Фитотрон энергосберегающий универсальный Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА 2013 №4

УДК 628.9.041.9

ФИТОТРОН ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ

Ю.И. Кидыко, И.Н. Белехов, А.И. Александров, аспиранты Г.Н. Самарин, научный руководитель, д. техн. н., доцент

ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА»

Разработан фитотрон энергосберегающий для лаборатории микроклонального размножения, превосходящий аналоги по сроку службы и более низким энергозатратам.

Ключевые слова: фитотрон, энергосбережение, микроклональное размножение растений, светодиоды.

На базе ФГБОУ ВПО «Великолукская ГСХА» располагается лаборатория микроклонального размножения растений. С помощью микроклонального размножения (другое название метода - мери-стемное размножение) выращивают декоративные и плодово-ягодные растения, комнатные и срезочные цветы, картофель и прочие овощи. Приоритетным направлением работы лаборатории является разработка методов и технологий ускоренного размножения и производства высококачественного семенного материала картофеля. Также в последние годы специалисты лаборатории занимались получением оздоровленного материала и других культур. Исследования проводятся на землянике, малине, ежевике, яблоне, вишне, смородине.

Среди преимуществ мери-стемного метода размножения растений можно отметить более высо-

кую урожайность саженцев (например, с обычного кустика клубники можно собрать 200-300 г ягод, а с меристемного - до 1 кг), такие растения более здоровы, и они не поражаются вирусами. Также микрокло-нальное размножение дает возможность получения огромного количества однородных растений за время, при котором не даст того же результата ни один другой метод (около 10 тысяч саженцев в год от одного маточного растения).

Для успешного роста микросаженцев требуется строго поддерживать определенные параметры микроклимата в лаборатории. В первую очередь это относится к освещенности. Как известно, для успешного роста и развития растений им необходим солнечный свет. Однако в осенне-весенний период солнечного света недостаточно. Поэтому растения необходимо дополнительно освещать искусственными

источниками света - досвечивать [1]. В данной лаборатории досвечи-вание происходит на стеллажах (фитотронах) с помощью люминесцентных ламп ОБЯЛМ Ь651№/765. Температурный режим поддерживается кондиционерами.

В ходе проведенных нами исследований выяснилось, что данная система микроклимата имеет ряд недостатков. Во-первых, высокие энергозатраты (около 200 Вт/м2), обусловленные низким КПД физиологически активной радиации (ФАР) люминесцентных ламп, а также необходимостью охлаждать воздух, сильно нагревающийся от люминесцентных ламп. Проведенные нами измерения показывают, что температура воздуха в лаборатории превышает оптимальную температуру на 5оС. Во-вторых, невозможность регулировать интенсивность и спектр излучения ламп. И, в-третьих, низкий срок службы люминесцентных ламп и необходимость их утилизации из-за содержания паров ртути.

В качестве альтернативы мы предлагаем фитотрон энергосберегающий универсальный (ФЭУ) со светильниками, состоящими из све-тодиодов двух типов - красных (длина волны 660 нм) и синих (длина волны 450 нм) в пропорции 3:1, позволяющими применять импульсное освещение. Данные цвета были выбраны не случайно, именно на такой спектр света приходятся пики фотосинтеза и фотоморфогенеза [2].

Светодиоды обладают рядом преимуществ по отношению к другим источникам света:

• очень большой срок службы -более 50000 часов, и даже после этого периода светодиод сохраняет около 80% своей яркости;

• низкое энергопотребление -около 35 Вт/м2;

• устойчивость к перепадам температур, низким температурам, виброустойчивость;

• возможность получения света любого спектра;

• мгновенность выхода на рабочие характеристики, устойчивость к частым пускам, возможность использовать в импульсном режиме;

• отсутствие мерцания, характерного для энергосберегающих и люминесцентных ламп;

• безопасность - отсутствие ртути, низкотоковое питание (12-24 В, 380-500 мА) [3].

Схема разрабатываемого фитотрона представлена на рисунке 1.

Фитотрон работает следующим образом. В поддон для рассады засыпается грунт и высаживается рассада. Фитотрон включается в электрическую сеть с безопасным низкотоковым питанием (12...24 В, 0,38...0,5 А) и светильники начинают работать. На светильниках с помощью реле времени устанавливается необходимая величина фотопериода.

ИЗВЕСТИЯ ВЕЛИКОЛУКСКОЙ ГСХА 2013 №4

Рисунок 1 - Фитотрон энергосберегающий универсальный (ФЭУ)

При досвечивании рассады в пробирках поддон вынимается из фитотрона, а один из светильников переносится на боковую сторону фитотрона и устанавливается в крепления для лучшего освещения. После завершения выращивания фитотрон отключается от электросети для уборки полученной фитомассы.

В конструкции фитотрона предусмотрены крепления для сборки в многоярусные стеллажные системы, что позволит выращивать как небольшое количество рассады, так и рассаду в промышленных объемах.

На предлагаемый фитотрон подана заявка на патент на полезную модель.

В таблице 1 представлено сравнение с существующими аналогами.

Из таблицы видно, что разрабатываемый фитотрон в несколько раз превосходит аналоги по сроку службы светильников, а также отличается в несколько раз более низкими энергозатратами.

Более высокая удельная стоимость разрабатываемого фитотрона окупится за счет энергосбережения и большего срока службы. В среднем срок окупаемости составит менее трех лет.

Список литературы

Таблица 1 - Сравнение с существующими аналогами

Основные технические характеристики Предлагаемый вариант ГСП-30-2000-001.У5 020ПДРИ -2000 «Свето-трон» 0Т-400 МИ-045.У5 ОТ-1000 МИ-049.У4 ОГС 012000-002 «Фотос-4»

Источник излучения Свето-диод ДРИ-2000-6 ДРИ-2000 ДРЛФ-400 ДРЛФ-1000 ДРИ-2000

Срок службы, ч 50000 2000 2000 5000 5000 2000

Площадь облучаемой поверхности, см*см м2 35*145 0,51 440*540 23,76 490*1470 72,03 155*680 10,54 280*440 12,32 350*600 21

Потребляемая мощность, Вт 18 2000 3*2000 2*400 1000 2000

Удельные затраты электроэнергии, Вт/м2 35,29 84,18 83,3 75,9 81,17 95,24

Стоимость, руб. 3000 60000 85000 30000 40000 55000

Удельная стоимость, руб./м2 5882 2525 1181 2846 3247 2619

1. Тихомиров А.А. Светокультура растений в теплицах /А.А. Тихомиров, В.П. Шарупич, Г.М. Лисовский. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2000. -213 с.

2. Применение светодиодных светильников для освещения теплиц: реаль-

ность и перспективы / И. Бахарев [и др.] // Современные технологии автоматизации. -2010. - №2. - С. 76-82. 3. Шуберт Ф. Светодиоды / Ф. Шуберт. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 496 с.