Lampy LED do uprawy szklarni
Jak wykorzystać dodatkowe oświetlenie, aby zmaksymalizować-roczne plony w ciągu całego roku
Wejdź do komercyjnej szklarni w grudniu w Holandii, Kanadzie lub na północno-zachodnim wybrzeżu Pacyfiku, a zobaczysz coś, co nie istniało dwadzieścia lat temu: rzędy opraw LED zamontowanych nad baldachimem upraw, które cicho pracują przez krótkie zimowe dni, utrzymując owocowanie pomidorów i wzrost sałaty w tym samym tempie, co w lipcu.
To dodatkowe oświetlenie w pracy -, które po cichu staje się jedną z najważniejszych decyzji dotyczących infrastruktury w nowoczesnej komercyjnej produkcji szklarniowej.
Ten podręcznik jest przeznaczony dla operatorów szklarni, planistów obiektów i hodowców, którzy chcą jasnego, praktycznego opisu tego, jak to zrobićLampy LED do uprawy szklarnifaktycznie pracujesz w rzeczywistych operacjach, - od obliczania odstępu DLI, przez wybór pomiędzy oświetleniem górnym a oświetleniem-pomiędzy, a skończywszy na zrozumieniu, co liczby faktycznie oznaczają dla Twoich wyników finansowych.
I od razu warto powiedzieć coś: oświetlenie szklarni zasadniczo różni się od upraw wertykalnych czy upraw w pomieszczeniach zamkniętych. Większość problemów, które widzimy w projektach oświetlenia szklarni, wynika z tego, że hodowcy stosują logikę uprawy w pomieszczeniach zamkniętych w środowisku szklarniowym. Jeśli popełnisz błąd na etapie specyfikacji, nie tylko stracisz wydajność, - ale zamkniesz się na lata niepotrzebnych kosztów energii i niestabilnych wydajności. To nie jest to samo, a różnica ma większe znaczenie, niż powie większość dostawców.
Dlaczego hodowcy szklarni zwracają się w stronę dodatkowego oświetlenia LED
Głównym wyzwaniem komercyjnej produkcji szklarniowej nie jest technologia -, lecz słońce. Naturalne światło jest niespójne, sezonowe i-zależne od położenia geograficznego. Szklarnia w Minnesocie lub Szkocji otrzymuje w grudniu znacznie mniej użytecznego światła niż w czerwcu. Pochmurny tydzień w skądinąd produktywnym miesiącu może spowodować, że cała partia upraw spadnie poniżej docelowej wartości DLI, spowalniając wzrost, zmniejszając plony i zakłócając harmonogram produkcji, na którym polegają Twoi kupujący.
Komercyjne oświetlenie szklarnirozwiązuje ten problem - nie zastępując światła słonecznego, ale wypełniając lukę między tym, co zapewnia słońce, a rzeczywistymi potrzebami upraw.
Globalny rynek oświetlenia do ogrodnictwa szklarniowego wyceniono na około 2,8 miliarda dolarów w 2023 r. i przewiduje się, że do 2028 r. przekroczy 6,5 miliarda dolarów. Wzrost napędzany jest trzema zbieżnymi trendami: rosnącymi obawami dotyczącymi bezpieczeństwa żywności, które wymuszają lokalną-produkcję przez cały rok,-poprawą efektywności energetycznej, dzięki której dodatkowe oświetlenie LED będzie opłacalne ekonomicznie na dużą skalę, oraz popytem konsumentów na produkty o stałej-jakości niezależnie od pory roku.
W przypadku komercyjnych operatorów szklarni uzasadnienie biznesowe jest coraz prostsze:
Spójność plonów
Dodatkowe oświetlenie stabilizuje produkcję roślinną w różnych porach roku. Zamiast o 40% niższej wydajności w miesiącach zimowych, dobrze-zaprojektowany system zapewnia przewidywalne wielkości partii przez cały rok-przez cały rok-, a tego właśnie potrzebują nabywcy supermarketów i usług gastronomicznych.
Kontrola czasu cyklu
Dzięki dodatkowemu oświetleniu hodowcy mogą utrzymać docelową wartość DLI niezależnie od pogody, skracając cykle upraw o 10–20% w okresach słabego-oświetlenia i umożliwiając większą liczbę cykli produkcyjnych w ciągu roku.
Poprawa jakości
Lekkie-uprawy poddane stresowi - te, które nie spełniają celów DLI -, wykazują wymierny spadek jakości: niższa zawartość cukru w pomidorach, luźniejsza struktura główki w sałacie, zmniejszona gęstość kwiatów w roślinach ozdobnych. Dodatkowe oświetlenie zapobiega temu.
Na każdą decyzję dotyczącą dodatkowego oświetlenia szklarni wpływają trzy wskaźniki:
DLI (Integracja światła dziennego)
Całkowita dostawa fotonów w ciągu całego dnia, obejmująca zarówno naturalne światło słoneczne, jak i sztuczne światło. Jest to liczba, na którą reaguje Twoja uprawa. Wszystko inne jest środkiem do celu.
PPFD
Chwilowa gęstość fotonów w koronie. Wyjście PPFD dodatkowego urządzenia w połączeniu z poziomem oświetlenia otoczenia określa, czy osiągasz swój cel DLI.
Fotoperiod
Całkowita liczba godzin światła dziennie. W uprawach wrażliwych na długość dnia kontrola fotoperiodu jest równie ważna jak intensywność światła -, a dodatkowe oświetlenie zapewnia precyzyjną kontrolę nad obydwoma.
