Оптимизация параметров исследуемой облучательной установки Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.544.4:628.938

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ИССЛЕДУЕМОЙ ОБЛУЧАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

© 2009 г. ассистент Е.П. Ключка

Азово-Черноморская государственная Azov-Blacksea State Agroengineering

агроинженерная академия, г. Зерноград Academy, Zernograd

В статье затронута тема поиска путей энергосберегающих технологий. В движущей облучательной установке, разработанной в АЧГАА, используется принцип переменного облучения. Объектом исследования является светотехническое оборудование и пространственное распределение светового потока для дополнительного облучения растений в теплицах с многоярусном расположением стеллажей. Реализация исследования позволит оптимизировать способы расположения растения по отношению к источнику облучения, скорости движения облучателей, параметры целесообразности применения нового технического приема.

The article deals with the search of energy saving technologies ways. In a movable irradiating device developed in the Academy we use alternating irradiation. The investigating object is a light technical equipment and space distribution of with multi-level neshas. Investigation realization will allow optimizing plant arrangement under irradiation source, speed of irradiators’ movement, expediency parameters of new technical device application.

Проблема повышения продуктивности фотосинтеза - одна из важнейших проблем современного тепличного производства. Фотосинтез является тем уникальным процессом, который обеспечивает воспроизведение жизненных ресурсов человека, особенно продовольствия.

Современные агрофитоценозы обладают КПД использования фотосинтетически активной радиации на уровне 0,5...2%. Теория фотосинтетической продуктивности, основы которой были заложены А.А. Ничипоровичем, показывает возможные пути увеличения КДП фотосинтеза в посевах сельскохозяйственных растений до 5.8% от потока фотосинтетически активной радиации. Очевидно, что необходим поиск существующих возможностей применения методов для создания более высокоэффективных систем фотосинтетического преобразования энергии [1].

В практике защищенного грунта России и за рубежом широко применяется один и тот же технологический принцип -один плодоносящий ярус для выращивания рассады в объеме теплицы. Принципиально изменить технологию выращивания растений защищенного грунта позволит облучательная установка, в которой используется движение облучателей вдоль вертикальной рабочей поверхности. Это позволит увеличить количество плодоносящих ярусов растений в одном и том же объеме теплицы [2]. Объектом исследования является

движущаяся облучательная установка и пространственное распределение светового потока для дополнительного облучения растений в теплицах с многоярусным

расположением стеллажей.

В движущей облучательной установке, разработанной в АЧГАА, используется принцип переменного облучения [3].

Целью настоящего исследования

является снижение энергоемкости тепличного производства, повышение

энергетической эффективности которого

имеет ряд существенных особенностей. Отметим две наиболее важные.

Первая особенность заключается в том, что производственный

электротехнологический процесс

обеспечивается электромагнитной

энергией определенного частотного диапазона. Кроме того, скорость движения облучателя определяет особое

пространственное распределение

облученности по ярусам (ценозов) и предъявляет специальные требования к пространственному распределению потока излучения источниками света. Этот этап (пространственное распределение) должен рассматриваться как процесс,

характеризуемый эффективностью в виде относительной энергоемкости к конечному результату получаемой продукции при определенном техническом способе

облучения.

Вторая особенность -

энергосбережение в тепличном

производстве определяется тем, что в его основе находится биологический объект -растение. Оно имеет собственную интенсивность роста, определенный

график развития фаз и, в частности, выхода продукции. Под эти и другие особенности приходится подстраивать режимы работы технического оборудования и его параметры. Встает важный вопрос -качество рассады как критерий оценки проведенного эксперимента и повышения продуктивности фотосинтеза.

Следует отметить основные факторы, влияющие на эффективность работы

исследуемой облучательной установки.

1. Интенсивность облучения и смена

высокого уровня облучения низким регулируется скоростью движения

облучательной установки. Световой режим, заданный скоростью, создает микроклимат, от которого зависит повышение продуктивности фотосинтеза растений. В свою очередь это обеспечивает равновесие между ростом и развитием растений, т.е. получение качественной рассады.

