CC BY
70
Учебное пособие / Под общей ред. д-ра техн.наук, проф. Л.А.Саплина. Челябинск: ЧГАУ, 2000. -194 с.
2. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н Методы повышения надежности энергообеспечения крестьянских (фермерских) хозяйств// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. Теоретический и научно-практический журнал. 2016. №88-С. 53-59.
3. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н. Методы энергосбережения и повышения энергоэффективности сельскохозяйственного производства / А.Ф. Эрк, В.Н.Судаченко // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2015. - № 87. - С.233-239.
4. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н, Тимофеев Е.В., Размук В.А. Выбор типа электроснабжения сельскохозяйственных предприятий с использованием солнечных электростанций // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2016. - № 89. - С.19- 23.
6. 5. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Бутримова Е.И. Эффективность использования энергоресурсов в сельхозпредприятиях молочного направления // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2016. - № 89. - С. 12-19.
5. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н, Тимофеев Е.В., Размук В.А. Методы повышения эффективности использования электрической энергии в животноводстве // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2016. - № 89. - С.23-32.
6. Бровцин В.Н., Эрк А.Ф, Ковалева О.В. Анализ энергоэффективности предприятий молочного направления.// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2014. - №85. -С.84-89.
УДК 628.979:581.035
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОГО ФИТООБЛУЧАТЕЛЯ
С.А. РАКУТЬКО, д-р техн. наук, А.П. МИШАНОВ, Е.Н. РАКУТЬКО, А.Е. МАРКОВА, канд.с.-х.наук
Целью разработки является создание высокоэффективного фитооблучателя, позволяющего выращивать экологически чистые зеленые культуры, а так же рассаду овощных культур. В настоящее время широкое применение в светокультуре в качестве источников излучения находят светодиоды (СД) с произвольным спектром. Стоимость фитооблучателей только на светодиодах достаточно высока. Более экономичным источником являются люминесцентные лампы (ЛЛ), однако в их спектре отсутствует излучение на необходимых для растений длинах волн. Для решения этой проблемы применяют комбинированные облучатели с различными типами источников. Созданный фитооблучатель содержит две люминесцентные лампы Philips TL-D 18W/54-765 и девять светодиодов ARPL-Star-3W, излучающих в красном и дальнекрасном диапазонах. Возможны
46
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
следующие сочетания спектров: 1) только ЛЛ; 2) ЛЛ + 4 красных СД; 3) ЛЛ+ 4 красных + 3 дальнекрасных СД; 4) ЛЛ + 4 красных + 5 дальнекрасных СД. Основные технические данные фитооблучателя: габаритные размеры 730 х 255 х 170 мм, масса 5,0 кг, номинальное напряжение сети 220 В, максимальная потребляемая мощность 44 Вт, максимальный фотонный поток 160 мкмоль/с/кв.м. При использовании разработанного фитооблучателя ожидается повышение эффективности поглощения световой энергии выращиваемыми растениями, что позволит сократить длительность периода вегетации до начала плодоношения, увеличить продуктивность самих растений, а также повысить товарные качества продукции и содержание в ней сахаров и витаминов. Область применения фитооблучателя - фермерские хозяйства, подсобные теплицы, домашнее использование.
Ключевые слова: светокультура, фитооблучатель, комбинированное облучение, люминесцентная лампа, светодиод.
SUBSTANTIATION OF PARAMETERS OF COMBINED PHYTO-IRRADIATOR
S.A. RAKUTKO, DSc (Eng), A.P. MISHANOV, E.N. RAKUTKO, A.E. MARKOVA
Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in
Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg
The aim of the work was to design a highly effective phyto-irradiator that allows growing ecologically clean leaf vegetables and seedlings of other vegetable crops. At present, light emitting diodes (LED) are widely used in the indoor plant lighting as radiation sources with the selectable emission spectrum. But irradiators consisting of only LEDs are rather expensive. Fluorescent lamps (FL) are more cost-effective light sources but in their spectrum there is no emission of wavelengths needed by plants. To solve this problem, combined irradiators with different types of light sources are used. The designed phyto-irradiator has two Philips TL-D 18W/54-765 fluorescent lamps and nine ARPL-Star-3W LEDs emitting in red and far-red ranges. The following combinations of spectra are possible: 1) only FL; 2) FL + 4 red LEDs; 3) FL + 4 red + 3 far-red LEDs; 4) FL + 4 red + 5 far-red LEDs. Such a phyto-irradiator has the dimensions of 730 x 270 x 170 mm, the weight of 5.0 kg, the rated voltage of 220 V, maximum power consumption of 44 W, and maximum photon flux of 160 ^mol/sec/sq.m. When using the designed phyto-irradiator, an increase in the efficiency of light energy absorption by cultivated plants is expected. This will allow reducing the duration of the vegetative period before the beginning of fruiting, increasing the productivity of the plants themselves, inproving the commercial quality of products and the content of sugars and vitamins. The areas of application of the device are private farms and greenhouses as well as domestic use.
