Повышение эффективности электрооблучения рассады листового салата за счет разработанного светодиодного источника излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат наук Ефремов Никита Сергеевич

• Ефремов Никита Сергеевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Ефремов Никита Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 О состоянии овощеводства защищенного грунта

1.2 Характеристика предприятия по выращиванию листового салата в Республике Марий Эл

1.3 Существующие источники искусственного облучения рассады в тепличной отрасли

1.4 Влияние интенсивности облучения и параметров окружающей среды на продукцию листового салата

1.5 Оценка оптимальных спектральных характеристик для досветки рассады листового салата

1.5.1. Характеристики современных светоизлучающих диодов

1.5.2 Облучатели на базе светоизлучающих диодов

1.5.3 Анализ результатов исследований облучения зеленных культур светодиодными источниками излучения

1.6 Выводы

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МОЩНОСТИ И ТИПА ИСТОЧНИКА ИСКУССТВЕННОГО ОБЛУЧЕНИЯ РАССАДЫ ЛИСТОВОГО САЛАТА

2.1 Системы оценки оптического излучения в растениеводстве

2.2 Методика выбора оптимальной высоты облучателя для досветки рассады листового салата

2.3 Обоснование технических характеристик разрабатываемого светодиодного облучателя

2.4 Расчет параметров радиатора охлаждения для светодиодных чипов

2.5 Выводы

3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Программа экспериментальных исследований

3.2 Методика проведения экспериментов с облучателем с масляным радиатором в качестве охлаждения

3.3 Методика проведения экспериментов с рассадой листового салата при 90 использовании разработанного светодиодного облучателя

3.3.1 Выбор методики досветки рассады листового салата

3.3.2 Схема и объект исследования

3.3.3 Выбор контрольного источника излучения при проведении экспериментов

и разработка светодиодного облучателя

3.3.4 Методика определения урожайности и ее структуры

3.3.5 Статистическая обработка результатов экспериментов

3.3.6 Методика определения качественных показателей

3.4 Выводы

4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Результаты экспериментов при использовании светильника с масляным радиатором в качестве охлаждения

4.2 Облучение рассады листового салата разработанным светодиодным облучателем

4.3 Использование комбинированного облучения рассады листового салата на базе разработанного светодиодного облучателя и натриевых ламп высокого давления в лабораторных условиях

4.4 Использование комбинированного облучения рассады листового салата на базе разработанного светодиодного облучателя и натриевых ламп высокого давления в производственных условиях на примере ООО «Грин-Прайс»

4.5 Выводы

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ МЕРОПРИЯТИЙ

5.1 Экономическая оценка перевода предприятия на дифференцированный по

времени суток тариф на электроэнергию

5.2 Экономическая оценка внедрения масляного радиатора для светодиодного облучателя

5.3 Экономическая оценка внедрения комбинированного облучения рассады листового салата разработанным светодиодным облучателем и натриевыми лампами высокого давления

5.4 Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж

ПРИЛОЖЕНИЕ З

ПРИЛОЖЕНИЕ И

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности электрооблучения рассады листового салата за счет разработанного светодиодного источника излучения»

ВВЕДЕНИЕ

Отрасль овощеводства защищенного грунта в Российской Федерации начала формироваться в 70-х годах прошлого столетия. Основной пик строительства теплиц пришелся на 1972-1986 годы. К настоящему времени износ основных фондов приблизился к 80 %, при этом за последние годы не проводились реконструкции и перевооружения.

Современные агрокомбинаты являются энергоемкими промышленными предприятиями, применяющими электротехнические и светотехнические средства для выращивания рассады и ведения светокультуры растений. Вместе с тем в настоящее время обострилось положение с использованием энергоресурсов в тепличном овощеводстве, что связано с ростом тарифов. При существующих тарифах на энергоносители их доля в структуре затрат на производство овощной продукции составляет 50-70 % [64]. На получение оптического излучения в сельском хозяйстве расходуется примерно 20 % потребляемых энергоресурсов. Снижение удельной установленной мощности облучательных установок в теплицах до минимально возможных уровней в соответствии с требованиями технологий выращивания растений является важной задачей повышения экономии в АПК.

Традиционно в качестве источника оптического излучения используются газоразрядные лампы. Однако данные лампы имеют недостатки:

1) мерцание от сети 50 Гц, вызывающее утомляемость глаз;

2) нестабильность мощности и светового потока лампы при колебаниях напряжения сети;

3) низкий коэффициент мощности и, соответственно, необходимость применения емкостного компенсатора;

4) большие масса и габариты всей системы электропитания, трудности в управлении радиационным режимом в теплице;

5) газоразрядные лампы являются источниками высших гармоник, которые несут дополнительные энергетические потери и опасность для кабельных линий, трансформаторов и пр. [24].

Кроме того, газоразрядные лампы чувствительны к отклонению напряжения. При отклонениях напряжения на 10 % выше нормы срок службы ламп в среднем снижается в 2-3 раза [2].

Республика Марий Эл находится во II световой зоне, в которой падающая фотосинтетически активная радиация составляет в декабре и феврале 30,63...44,41 мкмоль/м2с, поэтому использование источников искусственного освещения необходимо для выращивая продукции в зимний период.

Известно, что в светокультуре лампы типа ДНаЗ Reflux заняли доминирующее положение и их доля составляет 50 % от используемых в настоящее время источников оптического излучения в защищенном грунте. По утверждению А.А. Тихомирова, В.Н. Фатеева и др., для каждой культуры необходимо свое сочетание процентных соотношений спектральных областей [99, 109]. Многочисленными исследованиями установлены спектральные диапазоны для культуры томата и огурца. Однако зеленные культуры недостаточно изучены и требуют оригинального подхода в решении вопроса светокультуры. Традиционно зеленные культуры, в том числе и листовой салат, досвечивают лампами типа ДНаЗ Reflux, которые имеют низкий КПД в области фотосинтетически активной радиации (ФАР), и спектр данных ламп не отвечает требованиям данной культуры.

В последнее время во всем мире огромное значение уделяется экономии электроэнергии в осветительных и облучательных установках. Основной путь в этом направлении следующий [41, 79, 108]: замена полностью или частично традиционных источников света, таких как лампы накаливания, галогенные лампы, натриевые высокого давления на лампы с более высокой светоотдачей в области ФАР (светодиодные источники облучения).

Вопросами применения искусственного освещения с целью повышения урожайности овощных культур в условиях защищенного грунта занимались многие ученые. Среди них как российские учение, так и зарубежные: Л.К. Алферова, Т.П. Астафурова, Ю.М. Жилинский, В.А. Козинский, Н.П. Кондратьева, О.А. Косицын, В.М. Леман, Г.М. Лисовский, С.А. Овчукова, Л.Б. Прикупец, Л.Г. Прищеп, Н.Н. Протасова, А.А. Сарычев, И.И. Свентицкой, И.Г. Тараканов,

А. А. Тихомиров, Х.Г. Тооминг, В.П. Шарупич, G. Goins, H.H. Kim, R. McCree, J.J. Sager, R.M. Wheeler, N.C. Yorio. С введением со стороны России эмбарго в отношении Запада оптимизация затрат при выращивании овощных культур, а так же интенсификация производства стоят достаточно остро.

Актуальность работы подтверждается Федеральным законом № 261 от 23.11.2009 г «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», постановлением Правительства № 315 от 15.04.2014 г. «О внесении изменений в Государственную программу развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы» [67, 81].

Цель работы - повысить эффективность электрооблучения рассады листового салата путем энергосбережения и изучить закономерности роста продуктивности урожая овощных культур от световой среды с целью ее оптимизации.

Поставленная в диссертационной работе цель достигается последовательным решением следующих задач:

- на основе анализа влияния интенсивности искусственного облучения на рост и накопление биомассы листового салата разработать методику выбора оптимальной мощности источника искусственного облучения;

- разработать математическую модель теплового режима светодиодных чипов при использовании масляного радиатора в качестве охлаждения;

- разработать энергоэффективный облучатель на базе светодиодных чипов, отличающийся тем, что в качестве охлаждения светодиодных чипов используется масляный радиатор;

- экспериментально исследовать влияние интенсивности искусственного облучения разработанного светодиодного облучателя совместно с натриевой лампой высокого давления на продуктивность листового салата;

- оценить энергетическую эффективность применения различных режимов досвечивания при круглогодичном культивировании листового салата в защищенном грунте.

