Светодиодная революция добралась до теплиц

Расчет количества освещения для теплиц

Если планируется организовать искусственное освещение теплицы своими руками, потребуется учесть следующие параметры:

• Высота размещения источников света над первым листом.
• Тип ламп, их мощность.
• Какую культуру следует осветить, растения разных видов требуют разную интенсивность лучей.
• Общая площадь освещения.
• В какой сезон планируется досвечивание.

Расположение осветительных приборов зависит от типа и мощности ламп, а также от вида культуры Полезно знать: Для энергосбережения и увеличения световых потоков в теплице рекомендуется использовать рефлекторы-отражатели: алюминиевые, фольгированные, зеркальные. Уровень освещения, необходимый для качественного выращивания растений регламентируется агрономическими нормами, минимально допустимый — 6 — 7 kЛk (килолюкс). Исходя из нормативного показателя рассчитывается интенсивность и продолжительность досвечивания теплицы. Осенью, весной меньше, зимой, соответственно, требуется более продолжительный период.

Для достижения минимума освещенности подходят светильники для теплиц, удельная мощность которых 50-100 Вт/м2. Количество ламп определяется при проектировании осветительной системы на основе расчета для индивидуального проекта. Самостоятельно выполнить расчеты можно на онлайн калькуляторе. Гарантированно хороший урожай получается при среднем уровне освещенности 10- 12 кЛк, до 20 килолюкс.

Пример расчета освещения теплицы

Для примерного расчета применим формулу:

F=Е x S : Kи, где

F – необходимый световой поток;

S – площадь;

Ки – коэффициент, определяющий использования потока. Для ламп с внешним отражателем — 0,4, встроенным — 0,8.

Допустим, требуется осветить теплицу площадью 18 м2, уровень освещенности 10000 люкс.

F = 10000 х 12 : 0,4 = 300000 люмпен.

Смотрим на типы ламп, например, возьмем Днат на 250 Вт (27 000 люмпен) такой поток может обеспечить: 3000000:27 000 = приблизительно 11-12 ламп.

Далее следует подобрать высоту, на которой будут располагаться лампы, здесь учесть: уровень яркости величина обратно пропорциональная квадрату расстояния. Для точного вычисления высоты подвеса, следует провести эксперимент, замерить интенсивность люксометром. Опыт подсказывает:

• Для освещения одного растения можно использовать лампу 20-30 Вт, на высоте от 50-300 мм.
• Для группы лучше подойдут лампы 50Вт, расстояние до верхнего листа 400-600 мм, а так же светильники до 100 Вт, если требуется большая площадь подсветки.
• Лампы 250 Вт и более размещают на высоте 1000-2000 мм, подходит для больших зимних теплиц.

Лампы светодиодные

Если теплица не слишком большая (см. например: Домашняя мини-теплица) для освещения  растений можно использовать светодиодные лампы.

Лампы на основе светодиодов для теплиц сильно не нагреваются сами и не нагревают объект освещения. Благодаря таким свойствам их можно устанавливать вблизи растений.

Светодиодные лампы подключаются через цоколь типа E27 или Е14.

Для того чтобы правильно применять лампы для теплиц необходимо внимательно читать их технические характеристики.

Следует обратить особое внимание наследующие параметры:

•  Освещаемая площадь в м.кв. •  Срок службы в часах •  Номинальное напряжение в вольтах •  Потребляемая мощность в ватах •  Источник света: LED мощностью —  ватт

Лампы светодиодные

• Цвет излучения.
• Рабочая температура: от -0°c до  +50°c.
• Угол освещения: 90 ° или 120°, или 360°.
• Размер в миллиметрах.
• Вес в килограммах.
• Степень защиты: IP.

Что влияет  на цену светодиодных ламп?

Не углубляясь в строение ламп и физику полупроводников можно сделать вывод: светодиодные лампы – сложное светотехническое устройство для управления, которыми нужны специальные управляющие устройства – драйвера. Их необходимо «впихнуть в цоколь» светодиодной лампы. Большое количество ручного труда при сборочных операциях влияет на цену изделия.

Драйвер светодиодной лампы

Выбор типа ламп для освещения теплицы

Современный рынок осветительного оборудования предоставляет довольно широкий выбор моделей ламп, отличающихся принципом действия. Поэтому перед началом организации освещения в теплице вы должны разобраться с целесообразностью использования конкретного типа.