Jak działają lampy LED do uprawy szklarni
Oświetlenie uzupełniające lub pełne
Zrozumienie różnicy pomiędzy oświetleniem dodatkowym a oświetleniem całkowicie zastępczym jest podstawą każdej decyzji dotyczącej oświetlenia szklarni. Błędne podejście prowadzi do niedoinwestowania - systemów, które w rzeczywistości nie wypełniają luki w DLI - lub przeinwestowania - systemów przystosowanych do uprawy w pomieszczeniach, które kosztują znacznie więcej, niż wymaga tego zastosowanie w szklarni.
Dodatkowe oświetleniewzmacnia naturalne światło. Oprawa działa, gdy naturalne światło jest niewystarczające - w godzinach porannych i wieczornych, w pochmurne dni lub podczas-ciemnych zimowych miesięcy. Nie jest przeznaczony do całkowitego zastąpienia światła słonecznego. Oznacza to mniejszą gęstość opraw, niższą całkowitą moc w watach oraz znacznie niższe koszty inwestycyjne i operacyjne w porównaniu z pełnym pomieszczeniem do uprawy w pomieszczeniach zamkniętych.
Pełna wymiana oświetlenia(stosowany w gospodarstwach pionowych i pomieszczeniach do uprawy w pomieszczeniach zamkniętych) całkowicie zastępuje światło słoneczne. Każdy foton pochodzi z urządzenia. Wymaga to znacznie wyższych celów PPFD, większej liczby opraw i znacznie wyższego zużycia energii.
W zastosowaniach szklarniowych większość upraw potrzebujedodatkowy PPFD w wysokości 50–200 µmol/m²/sz systemu oświetlenia - znacznie mniej niż 200–1200 µmol/m²/s wymagane w przypadku pełnej uprawy w pomieszczeniach zamkniętych. Jest to ważne rozróżnienie przy ocenie specyfikacji osprzętu i kosztu systemu.
Oświetlenie górne a oświetlenie wewnętrzne-(wewnątrz-zadaszenia)
Najlepsze oświetlenieOprawy - montowane nad koronami upraw, kierujące światło w dół - to standardowa konfiguracja w przypadku większości zastosowań dodatkowego oświetlenia w szklarniach. Jest prosty w montażu, łatwy w utrzymaniu i skuteczny w przypadku upraw o otwartej strukturze łanu, gdzie światło przenika do niższych stref.
Oświetlenie LED-wewnątrz baldachimu(zwane także-oświetleniem wewnętrznym) - oprawy instalowane w koronach upraw, między rzędami lub między łodygami roślin - są stosowane w przypadku wysokich, gęstych upraw, takich jak pomidory, ogórki i papryka, gdzie górny baldachim blokuje znaczny dostęp światła do strefy owocowania. Umieszczając źródła światła w koronach,-oświetlenie pośrednie dostarcza użyteczne PPFD bezpośrednio do strefy, w której następuje rozwój owoców, bez konieczności stosowania wyższego-intensywności światła górnego.
|
Czynnik |
Najlepsze oświetlenie |
Oświetlenie wewnętrzne- baldachimu |
|
Instalacja |
Prosty montaż nad głową |
Złożona instalacja w-rzędzie |
|
Najlepsze uprawy |
Sałata, zioła, kwiaty, rozmnażanie |
Pomidory, ogórki, papryka |
|
Penetracja światła |
Ograniczony w gęstym baldachimie |
Bezpośrednio do strefy owocowania |
|
Konserwacja |
Łatwy dostęp |
Wymaga starannego zarządzania uprawami |
|
Typowy wkład PPFD |
50–200 µmol/m²/s |
dodatkowo 50–150 µmol/m²/s |
|
Wymagany stopień ochrony IP |
Minimalne IP65 |
Zalecany stopień ochrony IP66 |
W wielu dużych-komercyjnych szklarniach pomidorów, górne oświetlenie iOświetlenie LED-wewnątrz baldachimusą używane razem. - Światła górne zapewniają całkowite pokrycie korony,-światła pośrednie aktywują dolne strefy owocowania. To tutaj wiele projektów oświetlenia szklarni, nad którymi pracujemy, odnotowuje najbardziej znaczącą poprawę plonów.
Jak obliczyć lukę DLI
Jest to krok, który większość hodowców szklarni pomija - i właśnie dlatego ich system oświetlenia nigdy nie zapewnia oczekiwanych plonów. Jest to najważniejsza liczba w specyfikacji oświetlenia i większość dostawców pomija ją, ponieważ wymaga prawdziwych danych, a nie tylko katalogu opraw.
Krok 1:Znajdź średni wskaźnik DLI na świeżym powietrzu w Twojej lokalizacji według miesiąca. USDA i NASA udostępniają bazy danych dotyczące promieniowania słonecznego dla większości regionów. Przykład: szklarnia w Holandii otrzymuje w grudniu około 2–4 mol/m²/dzień użytecznego DLI w porównaniu z 18–22 mol/m²/dzień w czerwcu.
Krok 2:Zastosuj współczynnik transmisji szklarni. Większość szklarni szklanych przepuszcza 60–75% promieniowania zewnętrznego. DLI na zewnątrz wynoszące 3,0 mol/m²/dzień staje się w przybliżeniu 1,8–2,25 mol/m²/dzień w szklarni.
