Как еплътност на мощността на LED светлинитеза селскостопански оранжерии изчислени?
|
1. Ключови понятия и фактори, влияещи върху изчисляването на плътността на мощността 2. Методи за изчисление 3. Примерни изчисления 4. Практически съображения и оптимизация |
Изчисляването на плътността на мощността за LED светлини в селскостопански оранжерии е решаващ аспект за оптимизиране на растежа на растенията, енергийната ефективност и общите разходи за отглеждане. Плътността на мощността се отнася до количеството електрическа мощност на единица площ, осигурено от LED осветителни системи в оранжерии. Прецизното изчисление помага на производителите да постигнат баланс между осигуряването на достатъчно светлина за фотосинтезата и минимизирането на консумацията на енергия. Тази статия ще разгледа ключовите компоненти, методи и практически примери за изчисляване на плътността на мощността на LED светлини за селскостопански оранжерии.
1. Ключови понятия и фактори, влияещи върху изчисляването на плътността на мощността
1.1 Фотосинтетично активна радиация (PAR)
PAR е спектралният диапазон на светлината (400 - 700 nm), който растенията използват за фотосинтеза. Количеството PAR, осигурено от LED светлините, влияе директно върху растежа на растенията. При изчисляване на плътността на мощността, връзката между входящата електрическа мощност и получената PAR изходна мощност на LED светлините е основно съображение. Различните LED модели имат различна ефективност при преобразуването на електрическата енергия в PAR и това съотношение на ефективност, често изразено като μmol/J (микромола фотони на джаул енергия), е важна информация за изчислението.
1.2 Растителни видове и етап на растеж
Всеки растителен вид има специфични изисквания към светлината. Например, листни зеленчуци като маруля обикновено изискват по-малко светлина в сравнение с растения, изискващи висока - светлина - като домати или чушки. Освен това растенията имат различни нужди от светлина по време на различните етапи на растеж. Разсадът обикновено се нуждае от по-малко интензивна светлина от цъфтящите или плодните растения. Тези фактори определят целевите нива на PAR, които от своя страна влияят върху изчислението на плътността на мощността.
1.3 Разположение и структура на оранжерията
Размерът и формата на оранжерията, разположението на лехите или стелажите с растения и височината на зоната за отглеждане влияят върху това как са инсталирани LED светлините и колко светлина достига до растенията. По-високата оранжерия може да изисква по-мощни LED светлини, за да се гарантира, че растенията на по-ниски нива получават адекватно осветление, като по този начин се влияе върху общата плътност на мощността.
2. Методи за изчисление
2.1 Определяне на целеви нива на PAR
Първо, производителите трябва да проучат и определят подходящите нива на PAR за конкретния растителен вид и етап на растеж. Например по време на вегетативния етап марулята може да процъфтява с ниво на PAR от 150 - 200 μmol/m²/s, докато доматените растения в етапа на цъфтеж може да изискват 300 - 500 μmol/m²/s. Тези стойности служат като основа за последващи изчисления.
2.2 Измерване на мощността на LED светлина
Производителите трябва да получат данни за PAR изхода на избраните LED светлини. Тази информация обикновено се предоставя от производителя на LED в спецификациите на продукта. Изходът на PAR обикновено се измерва в μmol/m²/s на определено разстояние от източника на светлина. Например, LED лампа за отглеждане може да има PAR изход от 300 μmol/m²/s на разстояние 30 cm от светлината.
2.3 Изчисляване на плътността на мощността
Основната формула за изчисляване на плътността на мощността е:
където ефективността на LED PAR е количеството PAR (в μmol), произведено на джаул електрическа енергия, консумирана от LED светлината.
3. Примерни изчисления
Пример 1: Отглеждане на маруля в малка оранжерия
Информация за оранжерии: Оранжерията е с площ от 50 м².
Изисквания към растенията: Марулята във вегетативния стадий изисква целево ниво на PAR от 180 μmol/m²/s.
Данни за LED светлина: Избраните LED светлини имат ефективност на PAR от 2,0 μmol/J и изход на PAR от 250 μmol/m²/s при желаната височина на монтаж.
Първо, изчислете общия PAR, необходим за цялата площ на оранжерията:
Пример 2: Отглеждане на домати в по-голяма оранжерия
Информация за оранжерии: Площта на оранжерията е 200 м².
Изисквания към растенията: Доматите във фаза на цъфтеж се нуждаят от целево ниво на PAR от 400 μmol/m²/s.
Данни за LED светлина: Избраните LED светлини имат ефективност на PAR от 2,2 μmol/J и изход на PAR от 350 μmol/m²/s при подходяща височина за монтаж.
Изчислете необходимия общ PAR:
| Пример | Растителни видове | Етап на растеж | Площ на оранжерията (m²) | Целеви PAR (μmol/m²/s) | Ефективност на LED PAR (μmol/J) | Плътност на мощността (W/m²) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | маруля | Вегетативна | 50 | 180 | 2.0 | 90 |
| 2 | Домат | Цъфтеж | 200 | 400 | 2.2 | 182 |
4. Практически съображения и оптимизация
4.1 Разпределение на светлината
В допълнение към плътността на мощността, еднаквостта на разпределението на светлината в оранжерията е от съществено значение. Неравномерното разпределение на светлината може да доведе до непостоянен растеж на растенията. Светодиодните осветителни системи трябва да бъдат проектирани и инсталирани така, че да гарантират, че плътността на мощността е равномерно разпределена по цялата площ на отглеждане. Това може да включва използване на рефлектори, дифузори или подходящо разстояние между LED тела.
4.2 Енергийна ефективност
Докато осигуряването на достатъчно светлина е от решаващо значение, производителите също трябва да вземат предвид разходите за енергия. Избирането на високо - ефективни LED светлини с висок PAR изход на ват може да помогне за намаляване на изискванията за плътност на мощността, като същевременно отговаря на нуждите от светлина на растенията. Освен това използването на интелигентни системи за управление на осветлението, които регулират интензитета на светлината въз основа на етапа на растеж на растението, времето от деня и наличието на естествена светлина, може допълнително да оптимизира използването на енергия.
4.3 Анализ на разходите - и ползите
Изчисляването на плътността на мощността също включва анализ на разходите - и ползите. По-високата плътност на мощността може да доведе до по-добър растеж на растенията и добиви, но също така увеличава потреблението на енергия и първоначалните инвестиционни разходи за осветително оборудване. Производителите трябва да балансират тези фактори, за да определят най-разходната - ефективна плътност на мощността за техните специфични парникови операции.
В заключение,изчисляването на плътността на мощността на LED светлини за селскостопански оранжерии е сложен, но важен процес. Като вземат предвид фактори като изискванията на растенията, характеристиките на LED светлината и разположението на оранжерията, производителите могат точно да определят подходящата плътност на мощността, за да насърчат здравословния растеж на растенията, да оптимизират използването на енергия и да постигнат икономическа жизнеспособност при отглеждането в оранжерии.