Keywords: indoor plant lighting, phyto-irradiator, combined irradiation, fluorescent lamp, LED. ВВЕДЕНИЕ
Оптическое излучение (ОИ) играет определяющую роль в продукционном процессе растений. Подсветка зелени это один из самых важных вопросов при организации ее выращивания. Дополнительный свет во многом обуславливает успех развития здоровых и крепких растений. Плюсами дополнительной подсветки являются продление светового дня, что особенно актуально при раннем выращивании рассады. Дополнительное излучения позволяет обеспечить равномерность пространственного распределения потока. Применение заданного спекрального состава потока гарантирует гармоничное поэтапное развитие растений до взрослых культур. При использовании ОИ в светокультуре необходимым условием является строгое нормирование спектра излучения, равномерности и величины
облученности. Важнейшими составляющими в спектре являются красный и дальнекрасный диапазоны, ответственные за рост и развитие растений, и синий, обеспечивающий правильное развитие клеток.
В настоящее время широкое применение в светокультуре в качестве источников излучения (ИИ) находят светодиоды (СД), спектр излучения которых может быть задан практически любым. Однако фитооблучатель, выполненный только на СД, будет достаточно дорогим, что является сдерживающим фактором его применения в домашних условиях, зимнем саду или небольшой теплице. Экономичным является применение люминесцентных ламп (ЛЛ), однако в их спектре отсутствует излучение необходимых для растений длин волн. Для решения этой проблемы применяют комбинированные (гибридные) облучатели с различными типами ИИ.
В научно-исследовательской лаборатории энергоэффективных электротехнологий института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) созданы теоретические основы и накоплен практический опыт энергоэкологического анализа и синтеза облучательных установок культивационных сооружений. Разработаны практические приемы проектирования и оценки эффективности отдельных энергосберегающих мероприятий, обоснованы энергоэкологичные режимы работы облучательных установок и алгоритмы управления их энергоэффективностью и экологичностью [1].
Целью данного исследования был теоретическое обоснование и разработка энергоэффективного фитооблучателя для выращивания экологически чистой зелени и рассады.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОМБИНИРОВАННОГО ОБЛУЧЕНИЯ
Комбинированным принято считать облучение поверхности или объема объекта ОИ одновременно в двух и более спектральных диапазонах. Соответственно, такие облучатели называются комбинированными. В сельском хозяйстве наиболее часто применяемые комбинации составляются из видимого с ультрафиолетовым и инфракрасного с ультрафиолетовым ОИ [2]. Установлено, что конечный эффект комбинированного облучения выше, чем суммарный эффект при облучении составляющими потоками в отдельности даже при сохранении одинаковой дозы. Примером комбинированных облучателей, удовлетворяющих указанным в определении требованиям, являются облучатели установок ИКУФ и "Луч".
В настоящее время спектральный состав ОИ в светокультуре принято характеризовать долями потока в отдельных спектральных диапазонах фотосинтетически активной радиации (ФАР): синем kB (400..500 нм), зеленом kG (500..600 нм), красном kR (600..700 нм) и дальнекрасном kFR (700..780 нм). Выявлено, что синий свет подавляет удлинение гипокотиля и приводит к производству биомассы, а красный способствует удлинению гипокотиля и увеличению площади листьев [3]. Дальнекрасное излучение, действуя на фотопреобразования фитохрома, является необходимым для нормальных фотоморфогенетических процессов в растениях [4]. Экспериментально найдены спектральные соотношения, обеспечивающие наилучшие результаты для ряда культур. Например: для огурца - kHB : k"G : kR = 17 % : 40 % : 43 % , для томата - kHB : k"G : kR = 15 % :
17 % : 68 % [5]. Для анализа применимости спектра используют так же соотношения kR : kB и kR : kFR. Низкое соотношение kR : kFR вызывает ряд реакций в растениях, известных как
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
синдром избегания затенения, которые включают удлинение междоузлий, черешков и листьев, усиление апикального доминирования, сокращение разветвления и ускорение цветения. Напротив, высокое соотношение кри вызывает физиологические реакции, приводящие к компактной кроне растений.