Krok 3:Zidentyfikuj docelowy DLI swojej uprawy. Pomidory potrzebują 20–30 mol/m²/dzień. Sałata potrzebuje 12–17 mol/m²/dzień. Różnica pomiędzy tym, co otrzymujesz, a tym, czego potrzebuje Twoja uprawa, to Twój dodatkowy cel oświetlenia.
Krok 4:Oblicz wymagane dodatkowe PPFD. Formuła:Dodatkowa przerwa PPFD=DLI ÷ (godziny fotoperiodu × 0,0036)
Przykład pomidorów w holenderskiej szklarni w grudniu:
- Docelowy DLI: 22 mol/m²/dzień
- Naturalne DLI wewnątrz szklarni: ~2,0 mol/m²/dzień
- Szczelina DLI: 20 mol/m²/dzień
- Planowane wydłużenie fotoperiodu: łącznie 18 godzin
- Wymagany dodatkowy PPFD: 20 ÷ (18 × 0,0036) =309 µmol/m²/s
Jest to liczba, którą Twoje urządzenia muszą dostarczyć na wysokości baldachimu. Nie jest to znamionowa moc wyjściowa urządzenia w odległości 1 metra. Na wysokości baldachimu. Zawsze sprawdzaj za pomocą danych fotometrycznych rzeczywistą geometrię instalacji.
To jest coś wielukomercyjne lampy LED do uprawy szklarnidostawcy przemilczają - podają moc urządzenia, a nie-poziom PPFD baldachimu przy określonej wysokości montażu i rozstawie. To bardzo różne liczby, a różnica między nimi powoduje, że projekty kończą się niepowodzeniem.
Wymagania dotyczące oświetlenia LED do uprawy szklarni według upraw
Pasujące do Twojegooświetlenie led do uprawy w szklarnizastosowanie do konkretnej uprawy nie jest opcjonalne w produkcji komercyjnej. Każda uprawa ma odrębne wymagania DLI, dodatkowe cele PPFD i czułość widma, które bezpośrednio określają, w jakim stopniu inwestycja w oświetlenie faktycznie poprawia plony.
Pomidory i Papryka
Pomidory i papryka to dominujące rośliny owocowe w komercyjnej produkcji szklarniowej na całym świecie i reprezentują najbardziej wymagające zastosowania oświetlenia dodatkowego - wysokie wymagania DLI, wysoka konstrukcja baldachimu wymagająca-uwzględnienia oświetlenia wewnętrznego oraz silna reakcja na CO₂ przy wyższych poziomach oświetlenia.
|
Parametr |
Pomidory |
Papryka |
|
Docelowe DLI |
20–30 mol/m²/dzień |
18–25 mol/m²/dzień |
|
Dodatkowe PPFD |
150–300 µmol/m²/s |
150–250 µmol/m²/s |
|
Fotoperiod |
Do 18 godzin |
Do 16 godzin |
|
Widmo |
Szerokie spektrum, z dominacją-czerwonego |
Szerokie spektrum |
|
Reakcja na CO₂ |
Silny przy 800–1200 ppm |
Umiarkowane przy 800–1000 ppm |
|
Korzyści z-oświetlenia wewnętrznego |
Wysoki (gęsty baldachim) |
Umiarkowany |
Lampy LED do uprawy pomidoróww komercyjnych szklarniach zazwyczaj łączy się oświetlenie górne o natężeniu 150–200 µmol/m²/s z-oświetleniem wewnętrznym o natężeniu 50–100 µmol/m²/s w strefie owocnikowania -, zapewniając całkowite dodatkowe PPFD na poziomie 200–300 µmol/m²/s tam, gdzie ma to największe znaczenie. Badania przeprowadzone w ramach programów badawczych Uniwersytetu w Wageningen wykazały stałą poprawę plonów o 1% na mol/m²/dzień dodatkowego DLI w produkcji pomidorów, dzięki czemu obliczenie ROI dla dodatkowego oświetlenia w regionach-o słabym oświetleniu jest proste.
Lampy LED do uprawy paprykikieruj się podobną logiką, chociaż papryka jest nieco bardziej tolerancyjna na niższy poziom światła niż pomidory. W regionach o łagodnych zimach papryka może nie wymagać dodatkowego oświetlenia przez-cały rok-, celowe użytkowanie w miesiącach z najniższym DLI (zwykle od listopada do lutego na półkuli północnej) często zapewnia-najbardziej opłacalny zwrot.
Sałata i warzywa liściaste
Produkcja sałaty szklarniowej znacznie czerpie korzyści z dodatkowego oświetlenia w miesiącach zimowych, przy stosunkowo skromnych wymaganiach dotyczących PPFD, co sprawia, że opłacalność inwestycji jest atrakcyjna nawet w przypadku działalności na-średnią skalę.
|
Parametr |
Zalecany zakres |
|
Docelowe DLI |
12–17 mol/m²/dzień |
|
Dodatkowe PPFD |
50–150 µmol/m²/s |
|
Fotoperiod |
16–18 godzin |
|
Widmo |
Niebieskie-wzmocnione pełne spektrum |
Lampy LED do uprawy sałatyw zastosowaniach szklarniowych mają zazwyczaj prostsze specyfikacje niż systemy pomidorów. - Niższe cele PPFD, brak-wymogów w zakresie oświetlenia wewnętrznego i prosty-układ oświetlenia górnego. Podstawową wartością jest spójność czasu cyklu: bez dodatkowego oświetlenia cykle zimowej sałaty szklarniowej w lokalizacjach na dużych-szerokościach geograficznych mogą wydłużyć się o 30–50% w porównaniu z produkcją letnią. Dzięki odpowiedniemu dodatkowemu DLI czasy cykli stabilizują się przez cały rok-.