Лампы накаливания

Лампа накаливания

Представляют собой самый дешевый вариант приборов освещения, но применять их для теплиц крайне нецелесообразно. Во-первых, спектр ламп накаливания будет уместен лишь на этапе набора массы. Во-вторых, огромный процент израсходованной электроэнергии будет уходить на выделение тепла, что уместно для обогрева теплицы. В-третьих, температура от ламп накаливания способна разрушать поликарбонатные теплицы и даже может оставлять ожоги на саженцах. Также обладают низкой светоотдачей – порядка 5 – 8 Лм/Вт.

Натриевые

Натриевые лампы

Натриевые лампы обладают куда лучшей светоотдачей, чем лампочки Ильича, в пределах от 80 до 130 Лм/Вт, что выходит значительно экономнее. Однако температура внутренней трубки в них достигает 1300°С, а наружная колба свободно разогревается до 400°С, поэтому рассчитывать освещение на основе натриевых приборов нужно с учетом расстояния до побегов. Также одним из недостатков является один световой спектр, пригодный для процесса плодоношения.

Ртутные

Ртутные лампы

Ртутные лампы выделяют не такой мощный поток освещения, как натриевые. А выделение света происходит за счет ионизации паров ртути,  которые в случае разгерметизации колбы моментально окажется в окружающем пространстве, что крайне неблагоприятно отразиться на состоянии растений и пригодности дальнейшего употребления в пищу их плодов. К преимуществам ртутных светильников относят простоту монтажа и хорошие эксплуатационные параметры.

Металлогалогенные

Металлогалогенные

Обладают хорошим спектром свечения среди газоразрядных ламп, хорошо зарекомендовали себя на этапе выращивания рассады, когда культуры в теплице развиваются и входят в стадию активного роста.

Существенными недостатками металлогалогенных приборов освещения для теплиц являются:

• высокая себестоимость;
• влияние качества напряжения на светопередачу;
• быстрый выход со строя в случае нарушения условий подключения.

Светодиодные

Светодиодные лампы обладают отличной светоотдачей – в пределах 80 – 120 Лм/Вт, также они способны выдавать любые диапазоны спектра, в зависимости от установленных в них кристаллов. Многие производители комбинируют в рамках модуля одной лампы сразу несколько светодиодов с красным, синим или желтым цветом. Такой шаг делает светодиодный светильник в теплице универсальным, как для всходов семян, так и для их дальнейшего развития и плодоношения.

Светодиодное освещение

Весомым преимуществом является хорошая световая мощность и интенсивность светового потока при низком потреблении электроэнергии. Также светодиодные лампы не боятся разгерметизации колбы и способны светить около 30 000 часов. Единственным недостатком для них является относительно высокая цена, но она с лихвой окупается за годы эксплуатации.

Галогенные

Галогенные лампы

Представляют собой разновидность газоразрядных ламп, содержащих пары брома и йода в колбе. Характеризуются монохромным свечением, приемлемым для локального освещения теплицы, спектр максимально приближается к солнечному свету. Однако галогенки боятся прямого прикосновения руками и попадания на них капелек влаги, поэтому такие приборы освещения требуют дополнительной защиты при монтаже и во время работы. Отличаются непродолжительным сроком эксплуатации, но и невысокой себестоимостью.

Люминесцентные

Люминесцетные лампы

Отличаются хорошей светоотдачей – в пределах 25 – 50 Лм/Вт и продолжительным сроком эксплуатации, в сравнении с лампами накаливания. Люминесцентные лампы обладают подходящим спектром для выращивания рассады и укрепления побегов. Недостатком этого прибора освещения является газонаполненная трубка, содержащая пары ртути, взаимодействие которой с растениями крайне нежелательно.

Светодиодное освещение для теплиц и его достоинства

Для полноценного развития и плодоношения растениям жизненно необходим солнечный свет. Он состоит из волн разной длины, которые в совокупности составляют видимый спектр, однако считается, что растениям больше всего подходят лучи синего, красного и оранжевого диапазона. Если для освещения будут использовать лампы именно такого спектра, процессы фотосинтеза будут происходить более активно.

При подборе ламп для освещения теплицы следует также учитывать, что, в зависимости от фазы развития культуры, ей требуются и волны определенного цвета. К примеру, на этапе наращивания зеленой массы преимущество следует отдавать синим волнам, а во время цветения и формирования плодов – красного.

https://youtube.com/watch?v=9Ek4WEbc32Y

Учитывая эти требования растений к солнечному свету, можно сделать вывод, что в теплицах следует устанавливать такие лампы освещения, которые будут максимально приближены к естественному солнечному свету. При этом лучше усилить красные и синие части спектра, а зеленые и желтые – исключить за ненадобностью.

