Досветка салата и зеленных культур: опыты, схемы и приборы

Два опыта на салате с контролем под натриевыми лампами

Салат — вторая культура после огурца, на которой у ECOLED-BIO есть собственные производственные данные, а не только расчёты. В обоих случаях светодиодная досветка работала в рабочей теплице рядом с натриевой, при одной агротехнике и одном графике досвечивания.

Тепличный комплекс «Труженик», Краснокамск. Осенью 2016 года участок 6 × 18 м, то есть 108 м², перевели с ламп ДНаТ на 23 светодиодных светильника ECOLED-BIO-112-185W-D120 UniversaLED. Каждый прибор потребляет 181,3 Вт, вся досветка участка — около 4,17 кВт. Схему просчитали заранее: расчёт DIALux 4.12 датирован 10 октября 2016 года, почти за месяц до пуска. Соседний участок оставили под прежними лампами. Пилот шёл с 8 ноября по 16 декабря: энергопотребление снизилось в 2,5 раза, масса листовой части салата оказалась на 8 % больше, чем под ДНаТ, вся продукция сохранила требуемый товарный вид.

Тепличный комбинат «Завьяловский». Здесь один пролёт салатной линии перевели на фитосветильники той же серии, соседний оставили под лампами ДНаЗ-400, а между участками повесили плёночную штору, чтобы свет не подмешивался. Опыт занял полный тёмный сезон, с сентября 2018 по февраль 2019 года: энергопотребление на досветке оказалось на 45 % ниже, чем на контрольном пролёте. Отдельного протокола замеров по объекту не оформлялось, поэтому цифра приводится по данным тестовой эксплуатации, и мы это оговариваем.

Разница между 2,5 раза и 45 % объясняется не разной «эффективностью светодиодов», а разной базой: в первом случае контроль под ДНаТ, во втором — под зеркальными ДНаЗ-400, у которых отражатель встроен в колбу.

Почему салат — самая проверяемая культура

На салате результат светодиодной досветки виден быстрее и чище, чем на любой другой культуре, и причин тому несколько.

• Короткий оборот. От посадки до срезки проходят недели, а не месяцы. За один тёмный сезон можно получить несколько циклов и увидеть повторяемость, а не единичный результат.
• Нет полога. Растения низкие и идут сплошным ковром, поэтому не возникает главного спора остальных культур — как распределить свет по высоте. Расчётная плоскость одна, и она совпадает с уровнем растений.
• Измеримый результат. Масса листовой части и товарный вид — величины, которые хозяйство и так контролирует по каждой срезке.
• Салатная линия отделяется. Один пролёт можно закрыть шторой и вести опыт, не останавливая остальную теплицу, — именно так поставлен опыт в «Завьяловском».

Условие корректного опыта в обоих наших случаях было одинаковым: сравнение шло полный тёмный сезон, а не две-три недели. Короткий тест показывает только, что растение не пострадало; решение о переоборудовании теплицы принимают по ноябрю — январю, когда естественного света почти нет и досветка определяет основную часть счёта за электроэнергию.

Проливная культура и лотки: геометрия задаёт схему

Салат в промышленной теплице ведут на проливной культуре: растения сидят в лотках-каналах и идут сплошным ковром по всей длине пролёта, а светильники подвешены к фермам кровли на тросах. Такая геометрия диктует два требования к схеме досветки.

Первое — равномерность вдоль линии. Ковёр непрерывный, и провалы между пятнами света дадут неоднородную срезку. Поэтому под салат чаще выбирают линейные приборы, а не точечные: свет ложится полосой, а не отдельными кругами. В «Труженике» и «Завьяловском» стояла линейная серия F-UniversaLED, в частной теплице в Подмосковье — 24 линейных ECOLED-BIO-100W F-LINE вдоль несущих балок, и в описании проекта это сформулировано прямо: столы вытянуты в длину, приборы разложены линиями «без чередования ярких пятен и провалов между ними».

Второе — высота подвеса. До лотков от конструкций кровли расстояние обычно небольшое, и оптика должна с этим справляться. Косинусная кривая 120° позволяет опустить светильник ближе к культуре, не получив провалов между рядами; в подмосковной теплице выбрали именно исполнение D120 по этой причине.

Отдельная деталь — форма корпуса как способ не затенять. В той же теплице линейный корпус F-LINE длиной 1000 мм и сечением 85 × 94 мм лёг по нижней полке несущей балки и днём остаётся в её собственной тени: новых затеняющих элементов в световом проёме не появилось. Круглый подвесной прибор пришлось бы вывешивать на тросах в остекление, и он забрал бы часть естественного света — в такой теплице основного.

Стеллажи, аэропоника и выращивание без окон

Второй способ выращивания зеленных — многоярусные стеллажи и вертикальные установки. Здесь дневного света нет вовсе, и досветка превращается в полную светокультуру: светильники обязаны закрыть суточную потребность целиком.

Как это выглядит на практике, видно в биолаборатории «БиоХимТех» в технопарке Физтех-лицея под Долгопрудным. В одном помещении работают две несовместимые по геометрии схемы:

• Стационарные столы выращивания — горизонтальная площадка, свет нужен сверху и равномерно по всей плоскости. Здесь стоят подвесные ECOLED-BIO-185W-D120-K3 F-RING IP67 в исполнении SP1: 12 приборов над столами и ещё 30 на стеллажах, всего 42. Подвесной монтаж позволяет менять высоту прибора над растениями, не разбирая стол, — а высота подвеса и есть тот параметр, которым регулируют облучённость на уровне листа.
• Аэропонные башенные установки — вертикальный цилиндр с посадочными гнёздами по всей высоте. Освещать надо не плоскость, а боковую поверхность колонны, поэтому рядом с каждой башней вертикально установлен линейный прибор ECOLED-60-LX Fito IP65 в исполнении VL: излучающая поверхность идёт параллельно колонне и засвечивает её по всей высоте. Степень защиты здесь не формальность — аэропоника работает с распылённым питательным раствором.

