Kuidas onLED-tulede võimsustiheduspõllumajanduslike kasvuhoonete jaoks arvutatud?
|
1. Põhimõisted ja võimsustiheduse arvutamist mõjutavad tegurid 2. Arvutusmeetodid 3. Näidisarvutused 4. Praktilised kaalutlused ja optimeerimine |
Põllumajanduskasvuhoonete LED-valgustite võimsustiheduse arvutamine on taimede kasvu, energiatõhususe ja üldiste viljeluskulude optimeerimise oluline aspekt. Võimsustihedus viitab kasvuhoonete LED-valgustussüsteemide elektrivõimsusele pindalaühiku kohta. Täpne arvutus aitab kasvatajatel leida tasakaalu fotosünteesiks piisava valguse tagamise ja energiatarbimise minimeerimise vahel. Selles artiklis käsitletakse põllumajanduslike kasvuhoonete LED-valgustite võimsustiheduse arvutamise põhikomponente, meetodeid ja praktilisi näiteid.
1. Põhimõisted ja võimsustiheduse arvutamist mõjutavad tegurid
1.1 Fotosünteetiliselt aktiivne kiirgus (PAR)
PAR on valguse spektraalvahemik (400 - 700 nm), mida taimed fotosünteesiks kasutavad. LED-tulede poolt pakutav PAR-i kogus mõjutab otseselt taimede kasvu. Võimsustiheduse arvutamisel on põhiliseks kaalutluseks suhe elektrilise sisendi ja sellest tuleneva LED-tulede PAR-väljundi vahel. Erinevatel LED-mudelitel on elektrienergia muundamisel PAR-iks erinev efektiivsus ja see efektiivsussuhe, mida sageli väljendatakse μmol/J (mikromoolides footoneid energiadžauli kohta), on arvutuse jaoks üliolulised andmed.
1.2 Taimeliigid ja kasvustaadium
Igal taimeliigil on spetsiifilised valgusnõuded. Näiteks lehtköögiviljad, nagu salat, vajavad üldiselt vähem valgust võrreldes kõrge - valguse - nõudlike taimedega, nagu tomatid või paprika. Lisaks on taimedel erinevatel kasvufaasidel erinev valgusvajadus. Seemikud vajavad tavaliselt vähem intensiivset valgust kui õis- või viljataimed. Need tegurid määravad PAR sihttasemed, mis omakorda mõjutavad võimsustiheduse arvutamist.
1.3 Kasvuhoone paigutus ja struktuur
Kasvuhoone suurus ja kuju, peenarde või riiulite paigutus ning kasvuala kõrgus mõjutavad seda, kuidas LED-valgustid paigaldatakse ja kui palju valgust taimedeni jõuab. Kõrgem kasvuhoone võib vajada võimsamaid LED-tulesid, et tagada madalamal asuvate taimede piisav valgustus, mõjutades seega üldist võimsustihedust.
2. Arvutusmeetodid
2.1 Siht-PAR tasemete määramine
Esiteks peavad kasvatajad uurima ja määrama konkreetse taimeliigi ja kasvufaasi jaoks sobivad PAR tasemed. Näiteks vegetatiivses staadiumis võib salat areneda PAR-tasemega 150 - 200 μmol/m²/s, samas kui õitsemisjärgus tomatitaimed võivad vajada 300 - 500 μmol/m²/s. Need väärtused on järgnevate arvutuste aluseks.
2.2 LED-valguse võimsuse mõõtmine
Kasvatajad peaksid hankima andmeid valitud LED-tulede PAR-väljundi kohta. Tavaliselt esitab selle teabe LED-i tootja toote spetsifikatsioonides. PAR väljundit mõõdetakse tavaliselt ühikutes μmol/m²/s teatud kaugusel valgusallikast. Näiteks võib LED-i kasvuvalgusti PAR väljund olla 300 μmol/m²/s valgusest 30 cm kaugusel.