W tym miejscu wielu operatorów szklarni odkrywa nieoczekiwane źródło zwrotu z inwestycji: więcej cykli produkcyjnych rocznie, a nie tylko wyższa wydajność na cykl.
Truskawki i kwiaty
Oświetlenie truskawek w szklarnia produkcja kwiatów ozdobnych wiąże się z dodatkowym wymiarem, którego nie mają warzywa owocujące i warzywa liściaste: wrażliwość na fotoperiod. Wiele odmian truskawek i roślin ozdobnych (chryzantemy, poinsecje, goździki) kwitnie w zależności od długości dnia, a nie tylko intensywności światła.
W przypadku-obojętnych w ciągu dnia odmian truskawek w pionowych lub ławowych systemach szklarniowych dodatkowe cele oświetleniowe są podobne do innych roślin owocujących - 200–400 µmol/m²/s całkowitego PPFD, z dodatkiem dalekiego-czerwonego widma poprawiającego zawiązywanie i rozwój owoców. W przypadku odmian-wrażliwych na światło, dokładnie kontrolowane wydłużenie lub przerwanie dnia jest równie ważne jak całkowite DLI.
Oświetlenie kwiatów w szklarniw przypadku roślin ozdobnych priorytetem jest kontrola fotoperiodu nad surową intensywnością. - Niski-poziom oświetlenia nocnego (zaledwie 2–5 µmol/m²/s przez 4 godziny w środku ciemności) może wystarczyć do kontrolowania czasu kwitnienia u gatunków-wrażliwych na światło, przy bardzo niskich kosztach operacyjnych.
Światła do uprawy szklarniowej o pełnym spektrum działaniaz regulowanymi kanałami dalekiej-czerwonej są coraz częściej stosowane w mieszanych operacjach szklarniowych, w których uprawiane są zarówno rośliny owocujące, jak i rośliny ozdobne. - Możliwość dostrojenia widma według strefy zapewnia lepsze wyniki niż pojedyncze stałe widmo w całym obiekcie.
Sadzonki i rozmnażanie
Rozmnażanie i produkcja sadzonek w środowiskach szklarniowych przynosi korzyści z dodatkowego oświetlenia, przede wszystkim ze względu na równomierność i spójność czasu cyklu. - Te same zasady, co w przypadku pionowego rozmnażania w gospodarstwie, ale przy niższych poziomach intensywności, biorąc pod uwagę obecność naturalnego światła z otoczenia.
|
Parametr |
Zalecany zakres |
|
Docelowe DLI |
6–12 mol/m²/dzień |
|
Dodatkowe PPFD |
50–120 µmol/m²/s |
|
Widmo |
Dominuje kolor niebieski- |
|
Fotoperiod |
16–20 godzin |
Dodatkowe oświetlenie LED do uprawyw przypadku rozmnażania w szklarni należy stawiać na jednolitość ponad intensywność. Na stanowiskach do rozmnażania z wieloma tacami docelową zmianą jest ±10–15% PPFD. - Nierówne kiełkowanie, a ukorzenienie na etapie rozmnażania powoduje różnice w jakości, które utrzymują się przez cały cykl produkcyjny.
Typowe błędy w oświetleniu szklarni, które kosztują Twoje plony
Większość problemów z oświetleniem w szklarni nie ujawnia się sama. Pojawiają się po cichu - w postaci nieco niższych plonów w zimie, niespójnych klas produktów lub rachunków za energię, które nigdy nie do końca odpowiadają prognozom. W przypadku projektów oświetlenia szklarni, które wezwano do przeglądu, są to błędy, które spotykamy najczęściej.
Błąd 1: Zimą włączaj tylko światła do jazdy dziennej, ignorując suplementację w pochmurne-dni
Wielu operatorów szklarni instaluje dodatkowe oświetlenie i ustawia je na działanie tylko w określonych miesiącach zimowych. Pomija to znaczną część potencjalnej wartości. Pojedynczy pochmurny tydzień w marcu lub październiku może spowodować, że DLI spadnie poniżej docelowych zbiorów równie skutecznie, jak dzień grudniowy. Systemy sterowania oparte na czujnikach-, które uruchamiają dodatkowe oświetlenie na podstawie-pomiaru DLI w czasie rzeczywistym, - a nie daty kalendarzowej, - stale osiągają lepsze wyniki niż systemy oparte na czasie-. Jest to coś, czego wielu dostawców sterowników oświetlenia w szklarniach nie podkreśla, ponieważ systemy oparte na czujnikach-wymagają bardziej wyrafinowanej instalacji.
To właśnie w tym miejscu większość projektów oświetlenia szklarni po cichu kończy się niepowodzeniem - nie z powodu niewłaściwych opraw, ale dlatego, że logika sterowania nigdy nie została poprawnie skonfigurowana.
Błąd 2: Ustawienie zbyt wysokiego dodatkowego PPFD
Więcej światła nie zawsze oznacza lepiej - zwłaszcza, gdy światło naturalne już się przyczynia. Jeśli system nadmiernie-oświetla korony w jasny dzień, dosłownie płacisz za prąd, aby zmniejszyć marżę zysku. - Przesunięcie PPFD powyżej punktu nasycenia rośliną światłem nie zapewnia żadnych dodatkowych zysków i zwiększa rachunek za energię. Większość plantatorów nie zdaje sobie sprawy, że tak się dzieje, dopóki nie zobaczą faktury za energię elektryczną. W dobrze-zaprojektowanych systemachMożliwość przyciemniania lamp do uprawy w szklarnize sterowaniem 0–10 V zintegrowanym z zewnętrznymi czujnikami światła automatycznie dostosowuje moc na podstawie-warunków w czasie rzeczywistym-, zapewniając efektywne docelowe DLI bez- nadmiernego oświetlenia. Większość hodowców, którzy tego nie mają, traci 15–25% potencjalnych oszczędności energii.
