Kaip yraLED lempučių galios tankisžemės ūkio šiltnamiams apskaičiuoti?
|
1. Pagrindinės sąvokos ir veiksniai, turintys įtakos galios tankio skaičiavimui 2. Skaičiavimo metodai 3. Skaičiavimų pavyzdys 4. Praktiniai svarstymai ir optimizavimas |
LED lempučių galios tankio apskaičiavimas žemės ūkio šiltnamiuose yra esminis augalų augimo, energijos vartojimo efektyvumo ir bendrų auginimo sąnaudų optimizavimo aspektas. Galios tankis reiškia elektros energijos kiekį ploto vienetui, kurį suteikia LED apšvietimo sistemos šiltnamiuose. Tikslus skaičiavimas padeda augintojams išlaikyti pusiausvyrą tarp pakankamo apšvietimo tiekimo fotosintezei ir energijos suvartojimo mažinimo. Šiame straipsnyje bus nagrinėjami pagrindiniai žemės ūkio šiltnamių LED lempučių galios tankio skaičiavimo komponentai, metodai ir praktiniai pavyzdžiai.
1. Pagrindinės sąvokos ir veiksniai, turintys įtakos galios tankio skaičiavimui
1.1 Fotosintetiškai aktyvi spinduliuotė (PAR)
PAR yra šviesos spektrinis diapazonas (400 - 700 nm), kurį augalai naudoja fotosintezei. LED lempučių suteikiamas PAR kiekis tiesiogiai veikia augalų augimą. Apskaičiuojant galios tankį, pagrindinis veiksnys yra ryšys tarp elektros įvesties ir gaunamos LED lempučių PAR išvesties. Skirtingi šviesos diodų modeliai turi skirtingą efektyvumą konvertuojant elektros energiją į PAR, ir šis efektyvumo koeficientas, dažnai išreiškiamas μmol/J (mikromoliai fotonų vienam energijos džauliui), yra labai svarbūs skaičiavimo duomenys.
1.2 Augalų rūšys ir augimo etapas
Kiekviena augalų rūšis turi specifinius šviesos reikalavimus. Pavyzdžiui, žalumynai, tokie kaip salotos, paprastai reikalauja mažiau šviesos, palyginti su daug - šviesos - reikalaujančiais augalais, tokiais kaip pomidorai ar paprikos. Be to, įvairiais augimo tarpsniais augalai turi skirtingus šviesos poreikius. Daigams paprastai reikia mažiau intensyvios šviesos nei žydintiems ar vaisiniams augalams. Šie veiksniai lemia tikslinius PAR lygius, kurie savo ruožtu turi įtakos galios tankio skaičiavimui.
1.3 Šiltnamio išdėstymas ir struktūra
Šiltnamio dydis ir forma, augalų lysvių ar stelažų išdėstymas, auginimo ploto aukštis – visa tai turi įtakos LED šviestuvų įrengimui ir tai, kiek šviesos pasiekia augalus. Aukštesniame šiltnamyje gali prireikti galingesnių LED šviestuvų, kad būtų užtikrinta, jog žemesnio lygio augalai gautų tinkamą apšvietimą ir taip paveiktų bendrą galios tankį.
2. Skaičiavimo metodai
2.1 Tikslinių PAR lygių nustatymas
Pirma, augintojai turi ištirti ir nustatyti atitinkamus PAR lygius konkrečiai augalų rūšiai ir augimo stadijai. Pavyzdžiui, vegetatyviniu laikotarpiu salotos gali klestėti, kai PAR lygis yra 150 - 200 μmol/m²/s, o pomidorų augalams žydėjimo tarpsnyje gali prireikti 300 - 500 μmol/m²/s. Šios vertės yra tolesnių skaičiavimų pagrindas.
2.2 LED šviesos išvesties matavimas
Augintojai turėtų gauti duomenis apie pasirinktų LED lempučių PAR galią. Šią informaciją LED gamintojas dažniausiai pateikia gaminio specifikacijose. PAR išvestis paprastai matuojama μmol/m²/s tam tikru atstumu nuo šviesos šaltinio. Pavyzdžiui, LED auginimo lemputė gali turėti 300 μmol/m²/s PAR galią 30 cm atstumu nuo šviesos.