2. Технические решения,

применяемые в облучательной установке,

дают возможность: увеличить

коэффициент равномерности

распределения света для создания эффекта объемного освещения растений; увеличить коэффициент использования световой энергии; снизить время облучения

растений, но при этом увеличить количество выращиваемой рассады на единицу занимаемой площади.

3. Параметры облучательной

установки, которые обеспечивают повышение коэффициента использования светового потока и уменьшение неравномерности освещения. К таким параметрам относятся: расстояние от

источника излучения до растения; скорость возвратно-поступательного движения; число ламп на единицу площади; длина пути движения ламп. При расчете облучательной установки необходимо учитывать следующие показатели: время прихода лучистой энергии к объекту облучения, облученность в каждой точке технологической поверхности установки. Следует отметить, что оптические свойства листьев в известной степени зависят от угла падения направленного излучения. Увеличение угла падения естественного света с 30 до 70° снижает коэффициент поглощения на 8-10% у блестящих и на 24% у матовых листьев. Это связано с увеличением коэффициента отражения и уменьшением степени пропускания [4, 5].

4. Повышение продуктивности

фотосинтеза при использовании исследуемой установки оценивается получением конечного продукта (т.е. качественной рассады за более короткий срок выращивания). К показателям качества рассады относятся: основные

критерии, определяющие состояние рассады, готовой к пересадке; увеличение сухой массы; получение от рассады раннего высокого урожая; устойчивость к изменениям окружающей среды. Качественная, хорошо развитая рассада обладает большой ассимилирующей резервностью. Толстые стебли, мощная кормовая система предопределяют в дальнейшем опережающие темпы роста,

развитие растений, цветение и первый сбор урожая.

5. Время работы облучаемой установки, а следовательно, и энергозатраты зависят от естественного освещения. Данная установка будет применяться для увеличения светового дня в утренние и вечерние часы. Это достигается релейным включением и выключением установки для повышения эффективности ее использования.

Экспериментальные исследования будут проводиться в следующем направлении: на уровне каждого лотка ряды рассады томата будут находиться под разными углами наклона, что поможет проследить зависимость расположения рассады от места положения источника излучения. В каждой новой серии опытов будет меняться значение скорости возвратно-поступатель-ного движения облучателей. Угол наклона дает особое пространственное распределение потока излучения источником облучения. А регулирование скорости - интенсивность облучения растений в каждый временной отрезок и периоды смены высокой облученности низкой.

Реализация исследования позволит получить совокупность новых положений, заключающихся в оптимизации параметров облучательной установки. А именно:

1. Оптимальный способ

расположения растения по отношению к источнику облучения будет способствовать повышению эффективности использования оптического излучения.

2. Определение оптимальной скорости движения облучателей позволит снизить время облучения растений, но при этом увеличить количество выращиваемой рассады на единицу занимаемой площади.

3. Оптимизация параметров целесообразности применения нового технического приема позволит добиться максимальной продуктивности растений с наименьшими затратами энергии и средств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мокроносов А.Т. Фотосинтез. Физиолого-экологические и биохимические аспекты: учебник для студ. вузов / А.Т. Мокроносов, В.Ф. Гавриленко, Т.В. Жигалова; под ред. И.П. Ермакова. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 448 с.

2. Карпов В.Н., Парантаев Г.В., Кабанен Т.В. Оценка энергетической эффективности энерготехнологических процессов методом конечных отношений (МКО) / Труды международной школы-конференции «Высокие технологии энергосбережения». - Воронеж, 2005. - С. 41-42.

3. C1 2328652 RU F21V21/00. Устройство выравнивания степени облученности в производственных помещениях / Степанчук Г.В., Ключка Е.П., Якушева Е.Е. (Азово-Черномор. гос. агроинж. акад.). - 2006142613/28; Заявл. 01.12.2006. - 2008. - 4 с.

4. Леман В.М. Курс светокультуры растений [Текст]/ В.М. Леман. - М.: Высшая школа, 1976. - 271с.

5. Бухов Н.Г. Динамическая световая регуляция фотосинтеза [Текст]/ Н.Г. Бухов. Физиология растений. - 2004. - Т. 51. - № 6. - С. 825-837.