Kolik světla potřebují jahody? Tajemství osvětlení pro bohatou úrodu jahod: Kompletní průvodce – telegraf

Pěstování jahod v uzavřeném skleníku vyžaduje osvětlení LED lampami. Technologie světlovodu umožňuje, aby se do skleníku dostalo sluneční světlo.

V tomto článku spočítáme, kolik světla je potřeba k pěstování jahod. Kolik slunečního světla může světlovod dodat do skleníku. Hodnotíme také potřebu elektřiny na osvětlení skleníku a úsporu při použití světlovodů.

Přečtěte si také náš článek s výpočty pro vytápění skleníku: “Kolik tepla je potřeba k vytápění skleníku?”

Počáteční údaje o skleníku

Skleník je uzavřená modulová zeleninová zahrada sestávající ze 3 modulů. Vnější rozměry jednoho modulu: délka 8.3m, šířka 2.44m, výška 2.66m. Tloušťka stěny 150mm. Šířka skleníku ze tří modulů je 7.32 m.

Sedm regálů, každý s 5 policemi. Rozměr police: délka 6m, šířka 45mm, výška mezi policemi 35mm. Šířka polic na vnějších regálech je 17.5 mm.

Plocha skleníku ve vnějších rozměrech je 61 m2. Objem skleníku je 133m3.

Plocha místnosti s policemi: 6mx7.32m = 44m2.

Vegetační plocha 6x5x6mx0.35m = 63m2.

Podnebí: Vladivostok, Rusko. Zeměpisná šířka 43.1.

Schéma modulového zeleninového zahradního skleníku pomocí světlovodů

Osvětlení pro jahody

Pojďme odhadnout, kolik světla je potřeba k pěstování jahod v uzavřeném skleníku pomocí regálů.

Denní množství slunečního světla pro růst jahod, DLI:

DLI = 17 – 20 mol/den/m2.

V jednotkách hustoty toku fotonů, PPFD:

PPFD = 17 [mol/den/m2] * 1000000 [μmol/mol] / 3600 [sec/hodina] / 24 [hodina] = 200 μmol/s/m2

Nebo, v energetických jednotkách, vyzařovaný výkon sfázovaného pole:

PAR = (200 μmol/s/m2) / (4.54 Watt PAR /μmol/s) = 44 Watt PAR/m2

Maximální úroveň absorpce a nasycení světlem pro jahody v jednotkách hustoty fotonového toku, PPFD = 800 – 1200 μmol/s/m2.

Efekt rušení nebo stín z horních polic

Při použití polic dopadají spodní police méně světla než horní [5]. Měření ukazují [6], že rozložení světla mezi 5 policemi je přibližně následující:

• 1. police (horní): 100% lehká
• 2. police: 42 %
• 3. pluk: 34 %
• 4. police: 32 %
• 5. police (spodní): 30 %

Fotonový tok, PPF, pro osvětlení regálu 5 polic, s ohledem na rušení světla

Fotonový tok pro růst jahod na polici o ploše 6*0.35m=2.1m2:

PPF (1 police) = 2.1 m2 * 200 μmol/s/m2 = 420 μmol/s

Pokud umístíte 5 polic vodorovně, budete potřebovat tok fotonů:

PPF (5 polic horizontálně) = PPF (1 police) * 5 = 420 * 5 = 2100 μmol/s

Pokud umístíte 5 polic svisle, budete potřebovat fotonový tok:

PPF (5 polic vertikálně) = 1070 μmol/s (viz tabulka výše)

To znamená, že při vertikálním uspořádání polic se vlivem interference světla sníží potřeba toku fotonů o 51 %.

Kolik světla potřebujete pro uzavřený skleník s policemi?

Pro 6 stojanů po 5 policích bude požadovaný tok fotonů pro pěstování jahod v uzavřeném skleníku o ploše 6mx7.32m = 44m2:

PPF_skleníkový = 6 * 1070 = 6420 μmol/s

Potřeba elektřiny pro osvětlení skleníku

Pojďme odhadnout, kolik elektřiny je potřeba k osvětlení uzavřeného skleníku pomocí LED lamp. Pro plnospektrální LED lampy je charakteristický poměr hustoty fotonového toku ke spotřebě energie, PPFD/Watt, v rozmezí od 1.2 do 2.2 μmol/s/W. Při výpočtu použijeme hodnotu 2.