Błąd 3: Ignorowanie wymagań dotyczących oceny IP
Środowiska szklarniowe łączą w sobie wysoką wilgotność, kondensację, spraye irygacyjne i regularne protokoły czyszczenia, które tworzą prawdziwie mokre warunki. W takich środowiskach oprawy bez odpowiedniego stopnia ochrony IP ulegają przedwczesnym awariom -, a awarie urządzeń w połowie-cyklu, w środku zimy, są kosztowne, znacznie przekraczające koszt wymiany. IP65 to minimum dla górnego oświetlenia szklarni. W przypadku-oświetlenia wewnętrznego w pobliżu nawadniania odpowiednią specyfikacją jest stopień ochrony IP66. Wszelkie poważnekomercyjny dostawca oświetlenia do szklarnipowinien oferować oprawy o stopniu ochrony IP65/IP66 w standardzie -, a nie jako opcja premium.
Jest to coś, czego większość dostawców nie powie Ci dopóki urządzenie nie ulegnie awarii w połowie-cyklu w środku zimy -, kiedy to jest najdroższy czas na sprawdzenie.
Błąd 4: Brak integracji oświetlenia i kontroli środowiska
Dodatkowe oświetlenie zwiększa temperaturę korony i szybkość transpiracji. Włączanie świateł z pełną intensywnością bez regulacji HVAC, wentylacji i nawadniania powoduje brak równowagi wilgotności i stres temperaturowy, które częściowo równoważą korzyści wynikające ze zwiększonego DLI. Oświetlenie i sterowanie środowiskiem muszą być zaprojektowane jako zintegrowany system. W tym miejscu widzimy największą rozbieżność między oczekiwaniami hodowców względem modernizacji oświetlenia a tym, co faktycznie otrzymują -, ponieważ dostawca oświetlenia i dostawca klimatyzacji to często różne firmy, działające niezależnie.
Błąd 5: Wybieranie oświetlenia górnego w przypadku gęstych-roślin w koronach drzew bez-oświetlenia między nimi
Górne oświetlenie pomidorów i ogórków w gęstym, dojrzałym baldachimie dostarcza większość PPFD do górnych 30–40 cm rośliny. Strefa owocowania -, w której rzeczywista wartość ekonomiczna wynosi -, otrzymuje jej ułamek.Oświetlenie LED-wewnątrz baldachimurozwiązuje ten problem bezpośrednio, ale wielu operatorów odkrywa jego wartość dopiero po całym sezonie nieoptymalnych wyników przy samym górnym oświetleniu. To jest ukryty powód, dla którego Twój zwrot z inwestycji nigdy nie pojawia się na papierze. - Zainwestowałeś w oświetlenie górne, sprawdziłeś liczby i nadal nie potrafisz wyjaśnić, dlaczego plony w zimie pozostały niezmienne. Odpowiedź znajdowała się przez cały czas w strefie owocowania.
Jak zaprojektować system oświetlenia LED szklarni
Krok 1 - Oblicz lukę DLI
Jak wskazano powyżej, obliczenie odstępu DLI jest punktem wyjścia dla wszelkich specyfikacji oświetlenia szklarniowego. Zrób to przed zapoznaniem się ze specyfikacją urządzenia. Kluczowe dane referencyjne do obliczenia przerwy DLI:
|
Region |
Zimowe DLI (na zewnątrz, grudzień – luty) |
Typowy DLI szklarniowy (60% transmisji) |
|
Holandia / Europa Północna |
1,5–4 mol/m²/dzień |
0,9–2,4 mola/m²/dzień |
|
Północ USA/Kanada |
3–8 mol/m²/dzień |
1,8–4,8 mol/m²/dzień |
|
Południe USA / Morze Śródziemne |
8–15 mol/m²/dzień |
4,8–9 mol/m²/dzień |
|
Całoroczne-tropiki |
15–25 mol/m²/dzień |
9–15 mol/m²/dzień |
W przypadku większości komercyjnych szklarni w Europie Północnej i północnej Ameryce Północnej dodatkowe oświetlenie zimowe nie jest opcjonalne w przypadku roślin owocujących - luka w DLI jest po prostu zbyt duża, aby można ją było zamknąć bez niego.
Krok 2 - Wybierz oświetlenie górne lub wewnętrzne-Oświetlenie
Rodzaj uprawy i struktura korony określają, które podejście jest właściwe:
Użyj oświetlenia górnego, gdy:
- Wysokość korony roślin wynosi poniżej 60–80 cm
- Uprawa to sałata, zioła, kwiaty lub rozmnażanie
- Ograniczenia konstrukcji szklarni w obrębie-zadaszenia
Używaj-oświetlenia wewnętrznego, gdy:
- Wysokość plonów przekracza 1,5 m (pomidory, ogórki, papryka)
- Górna część czaszy jest gęsta i blokuje przenikanie światła
- Priorytetem jest maksymalny plon w strefie owocowania
Użyj obu, gdy:
- Roślina owocująca o wysokiej-wartości w regionie o słabym-oświetleniu
- Wymagana jest maksymalna dostawa DLI przez cały rok-
- Zwrot z inwestycji w obiekt uzasadnia wyższą inwestycję kapitałową
Krok 3 - Wybór urządzenia i układ
Ocena IP:Minimum IP65 dla oświetlenia górnego, IP66 dla-oświetlenia wewnętrznego. Nie podlega-negocjacjom w środowiskach szklarniowych.