Светодиодные лампы отвечают всем современным требованиям относительно подсветки растений в конструкциях закрытого грунта (рисунок 1). В прошлом для этой цели использовались преимущественно газоразрядные лампы, но сейчас они считаются устаревшими. При этом основное преимущество светодиодных светильников в том, что они позволяют достичь оптимального баланса между лучами синего и красного спектра, создавая, таким образом, оптимальную среду для развития растений.

К другим достоинствам светодиодных светильников относят:

Экономичность: такие светильники потребляют мало энергии, но при этом обеспечивают стабильно высокий уровень освещения

Это условие особенно важно при выращивании тепличных культур с целью дальнейшей реализации. Интенсивность: в сравнении с другими видами ламп, светодиоды обеспечивают стабильно высокую интенсивность светового потока, которая позволяет активизировать процессы фотосинтеза;
Высокая продолжительность работы: в среднем, одна светодиодная лампа может беспрерывно светить до 80 тысяч часов, а некоторые модели и больше

Устанавливая подсветку на светодиодах LED в своей теплице, вы будете уверены, что растения получат необходимое количество света, преобразованного в волны разной длины

Вследствие этого растения будут поглощать только те лучи спектра, которые больше всего требуются на конкретной фазе их развития

Устанавливая подсветку на светодиодах LED в своей теплице, вы будете уверены, что растения получат необходимое количество света, преобразованного в волны разной длины. Вследствие этого растения будут поглощать только те лучи спектра, которые больше всего требуются на конкретной фазе их развития.

У LED-светильников есть несколько важных преимуществ, которые играют особенно важную роль для тепличных культур. Во-первых, они обладают оптимальной световой мощностью, обеспечивая растения необходимым количество света и не вызывая ожогов листьев. Во-вторых, спектр таких светильников идеально подходит для тепличных растений, а при необходимости его можно регулировать. В-третьих, такие светильники не нагреваются, поэтому их использование не изменяет микроклимат теплицы (рисунок 2).

Рисунок 2. Устройство LED светильника

Кроме того, подобные лампы считаются экологичными, так как после завершения срока их службы не нужно проводить специальную утилизацию, а все сгоревшие элементы светильника можно легко заменить на новые. При этом следует учитывать, что LED-лампы стоят дорого, и обладают направленным излучением, поэтому для освещения большой площади понадобится большое количество точек с лампами

Светильники ДНаТ – это натриевые лампы, свет которых принадлежит преимущественно к красному диапазону спектра, который идеально подходит для растений в фазе цветения и плодоношения. Однако следует учитывать, что в свете таких ламп практически не содержатся лучи синего спектра, поэтому их применение на этапе роста рассады и наращивания зеленой массы практически не имеет смысла.

Также следует учитывать, что такие светильники отличаются высокой мощностью и коэффициентом рассеивания, но при этом обладают низкой световой отдачей. Кроме того, большая часть энергии в ДНаТ лампах уходит на их непосредственный нагрев, что, соответственно, нарушает микроклимат теплицы.

Но основным недостатком ДНаТ ламп в сравнении со светодиодными светильниками является непродолжительный срок службы. Уже через полтора-два года они начинают тускнеть и их приходится менять. При этом следует учитывать, что в подобных изделиях содержится ртуть, и для их утилизации требуются специальные условия (рисунок 3).

Оправдано ли изготовление фитолампы своими руками?

Сразу оговорюсь, что наша попытка самостоятельно собрать светодиодную фитолампу окончилась неудачей. Тем не менее, негативный опыт тоже бывает полезен, поэтому коротко расскажу историю наших экспериментов. Почти все детали для будущего светильника мы заказали на популярном сайте товаров из Китая.

Для сборки светодиодного фитосветильника нам потребовалось: светодиоды по 3 Вт (красные и синие), драйвер питания с выходящей мощностью от 54 до 105 Вольт, алюминиевая пластина, клеммы на провода, провод с вилкой и выключателем, деревянная рейка, провода 5 метров, термостойкий клей.

Не буду подробно останавливаться на том, как мы, абсолютные гуманитарии, дважды устроили короткое замыкание при попытке включить новоиспеченный светильник. Отмечу лишь, что готовая лампа успешно работала не больше двух недель, после чего светодиоды начали гореть один за другим и требовали постоянной замены.