Энергоемкость процесса облучения теоретически минимальна при полном соответствии создаваемых значений к нормируемым значениям.
Анализ спектра применяемых для облучения растений ИИ показывает, что не существует промышленно выпускаемого источника, спектр излучения которого, задаваемый ki, точно соответствовал бы требованиям рассматриваемых культур, задаваемым к".
Приблизить спектральные параметры потока к нормируемым возможно применением нескольких разноспектральных ИС. Для двух источников (А и В) доля каждого ИИ в общем потоке характеризуется коэффициентом комбинации потоков
Фа
— =-А-
Фа + Фв , (1)
где ФА, Фв - соответственно потоки от источников А и В.
При этом спектральные доли в совокупном излучении
к- = —к - кВ)+кВ, (2)
где кА, кв - доли потоков в^ыхспектральных диапазонах источников А и В.
Отклонение спектральных параметров от нормируемых значений приводит к дополнительным потерям, что увеличивает энергоемкость процесса облучения. Природа возникающих потерь связана с необходимостью обеспечить требуемую дозу облучения в определенном «дефицитном» спектральном диапазоне, завысив ее в других диапазонах. В этом случае энергоемкость
еп = МАХ \к-1
' \ к (3)
Для обеспечения энергосбережения необходимо задать режим работы облучательной установки, соответствующий минимуму на функциональной зависимости £— = / —)
.Достижение минимума энергоемкости светокультуры путем варьирования параметров облучения, условий окружающей среды и других факторов является критерием эффективности светокультуры при оптимизации процесса выращивания растений [6].
До массового применения СД коррекция спектра была возможно только путем применения источников с различным, характерным для данного типа ИИ широкополосным спектром излучения. В качестве методики расчета комбинированного облучения рассмотрим следующий пример [7].
Пусть для создания наиболее приемлемого спектра в светокультуре огурца применяют лампы ДНаТ400 (источник А, спектральный состав излучения характеризуется коэффициентами кА : кА : кА =7 % : 56 % : 37 %) и ДРИ400 (источник В, спектральный состав излучения характеризуется коэффициентами кВ : кА : кВ = 39 % : 43 % : 18 %).
Расчет коэффициента комбинации производят следующим образом. Для всего диапазона изменения коэффициента комбинации потоков (0 < ц< 1)по формулам (2) и (3)
находят значения долей потоков ^ и энергоемкости ец. Полученные значения kЦlи е откладывают на графиках (рис.1 и 2). Из графиков находят, что минимальное значение энергоемкости (етП=1,3 отн.ед.) наблюдается при оптимальном коэффициенте комбинации
потоков ¡иопт =0,8 отн.ед.
в
к,, %
50
кЛ
40
кА Л сип
30
20
кА Ккр
10
= /(ц)
*„=/<Ц>
= ЛИ) 1
1 кр
0,2
0,4
0,6
0,8 ц,отн. ед.
е, отн. еД.
2,5 2
1,5 1
0,5 0
£ ~ Аи)
0,2
0,4
0,6
ц ,отн. ед.
Рис. 1. Зависимости долей энергии в спектральных диапазонах суммарного потока от коэффициента комбинации потоков ki = f (ц) двух ИС
Рис.2. Зависимость величины энергоемкости процесса облучения растений от коэффициента комбинации потоков ец = / (ц) двух ИС
Режим работы облучательной установки задают таким образом, что бы 80 % энергии на досвечивание растений обеспечивалось действием ДНаТ400, а 20 % - ДРИ400. Этого добиваются выбором соответствующей пропорции количеств этих ламп. Интенсивность и продолжительность облучения назначают исходя из технологических требований.