Typ oprawy: Liniowe lampy LED do uprawyIPaski świetlne LED o pełnym spektrum działaniato standardowa specyfikacja nowoczesnego oświetlenia górnego szklarni komercyjnych. - Smukły profil zapewniający minimalne zacienienie, równomierny rozkład na szerokości ławy lub rzędu oraz pasywne chłodzenie zapewniające niezawodność w wilgotnych środowiskach.
Rozstaw i układ:Odstępy między mocowaniami określają jednorodność PPFD. W przypadku większości-najlepszych zastosowań oświetleniowych należy ustawić docelowy poziom odchylenia PPFD na poziomie ±15% lub więcej w całym obszarze uprawy. Poproś o pełne dane dotyczące rozkładu fotometrycznego (pliki IES) od dowolnego dostawcy -, a nie tylko o szczytowe wartości wyjściowe.
Integracja kontrolera: A sterownik oświetlenia szklarniintegracja z zewnętrznymi czujnikami światła, planowanie-etapów przycinania i ściemnianie w zakresie 0–10 V są niezbędne w przypadku działalności komercyjnej. Ręczne sterowanie włączaniem/wyłączaniem marnuje energię i powoduje niespójne dostarczanie sygnału DLI. Oceniając jakiekolwiekfabryka lamp LED do uprawy szklarnilub dostawcę, zapytaj konkretnie o integrację systemu sterowania - jest to równie ważne jak sama specyfikacja osprzętu.
Możliwość ściemniania: Możliwość przyciemniania świateł do uprawy w szklarniz automatyczną regulacją-opartą na czujnikach, stale zmniejsza zużycie energii o 20–35% w porównaniu z systemami o stałej-wyjściowej mocy, korzystającymi z timerów -, unikając- nadmiernego oświetlenia w częściowo słoneczne dni.
Wydajność oświetlenia LED szklarni i zwrot z inwestycji
Matematyka energetyczna
W szklarni komercyjnej dodatkowe oświetlenie zazwyczaj odpowiada za 30–50% całkowitego zużycia energii elektrycznej w miesiącach zimowych. Wydajność Twoich urządzeń - mierzona w PPE (µmol/J) - bezpośrednio określa koszt operacyjny na jednostkę dostarczonego DLI.
Jeśli nie masz pewności, czy Twoja obecna konfiguracja oświetlenia już Cię kosztuje, przeczytaj uważnie tę sekcję. Poniższe liczby opierają się na rzeczywistych scenariuszach operacyjnych -, a różnica między systemem o słabszych wynikach a dobrze-zaprojektowanym jest większa, niż spodziewa się większość hodowców.
Reprezentatywny 5-letni model kosztów komercyjnej szklarni do pomidorów o powierzchni 5000 m² (Holandia, 18-godzinna praca przez 5 miesięcy przy słabym oświetleniu, 0,15 USD/kWh):
|
System |
ŚOI |
Roczny koszt energii oświetleniowej |
Koszt 5-letni |
|
Oświetlenie HPS od góry (1,7 µmol/J) |
1,7 µmol/J |
~$148,000 |
~$740,000 |
|
Standardowa dioda LED (2,5 µmol/J) |
2,5 µmol/J |
~$101,000 |
~$505,000 |
|
Dioda LED o wysokiej-wydajności (3,2 µmol/J) |
3,2 µmol/J |
~$79,000 |
~$395,000 |
|
Oszczędność (HPS →-wysoka wydajność LED) |
- |
~ 69 000 dolarów rocznie |
~ 345 000 dolarów w ciągu 5 lat |
Podstawa obliczeń: zadaszenie o powierzchni 5000 m², dodatkowy cel PPFD 200 µmol/m²/s, liczba urządzeń obliczona na podstawie środków ochrony indywidualnej i wydajności. 5 miesięcy × pracy 18 godz./dzień. Rzeczywiste wyniki różnią się w zależności od obiektu i stawki za energię.
W przypadku operacji, w których obecnie korzysta się z dodatkowego oświetlenia HPS, - wciąż powszechnego w starszych instalacjach szklarniowych -, należy rozważyć modernizację dokomercyjne lampy LED do uprawy szklarnijest przekonująca przy obecnych cenach energii. Okresy zwrotu inwestycji wynoszą 18–36 miesięcy i są typowe dla konwersji HPS-na-LED i są szybsze na rynkach-o wysokich{6}}kosztach energii.
Uzyskaj zwrot z inwestycji wykraczający poza oszczędność energii
Oszczędności energii są najbardziej widocznym składnikiem zwrotu z inwestycji, ale nie zawsze największym. W wielu komercyjnych projektach szklarniowych, nad którymi pracowaliśmy, poprawa plonów wynikająca z lepszej spójności i jednorodności DLI przewyższa oszczędność energii w wartościach bezwzględnych w dolarach.