Причина этого заключалась в том, что в процессе работы диоды нагревались до критической температуры, а для успешной работы этому типу лампочек рекомендуется устанавливать охлаждение (кулер). Дополнительным негативным фактором у нашей лампы оказалось то, что металлические планки со светодиодами были размещены на деревянном каркасе, а дерево не обеспечивает достаточный теплоотвод. Возможно были и другие ошибки, о которых не просто догадаться гуманитариям.

Конечно же каждая ситуация индивидуальна, но я бы не советовала самостоятельно собирать лампу людям без технического образования или не имеющим опыта в области электрики. В частности, в нашей ситуации сработал известный принцип «скупой платит дважды». Денежные средства ушли не только на закупку деталей для сборки неудачного варианта лампы и обновление регулярно сгорающих светодиодов, но и на последующую закупку готовых осветительных приборов.

В настоящее время мы освещаем рассаду фитолампами «Osram Fluora», а также бытовыми лампами дневного света в комбинации со светодиодными лентами.

Правильная фитолампа — выбираем осветительный прибор для досветки растений — советы и рекомендации для дома и огорода от BigSovets.ru

Основные требования к светильникам для теплиц

Согласно нормам технологического проектирования для репродукционных теплиц и селекционных комплексов, недостаток естественной обеспеченности растений солнечным светом должен быть компенсирован искусственным освещением. Оно применяется в случае, когда количество света, поступающего в теплицу, меньше 90% от требуемого количества для конкретной культуры.

Все осветительные приборы, которые планируется использовать в теплицах, оранжереях или парниках, должны соответствовать нескольким основным условиям:

• Водонепроницаемость;
• Пылезащищенность;
• Безопасность для здоровья человека.

Высокий уровень влажности и пыли, который присутствует в тепличных сооружениях, достаточно быстро выведет из строя обычные светильники.

Светильники, которые применяются для основного освещения, должны одновременно обеспечивать комфортность работы в теплице человека и создавать нормальный уровень освещения для растений. Обычно это источники света со спектром, близким к естественному солнечному свету.

Дополнительное освещение должно быть регулируемым. Возможность изменения спектрального состава света в зависимости от фазы роста растения является весьма важным требованием к источникам света для теплиц и парников.

Промышленные осветительные приборы широко применяются в крупных сельскохозяйственных тепличных комплексах.

К ним предъявляются повышенные требования:

• Обеспечение достаточного уровня освещенности всей теплицы.
• Продолжительный срок эксплуатации светильников.
• Освещение должно быть очень качественным.
• Большие затраты на электроэнергию требуют высокой экономичности осветительных приборов.
• Они должны обладать повышенной устойчивостью к неблагоприятному климату теплиц и механическим повреждениям.

Организация освещения в таких комплексах требует профессионального подхода.

Виды светодиодных фитосветильников

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.

Особенности освещения теплиц

Тонкости установки искусственной подсветки для растений во многом зависят от материала укрывных конструкций, сезона и времени суток. Малейшие нарушения агротехнических, а также биологических норм негативно скажутся на количестве соцветий и завязи. Избежать этого помогут нижеприведённые рекомендации.

Важно! Кабели, объединённые в магистрали, желательно подвешивать внутри теплицы по воздуху или по деревянной перекладине. Обязательно проверьте целостность изоляционного слоя, поскольку его нарушение в условиях повышенной влажности может стать причиной короткого замыкания и пожара.

Освещение теплицы из поликарбоната

Чтобы создать максимальный комфорт растениям, огороднику нужно:

1. При установке поликарбонатного сооружения учитывать возможности максимального использования солнечного света, сориентировав его на юго-восток.
2. Через каждое полугодие осенью и весной тщательно промывать внешние и внутренние поверхности теплицы дезинфицирующими мыльными растворами. Эти мероприятия позволят природному свету беспрепятственно попадать на листву рассады. Ведь с каждым месяцем количество солнечного ультрафиолета в помещении уменьшается на 15–20%.
3. Планировать посадку растительности таким образом, чтобы непрозрачные элементы конструкции не отбрасывали тень. Их желательно покрасить белой краской, что улучшит рассеяние света. Также в местах, куда попадает больше солнца, не лишними будут светоотражатели (возможны даже самодельные варианты из оклеенных фольгой поликарбоната или фанеры).

