Проектирование и расчет освещения для растений и теплиц

 Источники искусственного света: сердце светильников для теплиц

Интенсивность искусственного освещения теплиц характеризуется количеством фотонов или частичек, обладающих элементарной порцией энергии электромагнитного поля именуемой квантом, используемых в процессе фотосинтеза. Количество световой энергии, используемой растениями, выражается в единицах µмоль/м2*с. Растения характеризуются, однако, совсем другой, в отличии от человеческого глаза, восприимчивостью на длину волны излучения. Поэтому кванты световой энергии вызывают действие различной интенсивности в зависимости от длины волны, для освещения теплиц важно учитывать не только общее количество света, но и его спектральный состав. Например, эффект облучения определенным количеством световой энергии из светового диапазона красного цвета будет значительно большим, чем при облучении такой же дозой зеленого света или даже голубовато-зеленого. Иными словами, тепличные светильники будут тем интенсивней стимулировать развитие растения, чем больше излученной энергии будет содержаться в тех диапазонах спектра излучения, к которому растение наиболее восприимчиво. 
Среди общедоступных искусственных источников света наибольшей эффективностью трансформации электрической энергии в энергию фотосинтетически активного излучения являются светодиодное фитоосвещение , поэтому они преимущественно и используются для освещения теплиц. 
 

Их высокий энергетический КПД и спектральное разложение распределения энергии указывают на то, что именно этот тип источников света является наиболее эффективным, универсальным и экономичным с точки зрения затрат электроэнергии для ассимиляционного освещения теплиц различных видов. Преимущественно, модели светодиодных фитоламп - фитопрожекторов полного спектра, специально спроектированные для тепличных светильников они имеют пыле и влагозащиту уровня IP65 и благодаря применению новых кристаллов в которых применяется полный спектр излучения от 380 - до 800 нм, что позволяет эффективно выращивать растения даже при полном отсутствии солнечного света.
Дополнительные порции голубого излучения увеличивают интенсивность фотосинтеза, а красные и инфракрасные волны увеличивают рост как самого растения так и его корневой системы, а значит эффективность специализированного искусственного освещения теплиц — выше по сравнению с другими типами освещения. В освещении теплиц также не редко применяются натриевые лампы, дуговые ртутные и люминесцентные лампы, крайне редко - лампы накаливания. Установка того или иного вида ламп и светильников во многом зависит от конкретной культуры растений. 

Равномерность освещения теплиц
Тепличные светильники являются очень важным элементом системы подсветки. Именно благодаря им источники света работают в оптимальных условиях энергообеспечения. Однако светильники, прежде всего, отвечают за распределение излучения источников света в пространстве. Специально разработанные рефлекторы отражают свет таким образом, чтобы он как можно более равномерно падал на всю поверхность, которой достигает свет. Благодаря этому становится возможным проектирование расположения светильников в теплице таким образом, чтобы все выращиваемые под ними растения получали одинаковую порцию энергии независимо от того, находятся ли они непосредственно под тепличным светильником или в промежутке между ними. 

Следует различать два типа подсветки теплиц искусственным светом: 

• тепличные светильники, обеспечивающие растения необходимым количеством световой энергии, поглощаемой ими в период естественного освещения. Такой тип подсветки требует, чтобы плотность световой энергии в период облучения фотосинтетически активной радиацией (ФАР) находилась в диапазоне от 400 до 1000 µмоль/м2*с.
• второй тип - фотопериодическое освещение теплиц. Оно предполагает использование искусственного света для удлинения дня за счет освещения растений ночью. Изменяя продолжительность дня и ночи с помощью искусственного освещения, можно ускорить или приостановить цветение растений. Такой тип освещения требует относительно небольшой дозы энергии на уровне 5-10 µмоль/м2*с.

В некоторых теплицах эффективным способом управления ростом и цветением может также оказаться цикличная, краткосрочная подсветка теплиц в определенные промежутки времени. Описанные типы подсветки, (и не только подсветки, но и системы полива и отопления и вентиляции) можно легко автоматизировать с помощью программируемых таймеров и реле времени.

Выводы

Общие рекомендации при проектировании освещения для растений и теплиц: 

• растения используют только часть диапазона электромагнитного излучения, то есть волны длиною 400-700 нм, однако и длинноволновое (инфракрасное) излучение также оказывают влияние на рост растений;
• выделяют два типа освещения теплиц: постоянная подсветка и фотопериодическое освещение; 
• натриевые лампы высокого давления не всегда представляют из себя идеальный источник света для тепличных светильников. В частных случаях, используются разные ИС в зависимости от культуры растений и задач, но все большую популярность набирают светодиодные фитосветильники с полным спектром излучения, так как имеют бесспорные преимущества как по экономичности эксплуатации и обслуживанию, так и по долговечности и высокой стабильности световых характеристик на всем протяжении длительного срока эксплуатации до 10-15 лет  ;
• лучше не экономить на оборудовании - закупка качественного осветительного оборудования позволяет обеспечить длительный экономическую эффективность и наилучшие условия для роста растений; 
• важно помнить, что проектирование освещения теплиц должно производиться в соответствии с документально установленными правилами и нормами. В этой задаче смогут помочь только профессионалы-светотехники, обладающие опытом подобных работ, поэтому при выборе подрядчика следует уделять особое внимание их портфолио.