Современные натриевые лампы и их влияние на продуктивность тепличных культур

Свет является источником энергии для фотосинтеза и необходим для роста и развития растений. При выращивании сельхозкультур в теплицах в осеннее-зимний период природного света недостаточно. В высоких широтах такая проблема присутствует круглогодично. Чтобы компенсировать недостаток солнца, широко применяются натриевые лампы, которые в любое время года обеспечивают интенсивный рост и обильное плодоношение овощей, фруктов, ягод, бутанизацию и цветение садовых и комнатных цветов.

Что собой представляет натриевый источник света

Электрические натриевые лампы относятся к категории газоразрядных и подразделяются на два типа – низкого и высокого давления. В тепличном растениеводстве используют натриевые лампы высокого давления (НЛВД).

История создания и применения НЛВД

Первые газоразрядные натриевые лампы начали выпускаться европейскими производителями в 1931 году. Они относились к группе ламп низкого давления и имели ограниченную область применения. С развитием технологий были созданы материалы, позволившие разработать новый тип приборов – натриевые ламп высокого давления. Началом их серийного выпуска стал 1961 год.

Практически сразу же светотехнические свойства НЛВД по достоинству оценили биологи и агрономы. Оснащение экспериментальных теплиц дало великолепные результаты и открыло эру массового использования в тепличном растениеводстве, в том числе и в Советском Союзе.

Инновации 21 века позволили усовершенствовать НЛВД и вывести их в лидеры среди источников искусственного света, предназначенных для оснащения теплиц.

Конструктивные особенности и классификация

В стандартном исполнении в конструкцию НЛВД входит горелка из высокопрочного керамического материала. Под давлением около 20 мм. рт. ст. горелка заполнятся инертным газом (чаще всего это ксенон) с добавлением амальгамы – сплава ртути и натрия в форме шарика определенного размера.

Горелка лампы помещается во внешнюю колбу, к которой прикреплен цоколь. Материалом для изготовления колбы служит тугоплавкое стекло. Внутри колбы создается вакуум, который препятствует перегреву и предотвращает окисление металлических компонентов.

Широкое распространение получили НЛВД, в которых применены не керамические колбы, а разрядные трубки из оптического сапфира – инновационного монокристаллического материала. Трубка под высоким давлением наполняется парами ртути и натрия и благодаря ксенону в ней вызывается электрический дуговой разряд.

Исходя из особенностей внешней колбы, натриевые лампы высокого давления классифицируют на три основные группы: ДНаТ, ДНаС и ДНаЗ. В растениеводстве обычно используются лампы из группы ДНаЗ с отражающим зеркальным покрытием.

Основные технические параметры

По своим характеристикам натриевые лампы высокого давления входят в группу наиболее эффективных искусственных источников света. Для оптимального решения сельскохозяйственных задач производители выпускают НЛВД в различном исполнении. Существуют модели, светоотдача которых превышает 150 лм/Ватт. Мощность находится в широком диапазоне: от 30W до 1000W.

В зависимости от модификации, натриевая лампа для растений питается от сети переменного тока 220V или 380V, то есть возможно применение в тепличных комплексах и фермерских хозяйствах с трехфазным подключением. Средний срок службы составляет 28 тысяч часов, но современные приборы работают 35 тысяч часов и более, а их КПД достигает 95%.

Идеальный световой спектр для цветения и плодоношения

Одна из особенностей натриевых ламп – монохроматичное излучение в оранжево-желтом спектре. Именно благодаря натрию, НЛВД светят ярко-желтым или оранжевым светом, который необходим плодово-ягодным сельхозкультурам для стимулирования и ускорения процесса бутонизации, образования завязей и получения высоких урожаев.

Только при поступлении излучения в насыщенном желто-оранжевом спектре возможно выращивание светолюбивых овощных и плодово-ягодных культур, например, помидоров, огурцов, болгарского перца, которые приносят плоды при условии непрерывного освещения на протяжении 10-12 часов в сутки.

Синяя часть спектра, необходимая на ранней стадии развития растения для наращивания зеленой биомассы, может поступать либо из естественного солнечного освещения, либо от ламп с синим свечением. Чаще всего используется сочетание натриевых и металлогалогенных ламп, что обеспечивают полный спектр излучения для полноценного развития растений на всех этапах вегетации: от первых ростков до плодоношения.

