Перейти к публикации
  • Основные вопросы. Освещение растений


    Сергей Иванов
     Рассказать
    Подписчики 0

     

    Вопросы и ответы по освещению растений.

    Q: Зачем растению свет?

    Цитата

    A: Свет для растения - это энергия, обеспечивающая ему возможность жить и развиваться. С помощью энергии света растение расщепляет воду H₂O на кислород O₂ и Водород H. Этот процесс называется фотолиз.
    Затем, используя углекислый газ CO₂, синтезирует глюкозу C₆H₁₂O₆, которая является ничем иным как запасенной энергией света. Этот процесс называется фотосинтез.

    Q: Сколько нужно света для растений?

    Цитата

    A: Растения могут существовать и развиваться в пределах большого диапазона яркости света, но надо понимать, что количество поглощенного света напрямую связано с его итоговой органической массой, так как свое тело растение развивает из первичной глюкозы, полученной в результате фотосинтеза, а значит, чем больше света тем ее потенциально может быть больше. Но тем не менее существует деление растений на светолюбивые и теневыносливые. Обычно к светолюбивым относятся все растения, имеющие короткие сроки жизни, при этом обильно плодоносящие. К теневыносливым - растения, эволюционирующие в глубинах лесов под покровом плотной листвы высоких деревьев. В основном это декоративные растения, растущие в квартирах и не плодоносящие.

    Q: Как узнать, достаточно ли света для растений?

    Цитата

    A: Для начала нужно понимать, что мы говорим о нижней границе существования, при которой растение будет не только выживать, но и оправдывать свое содержание, а именно приносить плоды для плодовых или цвести для цветущих декоративных.
    Для плодоносящих растений принято считать, что нижняя планка в освещении составляет 20 кЛюкс. Чем крупнее требуемый урожай и чем меньше времени дается на его созревание, тем больше требуется энергии света. Надо понимать, что прямое солнце в ясный день дает нам около 100 кЛюкс под прямыми лучами. Под естественным освещением солнца достаточно просто измерить текущее значение в районе листвы с помощью простого недорогого прибора: люксметра.

    Q: Растения в помещении не хотят нормально развиваться, хотя на глаз у меня внутри помещения довольно светло, почему так?

    Цитата

     

    А: Человеческий глаз - это очень высоко адаптированный к разной яркости орган. Мы почти одинаково хорошо видим мир в солнечный погожий день и в пасмурный вечер в летнем лесу или ночью в квартире под светом люстры и можем не догадываться, что разница в яркости освещения в этом случае составляет более чем в 1000 раз. Нам все кажется вполне ярким. Например, по нормативам освещения помещений для людей считается нормой от 0.05-0.3 кЛюкс. Для растений это полнейшая тьма, даже для теневыносливых.

    c0f7308520f10e4526e34.png

     

    Надо отметить, что обычно днем возле окон света значительно больше и в солнечный день в глубине помещения с большими окнами может спокойно доходить до 2-5 кЛюкс, что уже является минимальной планкой для выживания теневыносливых растений тропических и экваториальных лесов. Именно поэтому в квартирах и офисах многие из таких растений вполне уверенно себя чувствуют, хотя как правило не плодоносят никогда.

    Но вот если прямые солнечные лучи достигают листвы растений в помещении, все резко меняется. Дело в том, что на прямые лучи не действует правило, по которому яркость света от окна падает в геометрической прогрессии по мере отдаления от него. Прямое солнце практически не теряет свою яркость в глубине помещения и может составлять все те-же 100 кЛюкс как и под открытым небом и зависит лишь от степени чистоты и прозрачности стёкол. Под таким светом растение за час может получить больше энергии чем за весь остальной день. Но даже это несоизмеримо меньше, чем тогда, когда растение просто находится под открытым небом в течении всего дня, особенно летнего дня который может быть длиннее зимнего в 3 и более раз в зависимости от места где вы проживаете.

    Все эти факты позволяют понять, почему вырастить что-то съедобное внутри помещения является большой проблемой и то, что прекрасно растет в суровых условиях улицы как сорняк, становится просто слабым и нежным в казалось бы тепличных условиях условиях наших квартир.

    Лучшее место по освещению в помещении с боковыми окнами, это места около окон, например подоконники. Там растения получают света почти столько же как на улице у стены дома. Лучшие в данном случае южные окна которые не загораживают соседние дома или деревья. Но зимой даже этого может оказаться не достаточно из-за слишком короткого дня.

     

    Q: Каким образом мы можем улучшить ситуацию с освещением?

    Цитата

     

    A: Мы может светить например лампами, за счет потребления электрической энергии из розетки, чем добавить или полностью заменить энергию солнца.

    В растениеводстве существуют такие понятия как полная светокультура и частичная светокультура она же досветка.