Объект исследования. Технологический процесс искусственного облучения листового салата.

Предмет исследования. Определение оптимальных технологических режимов искусственного облучения листового салата и методы повышения энергетической эффективности при их выращивании.

Методы исследования. В работе использованы аналитические и экспериментальные методы исследования, в основу которых положен системный подход. Решение инженерно-технических задач основывалось на математическом моделировании светотехнических процессов с использованием теоретических основ светотехники. Методология исследования базировалась на светотехнических, фотометрических, спектральных измерениях. Экспериментальные исследования выполнены на современных образцах энергосберегающего светотехнического оборудования. Использована измерительная аппаратура с применением компьютерной техники и прикладных пакетов компьютерных программ.

Достоверность и обоснованность научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается:

- принятым уровнем допущений при математическом описании явлений, вытекающих из фундаментальных законов естественных наук и теоретических основ светотехники;

- хорошим совпадением результатов активных экспериментов и аналитических расчетов.

Научная новизна работы состоит из:

- методики выбора оптимальной мощности источника искусственного облучения для листового салата;

- математической модели теплового режима светодиодных чипов при использовании масляного радиатора в качестве системы охлаждения;

- технического средства для создания энергоэффективного облучения на базе светодиодных чипов, отличающегося тем, что в качестве охлаждения светодиодных чипов используется масляный радиатор;

- результатов экспериментальных исследований влияния интенсивности искусственного облучения разработанного светодиодного облучателя совместно с натриевой лампой высокого давления на продуктивность листового салата;

- обоснования энергетической эффективности путем применения различных режимов досвечивания при круглогодичном культивировании листового салата в защищенном грунте.

Практическая значимость диссертации состоит в разработке энергоэффективного облучателя на базе светодиодных чипов, отличающегося тем, что в качестве охлаждения светодиодных чипов используется масляный радиатор. Разработана методика выбора оптимальной мощности источника искусственного облучения для листового салата. Результаты лабораторных и производственных экспериментальных исследований позволяют определять оптимальные режимы досветки листового салата, приводящие к сокращению периода вегетации листового салата на 4 дня и потребления электроэнергии в 1,68 раза.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Основные результаты диссертационной работы соответствуют пункту «Разработка способов применения, исследования средств электротехнологий и режимов работы электрических осветительных, облучательных, обогревательных, кондиционирующих установок в растениеводстве и животноводстве» и пункту «Разработка методологических основ создания надежного и экономичного энерго- и электроснабжения сельскохозяйственных потребителей, разработка новых технических средств» из паспорта специальности 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований и комплекс технических средств внедрены в ООО «Грин-Прайс», ОАО «Тепличное». Результаты исследований используются в Министерстве сельского хозяйства и продовольствия Республики Марий Эл, в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет».

На защиту выносятся следующие основные положения:

- методика выбора оптимальной мощности источника искусственного облучения, позволяющая обосновать наивыгоднейшие технологические параметры светотехнического оборудования для стандартных гидропонных столов;

- математическая модель теплового режима светодиодных чипов, позволяющая обосновать возможность использования масляного радиатора для охлаждения светодиодов;

- техническое средство энергоэффективного облучения листового салата на базе светодиодных чипов как дополнительного к традиционным источникам искусственного облучения, отличающегося тем, что в качестве охлаждения светодиодных чипов используется масляный радиатор;

- результаты экспериментальных исследований влияния интенсивности комбинированного искусственного облучения на базе разработанного светодиодного облучателя и натриевой лампы высокого давления на урожайность листового салата, позволяющие сократить период вегетации рассады листового салата на 4 дня и уменьшить потребление электроэнергии в 1,68 раза;

- обоснование энергетической эффективности путем применения различных режимов досвечивания при круглогодичном культивировании листового салата в защищенном грунте.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и ее отдельных частей докладывались и обсуждались на научных конференциях преподавателей по итогам научно-исследовательской работы (21-23 марта 2011, 2012 гг., Йошкар-Ола, МарГУ), на Международной молодежной научной конференции «Достижения науки - агропромышленному производству» (23-25 января 2011-2013 гг., Челябинск, ЧГАА), на Международной молодежной научной конференция «Тинчуринские чтения» (27-29 апреля 2011, 2013 гг., Казань, КГЭУ), на V Международной научно-технической конференции «Инновации в сельском хозяйстве» (16-17 декабря 2014 г., Москва, ВИЭСХ). Разработанные новые технические решения защищены патентом на полезную модель.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 12 печатных работах, в том числе 3 из них в журналах, рекомендованных ВАК, получен один патент на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, содержит 199 страниц основного текста, включая 83 рисунка, 69 таблиц, приложения, список использованной литературы из 140 наименований.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 О состоянии овощеводства защищенного грунта

Особенности российского климата не позволяют круглогодичное овощное производство в открытом грунте. Даже в наиболее благоприятном для овощеводства Южном Регионе РФ овощи «с грядки» можно получать в течение максимум 4-5 месяцев в году. В остальных районах сезон свежих овощей сужается до 2-3 месяцев. Таким образом, 8-10 месяцев в году население России нуждается в продукции защищенного грунта. Типичный житель России в среднем употребляет в 2 раза меньше рекомендованных Институтом питания РАН годовых норм потребления свежих овощей [33, 84].

Диетологи Всемирной организации здравоохранения и НИИ питания РАМН утверждают, что человеку требуется не менее 124 кг овощей в год (таблица 1.1). С учетом наших климатических условий минимум 15 кг из этого количества необходимо выращивать в теплицах [112].

Таблица 1.1 - Нормы потребления овощей, рекомендованные НИИ питания РАМН

Овощи Норма, кг Овощи Норма, кг

Баклажан и перец 2-5 Патиссон и кабачок 3-5

Зеленый горошек и фасоль 7-10 Помидоры 25-32

Капуста разная 35-55 Столовая свекла 6-10

Лук и чеснок 6-10 Зеленные (салат, укроп и пр.) 5-9

Морковь 6-10 Прочие овощи ( спаржа, сахарная кукуруза, сельдерей) 19-26

Огурец 10-13

Причем если в теплое время года потребности удовлетворяются овощами, выращенными в открытом грунте, то 8-9 месяцев в году большинству россиян катастрофически не хватает «живых витаминов» (рисунок 1.1) [84]. Среднероссийский показатель потребления тепличных овощей отечественного производства едва достигает 4 кг на человека в год. Импортные поставки томатов, огурцов, зелени и других овощей добавляют 7 кг к столу каждому россиянину.

К сожалению, государственная статистика РФ не ведет реального потребления тепличных культур конечными потребителями.

и

Рисунок 1.1 - Потребление овощей на душу населения РФ в среднем по

месяцам

Динамику обеспеченности населения России овощами открытого и защищенного грунта, произведенными в стране, можно оценить по таблице 1.2 [107].

Таблица 1.2 - Динамика обеспеченности населения РФ овощами

Показатель 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г.

Численность

населения, млн чел. 143,2 142,8 142,8 142,7 142,8 142,9 143,0 143,3 143,7

Валовый сбор

овощей

открытого и 113697 115089 129603 134015 121261 146961 146257 146894 154578

закрытого

грунта, тыс. ц

Фактическое

потребление на душу 79,40 80,59 90,76 93,91 84,92 102,84 102,28 102,51 107,5

населения, кг

Индекс

удовлетворения потребностей 0,51 0,52 0,59 0,61 0,55 0,67 0,66 0,66 0,70

Аналогично можно составить таблицу 1.3 для Республики Марий Эл [98]

Таблица 1.3 - Динамика обеспеченности населения Республика Марий Эл овощами

Показатель 2006 г. 2007 г. 2008 г. 2009 г. 2010 г. 2011 г. 2012 г. 2013 г. 2014 г.

