Расчет освещенности для растений

Расчет освещенности для растений

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 дуговые натриевые трубчатые лампы высокого давления (ДНаТ).

Чаще всего при досветке в теплицах используют лампы ДНаЗ (дуговая натриевая зеркальная лампа высокого давления), 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:

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:

Расстояние от источника

Освещенность в люксах

Во сколько раз падает освещенность

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.

Освещение для теплиц

Тем, кто решил выращивать овощи, ягоды и зелень дома круглый год нужно понимать, что без освещения просто невозможно обойтись. Ведь любое растение нуждается в лучах солнца для его естественного роста и плодоношения.
В зимнее время не только холод мешает нормально развиваться растениям, но и короткий световой день. В этот период солнце светит приблизительно 9-11 часов, этого совсем недостаточно, да и чаще всего прячется за тучами, что существенно снижает урожайность. Для того что бы получить достаточное количество плодов нужно потрудиться и сделать освещение своими руками.

Прежде всего следует разобраться какой свет нужен. Естественные солнечные лучи дают спектр волн разной длинны. Огородные культуры, как и любые другие представители флоры, используют определенные волны в разные периоды развития. Например, для вегетативного роста (рост стебля, плодов, увеличение зеленой массы) лучше подойдет синий свет, длина волны в таком случае должна быть 400-500нм. Во время цветения и формирования плодов просто необходим красный свет, длина волны — 600-700нм.

Длины волн в зависимости от спектра света

Выбор ламп

В быту используют самые разнообразные лампы для освещения. Из этого количества можно выбрать и подходящие для теплиц.

И так разберемся:

Самые обычные лампы накаливания. Они хорошо нагреваются и могут подогревать воздух и сами растения. Но стоит учитывать, что дают только красный и красно-оранжевый свет, а это необходимо зрелым растениям. К тому же если такие лампы разместить слишком близко к листьям или плодам, то высокая температура повредит нежные ткани, что приведет к ухудшению желаемого результата. Потребляют они достаточно много энергии.

Расчет освещения для теплиц

Определившись с типом ламп нужно рассчитать их правильное количество, что бы не было слишком много или мало.

Для примерного ориентирования используют следующие данные:

• Мощность лампы 150 Вт для теплицы 60х60см;
• 250 Вт — 90х90см;
• 400 Вт -1,2х1,2м;
• 600 Вт — 2х2м;
• 1000 Вт – 2,5х2,5м.

Этот расчет для натриевых ламп. Но этот тип можно заменить и другими, например, 33 штуки с нитью накаливания и мощностью 150 Вт легко дадут такой же результат, как и натриевая идентичной мощностью, либо 10 люминесцентных 54 ваттных длинной 120см.

Некоторые лампы используемые при освещении теплиц

Нужно учитывать и высоту на которой планируется размещать осветительные приборы. Чем выше поднимаются, тем меньше нужных лучей получит растение.

Наиболее корректная высота один метр от листа. Но поскольку огородные культуры постоянно растут, а в одной теплице могут находиться и разные виды, то стоит использовать специальные крепления, высота которых легко регулируется руками.

Характеристики различных видов ламп

Как правильно установить проводку?

Для того чтобы сделать освещение в теплице недостаточно просто подобрать лампы, их нужно еще подключить к электроэнергии. Для этого необходимо правильно проложить проводку:

• Во-первых, нужен основной кабель к теплице. Его прокладывают под , либо над землей. Для подземной укладки следует приобрести специальный провод.
• Во-вторых, если теплица больших размеров в ней следует установить отдельный рубильник, что бы при необходимости можно было легко отключить электричество.
• В-третьих, не стоит забывать, что в теплице влажность значительно повышена, поэтому все стыки проводов нужно хорошо изолировать. Лучше использовать кабеля с заземлением, это дополнительная безопасность.
• В-четвертых, при подборе света для теплиц, нужно учитывать и влагостойкость приборов.

Где поставить теплицу?

Но для хорошего развития культурных растений нужен все-таки и солнечный свет. Что бы его получать в достаточной мере и меньше использовать искусственный нужно правильно разместить теплицу на участке.

Не стоит выбирать место:

• вблизи высоких деревьев. Это дополнительная ненужная тень и опавшие листья на крыше, которые часто придется убирать;
• с северной стороны строений — дают тень, снижая освещенность;
• отдельный дальний угол — неудобства в поливе и удобрении.

Правильно размещая теплица по сторонам света можно не только получить природное освещение, но естественный подогрев, что дополнительно сэкономит денежные средства.

