Сучасні натрієві лампи і їх вплив на продуктивність тепличних культур

Світло є джерелом енергії для фотосинтезу і необхідний для росту і розвитку рослин. При вирощуванні сільгоспкультур в теплицях в осінньо-зимовий період природного світла недостатньо. У високих широтах така проблема є цілий. Щоб компенсувати недолік сонця, широко застосовуються натрієві лампи, які в будь-який час року забезпечують інтенсивний ріст і рясне плодоношення овочів, фруктів, ягід, бутанізацію і цвітіння садових і кімнатних квітів.

Що собою являє натрієве джерело світла

Електричні натрієві лампи відносяться до категорії газорозрядних і підрозділяються на два типи – низького і високого тиску. У тепличному рослинництві використовують натрієві лампи високого тиску (НЛВД).

Історія створення і застосування НЛВД

Перші газорозрядні натрієві лампи почали випускатися європейськими виробниками в 1931 році. Вони ставилися до групи ламп низького тиску і мали обмежену сферу застосування. З розвитком технологій були створені матеріали, що дозволили розробити новий тип приладів – натрієві ламп високого тиску. Початком їх серійного випуску став 1961 рік.

Практично відразу ж світлотехнічні властивості НЛВД по достоїнству оцінили біологи і агрономи. Оснащення експериментальних теплиць дало чудові результати і відкрило еру масового використання в тепличному рослинництві, в тому числі і в Радянському Союзі.

Інновації 21 століття дозволили удосконалити НЛВД і вивести їх в лідери серед джерел штучного світла, призначених для оснащення теплиць.

Конструктивні особливості та класифікація

У стандартному виконанні в конструкцію НЛВД входить пальник з високоміцного керамічного матеріалу. Під тиском близько 20 мм. рт. ст. пальник заповняться інертним газом (найчастіше це ксенон) з додаванням амальгами – сплаву ртуті і натрію в формі кульки певного розміру.

Пальник лампи поміщається в зовнішню колбу, до якої прикріплений цоколь. Матеріалом для виготовлення колби служить тугоплавкое скло. Усередині колби створюється вакуум, який перешкоджає перегріву і запобігає окисленню металевих компонентів.

Широке поширення отримали НЛВД, в яких застосовуватимуться керамічні колби, а розрядні трубки з оптичного сапфіра – інноваційного монокристалічного матеріалу. Трубка під високим тиском наповнюється парами ртуті і натрію і завдяки ксенону в ній викликається електричний дуговий розряд.

Виходячи з особливостей зовнішньої колби, натрієві лампи високого тиску класифікують на три основні групи: ДНаТ, ДНаС і ДНаЗ. В рослинництві зазвичай використовуються лампи з групи ДНаЗ з відбиваючим дзеркальним покриттям.

Основні технічні параметри

За своїми характеристиками натрієві лампи високого тиску входять в групу найбільш ефективних штучних джерел світла. Для оптимального вирішення сільськогосподарських завдань виробники випускають НЛВД в різному виконанні. Існують моделі, світловіддача яких перевищує 150 лм / Вт. Потужність знаходиться в широкому діапазоні: від 30W до 1000W.

Залежно від модифікації, натрієва лампа для рослин харчується від мережі змінного струму 220V або 380V, тобто можливе застосування в тепличних комплексах та фермерських господарствах з трифазним підключенням. Середній термін служби складає 28 тисяч годин, але сучасні прилади працюють 35 тисяч годин і більше, а їх ККД досягає 95%.

Ідеальний світловий спектр для цвітіння і плодоношення

Одна з особливостей натрієвих ламп – монохроматичності випромінювання в оранжево-жовтому спектрі.Саме завдяки натрію, НЛВД світять яскраво-жовтим або помаранчевим світлом, який необхідний плодово-ягідним сільгоспкультурам для стимулювання і прискорення процесу бутонізації, освіти зав’язей і отримання високих врожаїв.

Тільки під час вступу випромінювання в насиченому жовто-помаранчевому спектрі можливо вирощування світлолюбних овочевих і плодово-ягідних культур, наприклад, помідорів, огірків, болгарського перцю, які приносять плоди за умови безперервного освітлення на протязі 10-12 годин на добу.

Синя частина спектру, необхідна на ранній стадії розвитку рослини для нарощування зеленої біомаси, може надходити або з природного сонячного освітлення, або від ламп з синім світінням. Найчастіше використовується поєднання натрієвих і металогалогенних ламп, що забезпечують повний спектр випромінювання для повноцінного розвитку рослин на всіх етапах вегетації: від перших паростків до плодоношення.