Численность населения, тыс. чел. 713,4 708,5 704,9 701,6 699,3 695,4 692,4 690,3 688,6

Валовый сбор овощей открытого и закрытого грунта, тыс. ц. 931 903 1499 1764 1409 1843 1964 1780 1598

Фактическое потребление на душу населения, кг 130,50 127,45 212,65 251,43 201,59 265,03 283,65 257,86 232,07

Индекс удовлетворения потребностей 0,84 0,82 1,38 1,68 1,30 1,72 1,84 1,67 1,50

Согласно таблице 1.2 Россия ощущает дефицит в овощах, который покрывает за счет импортных поставок [84, 112]. Республика Марий Эл обеспечена овощами согласно нормам. Однако выделить из них долю каждой культуры в валовом сборе овощей не представляется возможным, кроме того, сайт официальной статистической информации [98] не дает долю возделывания овощей в защищенном грунте. Основным поставщиком овощей закрытого грунта в Республике Марий Эл является ОАО «Тепличное», которое выращивает огурцы, томаты. Зеленные культуры в защищенном грунте, такие как салат, ОАО «Тепличное» пока не возделывает. В результате этого приходится завозить зеленные культуры из соседних республик. Свою нишу в этой культуре нашла фирма ООО «Грин-Прайс», которая с 2012 года по настоящий момент выращивает салат сортов Ромэн, Батавия и является основным поставщиком салата в Республике Марий Эл.

Покажем основные объемы зеленных культур открытого и закрытого грунта Республики Марий Эл за последние три года, 2012-2014 гг. (таблица 1.4).

Таблица 1.4 - Динамика обеспечения населения Республика Марий Эл зеленными

культурами

Показатель Салат (открытый грунт) Салат (закрытый грунт) Укроп Петрушка Лук Всего

Валовый сбор культур открытого и закрытого грунта, т, 2012 г. 1,9 2,4 0,11 0,13 17,8 22,3

Валовый сбор культур открытого и закрытого грунта, т, 2013 г. 5,3 2,6 - - 15,7 23,6

Валовый сбор культур открытого и закрытого грунта, т, 2014 г. - 2,9 - - 16,2 19,1

Фактическое потребление на душу населения (за 2014 г.), кг 0,03

Индекс удовлетворения потребностей низкий

Не трудно заметить в таблице 1.4, что по обеспечению зеленными культурами Республика Марий Эл далеко отстает от норм, рекомендованных НИИ питания РАМН.

Тепличный бизнес в России в настоящее время переживает далеко не лучшие времена. В СССР площадь защищенного грунта под стеклом и пленкой была в 3 раза больше, чем сейчас. Прекращение привычных дотаций, разрыв межрегиональных связей, гиперинфляция, падение уровня жизни населения, а затем резкий рост цен на энергоносители привели к экономической нецелесообразности деятельности многих тепличных комбинатов.

На начало 2012 года общая площадь работающего закрытого грунта в стране составляла менее 2 тыс. га [84].

В странах мира защищенный грунт занимает площади, значительно превышающие российские (рисунок 1.2). Лидер в отрасли - Китай с площадью защищенного грунта 1700000 га.

140000 120000 100000 80000 60000

03

1-4 40000 20000 0

Рисунок 1.2 - Площади защищенного грунта по странам

На основании этого рассмотрение вопросов возделывания овощных на примере зеленных культур является актуальным, ввиду того что в Республике Марий Эл только с 2012 года самостоятельно возделывают салатные культуры, им стоит уделить особое внимание.

1.2 Характеристика предприятия по выращиванию листового салата в

Республике Марий Эл

Предприятие ООО «Грин-Прайс» - единственный тепличный комбинат, специализирующийся на выращивании салатной продукции в Республике Марий Эл. Основная продукция - салат сорта Ромэн, Батавия. Предприятие постоянно развивается и строит дополнительные теплицы. На данный момент на нем установлены 4 блочные теплицы площадью 147 м (рисунок 1.3).

I

ц>» -

Рисунок 1.3 - Фотография тепличного комплекса ООО «Грин-Прайс»

Отопление теплиц происходит за счет двух водогрейных котлов типа «Изнаир-80» тепловой мощностью 80 кВт. Электрическую энергию предприятие получает от централизованной системы электроснабжения.

В каждой теплице расположено 8 столов (размер каждого 5,50x1,80 м) с салатом, между которыми имеются проходы для обслуживания. Схема расположения столов показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Схема расположения столов в теплице

Теплицы используют гидропонную технологию выращивания салата. Используется метод питательного слоя NFT (Nutrient Film Technique), когда питательный раствор постоянно циркулирует тонким слоем в специальных желобах. Схематично данную систему изобразим на рисунке 1.5.

ИИНЩНЫЙ ппгатсльн ый р-р и

ИСлЭииый пита гегьный |>-р А

Рнсрауэр возврата

Рисунок 1.5 - Типовая схема устройства автоматической проточной системы

На каждом столе 465 посадочных мест для салата. Товарный пучок салата у предприятия-изготовителя 100±10 г. Период выращивания составляет 21-24 дней осенью и весной, 25-28 дней в зимние месяцы, не включая 20 дней выращивания рассады на рассадных столах.

Рассадные столы находятся в одной из теплиц, основное отличие системы облучения которых от всей теплицы заключается в том, что над каждым столом рассады располагается 6 светильников с лампами Reflux ДНаЗ 400 (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - План расположения светильников ЖСП20-400-701 Agro с лампами ДНаЗ Reflux 400 в теплице с рассадной камерой

В целом предприятие использует 76 светильников - по 18 в трех теплицах (рисунок 1.4) и по 22 светильника в теплице с рассадными столами. В качестве светильника применен ЖСП20-400-701 Agro с лампой ДНаЗ Reflux 400 [42]. Подключение лампы к электрической сети выполнено через электромагнитный дроссель. Каждый дроссель сопровождается конденсатором для выравнивания еоБф до 0,85. Высота подвеса светильников составляет 2,3 м.

Кроме освещения, электроэнергия расходуется на другие технологические нужды. Покажем на примере одной теплицы структуру электрооборудования по мощностям (таблица 1.4).

Таблица 1.4 - Структура электрооборудования по мощностям для теплицы без рассадной камеры

Тип электрооборудования и назначение Мощность одного потребителя, кВт Количество, шт. Общая мощность, кВт

ЖСП20-400-701 Agro с лампами ДНаЗ Reflux Супер 400, досветка 0,43 18 7,74

Продолжение таблицы 1.4

Тип электрооборудования и назначение Мощность одного потребителя, кВт Количество, шт. Общая мощность, кВт

Насос для питательного раствора 0,5 1 0,5

Всего для одной теплицы, кВт - - 8,24

Мощность ламп над рассадными столами составляет 5,16 кВт. Для теплицы с рассадными столами общая потребляемая мощность - 9,96 кВт. Полная потребляемая мощность всех теплиц - 34,68 кВт.

В зимние месяцы после захода солнца на предприятии ООО «Грин-Прайс» был сделан выезд с целью измерения значений фотосинтетически активной радиации. Результаты измерений сведены в таблицу 1.5. Измерения ФАР проводили прибором Ы-Сог 250 с относительной погрешностью 0,4 %,

Таблица 1.5 - Результаты измерения фотосинтетически активной радиации

Назначение гидропонных столов Энергетическая облученность в теплице, Е, мкмоль/м2с

Рассадный стол 109-121

Остальные столы 80-90

В теплице над рассадными столами в среднем создается облученность в 109121 мкмоль/м с и тратится значительное количество электрической энергии. Исходя из этого зададимся задачей поиска оптимальных методов облучения рассады листового салата с целью энергосбережения.

Данная тематика актуальна для предприятия ввиду будущих строительств дополнительных теплиц, в результате чего электрические мощности возрастут.

Предприятие расходует значительные ресурсы на энергоносители. Не раскрывая финансовых показателей, ООО «Грин-Прайс» представила структуру трат (рисунки 1.7-1.8). С высокой долей трат на энергоносители соглашаются и многие авторы, исследующие проблемы защищенного грунта [112, 114]. На основании этого снижение затрат на энергоресурсы является актуальной задачей.

Рисунок 1.7 - Структура затрат на предприятии ООО «Грин-Прайс»

Рисунок 1.8 - Структура затрат на энергоносители

1.3 Существующие источники искусственного облучения рассады в тепличной

отрасли

В настоящее время более 70 % генерируемого светового потока создается разрядными источниками света, в том числе металлогалогенными лампами (МГЛ) и натриевыми лампами высокого давления (НЛВД) [48, 99].