Если строение длинное прямоугольное, то его лучше размещать с востока на запад. Растения практически весь день будут получать достаточное количество солнечных лучей.

Где не надо размещать теплицу

А западную стену следует хорошо утеплить, дабы избежать проникновения холодных ветровых потоков. Но если с этой стороны есть какое-нибудь здание, то это значительно облегчает работу и дополнительного утепления не нужно.

Удачные и неудачные расположение теплицы

Если теплица квадратной формы, то основное, чтобы с ее южной стороны не было никаких препятствий для попадания солнечного света.
Для того что бы получить хорошие вкусные плоды, ароматную зелень освещение теплиц должно быть достаточно гармоничным. Это значит, что естественный свет должен быть основным, а сделанный своими руками искусственный только вспомогательным.

Расположение теплицы по сторонам света

Растениям тоже нужно отдыхать, потому освещение теплицы на ночь нужно выключать, оставляя только подогрев.

Лампы для теплиц

Освещение – важнейший фактор, обеспечивающий полноценную работу теплицы. Свет является залогом нормального роста растений и, как следствие, высокой урожайности культур, выращиваемых в теплице. Без света, ровно как без воздуха или воды, растения не смогут расти в принципе.

• Почему освещение в теплице настолько важно?
• Как определить сколько нужно света?
• Лампы для дополнительного освещения теплиц
• Делаем освещение в теплице своими руками
• Освещение в теплице и фотосинтез

Растениям для лучшего роста, особенно зимой, необходимо дополнительное освещение. Все дело в том, что свет регенерирует нормальные условия для роста растений, их питания, созревания и других важнейших процессов.

Именно поэтому, начиная заниматься выращиванием растений в тепличных условиях, важно учитывать потребность того или иного растения в солнечном свете, особенно в ту пору года, когда световой день короче.

В данной статье мы расскажем вам, как правильно выбрать тип освещения, как рассчитать его норму и как сделать освещение в теплице самостоятельно.

Почему освещение в теплице настолько важно?

При уровне освещения в теплице ниже необходимого из-за недостатка естественного света или низкого качества искусственного освещения, растения, даже тенелюбивые, начнут чахнуть и вскоре окончательно завянут.

Одним из главный процессов жизнедеятельности растений является фотосинтез, т.е они усваивают углекислоту, вырабатывая хлорофилл. Этот процесс возможен только при свете, поэтому в темноте ничего не происходит.

Из-за недостаточного потребления света растение способно перестать нормально развиваться, а именно:

• изменить форму;
• перестать активно расти;
• перестать плодоносить, т.к растение попросту не будет цвести;
• неестественно удлинить черенки и стебли.

Поддержать нормальный уровень света, необходимый для правильного роста растений, поможет искусственное освещение. Лампы в теплице заменяют естественное освещение ничуть не хуже, особенно зимой.

Как определить сколько нужно света?

Просто повесить в теплице несколько ламп – не выход. Для правильной организации освещения в теплице нужно знать какое именно количество света в сутки необходимо растениям, которые вы выращиваете. Также важно учитывать площадь конструкции, то есть территорию, которую необходимо осветить.

В среднем нормальная продолжительность светового периода должна составлять не менее 12 часов в сутки, а лучше даже 14-16. Промежуток покоя должен длиться не более 6-ти часов.

Искусственный свет в теплице не должен гореть круглосуточно, так как растения должны отдыхать. Но продлить световой день, особенно в периоды, когда он короткий, обязательно необходимо.

Следует учитывать, что культуры, которые плодоносят, больше нуждаются в свете, чем корнеплоды и зелень.

Рассчитать освещенность теплицы можно исходя из мощности лампы, например, 1.150 w равен 60 см², 2.250 – 90 см² и т.д. Самой мощной лампой считается лампа в 5.1000 w, что равняется 250 см².

При учете расстояния до растений можно высчитать освещенности теплиц в люксах. Для это нужно выбрать время, когда будут дополнительно освещаться теплицы, а именно днем или вечером. Если дополнительное освещение проводится днем, то рекомендуется, чтобы количество света совпадало с количеством его во время солнцестояния. Таким образом, плотность подачи энергии света должна составлять минимум 400 ммоль на м2, а максимум 1000.

Если вы планируете дополнительно освещать теплицу ночью, то рекомендуем использовать фотопериодическое освещение. Плотность подачи энергии должна быть до 10 ммоль на м2.

Кроме того, такие расчеты можно произвести с помощью онлайн-калькулятора в интернете.