В настоящее время имеется возможность выбора СД с узким спектром излучения в требуемом диапазоне, поэтому возможности создания комбинированного облучателя с точно заданным спектром расширяются.
Коэффициент комбинации зависит не только от спектральных характеристик ИИ, но и от компоновочной схемы. Коэффициент комбинации легко определяется по обычно известным фотометрическим данным облучателя и служит удобным параметром для качественной характеристики специальных фотометрических свойств комбинированного облучателя. Кроме того, при наличии этого параметра, оказываются применимыми традиционные графические и аналитические методы фотометрического расчета установок комбинированного облучения и оценка качества и эффективности этого процесса.
Конструктивно комбинированные облучатели могут выполняться с общей осью симметрии обоих круглосимметричных излучателей, с общей плоскостью симметрии линейных ИИ и как комбинация линейного и круглосимметричногоИИ. Наиболее простым, с точки зрения фотометрической оценки, является первый случай. Более сложную задачу представляет определение и анализ фотометрических характеристик комбинированного облучателя, имеющего два отдельных ИИ, которые нельзя представить одним точечным источником с двумя различными кривыми пространственного распределения потоков.
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
Для комбинированного облучения могут быть использованы основные понятия и методы теории множеств. Любая точка облучаемой поверхности может рассматриваться как элемент множества. Свойством элементов множества является уровень облученности Е . По этому свойству на поверхности могут быть определены подмножества. В случае комбинированного облучения при заданном соотношении облученностей от двух потоков зона поверхности, удовлетворяющая этому заданию, может рассматриваться как пересечение двух множеств [8].
Для дальнейших пояснений удобнее характеризовать соотношение потоков величиной V = ФА / Фв . Несложно показать, что V = [ /(1 — [).
Пусть X(Е1) - множество точек, облученность которых от первого ИИ равна Е1;
У(Е2)- множество точек, облученность которых от второго ИИ равна Е2. Если принятые свойства элементов множеств удовлетворяют условию Е1 = vE2, то для одних и тех же точек М можно записать
М е X(уЕ2). М е У(4)
Поэтому можно говорить о пересечении двух множеств
М е X(Е1) П У(Е2), (5)
или искомую область точек описать объединением множества точек М на плоскости по значению Е2 с учетом того обстоятельства, чтоv - размерный коэффициент:
м и [х(^)ПУ(Е2)\
0<Е2 <® (6)
Проектируемый фитооблучатель представляет собой комбинацию линейного источника - ЛЛ, и точечных - СД. На рисунке 3 показаны зоны пересечения множества точек с заданными свойствами по облученности в случае светящейся линии и излучающей точки. В левой части рисунка показана зависимость облученности от расстояния до проекции светящейся линии на облучаемую поверхность Е = f (Е). Кривые равной облученности представляют собой параллельные линии. В правой части рисунка показана зависимость облученности от расстояния до проекции точечного ИИ на облучаемую поверхность Е = f (Я). Кривые равной облученности в этом случае представляют собой концентрические окружности.
Рис. 3. Зоны пересечения множества точекс заданными свойствами по облученности
Закрашенные области на рисунке представляют собой зоны, где удовлетворяются требования по коэффициенту комбинации потоков. В случае нескольких ИИ картина распределения зон строится аналогичным образом.
При использовании комбинированного бинарного потока эффективный телесный угол становится функцией коэффициента комбинации составляющих потоков. Определение эффективной поверхности облучения по ограничительным требованиям к коэффициенту комбинации в этом случае должно сочетаться с учетом требований к величине облученности каждым из составляющих потоков. Понятие коэффициента комбинации позволяет перейти к определению комбинированной яркости через пространственное распределение коэффициента комбинации сил излучения. Предложенные понятия и методы делают возможным расчет параметров бинарного облучателя методами, используемыми для монопотоков. Энергоемкость процесса бинарного облучения является функцией коэффициента комбинации составляющих потоков [9].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Из патентного поиска выявлен ряд технических решений в области комбинированного облучения для светокультуры. Так, известен комбинированный светильник, содержащий светотехническую арматуру, газоразрядную лампу высокого давления, СД, пускорегулирующую и питающую аппаратуру, при этом доли потоков от газоразрядной лампы и СД выбраны таким образом, что бы суммарный спектр удовлетворял требованиям растений в области ФАР [10]. Предложен комбинированный светильник, содержащий корпус с посадочными местами для ЛЛ и пускорегулирующую аппаратуру, в котором СД могут работать вместе с ЛЛ и устанавливаться в те же посадочные места [11]. Научно-внедренческая компания «Фитотехника» выпускает фитосветильник, представляющий собой комбинацию из двух ЛЛ и одной СД матрицы с сине-красным спектром. Предусмотрена возможность как совместного, так и раздельного включения ламп [12]. Недостатками известных конструкций являются, прежде всего, недостаточное качество создаваемого облучения, как по его равномерности, так и по спектральному составу.