Dla producentów pomidorów benchmark badawczy z Wageningen zakładający poprawę plonów o 1% na dodatkowy mol/m²/dzień DLI przekłada się bezpośrednio na przychody. Obiekt o powierzchni 5000 m², produkujący 60 kg/m²/rok po cenie 1,50 USD/kg, generuje roczne przychody w wysokości 450 000 USD. 10% poprawa DLI dzięki lepszemu oświetleniu dodatkowemu=Dodatkowy roczny przychód w wysokości 45 000 USD - często większy niż sama oszczędność energii.
Rabaty i programy motywacyjne
W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie ogrodnicze oprawy LED-znajdujące się na liście DLC kwalifikują się do rabatów w zakresie efektywności energetycznej w wielu obszarach. W przypadku dużych instalacji szklarniowych rabaty te mogą zrekompensować 15–30% kosztów zakupu osprzętu, co znacznie poprawia zwrot z inwestycji. Programy różnią się znacznie w zależności od narzędzia i regionu. - Zawsze sprawdzaj aktualną dostępność przed podjęciem decyzji o zakupie. Każdy wiarygodnyhurtowa sprzedaż lamp do uprawy szklarnidostawca powinien być w stanie dostarczyć dokumentację potwierdzającą wnioski o rabat na produkty-wymienione na liście DLC.
Oświetlenie LED do szklarni a pionowe oświetlenie rolnicze
Zrozumienie podstawowych różnic między dodatkowym oświetleniem szklarni a systemami LED do upraw pionowych pomaga planistom obiektów uniknąć niezgodnych specyfikacji - i podjąć właściwą decyzję dotyczącą modelu produkcji dla konkretnych upraw i rynków.
|
Czynnik |
Oświetlenie LED szklarni |
Pionowe oświetlenie LED dla rolnictwa |
|
Rola źródła światła |
Uzupełniający (zwiększa dostęp światła słonecznego) |
Pełna wymiana (zastępuje światło słoneczne) |
|
Wymagane PPFD z urządzeń |
50–300 µmol/m²/s |
150–1200 µmol/m²/s |
|
Koszt energii na m² |
Niżej |
Wyższy |
|
Zmienność sezonowa |
Istnieje (światło naturalne jest zmienne) |
Brak (w pełni kontrolowany) |
|
Zależność od lokalizacji |
Tak (szerokość geograficzna wpływa na naturalne DLI) |
Brak (dowolna lokalizacja) |
|
Gęstość upraw |
Pojedynczy baldachim, mniejsza gęstość |
Wielopoziomowe-o bardzo dużej gęstości |
|
Najlepsze uprawy |
Pomidory, papryka, ogórki, kwiaty |
Warzywa liściaste, zioła, mikroliście |
|
Koszt inwestycyjny na m² baldachimu |
Niżej |
Wyższy |
|
Spójność plonów |
Umiarkowany-wysoki (zależny od pogody) |
Bardzo wysoki (w pełni kontrolowany) |
|
Typ mocowania |
Światło górne +-światło wewnętrzne |
Listwa liniowa, stojak-zintegrowany |
Praktyczny schemat podejmowania decyzji jest następujący: jeśli Twoja uprawa jest warzywem owocującym lub rośliną ozdobną, która korzysta z naturalnego światła i produkcji pojedynczego-ładu, dodatkowe oświetlenie szklarni prawie zawsze zapewnia lepszą ekonomikę niż rolnictwo pionowe. Jeśli uprawiasz warzywa liściaste lub zioła, potrzebujesz maksymalnej wydajności przestrzennej lub całkowitej niezależności od położenia geograficznego i pogody, rolnictwo pionowe ma większy sens.
Większość przedsiębiorstw komercyjnych-na dużą skalę nie dokonuje wyboru między dwoma sposobami: - wykorzystują produkcję szklarniową w przypadku pomidorów, ogórków i papryki oraz uprawę wertykalną w przypadku warzyw liściastych i ziół, dopasowując model produkcji do ekonomiki upraw.
Pełny opis projektu systemu oświetlenia pionowego dla rolnictwa i specyfikacji upraw można znaleźć w naszym artykulePionowe oświetlenie LED dla rolnictwaprzewodnik.
Często zadawane pytania
P: Jakie jest najlepsze oświetlenie LED do uprawy w szklarni komercyjnej?
Odp.: Nie ma jednego najlepszego urządzenia. - Właściwa specyfikacja zależy od uprawy, lokalizacji, odstępu DLI i konstrukcji korony. W przypadku pomidorów i papryki:-oświetlenie górne o dużej mocy w połączeniu z-oświetleniem wewnętrznym dla gęstych stref korony. W przypadku sałaty i ziół: oświetlenie górne o niższej-intensywności i pełnym spektrum. Dla roślin ozdobnych: pełne spektrum z możliwością kontroli fotoperiodu. We wszystkich przypadkach minimalny stopień ochrony IP65, ŚOI większe lub równe 2,5 µmol/J oraz zweryfikowane dane fotometryczne stanowią wymagania podstawowe.
P: Ile dodatkowego światła potrzebuje szklarnia?
Odp.: Oblicz lukę w DLI: docelowe DLI minus rzeczywiste DLI szklarni z naturalnego światła. Podziel różnicę przez (godziny fotoperiodu × 0,0036), aby uzyskać wymagane dodatkowe PPFD. W przypadku większości komercyjnych upraw szklarniowych w Europie Północnej i północnej Ameryce Północnej dodatkowe zimowe wymagania dotyczące PPFD wahają się od 100–300 µmol/m²/s, w zależności od uprawy i docelowego DLI.
P: Kiedy powinienem zastosować dodatkowe oświetlenie w szklarni?