Лампы для дополнительного освещения теплиц

Давайте рассмотрим, какие же лампы чаще всего используют для освещения теплиц:

1. Накаливая. Она обладает относительно невысоким спектром освещения, а большая часть ее энергии идет на инфракрасное излучение. Располагать ее лучше как можно дальше от растений, так как при ее использовании велика вероятность перегрева.
2. Газоразрядная (ртутная, натриевая, металлогалогенная). Такая лампа высокого напряжения может похвалиться высокой отдачей света при компактных габаритах, однако их рационально использовать только для выращивания рассады или для освещения больших теплиц.
3. Натриевые. Самые популярные, так как они больше всего подходит именно освещения растений в теплице. Недостатки таких ламп в том, что служат они достаточно недолго, а, кроме того, если она повредится, то может нанести вред урожаю.
4. Светодиодные. Самые современные, экологически чистые лампы, отлично подходящие для освещения теплиц. Они настолько высокоэффективны, что свет, который они излучают, сравнивают с естественным освещением. Кроме того, они имеют очень долгий срок службы (до 15 лет). Светодиодные лампы не реагируют на перепады температуры, влажность и устойчивы к механическим повреждениям.
5. Люминесцентная отлично подходит для использования в небольших теплицах. Они недорогие, имеют долгий срок эксплуатации, оборудованы защитой от перегревания. Из недостатков – работает только при влажности менее 70%.
6. Ультрафиолетовая лампа может освещать большую площадь, свет, который она излучает, максимально напоминает солнечный. Также важно, что ультрафиолет положительно влияет на растения в теплице. Также, говоря о достоинствах такой лампы, следует вспомнить, что она долговечна, имеет бактерицидные свойства.
7. Инфракрасную лампу зимой применяют не только с целью освещения, но и для обогрева. Как правило, такие лампы укомплектованы регуляторами, включающими подогрев воздуха. Они бесшумны, долговечны и не пересушивают воздух.

После того, как вы определитесь с типом лампы, которая наиболее вам подходит, рекомендует задуматься об отражателях. Они используются для увеличения светового потока и для энергосбережения для освещения. Бывают алюминиевыми, зеркальными, фольгированными.

Помните, что для эффективного выращивания растений зимой интенсивное освещение необходимо. Если свет к растением поступает менее 10-11 часов в сутки, то культуры прекратят свой рост и развитие.

Делаем освещение в теплице своими руками

Лампы для теплиц можно сделать и своими руками. После того, как вы определитесь с освещением и типом лампы, можно приступать к их установке.

Для того, чтобы сделать освещение в теплице самостоятельно, нужно начать с вывода провода из щитка электрической подачи тока и провести его до теплицы. Для безопасности лучше провести проводку под землей, с помощью траншеи. Глубина этой траншеи должна быть не менее 0,8 метра.

Обязательно изолируйте кабель гофрированной трубой, а также убедитесь, что траншея не пересекается с дренажной системой.

Проводку провести можно и по воздуху, но в этом случае важно, чтобы она не цепляла ветки деревьев и кустарников.

После расчета сечения кабеля и его проведения до теплицы, нужно сделать разводку для розеток и выключателей.

Внутри теплицы провода также должны быть изолированы гофрированной трубой, а распределительный короб обязательно должен быть влагозащитным. Подключить лампы для парника и выключатель нужно от парника.

После ряда этих несложных мероприятий, можно смело пользоваться освещением в теплице, включая и выключая свет по необходимости.

Освещение в теплице и фотосинтез

Прочитав эту статью, вы ознакомились с тем, как правильно организовать дополнительное освещение в теплице. Помните, что забота об растениях и уход за ними это всего лишь половина успеха, вторую половину гарантируют дополнительные конструкции, такие как подогрев, освещение, вентиляция, автополив.

Как рассчитать освещение в теплице

При работе в сфере растениеводства, в такой как теплица или в других системах культивации, мы должны обладать достаточными знаниями в организации освещения. Когда мы это понимаем, мы способны принимать правильные решения для создания наилучших условий окружающей среды которые способствуют росту, развитию и повышению урожайности наших культур.

Что такое солнечная или полная радиация?

Чтобы понять что такое свет, давайте сначала отделим свет от определения солнечного излучения. Солнечная радиация на Земле охватывает диапазон от 300 до 1500 нм. Солнечное излучение включает больше, чем просто свет. Только от 45% до 50% солнечного излучения представляет собой свет, остальные длины волн включают УФ-излучение и тепло. Для измерения излучения мы используем такие единицы энергии, как Джоуль/м²/с или Вт/м².

Как лучше измерить свет, чтобы понять его влияние на растение?