2.3 Galios tankio apskaičiavimas
Pagrindinė galios tankio skaičiavimo formulė yra tokia:
kur LED PAR efektyvumas yra PAR kiekis (μmol), pagamintas vienam LED šviesos sunaudotos elektros energijos džauliui.
3. Skaičiavimų pavyzdys
1 pavyzdys: salotų auginimas mažame šiltnamyje
Informacija apie šiltnamį: Šiltnamio plotas 50 m².
Augalų reikalavimai: salotoms vegetatyvinėje stadijoje reikalingas 180 μmol/m²/s tikslinis PAR lygis.
LED šviesos duomenys: pasirinktų LED šviestuvų PAR efektyvumas yra 2,0 μmol/J, o PAR našumas – 250 μmol/m²/s, esant norimam montavimo aukščiui.
Pirmiausia apskaičiuokite bendrą PAR, reikalingą visam šiltnamio plotui:
2 pavyzdys: Pomidorų auginimas didesniame šiltnamyje
Informacija apie šiltnamį: Šiltnamio plotas 200 m².
Augalų reikalavimai: Pomidorams žydėjimo stadijoje reikalingas 400 μmol/m²/s tikslinis PAR lygis.
LED šviesos duomenys: Pasirinktų LED šviestuvų PAR efektyvumas yra 2,2 μmol/J, o PAR našumas – 350 μmol/m²/s, esant tinkamam montavimo aukščiui.
Apskaičiuokite visą reikalingą PAR:
| Pavyzdys | Augalų rūšys | Augimo etapas | Šiltnamio plotas (m²) | Tikslinis PAR (μmol/m²/s) | LED PAR efektyvumas (μmol/J) | Galios tankis (W/m²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Salotos | Vegetatyvinis | 50 | 180 | 2.0 | 90 |
| 2 | Pomidoras | Žydėjimas | 200 | 400 | 2.2 | 182 |
4. Praktiniai svarstymai ir optimizavimas
4.1 Šviesos paskirstymas
Be galios tankio, labai svarbu vienodas šviesos pasiskirstymas šiltnamyje. Netolygus šviesos pasiskirstymas gali sukelti nenuoseklų augalų augimą. LED apšvietimo sistemos turi būti suprojektuotos ir įrengtos taip, kad galios tankis būtų tolygiai paskirstytas visame auginimo plote. Tai gali apimti atšvaitų, difuzorių arba tinkamą atstumą tarp LED šviestuvų.
4.2 Energijos vartojimo efektyvumas
Nors labai svarbu užtikrinti pakankamai šviesos, augintojai taip pat turi atsižvelgti į energijos sąnaudas. Pasirinkus didelio - efektyvumo LED lemputes su didele PAR galia vienam vatui, galima sumažinti galios tankio reikalavimus, kartu patenkinant augalų apšvietimo poreikius. Be to, naudojant išmaniąsias apšvietimo valdymo sistemas, reguliuojančias šviesos intensyvumą pagal augalų augimo stadiją, paros laiką ir natūralios šviesos prieinamumą, galima dar labiau optimizuoti energijos naudojimą.
4.3 Kaštų - naudos analizė
Skaičiuojant galios tankį taip pat reikia atlikti sąnaudų - naudos analizę. Didesnis galios tankis gali lemti geresnį augalų augimą ir derlių, bet taip pat padidinti energijos suvartojimą ir pradines investicijų į apšvietimo įrangą sąnaudas. Augintojai turi subalansuoti šiuos veiksnius, kad nustatytų ekonomiškiausią - efektyvų energijos tankį konkrečioms šiltnamio sąlygoms.
Apibendrinant,Žemės ūkio šiltnamių LED lempučių galios tankio apskaičiavimas yra sudėtingas, bet būtinas procesas. Atsižvelgdami į tokius veiksnius kaip augalų reikalavimai, LED šviesos charakteristikos ir šiltnamio išdėstymas, augintojai gali tiksliai nustatyti tinkamą galios tankį, kad paskatintų sveiką augalų augimą, optimizuotų energijos naudojimą ir pasiektų ekonominį šiltnamio auginimo gyvybingumą.