Традиционно для электропитания ламп используются системы, работающие от сети переменного тока 50-60 Гц и состоящие из токоограничивающего реактора, последовательно включенного с лампой, и устройства для зажигания разряда [83]. К достоинствам таких систем следует отнести низкую стоимость и достаточно

высокую надежность самого электромагнитного балласта. Основные проблемы, связанные с электромагнитными балластами:

1) мерцание от сети 50 Гц, вызывающее утомляемость глаз;

2) нестабильность мощности и светового потока лампы при колебаниях напряжения сети;

3) низкий коэффициент мощности и, соответственно, необходимость применения емкостного компенсатора;

4) большие масса и габариты всей системы электропитания, трудности в управлении радиационным режимом в теплице;

5) газоразрядные лампы являются источниками высших гармоник, которые несут дополнительные энергетические потери и опасность для кабельных линий, трансформаторов и пр.[25, 26, 29, 32, 69].

Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) чувствительны к перегрузке по мощности, а традиционные электромагнитные балласты не в состоянии обеспечить стабилизацию мощности на заданном уровне при изменении условий эксплуатации лампы (например, при повышенном напряжении сети), а также изменении ее характеристик в процессе старения. По данным исследований [2, 3, 37], при повышенном напряжении сети (242 В) срок службы сокращается в среднем в 2-3 раза. Требуется более частая замена ламп, что приводит к дополнительным затратам.

Более 20 лет в теплицах РФ используются облучатели ОТ-400 с лампой ДРЛФ 400. К недостаткам этой лампы следует отнести низкие световые отдачи, энергетические и фотосинтезные КПД, а также недостаточное излучение в красной области спектра

Начиная с 1990 г., в теплицах РФ начали преобладать облучатели с МГЛ мощностью 400, 1000 и 2000 Вт, а также с НЛВД мощностью 400 Вт в каркасном исполнении светотехнической арматуры, что увеличивало их материалоемкость и стоимость.

Металлогалогенные лампы (МГЛ) с наполнением 1п, № иногда используют в первой (вегетативной) фазе роста растений, поскольку такие лампы излучают достаточное количество синего света [73].

Натриевые лампы высокого давления имеют желтое свечение (2200 К) с очень низким индексом цветопередачи. Как правило, такие лампы используются на поздних (или репродуктивных) стадиях роста. Если использовать фитолампы такого типа на ранних стадиях вегетативного роста, растения растут немного быстрее, чем обычно. Оборотной стороной этого процесса является слишком высокое и раскидистое растение с длинными междоузлиями. Натриевые лампы высокого давления ускоряют процесс образования цветков и плодов у растений. Растения используют красно-оранжевую часть спектра НЛВД-ламп в репродуктивных целях, что позволяет получать более высокие урожаи трав, овощей, фруктов или цветов. Иногда растения визуально, из-за особенностей цветового оттенка ламп, выглядят бледными и нездоровыми [37].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ефремов Никита Сергеевич, 2016 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Алиев, Э.А. Технология возделывания овощных культур и грибов в защищенном грунте / Э.А. Алиев, H.A. Смирнов. - М.: Агропромиздат, 1987. - 351 с.

2. Алышев, C.B. Влияние условий эксплуатации на срок службы натриевых ламп высокого давления / C.B. Алышев, В.В. Меркушкин // Светотехника. - 1991. -№2. - С. 1-4.

3. Алышев, C.B. О распределении НЛВД по сроку службы / C.B. Алышев, В.В. Меркушкин, A.B. Скороходов // Труды ВНИИИС. - М., 1988. - Вып. 20. - С. 77-84.

4. Ахумов, А.В. Справочник нормировщика / А.В. Ахумов, Б.М. Генкин, Н.Ю.Иванов; под общ. ред. А.В. Ахумова. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. - 458 с.

5. Баев, В.И. Практикум по электрическому освещению и облучению / В .И. Баев. - М.: Колос, 2008. - 191 с.

6. Васильев, Н.В. Снижение потерь электрической энергии в сети 0,38 кВ, обусловленных нелинейностью тепличных облучательных установок, путем модернизации пускорегулирующей аппаратуры: дис. ...канд. техн. наук: 05.20.02 / Васильев Николай Валерьевич. - СПб., 2008. - 136 с.

7. Виленский, П.Л. Оценка эффективности инвестиционных проектов. Теория и практика / П.Л. Виленский, В.Н. Лившиц, С.А. Смоляк. - М.: Дело, 2002. - 888 с.

8. Водяников, В.Т. Организационно-экономические основы сельской электроэнергетики / В.Т. Водяников. - М.: УМЦ «Триада», 2002. - 312 с.

9. Водяников, В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики / В.Т. Водяников. - М.: МГАУ, 1997. - 180 с.

10. Восход и заход солнца, продолжительность светового дня в Йошкар-Оле [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://dateandtime.info/, свободный. - Загл. с экрана.

11. ВСН 452-84. Производственные нормы расхода материалов в строительстве. Сварка трубопроводов из легированных сталей. Автоматическая сварка под флюсом листовых конструкций, сварка стержней арматуры и закладных деталей, газовая резка. - Введено впервые; введ. 1984-12-14. - М.: Минмонтажспецстрой СССР, 1984.- 60 с.

12. Генкель, П.А. Физиология растений / П.А. Генкель. - Изд. 4-е, перераб. -М.: Просвещение, 1975. - 335 с.

13. Главная страница компании «Б1а1их» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://dia1ux.com/, свободный. - Загл. с экрана.

14. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. - Изд. 7-е, стер. - М.: Высш. шк., 2000. - 479 с.

15. ГОСТ 8756.22-80. Продукты переработки плодов и овощей. Метод определения каротина. - Введен впервые; введ. 1981-01-01. - М.: Стандартинформ, 2010. - 4 с.

16. ГОСТ 23483-79. Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие требования. Введен впервые; введ. 1980-01-01. - М.: Государственного комитета СССР по стандартам, 1980. - 14 с.

17. ГОСТ 28561-90. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сухих веществ или влаги. - Взамен ГОСТ 8756.2-82; введ. 1981-07-01. -М.: Стандартинформ, 2011. - 11 с.

18. ГОСТ 29270-95. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения нитратов. - Взамен ГОСТ 29270-91; введ. 1997-01-01. - М.: Стандартинформ, 2010. - 14 с.

19. ГОСТ Р 53228-2008. Весы неавтоматического действия. Часть 1. Метрологические и технические требования. Испытания. - Введен впервые; введ. 2010-01-01. -М.: Стандартинформ, 2014. - 133 с.

20. ГОСТ Р 54058-2010. Продукты пищевые функциональные. Метод определения каротиноидов. - Введен впервые; введ. 2012-01-01. - М.: Стандартинформ, 2011. - 7 с.

21. ГОСТ Р 54703-2011. Салат-латук, эндивий кудрявый, эндивий, эскариол свежие. Технические условия. - Введен впервые; введ. 2012-01-01. - М.: Стандартинформ, 2014. - 16 с.

22. Доспехов, Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. - 5-е изд., доп. и перераб. -М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

23. Ершов, А.Н. Оптимизация системы освещения растений конвейерной цилиндрической салатной оранжереи как компонента СЖО пилотируемого космического корабля: дисс. ... канд. техн. наук: 05.26.02 / Ершов Алексей Николаевич. - М., 2006. - 123 с.

24. Ефремов, Н.С. Влияние искажения симметрии и синусоидальности на потери электрической энергии / Н.С. Ефремов, Л.М. Рыбаков // Тинчуринские чтения: материалы докладов VI Международной молодежной научной конференции / под общ. ред. д-ра физ.-мат. наук, проф. Ю.Я Петрушенко. В 4 т. Т.1. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2011. - С. 171-172.

25. Ефремов, Н.С. О программном обеспечении для расчета потерь при несинусоидальности и несимметрии / Н.С. Ефремов, Л.М. Рыбаков // Достижения науки-агропромышленному производству: материалы Ь международной научно-технической конференции. - Челябинск, 2011. Ч. 2. - С. 102-105.

26. Ефремов, Н.С. Об источниках искажения синусоидальности кривой напряжения в установках искусственного освещения АПК / Н.С. Ефремов // Актуальные решения современной науки: сборник научных работ аспирантов. / Мар. гос. ун-т. - Йошкар-Ола, 2011. - Вып. II - С. 130-134.

27. Ефремов, Н.С. Описание лабораторной установки по оценке влияния интенсивности искусственного освещения на продуктивность листового салата / Н.С. Ефремов // Вестник Марийского государственного университета. - 2014. - №2 (14). - С. 30-32.

28. Ефремов, Н.С. Оценка интенсивности искусственного освещения светодиодного облучателя на листовой салат в защищенном грунте [Электронный

ресурс] / Н.С. Ефремов // Научный журнал КубГАУ . - 2014. - №08(102). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2014/08/pdf/25.pdf, свободный. - Загл. с экрана.