2.3 Võimsustiheduse arvutamine
Võimsuse tiheduse arvutamise põhivalem on järgmine:
kus LED-i PAR-i efektiivsus on PAR-i kogus (μmol), mis on toodetud LED-valgusti tarbitud elektrienergia džauli kohta.
3. Näidisarvutused
Näide 1: Salati kasvatamine väikeses kasvuhoones
Kasvuhooneteave: Kasvuhoone pindala on 50 m².
Taimenõuded: Vegetatiivses faasis olev salat nõuab PAR-i sihttaset 180 μmol/m²/s.
LED valguse andmed: Valitud LED-valgustite PAR-efektiivsus on 2,0 μmol/J ja PAR väljund 250 μmol/m²/s soovitud paigalduskõrguse juures.
Esiteks arvutage kogu kasvuhoonepinna jaoks vajalik kogu PAR:
Näide 2: Tomatite kasvatamine suuremas kasvuhoones
Kasvuhooneteave: Kasvuhoone pindala on 200 m².
Taimenõuded: Õitsemisjärgus tomatid vajavad PAR-i sihttaset 400 μmol/m²/s.
LED valguse andmed: Valitud LED-valgustite PAR-efektiivsus on 2,2 μmol/J ja PAR väljund 350 μmol/m²/s sobival paigalduskõrgusel.
Arvutage kogu vajalik PAR:
| Näide | Taimeliigid | Kasvuetapp | Kasvuhoone pindala (m²) | Siht-PAR (μmol/m²/s) | LED PAR-tõhusus (μmol/J) | Võimsustihedus (W/m²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Salat | Vegetatiivne | 50 | 180 | 2.0 | 90 |
| 2 | Tomat | Õitsemine | 200 | 400 | 2.2 | 182 |
4. Praktilised kaalutlused ja optimeerimine
4.1 Valguse jaotus
Lisaks võimsustihedusele on oluline valguse ühtlane jaotus kasvuhoones. Valguse ebaühtlane jaotus võib põhjustada taimede ebajärjekindlat kasvu. LED-valgustussüsteemid tuleks projekteerida ja paigaldada nii, et võimsustihedus oleks ühtlaselt jaotunud kogu kasvualal. See võib hõlmata reflektorite, hajutite kasutamist või õiget vahekaugust LED-seadmete vahel.
4.2 Energiatõhusus
Kuigi piisav valgustus on ülioluline, peavad kasvatajad arvestama ka energiakuludega. Suure - tõhususega LED-tulede valimine suure PAR-väljundiga vati kohta võib aidata vähendada võimsustiheduse nõudeid, rahuldades samal ajal tehase valguse vajadusi. Lisaks saab energiakasutust veelgi optimeerida nutikate valgustuse juhtimissüsteemide kasutamine, mis reguleerivad valguse intensiivsust vastavalt taimede kasvufaasile, kellaajale ja loomuliku valguse olemasolule.
4.3 Kulude - tulude analüüs
Võimsustiheduse arvutamine hõlmab ka kulu - tulude analüüsi. Suurem võimsustihedus võib kaasa tuua parema taimede kasvu ja saagikuse, kuid suurendab ka energiatarbimist ja valgustusseadmete esialgseid investeerimiskulusid. Kasvatajad peavad neid tegureid tasakaalustama, et määrata kindlaks kõige kulukam - efektiivne võimsustihedus nende konkreetsete kasvuhoonetoimingute jaoks.
Kokkuvõttekspõllumajanduslike kasvuhoonete LED-valgustite võimsustiheduse arvutamine on keeruline, kuid hädavajalik protsess. Võttes arvesse selliseid tegureid nagu taimenõuded, LED-valgustuse omadused ja kasvuhoone paigutus, saavad kasvatajad täpselt kindlaks määrata sobiva võimsustiheduse, et edendada taimede tervislikku kasvu, optimeerida energiakasutust ja saavutada kasvuhoonekasvatuse majanduslik elujõulisus.