Главные преимущества НЛВД

Подытожив все сказанное выше, а также учитывая ряд других аспектов, можно обозначить свойства натриевых ламп, которые во многих случаях делают их приоритетными в растениеводстве. В числе безусловных преимуществ:

1. Световой спектр положительно влияет на развитие и продуктивность растений, повышает качество плодов, обеспечивая как отличные вкусовые и ароматические характеристики, так и внешнюю привлекательность.
2. Натриевые лампы – один из самых эффективных и вместе с тем экономичных искусственных источников света на электротехническом рынке. При использовании НЛВД затраты на электроэнергию снижаются на 25-65% (в зависимости от модели).
3. Зеркальный отражающий профиль исключает прохождение света сквозь колбу и его многократное переотражение. Таким образом, обеспечивается оптимальное распределение светового потока и его точная фокусировка, также уменьшаются потери энергии, а КПД повышается до возможного максимума.
4. Высокий уровень защиты от неблагоприятных факторов окружающей среды позволяет использовать НЛВД в атмосфере теплиц, имеющих повышенную влажность. Устойчивы к соединениям серы и другим агрессивным веществам.
5. Светотехнические характеристики НЛВД оптимальны для освещения помещений, имеющих протяженную конфигурацию, такую как у промышленных теплиц и оранжерей.
6. Долгий эксплуатационный срок, высокая прочность каждого конструктивного элемента.
7. Низкая цена и быстрые сроки окупаемости.

Конструкция НЛВД обеспечивает их быструю установку в специальные и в традиционные светильники.

Многие модели оснащаются вращающимся цоколем, который позволяет легко изменять направление светового потока, ориентируя его на определенные растения. Выполнять эту операцию можно и после установки лампы в патрон. Не рекомендуется при монтаже и эксплуатации прикасаться к поверхности колбы.

Экономические выгоды применения натриевых светильников

Сельхозкультуры, выращиваемые в теплицах и оранжереях, требуют хорошей освещенности в течение длительного времени и многократных циклов досвечивания. Поэтому затраты на электрическую энергию составляют значительную долю ежемесячных расходов тепличного хозяйства. Применение натриевых ламп для теплиц существенно экономит расходную часть бюджета и повышает урожайность.

По уровню потребления электроэнергии лампы натриевые высокого давления близки к светодиодным осветительным приборам. Одновременно цена их значительно ниже. В комплексе это снижает сумму капиталовложений на оснащение теплиц и последующие эксплуатационные расходы.

Применение НЛВД в теплицах существенно уменьшает себестоимость выращенных овощей, фруктов и ягод и повышает чистую прибыль предприятий, фермерских и приусадебных хозяйств, занимающихся выращиванием овощных, плодово-ягодных и цветочных культур.

Сочетание уникальных светотехнических свойств, экономичности, способности стабильно работать в сложных условиях, компактности, широкого диапазона мощностей, делает НЛВД высоко востребованными в сельском хозяйстве.

Как рассчитать необходимое количество светильников

Недостаток освещения в теплицах приводит к замедлению роста и развития сельхозкультур. При избыточном освещении имеется большая вероятность повреждения растений. Чтобы использовать натриевые лампы для теплиц с наибольшей эффективностью и пользой для урожая, необходимо правильно рассчитывать их оптимальное количество.

Основные принципы расчета

Специалисты предлагают воспользоваться онлайн калькулятором и определить сколько ламп потребуется для освещения помещения с конкретными параметрами. При самостоятельных расчетах, учитываются следующие факторы:

• геометрический размер помещения и рабочих поверхностей (кв. м);
• высота подвеса – рассчитывается исходя из высоты помещения и высоты рабочих поверхностей над полом (м);
• необходимый уровень освещенности на уровне рабочих поверхностей (лк);
• технические характеристики НЛВД.

Для получения максимально точных данных учитывается целый ряд дополнительных аспектов, таких как запыленность помещения, отражающая способность поверхностей. Имеются и типовые усредненные показатели, на которые можно ориентироваться.

Например, для освещения поверхности, площадь которой составляет 1,2 кв. м, потребуется натриевая лампа мощностью 400W. Для участка площадью 2 кв. м уже нужен прибор мощностью 600W.

Расход электроэнергии в зависимости от площади

Для теплицы общей и полезной площадью соответственно 120 и 80 кв. м потребуется 80 ламп каждая мощностью 400 Ватт, из расчета одна лампа на один квадратный метр. Их суммарная мощность будет равна 32 кВт в час. Время совместной непрерывной работы составит 10 часов в день, то есть 300 часов в месяц.

Количество затраченной электроэнергии при этом будет равно 9600 кВт в месяц. Даже при самых жестких тарифах это составит всего около 10% от среднесезонной рыночной стоимости урожая, собранного в теплице с такими габаритами.

Следует также принять во внимание, что натриевые лампы высокого давления отчасти выполняют и функцию обогрева, поднимая температуру воздуха в теплице на несколько градусов и снижая тем самым расходы на отопление.

Не обладая знаниями в сфере светотехники, сложно сориентироваться в разнообразии электрических приборов. Поэтому, выбирая натриевые лампы для теплиц, лучше обратиться к квалифицированным специалистам. Они проработают предоставленную информацию, после чего предложат оптимальное техническо-экономическое решение для конкретного объекта и тем самым помогут сберечь силы и время, столь необходимые для успешной реализации ваших проектов.