Odp.: W przypadku działań na szerokościach geograficznych powyżej 45 stopni N lub 45 stopni S:-przez cały rok w przypadku upraw owocujących, miesiące zimowe w przypadku warzyw liściastych. W przypadku upraw w zakresie 35–45 stopni szerokości geograficznej: miesiące zimowe w przypadku upraw owocujących, opcjonalnie w przypadku warzyw liściastych. Poniżej 35 stopni szerokości geograficznej: dodatkowe oświetlenie jest często niepotrzebne w przypadku większości upraw, z wyjątkiem długich okresów zachmurzenia. Sterowanie oparte-na czujnikach, które uruchamia oświetlenie na podstawie-pomiarów DLI w czasie rzeczywistym, jest zawsze skuteczniejsze niż planowanie-na podstawie kalendarza.
P: Co to jest DLI i dlaczego ma znaczenie dla oświetlenia szklarni?
Odp.: DLI (Daily Light Integral) to całkowita ilość fotosyntetycznie aktywnego światła, jakie roślina otrzymuje w ciągu całego dnia, mierzona w mol/m²/dzień. Łączy w sobie zarówno naturalne światło słoneczne, jak i sztuczne światło. DLI to główny wskaźnik określający tempo wzrostu upraw, plony i jakość -, a nie sam PPFD. Urządzenie dostarczające 200 µmol/m²/s przez 16 godzin wytwarza wkład DLI na poziomie 11,5 mol/m²/dzień. Zrozumienie DLI jest podstawą każdej racjonalnej decyzji dotyczącej oświetlenia szklarni.
P: Czy lampy LED w szklarniach muszą być wodoodporne?
Odp.: Tak - Stopień ochrony IP65 to minimum w przypadku oświetlenia górnego w szklarniach, a stopień IP66 w przypadku-oświetlenia wewnętrznego w pobliżu nawadniania. Warunki w szklarni - wilgotność, kondensacja, spraye irygacyjne, czyszczenie - tworzą naprawdę wilgotne środowisko. Oprawy bez odpowiedniego stopnia ochrony IP ulegają przedwczesnym uszkodzeniom i stwarzają zagrożenie dla bezpieczeństwa. Każdy producent lamp LED do uprawy szklarni obsługujący działalność komercyjną powinien oferować stopień ochrony IP65/IP66 w standardzie.
P: Jak obliczyć wymagania dotyczące oświetlenia szklarni?
O: Postępuj zgodnie z czteroetapowym-obliczeniem luki DLI opisanym w tym przewodniku: znajdź DLI na zewnątrz swojej lokalizacji według miesiąca, zastosuj współczynnik przenoszenia szklarni, określ docelowy DLI dla swojej uprawy, a następnie oblicz wymagany dodatkowy PPFD. Aby uzyskać dokładną liczbę i układ opraw, przeprowadź symulację fotometryczną, korzystając z plików IES od dostawcy oprawy -, a nie tylko szczytowych wartości wyjściowych z arkusza specyfikacji.
P: Jaka jest różnica między oświetleniem górnym a oświetleniem wewnętrznym-w szklarniach?
Odp.: Oświetlenie górne montuje się nad baldachimem i nadaje się do-upraw o niskich koronach i ogólnego oświetlenia dodatkowego. Oświetlenie wewnętrzne-instaluje się w koronach upraw i stosuje się je w przypadku wysokich, gęstych upraw, takich jak pomidory i ogórki, gdzie światło z góry nie może przedostać się do strefy owocowania. W przypadku-wartościowych upraw owocujących w regionach o słabym-oświetleniu połączenie obu podejść zapewnia najlepsze plony - i najwyższy zwrot z inwestycji.
P: Jak długi jest okres zwrotu nakładów na oświetlenie LED w szklarni?
Odp.: W przypadku konwersji HPS- na-LED: zazwyczaj 18–36 miesięcy, w zależności od kosztów energii, godzin pracy i poprawy wydajności. W przypadku nowych instalacji zastępujących żaden wcześniejszy system: typowy okres 24–48 miesięcy. Na rynkach-energii-o wysokich kosztach (Europa, Japonia) lub w przypadku operacji wymagających dodatkowych godzin, zwrot może nastąpić zaledwie w ciągu 12–18 miesięcy. Rabaty DLC, jeśli są dostępne, mogą skrócić zwrot inwestycji o 6–12 miesięcy.
Jeśli planujesz projekt oświetlenia szklarni - nową instalację lub modernizację -, oto rzeczywistość, o której większość dostawców nie mówi bezpośrednio: decyzje dotyczące oświetlenia podjęte na etapie specyfikacji zadecydują o kosztach energii i spójności plonów przez następne 5–10 lat. Błędne określenie typu urządzenia, celu DLI lub systemu sterowania ma wpływ nie tylko na ten sezon. To się składa.
Większość klientów przychodzi do nas po jednym lub dwóch sezonach niewyjaśnionych słabszych wyników. Nie musisz czekać tak długo.
Prześlij nam lokalizację swojej szklarni, rodzaj uprawy, powierzchnię korony i aktualne dane dotyczące plonów. Obliczymy przerwę w DLI, zidentyfikujemy, gdzie Twój obecny system traci wydajność lub marnuje energię, i podamy realistyczną prognozę ROI -, zanim podejmiesz jakiekolwiek działania. Jako producent oświetlenia LED do szklarni współpracujący bezpośrednio z operacjami komercyjnymi, zwykle zauważamy problem w ciągu 24 godzin. Zanim podejmiesz decyzję, prześlij nam swój projekt.