vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2020-14-1-50-54vimjour-368Research ArticleНОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕNEW TECHNICS AND TECHNOLOGOESСравнительная оценка основных характеристик натриевых и светодиодных тепличных облучателейComparative Assessment of Sodium and LED Greenhouse Irradiators Main CharacteristicsКондратьеваН. П.KondratievaN. P.

Надежда Петровна Кондратьева, доктор технических наук, профессор

г. Ижевск

Nadezhda P. Kondratieva, Dr.Sc.(Eng.), professor

Izhevsk

ФилатовД. А.FilatovD. A.

Дмитрий Алексеевич Филатов, кандидат технических наук, доцент

г. Нижний Новгород

Dmitry A. Filatov, Ph.D.(Eng.), associate professor

Nizhny Novgorod

filatov_da@inbox.ruТерентьевП. В.TerentievP. V.

Павел Валерьевич Терентьев, кандидат технических наук

г. Нижний Новгород

Pavel V. Terentiev, Ph.D.(Eng.)

Nizhny Novgorod

Аль-ХелюА. С.Al-HeluA. S.

Александра Спиро Аль-Хелю, магистрант

г. Нижний Новгород

Alexandra S. Al-Helu, undergraduate

Nizhny Novgorod

Ижевская государственная сельскохозяйственная академияРоссияIzhevsk State Agricultural AcademyRussian FederationНижегородская государственная сельскохозяйственная академияРоссияNizhny Novgorod State Agricultural AcademyRussian Federation2020240320201415054Copyright © Кондратьева Н.П., Филатов Д.А., Терентьев П.В., Аль-Хелю А.С., 20202020Кондратьева Н.П., Филатов Д.А., Терентьев П.В., Аль-Хелю А.С.Kondratieva N.P., Filatov D.A., Terentiev P.V., Al-Helu A.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/368

Показали, что на смену традиционным натриевым тепличным облучателям приходят более эффективные светодиодные. (Цель исследования) Провести сравнительную оценку основных характеристик натриевых и светодиодных тепличных облучателей при равном фотосинтетическом фотонном потоке. (Материалы и методы) Собрали базу данных о 79 натриевых облучателях (34 облучателя с электронной пускорегулирующей аппаратурой и 45 – с электромагнитной) и 118 – светодиодных. Сравнительную оценку провели в два этапа. На первом этапе получили математические модели зависимости мощности, массы, площади и стоимости облучательных установок от генерируемого ими фотосинтетического фотонного потока. На втором этапе решили системы уравнений натриевых и светодиодных тепличных облучателей по каждой характеристике. (Результаты и обсуждение) Потребляемая активная мощность светодиодных облучателей по сравнению с натриевыми в среднем на 33 процента меньше. Площадь светодиодных облучателей в 2,5 раза больше, чем натриевых с электронным балластом, и на 44 процента больше, чем натриевых облучателей с электромагнитным балластом. Масса светодиодных облучателей в 3,5 раза больше, чем натриевых с электронным балластом, и на 20 процентов больше, чем натриевых с электромагнитным балластом. Стоимость светодиодных облучателей дороже, соответственно в 3,5 и 4,3 раза. (Выводы) Светодиодные облучатели более энергоэффективны по сравнению с натриевыми. Однако из-за высокой стоимости их внедрение требует технико-экономического обоснования, включающего дополнительные критерии оценки: срок службы, эксплуатационные затраты, цена электроэнергии и другие.

The authors showed that traditional sodium greenhouse irradiators are being replaced by more efficient LED ones. (Research purpose) To conduct a comparative assessment of the main characteristics of sodium and LED greenhouse irradiators with an equal photosynthetic photon flux. (Materials and methods) The authors collected a database of 79 sodium irradiators (34 irradiators with electronic ballasts and 45 – with electromagnetic) and 118 – LED. A comparative assessment was carried out in two stages. At the first stage mathematical models of the power, mass, area and cost of irradiation facilities dependence on the photosynthetic photon flux generated by them were obtained. At the second stage the system of equations of sodium and LED greenhouse irradiators for each characteristic were solved. (Results and discussion) The consumed active power of LED irradiators is on average 33 percent less compared to sodium. The area of LED illuminators is 2.5 times larger than sodium irradiators with electronic ballast and 44 percent more than sodium irradiators with electromagnetic ballast. The LED irradiators mass is 3.5 times more than sodium with electronic ballast and 20 percent more than sodium with electromagnetic ballast. The cost of LED illuminators is 3.5 and 4.3 times higher. (Conclusions) LED irradiators are more energy efficient compared to sodium ones. However, due to the high cost, their implementation requires a feasibility study, including additional evaluation criteria: service life, operating costs, electricity price and others.