Свет, входящий в состав солнечного излучения, включает все длины волн, видимые человеческим глазом, и чтобы понять, как растения его используют, мы используем ФАР (фотосинтетическое активное излучение). ФАР включает только часть солнечного излучения, от 400 до 700 нм. При измерении ФАР мы используем особую единицу, называемую ППФФ (плотность потока фотосинтетических фотонов), измеряемую в мкмоль/м²/с. Это конкретная единица поможет нам действительно понять, как растения используют свет. Вот почему лучшим способом измерения освещённости является использование ФАР, ещё называемый квантовым датчиком. Однако датчики ФАР не так распространены, как датчики излучения, которые обычно уже включены в метеорологические станции в теплицах. Метеорологические станции находятся ВНЕ теплицы.

Как рассчитать ФАР в теплице с использованием данных метеорологической станции?

При получении данных с метеостанции за пределами теплицы мы должны решить следующие проблемы:

• Датчики излучения, входящие в состав метеорологических станций, измеряют общую полную радиацию в единицах энергии. Потребуется преобразование единиц энергии в ППФФ.
• Данные метеорологических станций предоставляют информацию о радиационной среде ВНЕ теплицы. Затем мы должны вычислить объем солнечной радиации внутри теплицы с учетом потерь из-за конструкций теплицы.

Расчёт ФАР из единиц энергии

1. Мы узнали, что свет составляет примерно половину солнечного излучения. Если мы предположим это, мы сможем вычислить 50% от общих данных солнечной радиации, чтобы получить ориентировочное количество света, присутствующего за пределами теплицы.
2. Теперь нам нужно рассчитать количество света внутри нашей теплицы. Конструкция и покрытия теплицы снижают светопропускание снаружи. Мы можем предположить, что 70% света может передаваться извне во внутрь нашей теплицы. Следующим шагом будет получение 70% общего света, рассчитанного на предыдущем шаге. На данный момент у нас есть приблизительное число для света, присутствующего внутри теплицы, в единицах энергии (Джоули/м²/с или Вт/м²).
3. Последним шагом будет преобразование единиц энергии в единицы, используемые для понимания света в растениях: ППФФ.

Для преобразования единиц энергии в мкмоль/м²/с необходимо учитывать источник света, от чего полностью зависит коэффициент преобразования. При работе со светодиодным освещением необходимо также учитывать качество света при его преобразовании. Разные цвета света будут иметь разный коэффициент преобразования. Ниже вы найдёте полезную таблицу коэффициентов преобразования для разных источников света. Чтобы преобразовать единицы энергии в мкмоль/м²/с, нам нужно умножить единицы энергии на соответствующий коэффициент преобразования. Следуя нашему примеру, мы работаем в теплице с естественным освещением. Правильный коэффициент преобразования для получения ППФФ из Джоулей/м²/с будет 4,6.

Ещё одна очень часто используемая единица измерения света – это Люкс. При работе с искусственным освещением можно также работать с люксметром.

В следующей таблице вы также найдёте коэффициенты пересчёта для получения мкмоль/м²/с из Люкс:

Интенсивность света и сумма света

При работе с приборами ФАР мы можем говорить об интенсивности и сумме света для наших растениях. Интенсивность света – это количество света в секунду. С другой стороны, сумма света – это сила света в данный момент времени. Чтобы понимать потребности растений в освещении, мы должны определить, сколько света получает растение в день. Мы называем это ИДС или Интеграл Дневного Света (измеряется как моль/м²/день).

Мы можем рассчитать ИДС по следующей формуле:

Когда ИДС известен, то появляется масса возможностей для управления системами выращивания. Использование следующей таблицы поможет вам узнать минимальный и оптимальный уровни освещённости для ваших культур. Используя предоставленную информацию, вы сможете принимать разумные решения в выращивании. Например, если ИДС ниже необходимого, то можно рассмотреть использование искусственного освещения или подобрать более подходящую культуру. С другой стороны, если ИДС выше оптимального уровня, а тепло накапливается внутри вашей теплицы, то можно рассмотреть возможность использования климатических экранов или использования продуктов для снижения света и уменьшения тепла от излучения внутри теплицы.

Данные взяты из исследования, проведенного Др. Нейлом Моттсон, Директором группы Корнельского Университета по выращиванию сельскохозяйственных культур в контролируемых условиях

В случае искусственного освещения использование ИДС крайне важно для правильного управления системой производства растений. Такие важные данные могут нам помочь определить точное количество ламп, правильное расстояние и световой период, чтобы обеспечить наилучшие условия освещения для культуры.