветение растительности. К данной группе флоры относятся такие культуры, как капуста, лук, чеснок, различные корнеплоды. Данные растения «хотят» около 12-ти часов солнца.
• Для растений «короткого дня» долгая световая подача скорее навредит и должна осуществляться строго обозначенное время. Для данных культур хватит и 8-10 часов. Сюда относятся огурцы, помидоры, болгарский перец, баклажаны, салат, кабачки, фасоль. Но с наступлением холодов могут быть проблемы с нехваткой света. Для этого устанавливается дополнительное специальное освещение в теплицах зимой, которое восполнит недостаток света и благотворно скажется на развитии культур.
• Также есть и группа «нейтральных растений» , например, роза, – на ее цветы фазы света и темноты не влияют. Однако рост и высота культуры все же зависят от схемы подачи света – создается специальный запрограммированный график подачи.