Как читать светотехнический расчёт досветки: изолинии, уровни и единицы

Что входит в отчёт и в каком порядке его читать

Светотехнический расчёт приходит от поставщика файлом на десяток-другой страниц, и открывают его обычно на цветной картинке с изолиниями. По смыслу это последняя страница: без первых её нельзя интерпретировать. Порядок чтения обратный привычному.

1. Титульный лист и дата. Кто считал, когда и в какой программе. Расчёт по учебной теплице Калачеевского аграрного техникума датирован 8 октября 2024 года, по оранжерее в лобби комплекса «Брусника» — 26 апреля 2024 года, по участку ООО «Труженик» — 10 октября 2016 года, DIALux 4.12. Дата важна: под неё привязаны и модель прибора, и его паспортные данные, а за несколько лет и то и другое меняется.
2. Исходные данные. Габариты помещения, высота подвеса, коэффициенты отражения поверхностей, коэффициент эксплуатации. Если исходных данных в отчёте нет, проверить результат нечем.
3. Ведомость приборов. Модель, количество, мощность одного прибора и его поток — с указанием единиц. Это место, где чаще всего ломается весь расчёт, и ниже разобран наш собственный случай.
4. План расстановки. Шаг между приборами, привязка к конструкциям, высота подвеса. В Калачеевском техникуме 21 прибор подвешен двумя рядами вдоль скатов на регулируемых кронштейнах — картина облучённости вытянута вдоль этих рядов, а не симметрична относительно центра теплицы.
5. Расчётные плоскости и сводка по каждой. Среднее, минимальное и максимальное значения, равномерность.
6. Изолинии. Только теперь картинка читается однозначно.

Эта страница — про чтение готового отчёта. Как из культуры, геометрии и высоты подвеса получается само число приборов, разобрано отдельно: сколько нужно светильников для теплицы и какой мощности.

Уровень расчётной плоскости меняет цифру в разы

Первое, что нужно найти в отчёте, — на какой высоте посчитана облучённость. Прибор облучает не помещение, а поверхность на конкретном расстоянии, и одна и та же система даёт на разных уровнях разные числа.

В расчёте по Калачеевскому аграрному техникуму облучённость считали на четырёх уровнях — по полу, на 0,5, 1 и 1,5 м от него: 56, 66, 124 и 136 мкмоль/м²·с. Приборы, их количество, высота подвеса и мощность во всех четырёх случаях одни и те же; меняется только плоскость, на которой смотрят результат. Между крайними уровнями разница в 2,4 раза.

Отсюда практическое следствие: сравнивать отчёт с требованием технолога можно только тогда, когда обе цифры отнесены к одной поверхности. «136 мкмоль/м²·с» звучит убедительно ровно до вопроса, где именно в этот момент находится лист. Для рассады в кассетах на гряде работает нижняя пара значений, для взрослой культуры на шпалере — верхняя.

Второе следствие — про рост. Расстояние от прибора до верхушки растения сокращается по мере развития культуры, и облучённость у полога растёт сама собой. В Калачееве это учли конструктивно: кронштейн позволяет менять высоту подвеса, а досветка разбита на семь независимо регулируемых групп с ШИМ 0–10 В, поэтому под смену культуры схему не переделывают.

Что такое изолинии и как смотреть на цветную карту

Изолиния — линия, соединяющая точки с одинаковой облучённостью, как горизонталь на топографической карте. Цветная заливка между линиями — тот же результат, поданный градиентом. Сама по себе картинка ничего не доказывает: она красива при любой расстановке, вопрос в числах на шкале.

Что на ней смотреть:

• Подпись шкалы и её шаг. Диапазон от 50 до 150 и диапазон от 5 до 15 выглядят на картинке одинаково.
• Площадь зоны выше требуемого значения. Полезен не максимум в центре, а то, какая часть посадочной площади попадает в нужный коридор.
• Где линии сгущаются. Плотный пучок изолиний означает быстрый спад: полшага в сторону — и растение получает заметно меньше.
• Края и проходы. У стен и в проходах значения всегда ниже — света туда приходит меньше, а перекрытия соседних пятен нет. Это нормальная картина, а не дефект расчёта; важно лишь, попадают ли в провал сами посадки.

И отдельно — к какой плоскости относится эта конкретная картинка. В отчёте с четырьмя уровнями изолиний тоже четыре, и они разные.

Среднее, минимальное и равномерность — три разные строки

В сводке по каждой плоскости стоят среднее значение, минимальное, максимальное и равномерность — отношение минимальной облучённости к средней по этой плоскости. Смешивать их нельзя: растение живёт не на среднем, а в своей точке, и культура в углу получает минимум.

Среднее вдобавок зависит от того, по какой площади оно взято. Среднее по всему помещению включает проходы, стены и технические зоны и всегда ниже среднего по зоне посадки — при одном и том же свете над растениями.

Как равномерность влияет на количество приборов, видно на расчётах фитотронно-тепличного комплекса Вавиловского университета: там сравнили пять компоновок именно по этому критерию. У варианта с межрядной досветкой равномерность на рабочей плоскости — 0,45, а по высоте полога расчёт дал 137 мкмоль/м²·с на 0,5 м, 155 на 1,0 м и 170 на 1,5 м. У варианта без света внутри ряда верх полога получает больше, а низ проваливается: 108, 121 и 91 мкмоль/м²·с по вертикалям. Отдельный расчёт под кубовые ёмкости показал цену локальной подвески — равномерность по площади отделения падает до 0,07, и чтобы вывести её хотя бы к 0,20, приборов нужно 56 вместо 36.

Поэтому отчёт, в котором есть только среднее значение, неполон: по нему нельзя понять, что достаётся худшей точке посадки.

Почему расчёт фитосветильника в люменах бессмыслен

Люмен взвешен по кривой чувствительности человеческого глаза с максимумом около 555 нм — в зелёной части спектра, где глаз видит лучше всего. Растение отзывается не на яркость для глаза, а на количество квантов в диапазоне 400–700 нм. Излучение 660 нм даёт большой фотосинтетический эффект и мало люменов, поэтому поток фитосветильника измеряют в микромолях в секунду (PPF), а облучённость у растения — в мкмоль/м²·с (PPFD). Подробнее — на странице PPFD, DLI и фотопериод.

Техническая сложность в том, что светотехнические программы PAR-единиц не знают: DIALux оперирует люменами и люксами. Рабочий приём — вносить фотометрию прибора, подставив значение PPF в мкмоль/с на место светового потока в люменах. Тогда «lx» на изолиниях читается как мкмоль/м²·с. Именно так сделаны наши расчёты, и цифры Калачеевского техникума на этой странице — результат такой подстановки, а не пересчёт люксов в микромоли (пересчёта, годного для светодиодного фитоприбора, не существует).

Как это выглядит, когда подстановки не было, показывает наш собственный архив. В отчёте по участку ООО «Труженик» от 10 октября 2016 года световой поток прибора внесён строкой «256 lm». Из-за этого итоговые «Ecp 5,90 lx» и «Emin/Ecp 0,010» — артефакт единиц, а не свойство объекта. Из того отчёта мы взяли только геометрию и электрику — участок 6 × 18 м, 23 прибора ECOLED-BIO-112-185W-D120 F-UniversaLED по 181,3 Вт, 4,17 кВт, — а изолинии и равномерность не публикуем и в материалы сайта не берём. Это записано в нашем реестре страниц отдельной строкой.

Если в присланном отчёте поток прибора стоит в люменах, а результат — в люксах, это не мелкая неточность оформления: числа в такой сводке не относятся к свету для растений вообще.

Когда площадь объекта в расчёт не входит вовсе

Привычка сверять отчёт с площадью помещения работает не всегда. В лобби комплекса «Брусника» в Тюмени оранжерея устроена внутри здания: протяжённые бетонные кашпо с деревьями и тропической зеленью, круглое кашпо с деревом в центре зоны отдыха. Свет там считали по кашпо и по геометрии потолочных ниш, предусмотренных проектом, а площадь холла исходным данным не была. Результат — шесть приборов ECOLED-BIO-320W-D120 F-RING, 1,9 кВт.

Читается такой отчёт иначе. Расчётные плоскости совпадают с поверхностью посадки, а не с полом; среднее по помещению здесь не значит ничего, потому что между кашпо растений нет. Точек подвеса мало — ниши заданы проектом, — поэтому взяли самую мощную модель серии: 895 мкмоль/с при 320 Вт и косинусную оптику D120, чтобы свет разливался по всей длине кашпо, а не бил пятнами в отдельные кусты.

Тот же принцип действует в теплице на стеллажах и на проливных столах: расчётная плоскость должна совпадать с тем, где физически находятся растения, а не с полом здания.

Пять вопросов поставщику, когда отчёт уже получен

Проверить чужой расчёт целиком без исходной фотометрии нельзя. Но пять вопросов отсекают почти все ситуации, когда отчёт не описывает ваш объект.

1. В каких единицах внесён поток прибора и что означает шкала на изолиниях? Ожидаемый ответ — фотонный поток в мкмоль/с, подставленный вместо люменов, и шкала, читаемая как мкмоль/м²·с. Ответ «в люменах» закрывает разговор о фотосинтетическом свете.
2. На какой высоте лежит расчётная плоскость и что на этой высоте находится? Пол, поверхность гряды, верх полога или уровень шпалеры — четыре разных числа для одной и той же системы.
3. Использована ли фотометрия именно этой модели и исполнения? Файл от другого прибора той же мощности или типовая кривая дают правдоподобную картинку и неверную расстановку.
4. Какое значение минимальное и по какой площади взято среднее? Отдельно нужна равномерность: по среднему без минимума не видно, что достаётся худшей точке посадки.
5. Какая высота подвеса заложена и что произойдёт с цифрой при росте растения или смене культуры? Если высота фиксирована конструкцией и регулировки нет, отчёт описывает один момент жизни культуры, а не сезон.

Свой расчёт под объект ECOLED-BIO делает бесплатно — с фотометрией конкретной модели, по нескольким уровням расчётной плоскости и с указанием минимума, а не только среднего.