освещение в теплицахнатриевые облучателисветодиодные облучателиэкономическая эффективность тепличных облучателейgreenhouse lightingsodium irradiatorsLED irradiatorseconomic efficiency of greenhouse irradiatorsReferencesПрикупец Л.Б. Светодиоды в тепличном освещении: возможности и реальность // Светотехника. Специальный выпуск. 2019. С. 8-12.Prikupec L.B. Svetodiody v teplichnom osveshchenii: vozmozhnosti i real’nost’ [LEDs in greenhouse lighting: opportunities and reality]. Svetotekhnika. Special’nyy vypusk. 2019. 8-12 (In Russian).Мишанов А.П., Маркова А.Е. Влияние различных типов облучателей на коэффициент энергоэкологичности в светокультуре салата // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2017. N92. С. 25-31.Mishanov A.P., Markova A.E. Vliyanie razlichnyh tipov obluchatelej na koefficient energoekologichnosti v svetokul’ture salata [The influence of various types of irradiators on the coefficient of energy-ecological compatibility in light culture of lettuce]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2017. 92. 25-31 (In Russian).Ракутько С.А., Маркова А.Е., Судаченко В.Н., Колянова Т.В. Определение эффективности светодиодных источников облучения при выращивании рассады томата и огурца // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2013. N84. С. 82-89.Rakut’ko S.A., Markova A.E., Sudachenko V.N., Kolyanova T.V. Opredelenie effektivnosti svetodiodnyh istochnikov oblucheniya pri vyrashchivanii rassady tomata i ogurca [Determination of the effectiveness of LED radiation sources for growing tomato and cucumber seedlings]. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produkcii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2013. 84. 82-89 (In Russian).Смирнов А.А., Прошкин Ю.А., Соколов А.В. Оптимизация спектрального состава и энергетической эффективности фитооблучателей // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2019. N1(34). С. 53-60.Smirnov A.A., Proshkin Yu.A., Sokolov A.V. Optimiza tsiya spektral’nogo sostava i energeticheskoj effektivnosti fitoobluchateley [Optimization of the spectral composition and energy efficiency of phytoradiators]. Elektrotekhnologii i elektrooborudovanie v APK. 2019. 1(34). 53-60 (In Russian).Молчан О., Обуховская Л., Трофимов Ю., Пугачевский А. LED-освещение в производстве продукции растениеводства закрытого грунта // Наука и инновации. 2018. N5(183). С. 38-43.Molchan O., Obuhovskaya L., Trofimov Yu., Pugachevskiy A. LED-osveshchenie v proizvodstve produktsii rastenievodstva zakrytogo grunta [LED lighting in the production of indoor crop production]. Nauka i innovatsii. 2018. 5(183). 38-43 (In Russian).Pardo G.P., Aguilar C.H., Martínez F.R., Canseco M.M. Effects of light emitting diode high intensity on growth of lettuce (Lactuca sativa L.) and broccoli (Brassica oleracea L.) seedlings. Annual Research & Review in Biology. 2014. 19. 2983-2994.Pardo G.P., Aguilar C.H., Martínez F.R., Canseco M.M. Effects of light emitting diode high intensity on growth of lettuce (Lactuca sativa L.) and broccoli (Brassica oleracea L.) seedlings. Annual Research & Review in Biology. 2014. 19. 2983-2994 (In English).Fan X.X., Xu Z.G., Liu X.Y., Tang C.M., Wang L.W., Han X.L. Effects of light intensity on the growth and leaf development of young tomato plants grown under a combination of red and blue light. Scientia Horticulturae. 2013. 153. 50-55.Fan X.X., Xu Z.G., Liu X.Y., Tang C.M., Wang L.W., Han X.L. Effects of light intensity on the growth and leaf development of young tomato plants grown under a combination of red and blue light. Scientia Horticulturae. 2013.153. 50-55 (In English).Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D., Hsu M.H., Yang Z.W., Yang C.M. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata). Scientia Horticulturae. 2013. 150. 86-91.Lin K.H., Huang M.Y., Huang W.D., Hsu M.H., Yang Z.W., Yang C.M. The effects of red, blue, and white light-emitting diodes on the growth, development, and edible quality of hydroponically grown lettuce (Lactuca sativa L. var. capitata). Scientia Horticulturae, 2013. 150. 86-91 (In English).Schwend T., Prucker D., Peisl S., et al. The rosmarinic acid content of basil and borage correlates with the ratio of red and far-red light. European Journal of Horticultural Science. 2016. 81. 5. 243-247.Schwend T., Prucker D., Peisl S., et al. The rosmarinic acid content of basil and borage correlates with the ratio of red and far-red light. European Journal of Horticultural Science. 2016. 81. 5. 243–247 (In English).Chen X.-L., Xue X.-Z., Guo W.-Z., et al. Growth and nutritional properties of lettuce affected by mixed irradiation of white and supplemental light provided by light-emitting diode. Scientia Horticulturae. 2016. 200. 111-118.Chen X.-L., Xue X.-Z., Guo W.-Z., et al. Growth and nutritional properties of lettuce affected by mixed irradiation of white and supplemental light provided by light-emitting diode. Scientia Horticulturae. 2016. 200. 111–118 (In English).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.