Освещение промышленных теплиц

Искусственные источники света просто незаменимы в промышленном производстве цветущих или плодоносящих растений. Ведь именно они позволяют круглогодично использовать тепличные хозяйства, повышая урожайность выращиваемых культур. Такие масштабные конструкции могут иметь в наличии системы инфракрасного освещения и дополнительной синей подсветки. Главными механизмами в них являются установки для обогрева, полива, зашторивания и вентиляции.

Сеть распределения и питания состоит из кабелей, прокладывание которых предусматривает специальные лотки, углублённые в материал конструкции. Управление дополнительными светильниками, на которые возложена функция кратковременной подсветки в определённое время, осуществляется в автоматическом режиме.

Узнайте подробнее, как выбрать лучшую теплицу.

Количество и схема размещения необходимых источников света определяется, исходя из конструктивных параметров теплицы (ширины пролёта, длины, высоты крепления лотков), а также из специфических особенностей растений. Уровень электроосвещения в промышленных конструкциях может соответствовать 6–24 тыс. Лк. Он зависит от светотипа культуры.

Характерно, что 95% современных тепличных хозяйств предпочитают использовать натриевые лампы, а также их зеркальные вариации мощностью от 600 до 1000 Вт. Помимо того, в подобных сооружениях обязательны лампы в центральных проходах и по периметру комплекса для освещения в ночное время.

Освещение теплицы в зимний период

С учётом короткого светового дня в холодное время года владельцам функционирующих теплиц следует обеспечить растениям 12-часовое освещение. При этом нельзя исключать и природный источник света. Время работы дополнительных источников света вычисляется зависимо от особенностей культивируемых саженцев.

К примеру:

1. Паслёновые, тыквенные культуры, огурцы и сладкий перец могут развиваться в условиях короткого светового дня. Если их подсвечивать ежедневно по 12 часов в сутки, период созревания урожая ускорится на 2 недели.
2. Зелень, морковь, свёкла, лук и районированные для северных регионов сорта помидоров могут плодоносить лишь при подсветке на протяжении 13-14 часов в сутки.

Вам будет интересно узнать, как выбрать или сделать своими руками парник из поликарбоната.

Освещение в теплице ночью

Нельзя допускать круглосуточной работы тепличных ламп зимой. Максимально они должны быть включены не более 16 часов. Это ограничение обусловлено биологической особенностью растений. Для удобства желательно оборудовать помещение автоматической системой включения и выключения.

Потребность растений в солнечном свете

Известно, что дневной белый свет состоит из волн различной длины, в совокупности составляющих видимый спектр. Он ограничен длинами волн от 380 нм (фиолетовый) до 780 (красный).

Спектр солнечного излучения

Растения наиболее восприимчивы к синему, оранжевому и красному диапазонам светового спектра, при воздействии волн этой длины процессы фотосинтеза происходят наиболее интенсивно. Пики восприятия – 445 нм и 660 нм. Зеленую и желтую части спектра растения практически не поглощают. Именно этим объясняется окраска листьев – зеленые волны отражаются от растений.

Спектр для растений

При этом на разных фазах развития растениям требуется различное освещение. Так, при первоначальном активном росте и наборе зеленой массы полезнее синяя составляющая спектра, а в фазе цветения и плодоношения – красная.

Чтобы подсветка растений была эффективной, необходимо создать спектр света, близкий к дневному, а еще лучше – усилить красную и синюю части спектра и для экономии исключить бесполезную желто-зеленую составляющую.

Спектр светодиодной фитолампы

Не менее важный параметр – световой поток в данном спектре от 400 до 700 нм, или показатель фотосинтетической активной радиации. В характеристике ламп он обозначается аббревиатурой PAR и измеряется в микромолях на квадратный метр в секунду – µmol/m2·s.

Потребность различных растений в фотосинтетической активной радиации различна, примеры приведены на рисунке. При более низком показателе растение будет плохо расти и развиваться, при его превышении могут появиться ожоги на листьях.

Оптимальный диапазон PAR для роста и развития разных культур

При расчете экономичности светильников иногда используют понятие светоотдачи, или отношения световой мощности к потребляемой. Чем этот показатель выше, тем экономнее использование лампы и ниже затраты на электроэнергию.

Светоотдача разных типов ламп

Оптимальный светильник для освещения теплицы должен выдавать свет в нужном спектре с достаточным показателем PAR, при этом иметь возможность регулирования спектра в зависимости от фазы роста культур. Светодиодные фитолампы и светильники отвечают этим требованиям, они надежнее и экономнее других видов ламп.

Это интересно: Подсветка садовых дорожек своими руками: рассматриваем подробно