    Частичная светокультура или досветка это по простому дополнительное искусственное освещение цель которого усилить естественный свет и/или продлить световой день, что особенно актуально зимой.

    Плюсы: такой подход позволяет получать крепкие здоровые растения в закрытых помещениях при этом не неся существенных затрат на электроэнергию лишь дополняя, а не заменяя солнце в его работе.

    Минусы: мы так же привязаны к расположению окон в помещении или ограничены в материалах крыш и стен теплиц которые должны сохранять прозрачность для солнца

    Полная светокультура - это термин означающий то, что растения освещаются исключительно искусственным светом и солнце могут не видеть вообще никогда.

    Плюсы: мы можем располагать растения в любых удобных для нас местах в том числе полностью изолированных, таких как подвалы, гаражи, промышленные сооружения и даже подземные бункеры.

    Минусы: без участия солнца все затраты на энергию освещения для его замены придется взять на себя. Затраты тут могут быть значительны так как сама стоимость конструкций освещения так и цена за электроэнергию может оказаться значительной, а ошибки в проектировании освещения легко сведут на нет даже эти затраты. Вырастить здоровые крепкие растения на полной светокультуре не просто и требует определенного подхода к планированию.

     

    Q: Что нам нужно знать для планирования искусственного освещения растений?

    Цитата

     

    А: Для начала надо определиться, в каких единицах мы можем рассчитывать и измерять свет. Существует два наиболее часто встречаемых единиц измерения это так называемые ppfd и люксы.

    ppfd - это сокращение термина: Фотосинтетический фотонный поток. В них измеряется свет разного спектрального состава. Основная идея его идея в том, что мы считаем свет не как целое, а как сумму разных цветов (спектров) и основывается на теории о том, что растения потребляют энергию света не равнозначно и более склонны к красным и синим цветам, тогда как зеленую область спектра усваивают в меньшей степени. Данную спорную теорию с радостью подхватили маркетологи и создали целую индустрию так называемого фитосвета на волне начала развития светодиодных технологий. На сегодняшний день фитосвет (розовый свет) не оправдал ожидания и проигрывает по всем фронтам светодиодам с белым светом.

    Расчет эффективности света в данных единицах чрезвычайно сложен и сомнителен, так как даже в теории утверждается об различной избирательности растений в своей любви к разным спектрам в зависимости от условий вида и даже сорта растения.

    Наибольший практический смысл на сегодня имеет белый свет обычных светодиодов для бытового освещения. Это происходит благодаря взрывному росту индустрии светодиодного производства направленной прежде всего на обеспечение бытовых задач освещения для человека. Это сделало и продолжает делать технологию белого света чрезвычайно конкурентной, что в свою очередь подняло эффективность и снизило стоимость светового оборудования. Получилась интересная ситуация, в которой простая лампочка из ближайшего магазина оказывается в разы более эффективной для роста растений нежели специальные фитосветильники при идентичной потребляемой мощности и уж точно более дешевой.

    Белый свет может измеряться как в ppfd единицах сложными дорогими приборами так и в люксах более простыми и доступными приборами потому рассматривать ppfd на сегодня нет никакого практического смысла. Оставим это лабораториям, исследовательским группам и маркетологам.

    066c53425366f580ac5fc.png

    Коэффициенты перевода PPF,PPFFD в кЛюксы или кЛюмены для ламп белого света разной цветовой температуры и индекса цветопередачи.

     

    Люмены. Это единица измерения яркости ламп. Данная характеристика указывается изготовителем лампы. Измерить ее самостоятельно большая проблема так как для этого нужно каким то образом собрать весь свет выпущенный из лампы и подать его в измерительный сенсор без потерь. Для этого существуют дорогие средства так называемые сферы, но в целом в то, что лампа излучает нужное число люмен нам приходится верить на слово производителю не имея возможности прямой проверки. Этим пользуются не чистые на руку продавцы диодов и ламп и могут продать несколько не то, что заявляется.

    Радует то, что существуют независимые проекты, которые занимаются проверкой соответствия массовых ламп, например проект lamptest.ru. У данного проекта есть очень удобное приложение для смартфона, позволяющее прямо в магазине по штрихкоду товара сверить характеристики ламп.
     

    Люксы, а точнее килолюксы (кЛюкс). Данная единица измерения говорит нам о том, сколько света пришло от источника в конкретное место на поверхности. Он связан с таким с такой единицей как люмен. Люмен это яркость. Упрощенно люменами светит лампа, а люксы это то сколько яркости получилось в том месте куда она светит.

