ОБЛУЧАТЕЛЬ С СЕРНОЙ ЛАМПОЙ ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 628.9:631.344.4

ОБЛУЧАТЕЛЬ С СЕРНОЙ ЛАМПОЙ ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА

Р.А. Жидков, В.В. Малышев

Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) 109456, Москва, 1-й Вешняковский проезд, 2, ВИЭСХ Тел. (499) 171-27-43; e-mail: viesh@dol.ru, www.viesh.ru

Заключение совета рецензентов 23.01.13 Заключение совета экспертов 30.01.13 Принято к публикации 06.02.13

Представлен плазменный облучатель (ПО) с серной лампой для выращивания зеленых культур в теплицах. Сравнивается спектр излучения плазменного облучателя со спектром натриевой лампы высокого давления (НЛВД) и с распределением фотосинтетически активной радиации (ФАР) для растений.

Ключевые слова: плазма, серная лампа, квазисолнечный спектр, теплицы

PLAZMA IRRADIATOR WITH SULFUR LAMP FOR LETTUCE GROWING

R.A. Zhidkov, V.V. Malyshev

All-Russian Scientific Research Institute for Electrification of Agriculture (VIESH) VIESH, 1st Veshnyakovsky pr., 2, Moscow, 109456, Russia Tel. (499) 171-27-43; e-mail: viesh@dol.ru, www.viesh.ru

Referred 23.01.13 Expertise 30.01.13 Accepted 06.02.13

Presented is Plasma Irradiator (PI) for lettuce growing is presented in the paper. In this paper the emission spectrum of the PI is compared to the spectrum of the high pressure sodium lamps and distribution of photosynthetic active radiation (PAR).

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ, СИСТЕМЫ, МАТЕРИАЛЫ И ПРИБОРЫ

ENERGY-SAVING TECHNOLOGIES, SYSTEMS, MATERIALS, AND INSTRUMENTS

Статья поступила в редакцию 16.01.13. Ред. рег. № 1507

The article has entered in publishing office 16.01.13. Ed. reg. No. 1507

Сведения об авторе: ГНУ ВИЭСХ, инженер Область научных интересов: светотехника для теплиц Публикации: 15

Сведения об авторе: ГНУ ВИЭСХ, кандидат технических наук Область научных интересов: светотехника для АПК Публикации: 42

Keywords: plasma, sulfur lamp, quasisolar spectrum, greenhouse.

Роман Анатольевич Жидков

я

. Шш

Малышев Владимир Викторович

Эффекты возникновения оптического излучения (ОИ) при взаимодействии электромагнитного поля с веществом в его различных агрегатных состояниях наблюдались, изучались и даже использовались на протяжении уже более ста лет. Развитие источников

электромагнитных колебаний в направлении повышения уровней мощности и генерируемых частот способствовало, в частности, расширению исследований по применению безэлектродного газового разряда в высокочастотных, а затем и в СВЧ

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 02 (119) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013 109

Энергосберегающие технологии, системы, материалы и приборы

электромагнитных полях.

Хочется отметить, что большой выход ОИ из парогазовой смеси, возбуждаемой СВЧ энергией, дает повод к порождению наукоемкой темы, такой как СВЧ плазмосветотехника, а возможно и нового научного направления.

С 1998 года в ФГУП ВЭИ ведется научный поиск по технической реализации различных модификаций

плазменных светооптических устройств на базе безэлектродного СВЧ разряда [1]. Одно из направлений - плазменный облучатель (ПО) для тепличных хозяйств.

В современных тепличных хозяйствах широко используются НЛВД. НЛВД и плазменная лампа-горелка (ПЛГ) показаны на рис.1.

Рис. 1. Лампы: а) НЛ ВД; б) ПЛГ Fig. 1. General view of lamps: a) NL VD; b) PLG

В отличие от НЛВД, ПЛГ не имеет электродов, не содержит ртуть, имеет более высокий срок службы, различные спектры, а также яркости. Пример

технической реализации светильников с НЛВД и ПЛГ в тепличных хозяйствах показан на рис. 2.

а | б

Рис.2. Установка светильников в теплицах: а) с НЛ ВД и б) ПЛГ Fig 2. Lighting installation in greenhouses: a) NL VD; b) PLG

Чаще всего ПЛГ содержит в качестве буферного газа - аргон, а рабочего вещества - серу. ПЛГ, которая содержит серу, называют серной лампой (СПЛГ). СПЛГ имеет сферическую форму диаметром до 30 мм, что позволяет поместить ее в фокус параболоидного отражателя, который легко сопрягается с полым оптическим световодом (рис. 2б). Такая конструкция дает возможность распределить световой поток, падающий на растения, создавая равномерное распределение освещенности вдоль продольной оси световода с очень малыми потерями (до 2%).

Одна из важных характеристик СПЛГ -квазисолнечный сплошной спектр. Спектр НЛВД и

СПЛГ, а также кривая фотосинтеза (ФАР) для растений, показаны на рис. 3.

г----__

4 \ »

> ■-ч/ /2 \

" / \ 1

Л \ \

f

\ "* *

/ V

A JL^

Рис.3. 1 - спектр СПЛГ; 2 - спектр НЛВД; 3 - ФАР Fig 3. Typical spectrum of: 1. - SPLG; 2 - NLVD; 3 - FAR

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (119) 2013

© Scientific Technical Centre «TATA», 2013

б

а

Р.А. Жидков В.В. Малышев ОБЛУЧАТЕЛЬ С СЕРНОЙ ЛАМПОЙ ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА

Сравнивая спектральные составы СПЛГ и НЛВД можно сделать вывод о том, что в спектре НЛВД -малая доля излучения в синей области спектра (710%). Применительно к выращиванию зеленых культур, интенсивность синей и красной области спектра нужно увеличивать. Этого можно достичь, изменяя спектр ПЛГ с помощью добавок йодидов металлов в рабочее вещество.

Предварительные результаты, полученные в Голландии на огуречных культурах показали, что прирост сухой биомассы растений под облучениями серными лампами относительно освещения под НЛВД выше в 1,3 раза [2].

Еще одно достоинство ПО - возможность имитации режимов восхода и захода солнца. ПО можно включать не сразу в номинальном режиме, а на 60% ниже, постепенно доводя до номинальной мощности и, наоборот, от максимальной до минимальной мощности. Плазмохимические процессы в ПЛГ повторяют солнечные спектры восхода и захода солнца.

Перечисленные достоинства СПЛГ позволяют сделать вывод об эффективности их использования в защищенном грунте.

В результате дальнейших испытаний, проводящихся в Группе аэропонных технологий НИИ «Сельскохозяйственные биотехнологии» РАСХН, будет выявлена эффективность облучения растений СПЛГ по сравнению с НЛВД.

Список литературы

1. Александрова О.Ю., Жидков Р.А., Шлифер Э.Д. Создание осветительных и облучательных установок на базе безэлектродных СВЧ разрядных ламп // Светотехника - 2006, №3.-С.21-27.

2. Sander W. Hogewoning, Peter Douwstra, Govert Trouwborst, Wim van Ieperen, and Jeremy Harbinson. An artificial solar spectrum substantially alters plant development compared with usual climate room irradiance spectra // J. Exp. Bot., March 2010; 61: 1267 -1276.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 02 (119) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013