Разработанный в лаборатории фитооблучатель (рис. 4) состоит из несущей арматуры, блока управления, отражателя и ИИ, в качестве которых используются две люминесцентных лампы Philips TL-D 18W/54-765 и светодиоды ARPL - Star - 3W, излучающие в красном и дальнекрасном диапазонах. Красные СД взяты в количестве 4 шт. Дальнекрасные СД взяты в количестве 5 шт и коммутируются двумя группами, по 3 и 2 светодиода.
Рис. 4. Внешний вид фитооблучателя
Питание ИИ осуществляется от электронных балластов. Блок управления позволяет ступенчато задать интенсивность дальнекрасного облучения и плавно регулировать время включения и выключения фитооблучателя. Несущая арматура включает в себя каркас, две
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
торцевые панели, на одной из которых смонтированы органы управления, два кронштейна горизонтального подвеса, стягивающие соединительные винты.
Внешняя система управления позволяет реализовать режим импульсного включения СД с управлением временем экспозиции и длительностью темновых пауз.
Спектр излучения фитооблучателя в различных режимах включения ИИ показан на рисунке 5. На рисунке 6 показана зависимость фотонной облученности (по центру) от высоты подвеса фитооблучателя.
« й
й К
^ В
Л ^
£ ^
о ^
& и
И
К
О
1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
0,0
ЛЛ
ЛЛ+КР
ЛЛ+КР+3ДК
ЛЛ+КР+5ДК
400 500 600 700
Длина волны, нм
800
Рис. 5. Спектр излучения фитооблучателя в различных режимах (отн.ед.)
200
0 10 20 30 40 50 60
Высота подвеса, см
Рис. 6. Зависимость фотонной облученности от высоты подвеса
В таблице 1 приведены значения коэффициентов и соотношений, характеризующих спектр излучения фитооблучателя в различных режимах коммутации.
Таблица 1
Коэффициенты и соотношения, характеризующие спектр
Параметр Режим работы
ЛЛ ЛЛ+КР ЛЛ+КР +3ДК ЛЛ+КР +5ДК
Доля синего потока кв, % 35,6 22,3 18,0 16,1
Доля зеленого потока ко, % 44,3 28,1 22,7 20,3
Доля красного потока к^ % 16,7 46,6 37,4 33,3
Доля дальнекрасного потока % 3,4 3,0 21,8 30,3
Отношение к^кв, отн.ед. 0,5 2,1 2,1 2,1
Отношение к^кр^ отн.ед. 4,9 15,6 1,7 1,1
Технические данные фитооблучателя: габаритные размеры 730 х 270 х 170 мм; максимальный фотонный поток 160 мкмоль.с-1.м-2; масса 5,0 кг; номинальное напряжение сети 220 В; номинальная частота тока 50/60 Гц; коэффициент мощности не менее 0,95; потребляемая мощность 44 Вт. Тип кривой силы света М (в меридианальной плоскости) и Д (в продольной плоскости) по ГОСТ 1767782. Фитооблучатель соответствует требованиям ТУ 16545.44383. Условия эксплуатации: температура окружающего воздуха от 30 до 50 0С; относительная влажность воздуха 80 % при температуре 20 0С. Группа условий эксплуатации
в части воздействия механических факторов М1 по ГОСТ 17516.1-90. Степень защиты IP43 по ГОСТ 14254-96.
Светодиодная технология на сегодняшний день является еще относительно дорогой, что бы вытеснить освещение ЛЛ или натриевыми лампами. Однако комбинируя спектры этих традиционных источников с СД можно не только оптимизировать спектральный состав для различных растений и различных физиологических процессов (рост, цветение, эффективность фотосинтеза), но и создать экономически эффективную систему освещения. В последних исследованиях комбинации СД и ЛЛ используются для поиска улучшения роста или метаболических эффектов [13].