K osvětlení uzavřeného skleníku budete potřebovat:

6420 [μmol/s] / 2 [μmol/s / W] = 3210 W

Všimněte si, že tepelné záření LED žárovek bude přibližně 5% nebo 160 W.

Cenově dostupná solární energie

Pojďme odhadnout, kolik sluneční energie je k dispozici pro dané klima.

Pomocí insolačních map určíme celkové denní sluneční záření v horizontální rovině = 3.564 kW/h/m2 za den.

Převést na jednotky denního množství slunečního světla, DLI:

DLI = 3.564 kW/h/m2 * 7.265 = 25.89 mol/den/m2

kde převodní faktor je 1 kW/h/m2 = 7.265 DLI mol/den/m2 [3].

Převést na jednotky hustoty fotonového toku, PPFD:

PPFD = 25.89 [mol/den/m2] * 1000000 [μmol/mol] / 3600 [sec/hodina] / 24 [hodina] = 300 μmol/s/m2

Pro Vladivostok je tedy průměrná hustota fotonového toku = 300 μmol/s/m2.

Podobně pro povrch pod úhlem 40 stupňů bude PPFD:

4.422 * 7.265 * 1000000 / 3600 / 24 = 370 μmol/s/m2

Světlovody jsou moderní energeticky úsporná technologie pro dodávání slunečního světla do tmavých místností.

Příklad použití světlovodů

Základní prvky světlovodu

Přijímač, světlovod, rozdělovač [4].

• opraveno. Například: kopule, perforovaný akrylátový LCP panel s laserovým řezáním (LCP – laserem řezaný panel), parabolický koncentrátor (CPC – složený parabolický koncentrátor) atd.;
• aktivní přijímače (sleduje polohu slunce). Například: heliostaty a další.

• zrcadlové světlovody kulatého a obdélníkového tvaru. Vnitřní povrch s použitím materiálů s vysokou odrazivostí, např. zrcadlová hliníková fólie (Specular silver film DF2000MA, 3M) [7];
• čočky, optické vlákno atd.

• kulaté nebo obdélníkové akrylové difuzory;
• ploché nebo parabolické reflexní prvky pro přesměrování světla na strop, stěny nebo pracovní plochu;
• fluorescenční kroužky atd.

LCP panel a zrcadlový světlovod – jednoduché a ekonomické řešení

Světlovodný systém: LCP panel + zrcadlové světlovody je jednoduché a ekonomické řešení pro dodávání slunečního světla do místnosti [8].

Design panelu LCP

Účinnost panelu LCP neboli podíl zachyceného světla závisí na úhlu dopadu a také na poměru vzdálenosti mezi štěrbinami k šířce panelu, D/W [9, 10].

Během letního slunovratu ve Vladivostoku je maximální výška slunce 70°.

Výška slunce v závislosti na roční době pro Vladivostok

Úhel sklonu panelu LCP bude: 70° / 2 = 35°. A optimální poměr D/W bude 0.4.

Účinnost panelu LCP na úhel slunce a poměr D/W

Pro akrylový panel o šířce 6 mm bude vzdálenost mezi laserovými štěrbinami: 6*0.4 = 2.4 mm.

Návrh zrcadlového světlovodu

Účinnost prostupu světla trubkou je určena odrazivostí materiálu vnitřní stěny trubky. Například při poměru 80 % se při každém odrazu ztratí 80 % světla. Je tedy nutné minimalizovat počet odrazů.

Počet odrazů závisí na poměru průměru trubky k její délce. Optimální poměr stran je přibližně 1/10 a maximální je až 1/20 [7]. Nízký poměr stran zvyšuje množství vnitřních odrazů a snižuje účinnost světlovodu.

U trubky dlouhé 6 m je při poměru 1/10 průměr 0.6 m a při 1/12 je průměr 0.5 m (nebo výška u obdélníkového tvaru).

Účinnost světlovodu
Množství světla a kvalita jeho dodání

Množství přijímaného světla je určeno povrchem přijímače. Čím větší plocha, tím větší množství světla (fotonů), které vstupuje do světlovodného systému.

Kvalita dodávky světla je dána účinností prvků světlovodného systému. Účinnost je rozdíl v množství světla vstupujícího a vycházejícího.

Účinnost jednotlivých prvků

Přijímače: hranoly 35% [11].

Zrcadlové trubky 50% (délka: 1200mm, šířka: 50mm, poměr 24) [8].