29. Ефремов, Н.С. Оценка качества электроэнергии в распределительных сетях с малой плотностью нагрузки / Н.С. Ефремов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - № 3. - С. 3-4.

30. Ефремов, Н.С. Оценка перевода предприятия на дифференцированный по времени суток тариф на электроэнергию / Н.С. Ефремов, Л.М. Рыбаков // Электрооборудование: Эксплуатация и ремонт. - 2014. - №11. - С. 15-19.

31. Ефремов, Н.С. Оценка энергосбережения при внедрении светодиодных облучателей при досветке культуры листового салата на примере Республики Марий Эл / Н.С. Ефремов // Инновации в сельском хозяйстве: труды 5-й Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов / ГНУ ВИЭСХ. - М., 2014. - С. 155-155.

32. Ефремов, Н.С. Расчет потерь активной мощности электрооборудования / Н.С. Ефремов, Л.М. Рыбаков, И.Р. Кадыров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - № 3.- С. 4-6.

33. Ефремов, Н.С Состояние овощеводства защищенного грунта на примере зеленных культур / Н.С. Ефремов // Достижения науки-агропромышленному производству: материалы ЫУ международной научно-технической конференции -Челябинск, 2015. Ч. III. - С.253-259.

34. Ефремов, Н.С. Эффективность перевода предприятия агропромышленного комплекса на дифференцированный учет электроэнергии / Н.С. Ефремов, Л.М. Рыбаков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2014.- № 6. - С. 14-16.

35. Зайцев, Г.Н. Методика биометрических расчетов / Г.Н. Зайцев. - М.: Наука, 1973. - 255 с.

36. Заказнов, Н.П. Теория оптических систем / Н.П. Заказнов, С.И. Кирюшин, В.И. Кузичев.- СПб.: Лань, 2008. - 448 с.

37. Иванов, В.М. Напряжение сети и срок службы маломощных натриевых ламп высокого давления / В.М. Иванов, Г.М. Кожушко, О.Г. Корягин // Светотехника. - 1992. - №7-8. - С. 2-3.

38. Ильин, В.Н. Усовершенствование светильников серии ГСП26 для теплиц: тезисы докладов / В.Н. Ильин, В.В. Малышев, Р.У. Резаков // Исследование, конструирование и технология изготовления осветительных приборов: VIII Всесоюзная научно-техническая конференция. - М., 1988. - C. 81-82.

39. Источники питания XP POWER [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://xppower.com, свободный. - Загл. с экрана.

40. Камнев, И.М. Методы обоснования ставки дисконтирования / И.М. Камнев, А.Ю Жулина // Проблема учета и финансов. - 2012. - №2. - С. 30-35.

41. Карпов, В.Н. Особенности энергосбережения в облучательных установках сельскохозяйственного назначения / В.Н. Карпов // Энергосберегающее электрооборудование для АПК: тезисы докладов 2-й Всесоюзной научно-технической конференции. - 1990. - С. 77-78.

42. Каталог компании «Ардатовский светотехнический завод» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.astz.ru, свободный. - Загл. с экрана.

43. Каталог компании «Ledengin» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.ledengin.com, свободный. - Загл. с экрана.

44. Каталог компании «Philips» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.philipslumileds.com, свободный. - Загл. с экрана.

45. Каталог компании «Farnell» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ru.farnell.com/lumileds, свободный. - Загл. с экрана.

46. Клешнин, А.Ф. Растения и свет. Теория и практика светокультуры растений / А.Ф. Клешнин. - М.: АН СССР, 1954. - 460 с.

47. Клешнин, А.Ф. Выращивание растений при искусственном освещении / А.Ф. Клешнин, Е.В. Лебедева, Н.Н. Протасова. - М.: Сельхозгиз, 1959. - 128 с.

48. Козинский, В. А. Электрическое освещение и облучение / В. А. Козинский. - М.: Агропромиздат, 1991. - 239 с.

49. Кондратьева, Н.П. Повышение эффективности электрооблучения растений в защищенном грунте: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.20.02 / Кондратьева Надежда Петровна. - М., 2003. - 364 с.

50. Косарева, Е.А. Тепловое излучение. Фотоны. Квантовая и ядерная физика / Е.А. Косарева. - Самара, 2008. - 345 с.

51. Косицин, О.А. Методика светотехнического расчета тепличных установок с точечными облучателями / О.А. Косицин // Электрификация технологических процессов сельскохозяйственного производства и электроснабжения сельского хозяйства: Сб. научн. трудов. М.: - 1980, - Т.17, № 5. -С. 107-110.

52. Леман, В.М. Курс светокультуры растений / В.М. Леман. - Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1976. - 271 с.

53. Малышев, В.В. Повышение эффективности облучательных установок для теплиц: дисс. ... канд. техн. наук: 05.20.02 / Малышев Владимир Викторович. - М., 2006. - 123 с.

54. Матвеев, А.Б. Электротехнические облучательные установки фитобиологического действия / А.Б. Матвеев, С.М. Лебедкова. - М.: МЭИ, 1989. -91 с.

55. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов: утверждено Министерством экономики РФ, Министерством финансов РФ, Государственным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике 21.06.1999, №ВК477. - М.: Экономика, 1999. - 268 с.

56. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов: утверждено Министерством экономики РФ, Министерством финансов РФ, Государственным комитетом РФ по строительной, архитектурной и жилищной политике. - М.: Экономика, 2000. - 356 с.

57. Мешков, В.В. Основы светотехники / В.В. Мешков. - 2-е изд., перераб. -М.: Энергия, 1979. Ч. 1. - 386 с.

58. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева // Энергия. - 1977. - 345 с.

59. Многоярусный стеллаж для выращивания растений в условиях защищенного грунта: патент на изобретение 2391812 МПК Л0Ш9/00 / Г.В. Курочкин, Г.П. Курочкина; патентообладатели: Курочкин Г.В., Курочкина Г.П. -2006110504/12; заявл. 24.03.2006; опубл. 20.06.2010. Бюл. № 3. - 4 с.

60. Моделирование роста и продуктивности сельскохозяйственных культур/ под ред. Ф. В. Т. Пеннинг де Вриес, Х.Х. ван Лаар. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986 -320 с.

61. Мокроносов, А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза / А.Т. Мокроносов. - М.: Наука, 1990. - 185 с.

62. Мошков, Б.С. Выращивание растений при искусственном освещении / Б.С. Мошков. - 2-е изд. - М.: Колос, 2009. - 288 с.

63. МУ 5048-89. Определение нитратов и нитритов в продукции растениеводства. - Введен впервые; введ. 1990-01-01. - М., 1989. - 51 с.

64. Муравьев, А.Ю. Защищенный грунт в РФ: состояние, проблемы, перспективы / А.Ю. Муравьев // Тепличные технологии. - 2004. - №1. - С. 17-20.

65. НТП 10-95. Нормы технологического проектирования теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады. - Взамен ОНТП-СХ.10-85; введ. 1996.07.01. - М., 1999. - 75 с.

66. Овчукова, С. А. Применение оптического излучения в сельскохозяйственном производстве: дисс. ... д-ра техн. наук: 05.20.02 / Овчукова Светлана Александровна. - М., 2001. - 351 с.

67. О внесении изменений в Государственную программу развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы: постановление Правительства Российской Федерации от 15.04.2014 г., №315 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.pravo.gov.ru, свободный. - Загл. с экрана.

68. О классификации основных средств, включаемых в амортизационные группы: Постановление правительства РФ от 09 января 2002 // Российская газета. -2002. - № 3.

69. Плешков, П.Г. Несинусоидальные режимы и влияние их на электрооборудование систем электроснабжения сельскохозяйственного производства: дисс. ... канд. тех. наук: 05.20.02 / Плешков Павел Григорьевич. - М., 1986. - 302 с.

70. Пляскин, П.В. Основы конструирования электрических источников света / П.В. Пляскин, В.В. Федоров, Ю.А. Буханов. - М.: Энергоатомиздат, 2000. - 360 с.

71. Повышение эффективности светокультуры на салатных линиях благодаря использованию светильников с лампами Reflux (на базе ЗАО «Агрокомбинат "Московский»). Ассоциация «Теплицы России» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://reflux.ru/press-centre/povyshenie-effektivnosti-svetokultury-na-salatnykh-liniyakh-blagodarya-ispolzovaniyu-svetilnikov-s-l, свободный. - Загл. с экрана.