Сегодня на аэропонных башнях там выращивают листовой салат нескольких сортов и зеленные культуры, на столах — декоративные и тропические растения, на отдельном столе у окна — рассаду на минеральной вате. Общий вывод, который переносится на любую вертикальную ферму: одной моделью светильника обе зоны не закрыть. Прибор с широкой круговой засветкой не отдаст свет вертикальной стенке башни, а линейный не перекроет стол.

Спектр и внешний вид света на зеленных

У зеленных культур есть особенность, которой нет у промышленного огурца: их часто выращивают там, где постоянно бывают люди, — в оранжереях, зимних садах, лабораториях, на витринных сити-фермах. Внешний вид света становится техническим требованием.

В частной теплице в Подмосковье заказчик сформулировал его прямо: нужен полный спектр и при этом приятный белый свет. Поставили исполнение Sp2 — полноспектральное с белым визуальным впечатлением. Выбор был продиктован не только комфортом: на столах растут разные культуры сразу, и узкий спектр, настроенный под одну из них, остальным не подходит. Плюс практическое соображение, которое стоит помнить любому, кто заходит в теплицу каждый день: под узким красно-синим светом нельзя на глаз оценить состояние листа, заметить хлороз или начало болезни — всё вокруг окрашено в пурпурный. Белый полный спектр сохраняет цветопередачу.

Готовой таблицы «культура → исполнение спектра» у нас нет, и придумывать её мы не станем: в паспортах серий указаны обозначения исполнений, а рекомендации под конкретные культуры находятся в работе. По объектам с зеленными картина такая: SP1 в биолаборатории «БиоХимТех», Sp2 в подмосковной теплице, полноспектральные исполнения на обеих салатных линиях. Что означают обозначения SP1–SP6 и чем они различаются — в статье спектр света для растений.

Оборудование под салат и зеленные

Подбор под зеленные почти всегда сводится к линейным приборам — и это единственная культура, где такой выбор очевиден заранее.

• Салатная линия в промышленной теплице — серия F-UniversaLED. Модель ECOLED-BIO-112-185W F-UniversaLED, стоявшая в обоих наших опытах, даёт 575 мкмоль/с при 185 Вт, то есть 3,11 мкмоль/Дж. Это самая эффективная серия линейки: по всему каталогу ECOLED-BIO эффективность лежит в пределах от 2,10 до 3,15 мкмоль/Дж, и верхняя граница принадлежит именно ей. На культуре, где досветка идёт весь тёмный сезон, каждая десятая доля мкмоль/Дж превращается в киловатт-часы.
• Столы и небольшие теплицы — серия F-LINE: корпус 1000 мм, масса 3,3 кг, IP67. У модели 100 Вт поток 275 мкмоль/с при 2,75 мкмоль/Дж; в подмосковной теплице 24 таких прибора дают около 6 600 мкмоль/с суммарного потока при 2,4 кВт установленной мощности. Лёгкий корпус вешается на балку без усиления конструкций — для частной теплицы это существенно.
• Стеллажи и вертикальные установки — линейные F-OPTIMA: узкий прибор крепится под полку или рядом с колонной и светит с близкого расстояния.
• Столы выращивания в лаборатории — подвесные F-RING 185 Вт, если нужна регулируемая высота и равномерное пятно по плоскости стола.

Условия у зеленных требовательные: полив на столах и в лотках идёт постоянно, конденсат на остеклении — фоновое состояние, а на аэропонике в воздухе распылённый питательный раствор. Поэтому степень защиты IP65 — минимум, а IP67 у F-LINE и F-RING переносит и прямой контакт с водой при мойке конструкций.

Что нужно, чтобы посчитать салатную линию

Исходные данные для расчёта под зеленные проще, чем для высокорослых культур: расчётная плоскость одна и совпадает с уровнем растений.

1. Геометрия — длина и ширина пролёта или помещения, высота от конструкций до лотков или столешницы, шаг ферм и балок.
2. Схема выращивания — лотки-каналы проливной культуры, столы, многоярусные стеллажи или вертикальные установки. Для стеллажей нужны шаг полок и расстояние между ярусами.
3. Требуемая облучённость в мкмоль/м²·с на уровне растений и длительность светового периода.
4. Полная светокультура или досветка — есть ли остекление и сколько дневного света реально доходит.
5. Требования к внешнему виду света — бывают ли в помещении люди постоянно.
6. Что стоит сейчас — тип и мощность ламп, если речь о замене, и доступная электрическая мощность.

Расчёт под объект ECOLED-BIO делает бесплатно: расстановка, число приборов, облучённость и равномерность. Прикинуть количество приборов заранее можно калькулятором освещения.

Если решение принимается по деньгам, работает тот же порядок, что и на обоих наших опытах: один пролёт, отделённый от соседнего, и полный тёмный сезон наблюдений. В «Завьяловском» участки разделили плёночной шторой — без этого свет подмешивался бы и цифра по потреблению потеряла бы смысл.