Были проведены многочисленные эксперименты для оценки действия синих СД, дополнительных к натриевым лампам, а также в сочетании с красными СД в различных соотношениях на рост и развитие томатов, огурцов и перца растений в теплицах или климатических камерах. Сообщается, что на ранних стадиях роста томатов (до второго настоящего листа) никаких существенных различий в росте и морфологических параметрах не были замечены при различных соотношениях синих и красных СД, применяемых дополнительно к естественному освещению в теплице [14]. С другой стороны, по литературным данным известно, что синий свет в спектре требуется для нормальной структуры хлоропластов, строения листа и для предотвращения нарушений фотосинтеза [15]. При этом дополнительный поток зеленого света способствует увеличению площади листьев, сырой и сухой массы рассады огурцов, томатов и перца [16]. В предлагаемом фитооблучателе источником излучения синего и зеленого диапазонов является ЛЛ, в потоке которой они составляет соответственно 35,6 % и 44,3 %. Однако доли красного и дальнекрасного диапазонов в спектре ЛЛ недостаточны (соответственно 16,7 % и 3,4 %), что обусловливает низкое соотношение kR:kB=0,5 и высокое соотношение kR : kFR=4,9.
Сообщается, что красный свет СД, применяемый отдельно или в комбинации с ЛЛ или естественным освещением, активирует действие антиоксидантной системы. Освещение красным светом дополнительно к холодному белому свету ЛЛ приводит к увеличению концентрации фенольных смол в молодых листьях салата на 6 %. Дальнекрасное излучение оказывает существенное влияние на характеристики роста салата: увеличение биомассы, длину листа, однако негативно влияет на концентрацию хлорофилла, антоцианов и каротиноидов [17]. За счет применения дополнительных красных и дальнекрасных светодиодов в разработанном фитооблучателе в зависимости от режима комутации возможно повышение соотношения kR : kB до 2,1 и достижение соотношения kR : kFR значениям 1,1; 1,7 и 15,6. Это позволяет выбрать оптимальный режим облучения в частных случаях использования фитооблучателя в зависимости от выращиваемой культуры или фазы ее развития.
ВЫВОДЫ
Разработка конкретных алгоритмов управления фитооблучателем с учетом общих закономерностей влияния отдельных спектральных диапазонов на растения является задачей дальнейших исследований.
Применение фитооблучателя должно значительно повысить эффективность использования световой энергии выращиваемыми растениями, а значит, позволить сократить длительность периода вегетации до начала плодоношения, увеличить продуктивность самих
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
растениеводстваи животноводства_
растений, а также повысить товарные качества плодов и содержание в них Сахаров и витаминов.
Работа проводилась в рамках госзадания № 0669-2015-0004 "Разработка научных основ и создание системы управления светокультурой, обеспечивающих повышение энергоэффективности и экологичности производства" в научно-исследовательской лаборатории энергоэффективных электротехнологий в АПК государственного бюджетного научного учреждения «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП). Фитооблучатель удостоин золотой медали в конкурсе Международной агропромышленной выставки «Агрорусь-2017» в номинации «За достижения в области сельскохозяйственной науки».
ЛИТЕРАТУРА
1. Ракутько С.А., Маркова А.Е., Мишанов А.П., Ракутько Е.Н. Энергоэкология светокультуры - новое междисциплинарное научное направление // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2016. № 90. С. 14-28.
2. Карпов, В.Н. Фотометрические основы повышения эффективности использования электроэнергии в облучательных установках / В.Н.Карпов.- Л.: ЛСХИ, 1984.-32 с.
3. Johkan M, Shoji K, Goto F, Hahida S, Yoshihara T. Effect of green light wavelength and intensity on photomorphogenesis and photosynthesis in Lactuca sativa. Environmental and Experimental Botany. 2012.-№75.-p.128-133.
4. Rajapaske N.C., Pollock R.K., McMahon M.J., Kelly J.W., Young R.W. Interpretation of light quality measurements and plant response in spectral filter research. HortScience, 1992.-№ 27.-p. 1208-1211.