72. Полевой, В.В. Физиология растений / В.В. Полевой. -М.: Высш. шк., 1989. - 464 с.

73. Полный справочник по электрооборудованию и электротехнике (с примерами расчетов): справочное издание/ Э.А.Киреева, С.Н. Шерстнев.; под общ. ред. С.Н. Шерстнева. - М.: КНОРУС, 2012. - 864 с.

74. Прайс-лист на радиаторы ООО «Лигра» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ligra.ru/Price.htm, свободный. - Загл. с экрана.

75. Приказ Федеральной службы по тарифам (ФСТ России) от 26 ноября 2013 г. N 1474-э г. Москва «Об утверждении интервалов тарифных зон суток для потребителей на 2014 год (за исключением населения и (или) приравненных к нему категорий)». - Режим доступа: http://www.rg.ru/2013/12/20/zony-dok.html, свободный. - Загл. с экрана.

76. Прикупец, Л.Б. Актуальные проблемы эксплуатации облучательных установок в тепличных комбинатах / Л.Б. Прикупец, В.В. Малышев // Тезисы докладов V Международной светотехнической конференции. - СПб., 2003. - С.190-191.

77. Прикупец, Л.Б. Новый энергоэкономичный светильник ЖСП48-600 с натриевой лампой высокого давления мощностью 600 Вт для теплиц / Л.Б. Прикупец, В.В. Малышев, Н.А. Хорьков // Светотехника на рубеже

веков: достижения и перспективы: тезисы докладов IV Международной светотехнической конференции. - Вологда, 2000. - C.62-63.

78. Примак, А.П. Накопление нитратов некоторыми овощными культурами / А.П. Примак [и др.] // Селекция овощных культур: сборник научных трудов. - М., 1986. - Вып. 22. - С. 102-105.

79. Ракутько, С.А. Энергосберегающие приемы и подходы при эксплуатации тепличных облучательных установок / С.А. Ракутько // Механизация и электрификация технологических процессов в с.-х. производстве. - 1995. - №1. -С.104-113.

80.РД 153-34.0-20.363-99. Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. Введен впервые; введ. 2000-06-01. - М.: Стандартинформ, 1980. - 136 с.

81. Российская Федерация. Законы. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: федер. закон: [принят Гос. Думой 11 ноября 2009 г.: одобр. Советом Федерации 18 ноября 2009 г.] // Российская газета. -2009. - №5050.

82. Росс, Ю.К. Радиационный режим и архитектоника растительного покрова / Ю.К. Росс. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1975. - 327 с.

83. Рохлин, Г.Н. Разрядные источники света / Г.Н. Рохлин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 720 с.

84. Рынок тепличных овощей России // Russian food and drinks market magazine. - 2012. - №2. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://foodmarket.spb.ru, свободный. - Загл. с экрана.

85. Сбербанк [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.sberbank.ru, свободный. - Загл. с экрана.

86. Свентицкий, И.И. Разработка и исследование схем включения люминесцентных ламп для сельскохозяйственных облучательных установок и обоснование метода излучения в растениеводстве: дисс. ... канд. техн. наук: 05.20.02 / Свентицкий Иван Иосифович. - М., 1960. - 192 с.

87. Свентицкий, И.И. Экологическая биоэнергетика растений и сельскохозяйственное производство / И.И. Свентицкий. - Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР, 1982. - 222 с.

88. Светодиодные лампы для подсветки растений [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://led22.ru/ledcat/led-grow/ledgrow.html, свободный. - Загл. с экрана.

89. Светодиодный светильник: патент на полезную модель 153089 Рос. Федерация: МПК А0Ш 9/20 / Н.С. Ефремов, Л.М. Рыбаков; заявитель и патентообладатель Ефремов Н.С. - № 2015104189/13; заявл. 09.02.2015; опубл. 10.07.2015, Бюл. №19. - 3 с.

90. Светодиодный светильник 8У-ЬББК08Т [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://darimsvet.com, свободный. - Загл. с экрана.

91. Симитчиев, Х. Тепличное овощеводство на малообъемной гидропонике / Х. Симитчиев, В. Каназирска, К. Милиев. - М.: АГРОПромиздат, 1985. - 256 с.

92. Справочная книга по светотехнике / под ред. Ю.Б. Айзенберга. - 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Знак, 2006. - 972 с.

93. Справочная книга для проектирования электрического освещения / под ред. Г.М. Кнорринга. - Л.: Энергия, 1976. - 384 с.

94. Степанчук, Г.В. Энергосберегающие принципы для создания светового режима, повышающие продуктивность фотосинтеза растений защищенного грунта / Г.В. Степанчук, Е.П. Ключка // Научный журнал КубГАУ. - 2011. - № 67. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2011/03/pdf/24.pdf, свободный. - Загл. с экрана.

95. Тараканов, Г.И. Овощеводство / Г.И. Тараканов, В.Д. Мухин, К.А. Шуин.; под ред. Г.И. Тараканова, В.Д. Мухина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2003. - 472 с.

96. Тараканов, Г.И. Овощеводство защищенного грунта / Г.И. Тараканов, Н.В. Борисов, В.В. Климов. - М.: Колос, 1982. - 303 с.

97. Теплотехика: учеб. для вузов / В.Н. Луканин, М.Г. Шатров, Г.М. Камфер и др.; под ред. В.Н. Луканина. - 2-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 2000. - 671 с.

98. Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Республики Марий Эл [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://maristat.gks.ru, свободный. - Загл. с экрана.

99. Тихомиров, А. А. Светокультура растений: биофизические и биотехнологические основы / А. А. Тихомиров, В.П. Шарупич, Г.М. Лисовский. -Новосибирск: Изд-во Сибирского отделения Российской академии наук, 2004. - 213 с.

100. Тихомиров, А. А. Спектральный состав света и продуктивность растений / А. А. Тихомиров, Г.М. Лисовский, Ф.Я. Сядько. - Новосибирск: Наука, 2008. - 168 с.

101. Томлинг, Х.Г. Методика измерения фотосинтетически активной радиации / Х.Г. Томлинг, Б.И. Гуляев. - М.: Наука, 1967. - 144 с.

102. Тропина, Л.П. Зеленные растения / Л.П. Тропина. - Новосибирск: Западно-Сибирское кн. изд-во, 1978. - 68 с.

103. Удалова, О.Р. Технологические основы культивирования растений томата в условиях регулируемой агроэкосистемы: дис. ... канд. с.-х. наук: 06.01.03 / Удалова Ольга Рудольфовна. - СПб., 2014. - 128 с.

104. Универсальная экранная линейка - Universal Desktop Ruler [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://avpsoft.ru/products/udruler/, свободный. - Загл. с экрана.

105. Усик, Г.Э. Зеленные культуры / Г. Э. Усик, О. В. Щербенко. - Киев: Урожай, 1991. - 213 с.

106. Устройство выравнивания степени облученности в производственных помещениях: патент на изобретение 2328652 МПК F21V21/00 / Г.В. Степанчук, Е.П. Ключка, Е.Е. Якушева; заявитель и патентообладатель Азово-Черномор. гос. агроинж. акад. - 2006142613/28; заявл. 01.12.2006: опубл. 10.07.2008. Бюл. № 14. - 4 с.

107. Федеральная служба государственной статистики РФ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://gks.ru, свободный. - Загл. с экрана.

108. Фалиев, Н.А. Проектирование облучательных установок в селько-хозяйственном производстве / Н.А. Фалиев. - Кострома: КГСА, 2010. - 120 с.

109. Фатеев, В.Н. Основные пути повышения эффективности установок для искусственного облучения растений / В.Н. Фатеев // Светоизлучающие системы: эффективность и применение: тезисы докладов 1-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Саранск, 1994. - С. 34-35.

110. Хит, О. Фотосинтез / О. Хит. - М.: Мир, 1972. - 354 с.

111. Шарупич, В.П. Исследование и расчет режимов совместного (естественного и искусственного) облучения растений в теплицах: дисс. ... канд. тех. наук: 03.00.02 / Шарупич Вадим Павлович. - Красноярск, 1978.- 167 с.

112. Чазова, И.Ю. Исследование факторов, оказывающих влияние на снижение энергоемкости тепличной продукции / И.Ю. Чазова, О.Г. Долговых // Вестник Удмуртского университета. - 2012. - Вып. 1. - С. 72-76.

113. Чазова, И.Ю. Экономические интересы взаимодействия производителей и потребителей на рынке овощей защищенного грунта / И.Ю. Чазова // Вестник Удмуртского университета. - 2013. - Вып. 1. - С. 74-79.

114. Черномурова, Е.Ю. Энергетическая оценка и повышение эффективности использования энергоресурсов при производстве продукции защищенного грунта: дисс. ... канд. тех. наук: 05.20.02 / Черномурова Елена Юрьевна. - М., 2004. - 192 с.

115. Чмора, С.Н. Зависимость световых кривых фотосинтеза от внешних и внутренних факторов: автореф. дисс. ... канд. биол. наук. - М.: ИФР АН СССР, 1967. - 20 с.

116. Шарп, У. Инвестиции / У. Шарп, Г. Александер, Д. Бэйли. - М.: ИНФРА-М, 1997. - 1024 с.

117. Электрическое освещение: учебно-методическое пособие / Мар. гос. ун-т; Л.М. Рыбаков, С.А. Овчукова, Н.С. Ефремов. - Йошкар-Ола, 2014. - 68 с.

118. Both, A.J. Ten years of hydroponic lettuce research / A.J. Both // NJ:The State University of New Jersey New Brunswick. - 14 p.

119. Charles-Edwards, D.A. Mathematics of Photosynthesis and Productivity / D.A. Charles-Edwards. -1981. - 127 p.

120. Dorias, M. The use of supplemental lighting for vegetable crop production: light intensity, crop response, nutrition, crop management, cultural practices / M. Dorias //

Agriculture and angi-food Canada horticultural research centre - Canadian greenhouses conference. - 2003. - 8 p.

121. Goins, G. Spinach Growth and development under innovative narrow-and broad-spectrum lighting sources / G. Goins, N. Yorio // SAE technical paper: 30th international conference of environmental systems. - 2000. - 6 p.

122. Goins, G. Photomorphogenesis, photogenesis, and seed yield of wheat plants grown under red light-emitting diodes (LEDs) with and without supplemental blue lighting / G. Goins, N. Yorio, M. Sanwo // Jorn of experimantal botany. - 1997. - № 312.- PP. 1407-1413.

123. Goins, G. Salad crop production under different wavelengths of red light-emitting diodes (LEDs) / G. Goins, L. Ruffe, N. Cranston // SAE technical paper: 31th international conference of environmental systems. 2001. - 6 p.

124. Holsteijn, H.M.C. Growth and photosynthesis of lettuce / H.M.C. Holsteijn. -Wageningen, 1981. - 132 p.

125. Li, Q. Effects of supplemental light quality on growth and phytochemicals of baby leaf lettuce / Q. Li, C. Kubota // Environmental and experiment botany. - 2009. -№67. - PP. 59-64.

126. Kang, J.H. Light intensity and photoperiod influence the growth and development of hydroponically grown leaf lettuce in a closed-type plant factory system / J.H. Kang, S. Krishnkumar, S.L. Sua Atulba // Hort. Environ. Biotechnol. - 2013. - №54. - PP. 501-509.

127. Kim, H.H. A comparison of growth and photosynthetic characteristics of lettuce grown red and blue light light-emitting diodes (LEDs) with and without supplemental green LEDs / H.H. Kim, R.M. Wheeler, J.C. Sager, G.D. Goins // ISHS Acta Horticulturae 659: VII International Symposium on Protected Cultivation in Mild Winter Climates: Production, Pest Management and Global Competition. - 84 p.

128. Kim, H.H. Growth and photosynthesis of lettuce grown under red and blue LEDs with supplemental green light / H.H. Kim, G. Goins, R.M. Weeler, J.C.Sager // HortScience. - 2003. - № 38.- 15 p.

129. Kim, H.H. Green-light supplementation for enhanced lettuce growth under red-and blue-light-emitting diodes / H.H. Kim, G.D. Goins , R.M. Wheeler // HortScience. -2004. - № 39.- PP. 1617-1622.

130. Lefsrud, M.G. Irradiance from distinct wavelength light-emitting diodes affect secondary metabolites in kale / M.G. Lefsrud, D.A. Kopsell // HortScience. -2008. - №43.

- PP.2243-2244.

131. Muneer, S. Influence of Green, Red and Blue Light Emitting Diodes on Multiprotein Complex Proteins and Photosynthetic Activity under Different Light Intensities in Lettuce Leaves (Lactuca sativa L.) / S. Muneer, E.J. Kim, J. S. Park // International Journal of Molecular Sciences. - 2014. - №15. - PP. 4657-4670.

132. Sager, J.C. Plant Growth Chamber Handbook / J.C.Sager, J.C. Farlane. - Iowa State University, 1997. - 217 p.

133. Samuoliene, G. LED lighting and seasonality effects antioxidant properties of baby leaf lettuce / G. Samuoliene, A. Brazaityte, R. Sirtautas // Acta Horticulturae. - 2012.

- №134. - PP. 835-841.

134. Samuoliene, G. The effect of supplentary LED lighting on the antioxidant and nutritional properties of lettuce / G. Samuoliene, A. Brazaityte, R. Sirtautas // Acta Horticulturae. - 2012. - №952. - PP. 835-841.

135. Stryjewski, E. Quantitative morphological analysis of spinach grown under LEDs or sulfur microwave lamps / E. Stryjewski, G.D. Goins, C.Kelly // SAE technical paper: 31th international conference of environmental systems. - 2001. - 5 p.

136. Stutte, G.W. Photoregulation of Bioprotectant Content of Red Leaf Lettuce with Light-emitting Diodes / G.W. Stuttu, S. Edney // HortScience. - 2009. - №44. - PP. 79-82.

137. Terashima, I. Green light drives leaf photosynthesis more efficiently than red light in strong white light: Revisiting the enigmatic question of why leaves are green / I. Terashima, T. Fujita, T. Inoue // Plant Cell Physiol. - 2009. - №50. - PP. 684-697.

138. Thimijan, R.W. Photometric, radiometric and quantum light units of measure: a review of procedures for interconversion / R.W. Thimijan, R.D. Heins // HortScience. -1983. -18 (6). - 3 p.

139. Wheeler, R.M. Nasas biomass production chamber: a testing for bioregenerative life support studied / R.M. Wheeler, C.L. Mackowiak, G.W. Stutte //Adv Space Res. - 1996. - № 18.- PP. 215-244.

140. Yorio, N.C. Improving spinach radish and lettuce growth under red light-emitting diodes (LEDs) with blue light supplementation / N.C. Yorio, G.D. Goins, H.R. Kagie // HortScience. - 2001. - №36. - P. 380-383.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Таблица А1 - Основные источники искусственного облучения с их светотехническими характеристиками

Тип светильн ика

Тип лампы

Фотометрические данные ламп

Поток фотонов/ мкмоль/с

Средний

срок службы лампы, ч

SGR 140 (РЫ^)

SON-T

400

(рыад

400 Вт

к

ч

0 0 0 0

сС <

Ф

т

В

660

10000

600

Длина волны, нм

SGR 140 (РЫ^)

MASTE R НР1-Т

Р1ш (РЫ^) 400 Вт

к

Ч

0 0 0 0

Рч

<

Ф

т

В

540

7000

500 600

Длина волны, нм

Ишап (финлян дия)

0.30 0,25 И Овгат- § т Т о 1 • о Р1пп1п4| 2 0 15 _

1 1а111иЛ и. га аг § 400/600 е 0,10 Вт м 0,05 0,00

___1 _

.к ]

725/1100

8000

ЗВ0 430 480 5 И 580 630

Длина волны, нм

Продолжение таблицы А1

8у1уаша 8ИР-Т8

аяоьи

X 600 Вт

и о а>

аз

т аз

е-н .д

а н

и

я

со

о о

я «

т

И аз

й

Ь &

со

8 о о Я т О

Длина волны, нм

24000

ДНаЗ Яейих Супер 400/600 Вт

и о е

т е

и р

е н

со

н

Л

л е т и о о н т

о

Л

т о о н в и

Ё

е

со

660/1060

25000

Длина волны, нм

Результаты экспериментальных данных на 20 день для светодиодного облучателя

Таблица Б1 — Сырая масса рассады при изменении облученности

Светодиодный облучатель, первая группа опытов

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 120 150

масса рассады, г

X, г 2,99 9,03 12,42 15,31 17,25 18,11

82 0,15 0,19 0,74 0,69 1,00 1,10

Б, г 0,39 0,44 0,86 0,83 1,00 1,05

V, % 13,14 4,87 6,93 5,43 5,79 5,79

Шу, % 2,94 1,09 1,55 1,22 1,29 1,29

Р, % 4,15 1,54 2,19 1,72 1,83 1,83

Таблица Б2 — Сырая масса рассады при изменении облученности

Светодиодный облучатель, вторая группа опытов

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 120 150

масса рассады, г

X, г 2,88 8,15 13,09 14,54 16,93 17,92

82 0,18 0,26 0,31 1,18 0,57 0,53

Б, г 0,43 0,51 0,56 1,09 0,76 0,73

V, % 14,89 6,23 4,27 7,47 4,47 4,08

Шу, % 3,33 1,39 0,96 1,67 1,00 0,91

Р, % 4,71 1,97 1,35 2,36 1,41 1,29

Таблица Б3 — Сырая масса рассады при изменении облученности

Светодиодный облучатель, третья группа опытов

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 120 150

масса рассады, г

X, г 2,80 7,84 13,15 15,33 16,21 17,02

82 0,11 0,28 0,28 0,82 0,33 0,37

Б, г 0,34 0,53 0,53 0,91 0,58 0,61

V, % 12,02 6,70 4,00 5,92 3,56 3,56

Шу, % 2,69 1,50 0,89 1,32 0,80 0,80

Р, % 3,80 2,12 1,27 1,87 1,13 1,13

Таблица Б4 — Сырая масса рассады при изменении облученности

Светодиодный облучатель, четвертая группа опытов

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 120 150

масса рассады, г

X, г 2,63 10,05 14,00 16,17 16,20 17,29

0,08 0,50 0,62 1,32 0,95 0,95

s, г 0,28 0,71 0,79 1,15 0,97 0,98

V, % 10,76 7,04 5,63 7,12 6,02 5,65

Шу, % 2,41 1,57 1,26 1,59 1,35 1,26

р, % 3,40 2,23 1,78 2,25 1,90 1,79

Таблица Б5 — Средние значения по всем повторностям опытов для светодиодного облучателя

Светодиодный облучатель

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 120 150

масса рассады, г

X, г 2,8 8,8 13,2 15,3 16,6 17,6

^ 0,1 1,0 0,8 1,3 0,9 0,9

s, г 0,4 1,0 0,9 1,1 0,9 0,9

V, % 13,3 11,6 6,7 7,3 5,6 5,4

Шу, % 1,5 1,3 0,7 0,8 0,6 0,6

р, % 2,1 1,8 1,1 1,2 0,9 0,8

Таблица Б6 — Суммарная площадь листьев рассады при изменении облученности

Светодиодный облучатель, первая группа опытов

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 125 150

суммарная площадь листьев, см2

X, см2 60,34 211,44 311,71 348,44 433,18 454,84

^ 83,32 690,06 717,04 904,58 984,65 1085,58

s, см2 9,13 26,27 26,78 30,08 31,38 32,95

V, % 15,13 12,42 8,59 8,63 7,24 7,24

Шу, % 3,38 2,78 1,92 1,93 1,62 1,62

р, % 4,78 3,93 2,72 2,73 2,29 2,29

Таблица Б7 — Суммарная площадь листьев рассады при изменении облученности

Светодиодный облучатель, вторая группа опытов

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 125 150

суммарная площадь листьев, см2

X, см2 71,30 230,00 313,19 368,90 445,58 484,58

82 124,01 713,08 579,27 784,09 1311,48 2000,32

Б, см2 11,14 26,70 24,07 28,00 36,21 44,72

V, % 15,62 11,61 7,68 7,59 8,13 9,23

Шу, % 3,49 2,60 1,72 1,70 1,82 2,06

Р, % 4,94 3,67 2,43 2,40 2,57 2,92

Таблица Б8 - Суммарная площадь листьев рассады при изменении облученности

Светодиодный облучатель, третья группа опытов

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 125 150

суммарная площадь листьев, см2

X, см2 53,49 203,65 280,81 338,40 400,39 420,41

82 49,65 713,08 381,20 607,35 549,06 605,34

Б, см2 7,05 26,70 19,52 24,64 23,43 24,60

V, % 13,17 13,11 6,95 7,28 5,85 5,85

Шу, % 2,95 2,93 1,55 1,63 1,31 1,31

Р, % 4,17 4,15 2,20 2,30 1,85 1,85

Таблица Б9 — Суммарная площадь листьев рассады при изменении облученности

Светодиодный облучатель, четвертая группа опытов

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 125 150

суммарная площадь листьев, см2

X, см2 74,62 207,87 279,21 396,51 392,42 431,37

82 80,84 410,91 420,84 445,54 725,40 415,97

Б, см2 8,99 20,27 20,51 21,11 26,93 20,40

V, % 12,05 9,75 7,35 5,32 6,86 4,73

Шу, % 2,69 2,18 1,64 1,19 1,53 1,06

Р, % 3,81 3,08 2,32 1,68 2,17 1,50

Таблица Б10 — Средние значения по всем повторностям опытов для светодиодного облучателя

Светодиодный облучатель

параметр облученность, мкмоль/м2с

50 70 85 100 125 150

суммарная площадь листьев, см2

Х, см2 64,9 213,2 296,2 363,1 417,9 447,8

^ 151,4 687,0 754,7 1 139,0 1 325,6 1 569,0

s, см2 12,3 26,2 27,5 33,7 36,4 39,6

V, % 18,9 12,3 9,3 9,3 8,7 8,8

ШУ, % 2,1 1,4 1,0 1,0 1,0 1,0

р, % 3,0 1,9 1,5 1,5 1,4 1,4

Результаты экспериментальных данных с натриевым облучателем и дозой

2

облучения в 100 мкмоль/м2с

Таблица В1 — Среднее значение сырой массы рассады при изменении облученности по четырем повторностям опытов

Натриевый облучатель и дозой облучения в 100 мкмоль/м с

параметр возраст растения, дней

20 25 30 35 40

масса рассады, г

X, г 8,7 18,8 34,5 65,9 92,8

82 1,1 1,7 8,0 21,0 21,0

Б, г 1,1 1,3 2,8 4,6 4,6

V, % 12,3 7,0 8,2 7,0 4,9

Шу, % 1,4 1,4 1,7 1,4 0,6

Р, % 1,9 2,0 2,4 2,0 0,8

Таблица В2 — Среднее значение суммарной площади листьев при изменении облученности по четырем повторностям опытов

Натриевый облучатель и дозой облучения в 100 мкмоль/м с

параметр возраст растения, дней

20 25 30 35 40

суммарная площадь листьев, см2

X, см2 281,0 659,6 980,7 1 297,4 1 631,6

82 904,4 1 250,9 2 850,5 8 289,6 19 534,6

Б, см2 30,1 35,4 53,4 91,0 139,8

V, % 10,7 5,4 5,4 7,0 8,6

Шу, % 1,2 1,1 1,1 1,4 1,0

Р, % 1,7 1,5 1,6 2,0 1,4

Результаты экспериментальных данных с натриевым облучателем и дозой

облучения в 120 мкмоль/м2с

Таблица Г1 — Среднее значение сырой массы рассады при изменении облученности по четырем повторностям опытов

Натриевый облучатель и дозой облучения в 120 мкмоль/м с

возраст растения, дней

параметр 20 25 30 35

масса рассады, г

X, г 13,7 35,9 65,2 103,5

^ 1,5 22,9 26,0 88,5

s, г 1,2 4,8 5,1 9,4

V, % 9,0 13,3 7,8 9,1

Шу, % 1,0 2,7 1,6 1,1

р, % 1,4 3,8 2,3 1,5

Таблица Г2 — Среднее значение суммарной площади листьев при изменении облученности по четырем повторностям опытов

Натриевый облучатель и дозой облучения в 120 мкмоль/м с

параметр возраст растения, дней

20 25 30 35

суммарная площадь листьев, см2

X, см2 358,7 864,9 1 350,2 1 784,3

^ 938,8 3 453,9 8 482,9 17 628,3

s, см2 30,6 58,8 92,1 132,8

V, % 8,5 6,8 6,8 7,4

Шу, % 1,0 1,4 1,4 0,9

р, % 1,4 2,0 2,0 1,2

Результаты экспериментальных данных комбинированного облучения с дозой