Освещение для теплиц - какое бывает, для чего используется, как выбрать

Проезжая мимо тепличных комбинатов в темное время суток можно наблюдать яркое свечение, а в облачную погоду вообще создаётся ощущение, что светятся сами облака. Для чего же промышленные теплицы используют так много света, причем не только зимой, а целый год? И можно ли организовать досветку растений в теплице своими руками?

Давайте разбираться.

Что такое светокультура (введение)

Первая известная попытка заменить солнечный свет искусственным принадлежит русскому ботанику А. С. Фаминцыну. В своих экспериментах он использовал керосиновую лампу, сейчас нам понятно, что при таком свете вырастить что-то серьёзное невозможно, однако тогда это был прорывной эксперимент.

Сегодня ученые достаточно хорошо изучили физиологию растений и, в частности, процессы фотосинтеза. Знания эти теперь активно применяются как в тепличных комплексах, так и в ситиферамах, а в последние годы фитосветильники появились практически у каждого огородника и цветовода.

Продолжительность светового дня для большинства культур параметр критичный. Плюс потеря светочасов в пасмурные дни, а зимой так вообще постоянной недосвет. Всё это и вынуждает промышленников добавлять свечения в теплицы для хорошего урожая. И нам это тоже не помешает.

Какие бывают источники света для растений

На самом деле растения организмы довольно непривередливые и могут расти практически под любым источником света достаточной яркости. Однако от спектра света, его направленности, рассеянности и интенсивности будет зависеть конечный результат (размер, форма, цвет растения и, разумеется, урожайность).
На сегодняшний день в качестве фитосветильников используются два типа излучателей, это ДНАТ и ЛЕД светильники. Но встречаются и другие варианты, правда гораздо реже.

ДНАТ

Натриевая лампа высокого давления. Обладает прекрасным спектром, подходящим для большинства культур, однако излучает много тепла. В зимних теплицах большое количество тепла можно обернуть себе в пользу, но летом в и без того жарко, так что приходится отводить излишки тепла.
Главное преимущество ДНАТа – его относительно низкая стоимость. В промышленности используются лампы 400 ватт и более.
ДНАЗ – такая же натриевая лампа, но с отражателем в колбе. Свет от такой лампы не излучается во все стороны, а более направленный, что позволяет использовать свет более эффективно.
LED

Светодиодные светильники появились относительно недавно и активно захватывают рынок. В момент появления стоили такие светильники очень дорого, однако сегодня цена уже подобралась к ДНАТу. По энергоэффективности светодиоды выигрывают у натриевых ламп, так как производят меньше тепла, но со спектрами всё сложнее. Производителям приходится компоновать диоды разного цвета, чтобы приблизится к солнечному свету. Зато правильная компоновка диодов позволяет дополнительно увеличить эффективность излучателя и получать хороший результат при меньших энергозатратах.


Люминесцентные (ЛН)

Сюда же добавим энергосберегающие лампы. По спектрам такие лампы мало подходят, однако именно на таких я познакомился со светокультурой и даже получил урожай. Лет 7 назад производители таких ламп тоже пытались попасть на рынок растениеводов и выпускали ограниченные партии люминесцентных лам фиолетового свечения, но они как-то не прижились.

Серные лампы (плазменный светильник)

Самая свежая разработка в мире света, но стоит она как крыло самолёта. Спектр света практически идеально совпадает с солнечным, эффективность близкая к LED, но нагрев тоже присутствует. На самом деле о таких лампах я только читал и в живую не видел. Хотел бы с такой поиграться, но повторюсь – цена нереальная.

Есть и другие источники света ДРИ/ДРИЗ, галогенные, лампы накаливая, лазеры, но все они плохо подходят для выращивания, хотя при желании и на них что-нибудь получится.

Спектр света

Из школьных уроков физики мы помним, а может уже и не помним, что белый свет можно разложить на радугу, а это значит, что привычный нам дневной свет не что иное как смесь света разных длин волн. Для фотосинтеза, а точнее пигментом хлорофиллом, используется лишь две волны 440 и 620 нм (синий и красный свет). В смеси эти два цвета дают фиолетовый цвет, тот самый что мы часто видим на подоконнике. Только есть один нюанс: фотосинтез — это не только хлорофилл, есть и другие пигменты, взаимодействующие со светом, и если учитывать их спектр поглощения, то в сумме нам понадобится тот самый солнечный белый свет (почти такой же).

Поэтому если мы подразумеваем полную светокультуру, то нам нужен свет белый, а если светильник используется как досветка к солнечному свету, то можно и фиолетовый использовать.
В теплице светильники это всё же досветка, так что спектр нам тут наименее важен. Важны другие параметры.

Другие параметры

Ну а теперь настал момент разобраться какой свет нужен в теплицу и самое главное – сколько его нужно.
Прежде чем приобретать светильники нужно определиться с культурой. Высокая она будет или низкая и насколько она светолюбивая. Освещение теплицы для выращивания морковки будет отличаться от теплицы под томаты.

С высоты и начнём, ведь это ключевой параметр при подборе светильника. Сам я в основном выращиваю на стеллажных установках и использую низкорослые культуры, но в теплицах преимущественно высокие (огурцы, томаты). И вот так плавно мы пришли к ключевому параметру светильника – углу рассеивания.


Угол рассеивания

Дело в том, что свет от любого источника слабеет при отдалении от него, причем происходит это в геометрической прогрессии. Для демонстрации этого эффекта я собрал импровизированную установку и замерял интенсивность света на разном удалении от источника.