    Люксы измерить очень просто, как сказано выше для этого существует множество приборов - люксметров. Кроме того часто подобный прибор есть у нас в кармане - это смартфон. Установив на него приложение люксметр можно получить довольно точный люксметр, правда можно получить и полную ерунду. Тут все зависит от модели смартфона, а точнее сенсора в нем. Существуют масса приложений для андроид, разницы между которыми особо нет так как значения выдаются самой системой. Поклонников яблочных девайсов можно сразу огорчить, их устройства не могут измерять люксы.
    В любом случае, прежде чем верить своему смартфону не плохо бы сверить его показания в различных условиях с настоящим прибором для понимания расхождения дабы не ошибиться в несколько раз.

    Люксы и люмены связанные величины и относятся друг к другу так: 1 люмен равномерно освещающий 1 квадратный метр равен одному люксу.
    d1b68c612f2db843f1dd8.png

    Пример перевода люмен в люксы для прямоугольных площадок разного размера

    Таким образом зная свою площадь которую необходимо осветить мы можем определить минимально необходимое число люмен ламп. Нужно учитывать то, что данная формула актуальна лишь в том случае, если весь свет полностью падает на нужную поверхность не улетая мимо и не отражаясь, что в реальности вряд ли возможно и сильно зависит от конструкции. Чем больше света "улетает" мимо тем больше требуется яркость ламп чтоб это скомпенсировать!


    Ватты. Это единица потребляемой мощности или более правильно мгновенная мощность. Производитель заявляет данную характеристику для лампы. Кроме того ее достаточно легко измерить на соответствие. Но даже тут часто наблюдается обман особенно в сфере торговли "фитосветом". Важно учитывать при подборе света, что потребляемую мощность надо замерять с розетки, а не непосредственно с диодов как любят указывать продавцы ламп. Часто это далеко не одно и тоже, а платить придется за потребление с розетки. Знание мощности важно для определения электрических и тепловых характеристик, проще говоря толщины проводов и степени вентиляции.

     

    кВатт*часы. Это единица расхода. По сути просто мощность умноженная на время. Именно в этих единицах ведется расчет тарифов на электроэнергию. В них считает ваш счетчик. Понять сколько он дополнительно "намотает" в месяц мы можем просто перемножив время на мощность.

     

    Люмен/ватт. Это единица эффективности лампы. Простыми словами чем выше значение, тем меньше лампа будет потреблять электричества на единицу яркости. Современные актуальные значения от 100-130 Л/Ватт


    Руб/Люмен. Это единица сравнения стоимости ламп. Когда разные лампы выдают разное число люмен и разную мощность сложно оценить их между собой в лоб. Данная величина позволит это сделать. Актуальные лампы от 10 до 20 копеек за люмен. Обычно чем более эффективная лампа, тем более дорогой у нее люмен но не редко встречаются и позорные исключения, когда малоэффективные лампы имеют цену люмена превышающую цену более эффективных и хорошо когда это оправдано чем, то значимым.

     

     

    Q: Все эти единицы измерения и прочее конечно важно, но что на практике, может пример для ясности?

    Цитата

     

    А: Конечно, все вышеуказанные теоретические знания пришло время привести к практическим расчетам. Для этого рассчитаем например бокс для полной светокультуры прямоугольного сечения 50 см х 100 см стенки которого имеют хороший коэффициент отражения не менее 0.8.

    Пример задачи: Нам необходимо осветить площадку 50 см х 100 см обеспечив свет не менее чем 20 кЛюкс на поверхности этой площадке.

    1. Определим площадь в кв. метрах: 0.5 * 1 = 0.5 кв метра.
    2. Определим требуемое число люмен в лампах: 20000 /0.8*0.5 = 12500 Люмен
    3. Выберем лампы из доступных для цоколя е27 как самое простое решение, например: Lexman E27 15.5 Вт 1901
      цена ее: 330 рублей,
      потребляемая мощность 15.5 Ватт,
      яркость 1901 люмен.
      Эффективность: 1901/15.5=122,6 л/ватт,
      стоимость люмена 330/1901=0.17руб или 17 копеек за люмен.
    4. Эффективность выше 122.6>100, цена ниже 17<20 копеек. Проверяем характеристики на lamptest.ru - все соответствует и даже лучше. Лампа приемлемая.
      Бонусом является то, что с ламп такого типа можно снять рассеивательный колпак, что добавит яркости и направленности свету, а так же увеличит срок службы.
    5. Рассчитаем необходимое число ламп: 12500 / 1901 = 6,6 округлим до 7 ламп.
    6. Определим потребляемую мощность комплекта: 7 * 15.5 = 108.5 Ватт
    7. Определим расходы в месяц (31 день) при условии что лампы будут работать 18 часов в сутки: 108.5/1000*18*31= 60.5 кВатт*час в месяц

     

     

     Рассказать

    Отзывы пользователей

    Рекомендованные комментарии

    Нет комментариев для отображения



    Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

    Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

    Создать аккаунт

    Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

    Зарегистрировать аккаунт

    Войти

    Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

    Войти сейчас

×
×
  • Создать...