Головні переваги НЛВД

Підсумувавши все сказане вище, а також з огляду на ряд інших аспектів, можна позначити властивості натрієвих ламп, які в багатьох випадках роблять їх пріоритетними в рослинництві. У числі безумовних переваг:

1. Світловий спектр позитивно впливає на розвиток і продуктивність рослин, підвищує якість плодів, забезпечуючи як відмінні смакові і ароматичні характеристики, так і зовнішню привабливість.
2. Натрієві лампи – один з найефективніших і разом з тим економічних штучних джерел світла на електротехнічному ринку. При використанні НЛВД витрати на електроенергію знижуються на 25-65% (залежно від моделі).
3. Дзеркальний відображає профіль виключає проходження світла крізь колбу і його багаторазове переотраженіе. Таким чином, забезпечується оптимальний розподіл світлового потоку і його точне фокусування, також зменшуються втрати енергії, а ККД підвищується до можливого максимуму.
4. Високий рівень захисту від несприятливих факторів навколишнього середовища дозволяє використовувати НЛВД в атмосфері теплиць, що мають підвищену вологість. Стійкі до з’єднань сірки та інших агресивних речовин.
5. Світлотехнічні характеристики НЛВД оптимальні для освітлення приміщень, що мають протяжну конфігурацію, таку як у промислових теплиць і оранжерей.
6. Довгий експлуатаційний термін, висока міцність кожного конструктивного елементу.
7. Низька ціна і швидкі терміни окупності.

Конструкція НЛВД забезпечує їх швидку установку в спеціальні та в традиційні світильники.

Багато моделей оснащуються обертовим цоколем, який дозволяє легко змінювати напрямок світлового потоку, орієнтуючи його на певні рослини. Виконувати цю операцію можна і після установки лампи в патрон. Не рекомендується при монтажі та експлуатації торкатися до поверхні колби.

Економічні вигоди застосування натрієвих світильників

Сільгоспкультури, що вирощуються в теплицях і оранжереях, вимагають гарної освітленості протягом тривалого часу і багаторазових циклів досвічування. Тому витрати на електричну енергію становлять значну частку щомісячних витрат тепличного господарства. Застосування натрієвих ламп для теплиць істотно заощаджує видаткову частину бюджету і підвищує врожайність.

За рівнем споживання електроенергії лампи натрієві високого тиску близькі до світлодіодних освітлювальних приладів. Одночасно ціна їх значно нижче. У комплексі це знижує суму капіталовкладень на оснащення теплиць і наступні експлуатаційні витрати.

Застосування НЛВД в теплицях істотно зменшує собівартість вирощених овочів, фруктів і ягід і підвищує чистий прибуток підприємств, фермерських і присадибних господарств, що займаються вирощуванням овочевих, плодово-ягідних і квіткових культур.

Поєднання унікальних світлотехнічних властивостей, економічності, здатності стабільно працювати в складних умовах, компактності, широкого діапазону потужностей, робить НЛВД високо затребуваними в сільському господарстві.

Як розрахувати необхідну кількість світильників

Недолік освітлення в теплицях призводить до уповільнення росту і розвитку сільськогосподарських культур. При надмірному освітленні є велика ймовірність пошкодження рослин. Щоб використовувати натрієві лампи для теплиць з найбільшою ефективністю і користю для врожаю, необхідно правильно розраховувати їх оптимальна кількість.

Основні принципи розрахунку

Фахівці пропонують скористатися онлайн калькулятором і визначити скільки ламп буде потрібно для освітлення приміщення з конкретними параметрами. При самостійних розрахунках, враховуються такі чинники:

• геометричний розмір приміщення і робочих поверхонь (кв. м);
• висота підвісу – розраховується виходячи з висоти приміщення і висоти робочих поверхонь над підлогою (м);
• необхідний рівень освітленості на рівні робочих поверхонь (лк);
• технічні характеристики НЛВД.

Для отримання максимально точних даних враховується цілий ряд додаткових аспектів, таких як запиленість приміщення, що відображає здатність поверхонь. Є і типові усереднені показники, на які можна орієнтуватися.

Наприклад, для освітлення поверхні, площа якої становить 1,2 кв. м, буде потрібно натрієва лампа потужністю 400W. Для ділянки площею 2 кв. м вже потрібен прилад потужністю 600W.

Витрата електроенергії в залежності від площі

Для теплиці загальною і корисною площею відповідно 120 і 80 кв. м буде потрібно 80 ламп кожна потужністю 400 Ватт, з розрахунку одна лампа на один квадратний метр. Їх сумарна потужність буде дорівнює 32 кВт на годину. Час спільної безперервної роботи складе 10 годин в день, тобто 300 годин на місяць.

Кількість витраченої електроенергії при цьому дорівнюватиме 9600 кВт в місяць. Навіть при найжорсткіших тарифах це складе всього близько 10% від середньосезонного ринкової вартості врожаю, зібраного в теплиці з такими габаритами.

Слід також взяти до уваги, що натрієві лампи високого тиску частково виконують і функцію обігріву, піднімаючи температуру повітря в теплиці на кілька градусів і знижуючи тим самим витрати на опалення.

Не володіючи знаннями в сфері світлотехніки, складно зорієнтуватися в розмаїтті електричних приладів. Тому, вибираючи натрієві лампи для теплиць, краще звернутися до кваліфікованих фахівців. Вони пропрацюють надану інформацію, після чого запропонують оптимальне технічно-економічне рішення для конкретного об’єкта і тим самим допоможуть зберегти сили і час, такі необхідні для успішної реалізації ваших проектів.