Для эксперимента я специально взял строительный прожектор, так как на нём будет нагляднее всего. Если построить график, то видно, как быстро падает плотность светового потока, а это значит, что чем дальше будет растение от светильника тем меньше эффект от досветки, особенно в нижних частях растений. Частично это падение яркости можно компенсировать, поставив отражатель, а ещё лучше фокусирующую линзу на диоды. То же актуально и для ДНАТа.

Для сравнения два фото, строительный светильник без фокусировки и фитосветильник с линзами и отражателями. Во втором случае яркость света будет падать не так быстро. Так что при высоком расположении лампы освещения теплицы нужен сфокусированный свет, правда это приводит к тому, что требуется больше таких ламп.

Мощность/эффективность

Следующий параметр — это количество выделяемого света и потребляемая энергия (энергоэффективность). И вот тут специализированные светильники заменить особо и нечем. Не буду углубляться в цифры, приведу примерный расчёт:

Для освещения условной небольшой теплицы 2*3 метра при посадке двух рядов сладкого перца нам потребуется достигнуть уровня освещённости в 20 000 люкс в вечернее время (днём и солнышко справляется). Профессиональные светильники могут обеспечить такой уровень света при суммарном потреблении около 500 Вт, если же брать дешевые источники света (речь по-прежнему про LED светильники), то это будет около 800 Вт. По итогу за год при среднем 6-ти часовом включении набирается 2190 часов. Умножаем на мощность и получаем разницу между светильниками в 657 кВт энергии. А если теплица больше, то разница будет расти.

В случае с ДНАТ использовать его в однорядных посадках не целесообразно, свет от него идёт круглым пятном, так что вешают такие светильники между рядов. Расход на такую же теплицу по энергии ДНАТ даст на уровне с дешёвыми светодиодными лампами, но при этом они ещё и греть будут, так что позволять немного сэкономить на отоплении в зимнее время.

Форм-фактор

Тут всё просто, для теплиц в основном используются длинные лампы (полуметровые, метровые и более). ДНАТ имеет один формат – точечный светильник. Есть ещё один новый формат светящихся трубок. Такие светильники используются для меж рядной досветки и об этом поговорим в новой главе.

Расположение светильников в теплице

С параметрами определились, теперь необходимо понять, как располагать фонари. Ниже приведу общие схемы расположения светильников с учетом их особенностей.

Для ДНАТА схема единая и довольно простая. Расстояние от макушек растений 1,5 а расстояние между светильниками зависит от того, какой отражатель, главное, чтоб световые потоки пересекались так же, как на схеме.

Для LED светильников расположение от макушек растений можно сократить до полуметра, но тогда самих ламп понадобится больше. Так что держим расстояние на 80 сантиметров, но опять же смотрим на угол рассеивания и ориентир делаем от него. В среднем для LED идёт 100-1500 ватт на квадратный метр посадок. В качестве досветки самое то.

Теперь поговорим о боковой досветке. Бывал я в гостях в Федеральном научном агроинженерном центре ВИМ и там мне показали их ноухау, вертикальные светильники с жидкостным охлаждением. Предназначены они как раз для меж рядной досветки. Для тех листьев, которые плохо освещаются сверху. В принципе можно расположить и обычный LED светильник в междурядье, но он всё-таки горячий и может пожечь прислонившуюся листву. Жидкостные светильник еле тёплые на ощупь и безопасны для прислонившихся веток и листьев.
Боковой досвет нужен, чтобы компенсировать свойства светильников освещать лишь макушки растений, но как основной свет не годится.

Автоматизация

Освещение растений в теплице нужно не постоянно, а лишь когда наступает вечер или на улице пасмурная погода. Для того, чтобы не бегать каждый день к рубильнику можно использовать простой таймер, но в случае с пасмурной погодой всё равно придётся приходить самому, чтобы включить свет. Но и с этим можно справиться, поставив простой датчик освещённости и фотореле.

Останется лишь настроить его на необходимый уровень света. Таймер же всё равно останется в цепи питания что бы выключать свет ночью. Хотя иногда применяют и круглосуточное освещения для большего урожая, но такая стратегия не всегда уместна.

В идеале яркость ламп тоже должна регулироваться автоматическим диммером, но это уже роскошь, так что можно обойтись и без ней. В противном случае нужно постоянно считать фотосинтетически активную радиацию (ФАР) и добавлять недостающую.

Заключение

Досветка в теплицах дело полезное, хоть и затратное. В замен на потраченные на оборудование средства, а так же расходы на электроэнергию, вы будете получать гарантированный урожай круглый год. Более того, с правильным освещением можно вообще выращивать экзотические растения и превратить теплицу в полноценную тропическую оранжерею, и даже зима не помеха.

Освещение растений в теплице дело не хитрое, если знать все нюансы. Основные в этой статье я раскрыл, есть ещё тонкости, но это скорее уместно при покупке партии из сотен или даже тысяч светильников.
Вы, наверное, заметили, что теме спектра я не уделял большого внимания, а всё по тому, что основной источник света в теплице это всё-таки солнце, а оно и так даст все необходимые волны. Задача досветки лишь подбавить световой энергии на фотосинтез, а уж фотоморфогенез на себя возьмет наше светило.

Ну а теперь задело, собирать освещение для теплицы своими руками.

А если у вас уже есть светильники в огороде или дома, хвалитесь. Хочется посмотреть у кого какие лампы.



#фитосвет #фитосветильник #теплица #досветка #днат #led #светокультура #ситифермер