5. Прикупец Л.Б., Тихомиров А.А. Оптимизация спектра излучения при выращивании овощей в условиях интенсивной светокультуры // Светотехника.- 1992.- No 3.- С. 5-7.
6. Ракутько Е.Н., Ракутько С.А. Сравнительная оценка эффективности источников излучения по энергоемкости фотосинтеза // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 2 (12). С. 50-54.
7. Ракутько С.А. Патент РФ № 2406294. Способ энергосберегающего регулирования радиационного режима при досвечивании растений / Заявка 2009121239, 03.06.2009.
8. Карпов, В.Н. Энергосберегающая методология применения лучистой энергии в сельскохозяйственном производстве: Автореф. дис. ... докт.техн.наук.- Челябинск, 1985.-37с.
9. Ракутько С.А. Повышение эффективности оптических электротехнологий в АПК путем снижения энергоемкости этапов технологического процесса облучения/ Дисс. докт.технич. наук. СПбГАУ, Санкт-Петербург, 2010.
10. Сысун В.В. Патент РФ № 2510647. Комбинированный светильник / Заявка 2012135958/07, 22.08.2012.
11. Петров В.А. Патент РФ на ПМ № 128814. Люминесцентно-светодиодный светильник комбинированный / Заявка 2012144721/07, 19.10.2012.
12. Фитосветильник PlantWING combi 2х24. Рекламно - техническо описание. http://rastenievod.ru/ products /fitosvetilniki-plantwing-combi-2x24.
13. Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D., Hsu M.H., Yang Z.W., Yang C.M. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hidroponically grown lettuce (Lactuca sativaL. var. capitata). Scientia Horticulturae, 2013.-№150.- p. 86-91.
14. Hernández R., Kubota C. Tomato seedling growth and morphological response to supplemental LED lighting red:blue ratios under varied daily solar light integrals. Acta Horticulturae, 2012.- №956.-p.187-194.
15. Liu X.Y., Guo S.R., Xu Z.G., Jiao X.L., Takafumi T. Regulation of chloroplast ultrastructure, cross-section anatomy of leaves, and morphology of stomata of cherry tomato by different light irradiations of light-emitting diodes. HortScience, 2011.-№ 46.-p. 217-221.
7. 16. Samuoliene G., Brazaityte A., Duchovskis P., Virsile A., Jankauskiene J., Sirtautas R., Novickovas A., Sakalauskiene S., Sakalauskaite J. Cultivation of vegetable transplants using solid-state lamps for the short-wavelength supplementary lighting in greenhouses. Acta Horticulturae, 2012.-№952.- p.885-892.
16. Li Q., Kubota C. Effects of supplemental light quality on growth and phytochemicals of baby leaf lettuce. Environmental and Experiment Botany, 2009.- №67.- p.59-64.
УДК631.152
МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ МОЩНОСТИ И ВЫБОРА ОБОРУДОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ АВАРИЙНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ СЕЛЬХОЗПРОИЗВОДСТВА
В.Н.СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук, А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук, Е.В. ТИМОФЕЕВ, канд. техн. наук
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства», Санкт-Петербург, Россия
В работе приведены факторы, оказывающие влияние на снижение надежности энергообеспечения большинства малых и средних сельхозпредприятий: третья категория электроснабжения, допускающая плановые отключения до 24 часов в сутки, но не более 72 часа в год; аварийные отключения, весьма частые на сельских территориях; отключения по инициативе гарантирующих поставщиков и электросетевых компаний. Каждое отключение сельхозпредприятий наносит технологический ущерб, обусловленный недовыпуском и невозвратной потерей продукции. Так, например, при длительности простоя технологической линии доения лишь 1,5 часа недовыпуск продукции составляет 7%. Решается эта проблема сельхозпредприятиями путем включения резервного источника энергоснабжения на период отключения от централизованной сети. При этом его мощность рассчитывается на энергообеспечение всех потребителей электроэнергии предприятия. В связи с постоянных ростом тарифов на энергоресурсы такое решение скажется на себестоимости производимой продукции. В статье предлагается методика обоснования мощности аварийного источника, достаточной лишь для энергообеспечения основных технологических процессов предприятия на период отсутствия централизованного энергоснабжения. Таким образом решается проблема снижения капитальных и эксплуатационных затрат на аварийную систему