Celková účinnost vláken

LCP panel + zrcadlová světelná trubice s poměrem stran 30 je 20 % až 32 % [8].

Aplikace světlovodů pro osvětlení skleníků

Zhodnoťme, jak moc může použití světlovodů snížit potřebu elektřiny pro osvětlení uzavřeného skleníku.

Osvětlení skleníku pomocí světlovodů

Pro příjem světla používáme LCP panely pod úhlem 35 stupňů s jižní orientací.

Pro přepravu lehkých – obdélníkové zrcadlové trubky: šířka 0.9 m, výška 0.5 m, délka 6 m, počet trubek 6.

Oblast příjmu světla:

S_receivers = 6*0.9*0.5 / cos (35°) = 3.3 m2

Celkové denní sluneční záření na rovině pod úhlem 40° =

4422 kWh/den/m2 nebo PPFD = 370 μmol/s/m2

Tok fotonů přes oblast přijímače:

PPF_fiber_input = 3.3 m2 * 370 μmol/s/m2 = 1220 μmol/s

S celkovou účinností světlovodu 30 % je tok fotonů do skleníku:

PPF_vlákno = 1220 μmol/s * 30 % = 366 μmol/s

Podíl toku fotonů světlovodu z požadovaného toku fotonů:

PPF_vlákno / PPF_skleníkový = 366 / 6420 = 6 %

Použití světlovodů tak snižuje náklady na energii o 6 %.

Použití uzavřených modulových skleníků s regály umožňuje zvýšit výnos na 1 m2 užitné plochy a snížit provozní náklady na osvětlení, vytápění, větrání a klimatizaci.

Pro růst rostlin v uzavřených sklenících je nutné osvětlení LED lampami. Použití světlovodů umožňuje dodávat sluneční světlo uvnitř skleníku, čímž se snižují náklady na energii.

Tento článek poskytuje metodiku pro výpočet množství světla potřebného pro pěstování jahod v uzavřeném skleníku. Odhaduje se spotřeba energie na osvětlení LED žárovkami. Dále je uveden přehled a metodika návrhu světlovodů.

Pro uzavřený skleník o rozměrech 8.3×7.32 m je potřebné množství světla PPF = 6420 μmol/s se spotřebou elektrické energie pro LED svítidla 3.210 kW/h. Použití světlovodů může snížit náklady na energii o 6 %.

Fotosyntéza je aktivována proudem fotonů. Během fotosyntézy přeměňuje energie fotonů vodu a oxid uhličitý na potravu pro rostliny.

Aktivní záření fotosyntézy, PAR (Photosynthetic Active Radiation), PAR (fotosynteticky aktivní záření) – světelné spektrum potřebné pro fotosyntézu, vlnová délka 400-700 nm (10-9 m).

Sluneční světlo je nejběžnějším zdrojem fotosyntetického aktivního záření (PAR, 400 až 700 nm). PAR tvoří asi 50 % veškerého slunečního záření.

Sluneční záření má nepřetržité a široké pokrytí v celém spektru.

Fotonový tok fotosyntézy, PPF (Photosynthetic Photon Flux), μmol/s (vlnová délka 400-700 nm)

Hustota toku fotonů, PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density), μmol/s/m2 (vlnová délka 400-700 nm)

Denní množství slunečního záření, DLI (Daily light integration), IDO (daylight integration) – denní množství aktivního slunečního záření fotosyntézy na jednotku plochy, mol/den/m2 (vlnová délka 400-700 nm)

Hydroponie je způsob pěstování rostlin v umělých médiích bez půdy.

Fotoperioda 24 hodin se používá pro výpočet spotřeby energie a 14 hodin pro výběr parametrů lampy.

Transpirace je proces pohybu vody rostlinou a jejího odpařování vnějšími orgány rostliny, jako jsou listy, stonky a květy.

Pěstování šťavnatý a aromatické jahody – je to vzrušující obsazeníkterý může přinést radost a chutné ovoce. Ale, dosáhnout úspěchu, je nutné pochopit klíčovou roli osvětlení v životě těchto nádherných rostlin. V tomto článku půjdeme do podrobností pojďme to vyřešit, kolik světla potřebují jahody v různých fázích jeho vývoj, jak to správně uspořádat osvětlení a jaká velikost květináče by byla pro její růst optimální. Připravte se ponořit se do světa jahod света a vědět všechny jemnostisbírat bohaté plodiny!

Otevřete požadovanou sekci kliknutím na příslušný odkaz: