Разработки сельское хозяйство

• Название: Разработки сельское хозяйство
• Дата: 21.12.2022
• Размер: 152.97 Kb.
• Имя файла: 432222.docx
• Тип: Документы; #857440
• страница: 2 из 2

79

Таблица1

Технико-экономический расчёт, обосновывающий применение светодиодных светильников XLight с потребляемой мощностью 166 Вт

ХАРАКТЕРИСТИКИ	ЛАМПОВЫЙ СВЕТИЛЬНИК	СВЕТОДИОДНЫЙ СВЕТИЛЬНИК
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ И СТОИМОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАМЕНЯЕМЫХ ЛАМПОВЫХ И УСТАНАВЛИВАЕМЫХ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ
Тип источника света в светильнике	Натриевая лампа	Светодиоды
Потребляемая мощность источника света, Вт	600	144
Потребляемая мощность светильника, Вт	648	166
Время работы в сутки, ч (в расчётах принято, что в году 365 суток)	15
Потребляемая электроэнергия в сутки, кВт·ч	9,72	2,49
Количество ламп в светильнике	1	–
Количество светильников	192	192
Стоимость кВт·ч, руб.	3,32
Цена осветительной арматуры, руб.	3000,00	0,00
Цена лампы, руб.	700,00	0,00
Цена светильника, руб.	3700,00	25 600,00
Цена замены лампы, руб.	150,00	0,00
Цена утилизации лампы, руб.	14,16	0,00
Цена услуг по утилизации ламп*, руб.	3200,00	0,00
Количество замен ламп за год	1	0
Гарантийный срок эксплуатации, лет	–	3
РАСЧЁТ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ ЗАМЕНЕ ОДНОГО СВЕТИЛЬНИКА
Потребляемая электроэнергия в год, кВт·ч	3547,80	908,85
Экономия электроэнергии в год, кВт·ч	2638,95
РАСЧЁТ ЭКОНОМИИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПРИ ЗАМЕНЕ СВЕТИЛЬНИКОВ
Общая потребляемая электроэнергия в год, кВт·ч	681 177,60	174 499,20
Общая экономия электроэнергии в год, кВт·ч	506 678,40
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЕКТА ПО ЗАМЕНЕ СВЕТИЛЬНИКОВ
Экономия расходов на электроэнергию в год, руб.	1 682 172,29
Эксплуатационные расходы по замене ламп в год, руб.	163 200,00	0,00
Расходы по утилизации ламп в год, руб.	5918,72	0,00
Общая экономия средств в год, руб.	1 851 291,01
Стоимость светильников, руб.	710 400,00	4 915 200,00
Срок окупаемости вложений без учёта эксплуатационных расходов, лет	2,50
Срок окупаемости вложений с учётом эксплуатационных расходов, лет	2,30
Экономия в течение гарантийного срока эксплуатации без учёта эксплуатационных расходов, руб.	841 086,15
Экономия в течение гарантийного срока эксплуатации с учётом эксплуатационных расходов, руб.	1 295 903,71

* Цена услуг по утилизации ламп включает в себя стоимость транспортных услуг – 3000 руб. и аренды контейнера для ламп – 200 руб.

переоснащения ими участка теплицы. В качестве примера типового объекта внедрения была взята теплица одного из агрокомбинатов, находящихся на юго-западе Московской области.

Для расчётов были приняты следую- щие исходные данные:

• 
  высота подвеса светильников над растениями – 3 м;
  
• 
  площадь – 6012 м²;
  
• 
  количество поперечных балок (места крепления светильников) – 16 шт.;
  
• 
  расстояние между балками – 4 м;
  
• 
  количество используемых светиль- ников – 192 шт. (по 12 шт. на балку).
  

В рамках проекта предполагалось провести замену имеющихся светиль- ников с натриевыми лампами потреб- лением 648 Вт на светодиодные све- тильники XLight потреблением 166 Вт. В светодиодном светильнике XLight нашли воплощение результаты иссле- дований влияния различного освеще- ния на рост растений. Спектр светиль- ника наиболее приближен к спектру поглощения растений. Его конструк- ция отличается простотой и надёж- ностью. Модульная структура светиль- ника позволяет использовать его для разных типов теплиц.

Пример технико-экономического расчёта для данного проекта приведён в табл. 1.

Главным преимуществом светодиод- ного освещения для данного проекта можно назвать подбор практически идеального для роста растений спектра излучения. Спектр расположен как в синей, так и в оранжево-красной об- ластях. Красный свет необходим для роста корневой системы, созревания плодов, цветения, а синий – для разви- тия листьев, роста растений [4]. У нат- риевой лампы основная часть спектра принадлежит оранжево-красной об- ласти и явно недостаёт синего света; из-за недостатка синего света растения тянутся вверх, становятся более хруп- кими и плохо переносят транспорти- ровку.

Также стоит отметить малое энерго- потребление светодиодов: ориентиро-

от растений без риска нанести им пов- реждения.

Результаты законченного первого этапа эксперимента показали, что се- мена, освещаемые светодиодными све- тильниками, прошли за время экспе- римента полный цикл от проращи- вания до плодоношения, тогда как се- мена, освещаемые светильниками с

80 люминесцентными лампами, за анало-

гичное время дошли только до стадии цветения.
ПРОЕКТ ПЕРЕОСНАЩЕНИЯ УЧАСТКА ТЕПЛИЦЫ

СВЕТОДИОДНЫМИ СВЕТИЛЬНИКАМИ

Для оценки перспективности внед-

рения светодиодных светильников в растениеводстве был выполнен проект

вочно при идентичных светотехни- ческих характеристиках один свето- диодный светильник потребляет в три раза меньше электроэнергии по срав- нению с типовым светильником с нат- риевой лампой. При всём этом свето- диоды имеют долгий срок службы (100 000 часов), чем обеспечивается большой гарантийный срок службы светодиодного светильника (3 года) и

Р АЗР АБОТКИ / СЕЛЬСК ОЕ ХОЗЯЙСТВО

продолжительный срок эксплуатации (10 лет).

В отношении светодиодных светиль- ников следует особо упомянуть их эко- логическую чистоту и отсутствие у них проблем с утилизацией. Данные осо- бенности связаны с тем, что в составе светодиодов нет вредных веществ. По- мимо этого при эксплуатации они не нагреваются так сильно, как лампы, что облегчает поддержание требуемых климатических условий при выращи- вании растений.

К недостаткам светодиодного осве- щения можно отнести относительно большие размеры светильников, что продиктовано стремлением добиться высокой интенсивности излучения за счёт большего количество светодио- дов, и сравнительно высокую стои- мость светильников на первоначаль- ном этапе. Первый недостаток не явля- ется критичным для тепличных объек- тов традиционной конструкции, а вто- рой компенсируется, как это видно из табл. 1, коротким сроком окупаемости (порядка 2,5 лет) и достаточно длин- ным сроком эксплуатации после этого, уже в условиях полностью возвращён- ных затрат на приобретение и нараста- ющей экономии за счёт низкого энер- гопотребления, характерного для све- тодиодных светильников.

Вне зависимости от типа применяе- мых источников света в тепличных ос- ветительных системах имеет смысл ис- пользовать подсистему управления, на которую могут быть возложены не- сложные функции контроля состояния светильников и обеспечения режимов управления включением/выключени- ем в зависимости от сезона, времени суток, конфигурации задействованных площадей, требуемого спектра излуче- ния и т.п. Такие подсистемы могут быть как автономными, так и входящими в состав централизованной системы ав- томатизации теплицы. Как показывает анализ подобных решений, здесь пре- обладают автономные подсистемы, ко- торые используют простые и очень не- дорогие контроллеры, как то: RTU188- BS (FASTWEL), ADAM (Advantech),

WAGO I/O, LOGO! (Siemens) [5] и др. Следует подчеркнуть, что применение подсистемы управления в составе сис- темы освещения оказывается более эф- фективным именно в случае использо- вания светодиодных светильников, так как эти светильники в силу своей фи- зической природы предоставляют

82 боfльшие возможности по регулирова-

нию и установке своих параметров. На базе такой подсистемы управления возможно решение вопросов подбора светильников с требуемыми спектра- ми и изменения этих спектров с тече- нием времени в соответствии с проте- кающими биологическими процесса- ми в ходе оптимизации режимов осве- щения с целью получения определён- ных свойств растений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время в большинстве тепличных осветительных систем ис- пользуются адаптированные для расте- ниеводства натриевые лампы высоко- го давления [4, 6] – так называемые аграрные натриевые лампы. Однако у этих ламп только треть затраченной энергии преобразуется в излучение, эффективное для фотосинтеза, а это означает, что вырабатывается также много лишнего тепла [6]. Согласно ис- следованиям института «Гипрони- сельпром», для получения оптималь- ной нормы освещённости в теплице для выращивания рассады, равной 40 Вт/м² [4], необходимо использовать натриевую лампу мощностью мини- мум 120 Вт, а для получения нормы ос- вещённости в теплице для выращива- ния на продукцию, равной 100 Вт/м² [4], – лампу мощностью минимум 300 Вт. При фотопериоде выращивания рассады 14 часов и выращивания на продукцию 16 часов [4] потребление электроэнергии на 1 м² составит за сут- ки величину в несколько кВт·ч. В пе- ресчёте на всю продуктивную площадь теплицы величина потребления элект- роэнергии лампами выливается в ог- ромное значение, существенно влияю- щее на рост себестоимости продукции. Применение светодиодных светиль- ников может снизить эту величину, как минимум, в 3 раза. Кроме существенно меньшей потребляемой мощности, светодиоды способны обеспечить большее соответствие спектра излуче- ния аграрного светильника спектру эффективности фотосинтеза, что поз- воляет снизить требуемую мощность излучения на единицу площади тепли- цы, а следовательно, и мощность све- тильника, в результате чего происходит дополнительное снижение потребле- ния электроэнергии и, как следствие,

сокращение затрат.

Описанный в статье эксперимент показал, что при освещении светоди- одными светильниками семена про- шли полный цикл развития, тогда как

при освещении светильниками с лю- минесцентными лампами они достиг- ли лишь стадии цветения. Это откры- вает возможность уменьшения време- ни полного цикла развития растения и увеличения количества периодов пло- доношения только благодаря подбору спектрального состава светодиодного освещения. Если учесть ещё и эконо- мию электроэнергии, а также возмож- ность управления интенсивностью и спектральным составом излучения в зависимости от фазы развития расте- ния, что возможно при применении светодиодных светильников, то эконо- мический эффект от внедрения таких светильников может быть очень суще- ственным.

В пользу применения светодиодов выступают также их конструкционная прочность, надёжность, большой ре- сурс, экологичность.

Проведённые исследования под- тверждают, что будущее освещения теплиц за светодиодными светильни- ками [6]. И начинать применение та- ких светильников целесообразно уже сегодня. ●
ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Знак, 2006. – 972 с.
   
2. 
   Протасова Н.Н. Светокультура как способ выявления потенциальной продуктивнос- ти растений // Физиология растений. – 1987. – Т. 34. – Вып. 4. – С. 51.
   
3. 
   Гужов С., Полищук А., Туркин А. Концеп- ция применения светильников со светоди- одами совместно с традиционными источ- никами света // Современные технологии автоматизации. – 2008. – № 1. – С. 14–18.
   
4. 
   Тихомиров А.А., Шарупич В.П., Лисов- cкий Г.М. Светокультура растений: био- физические и биотехнические основы. – Новосибирск : Издательство СО РАН, 2000. – 213 с.
   
5. 
   Петров Д. Применение в учебном процес- се современных средств разработки систем реального времени // Современные техно- логии автоматизации. – 2009. – № 4. – С. 80–84.
   
6. 
   Марселис Л., Дуеск Т., Хеувелинк Эп. Бу- дущее за лампами роста (реферат) [Элект- ронный ресурс]. – Режим доступа : http:// www.greenhouses.ru/lamps-for-greenhouse.
   

Авторы – сотрудники МГУ имени М.В. Ломоносова, компаний XLight и ПРОСОФТ Телефон: (495) 232&2522 E&mail: [e-mail]

www.cta.ru

СТА 2/2010

© СТА-ПРЕСС, 2010 Тел.: [phone] Факс: [phone]