08. Долгих П. П. Обоснование применения технологической схемы облучения с разделением энергетических потоков в светокультуре промышленных теплиц

Печать

УДК 628.9.041.8:631.344.8

DOI: 10.15507/2658-4123.032.202204.600-612

Обоснование применения технологической схемы облучения с разделением энергетических потоков в светокультуре промышленных теплиц

Долгих Павел Павлович
доцент кафедры системоэнергетики Института инженерных систем и энергетики Красноярского государственного аграрного университета (660049, Российская Федерация, г. Красноярск, пр-т Мира, д. 90), кандидат технических наук, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3443-5726, Researcher ID: GRJ-9791-2022, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Обеспечение требуемых параметров и характеристик электромагнитного излучения светотехнических облучательных установок для теплиц является важной задачей при повышении эффективности использования энергии и улучшении характеристик растениеводческой продукции. Цель работы – определение эффективного режима работы технологической схемы облучения с разделением энергетических потоков в светокультуре промышленных теплиц.
Материалы и методы. В разработанной модели технологической схемы облучения за счет конструктивных решений есть возможности разделить энергетический поток на составляющие и управлять этими потоками. Предложено путем раздельного регулирования напряжения на облучателе и вентиляторе создавать условия для изменения величины отдельных спектральных линий излучения с целью дальнейшей оценки эффекта от данных изменений.
Результаты исследования. Получены результаты по изменению распределения PPFD в зависимости от напряжения на тепличном облучателе от 198 до 242 В и температуры воздуха вблизи лампы от 38 до 47 °С. Сравнение усредненных значений PPFD в исследуемых режимах со значением PPFD в номинальном режиме для этих диапазонов позволило определить режим при напряжении 220 В и температуре воздуха вблизи лампы от 43 до 47 °С как рациональный для практического применения в технологических схемах облучения с разделением энергетических потоков в светокультуре промышленных теплиц.
Обсуждение и заключение. Разработка и применение рациональных режимов работы тепличных облучателей, c учетом режимов работы сети и лампы, является основой для обеспечения тепличного производства альтернативной тепловой энергии.

Ключевые слова: промышленные теплицы, технологическая схема облучения, энер- гетические потоки, тепличный облучатель, распределение энергии излучения по спектру, регулирование напряжения, низкопотенциальная тепловая энергия

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Долгих П. П. Обоснование применения технологической схемы облучения с разделением энергетических потоков в светокультуре промышленных теплиц // Инженерные технологии и системы. 2022. Т. 32, № 4. С. 600–612. doi: https://doi.org/10.15507/2658-4123.032.202204.600-612

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 12.09.2022; одобрена после рецензирования 13.10.2022;
принята к публикации 03.11.2022

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Гулин С. В., Пиркин А. Г. Оценка влияния нестабильности питающего напряжения на эффективность функционирования облучательных установок в сооружениях защищенного грунта // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2015. № 40. С. 256–261. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24853415 (дата обращения: 10.09.2022).

2. Гулин С. В., Карпов В. Н., Карлин В. И. О работе разрядных ламп с регулируемым питанием в селекционных установках // Светотехника. 1986. № 6. С. 11–13. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=29267226 (дата обращения: 10.09.2022).

3. Аюпов М. Р., Ракутько С. А. О возможности коррекции спектра натриевой лампы с помощью светодиодного источника под требования светокультуры // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2018. № 1. С. 5–13. URL: https://clck.ru/32djcn (дата обращения: 10.09.2022).

4. Долгих П. П., Самойлов М. В. Расширение функций облучательных установок при использовании в системе регулирования микроклимата теплиц // Вестник ИрГСХА. 2016. № 72. С. 130–138. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27422680 (дата обращения: 10.09.2022).

5. Долгих П. П., Доценко Д. С. Оценка эффективности тепличного облучателя с принудительным охлаждением // Вестник НГИЭИ. 2018. № 10. С. 29–44. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36386537 (дата обращения: 10.09.2022).

6. Dolgikh P. P., Parshukov D. V., Shaporova Z. E. Technology for Managing Thermal Energy Flows in Industrial Greenhouses [Электронный ресурс] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 537, Issue 6. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/537/6/062041

7. Kozai T., Niu G., Takagaki M. Plant Factory: An Indoor Vertical Farming System for Efficient Quality Food Production. 2nd ed. Academic press, 2020. 516 p. doi: https://doi.org/10.1016/C2018-0-00969-X

8. Энергоэкология светокультуры – новое междисциплинарное научное направление / С. А Ракутько [и др.] // АгроЭкоИнженерия. 2016. № 90. C. 14–27. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27530042 (дата обращения: 10.09.2022).

9. Ракутько С. А. Энергоэкологические основы наилучших доступных технологий светокультуры // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 1. С. 44–60. URL: https://clck.ru/32dnLp (дата обращения: 10.09.2022).

10. Ракутько С. А. Энергоэкологичность как свойство искусственной биоэнергетической системы светокультуры // АгроЭкоИнженерия. 2018. № 2. С. 78–89. doi: https://doi.org/10.24411/0131-5226-2019-10121

11. Anpo M., Fukuda H., Wada T. Plant Factory Using Artificial Light: Adapting to Environmental Disruption and Clues to Agricultural Innovation. Amsterdam : Elsevier, 2018. 434 p. doi: https://doi.org/10.1016/C2017-0-00580-3

12. Meng X., Xing T., Wang X. The Role of Light in the Regulation of Anthocyanin Accumulation in Gerbera Hybrida // Plant Growth Regulation. 2004. Vol. 44. P. 243–250. doi: https://doi.org/10.1007/s10725-004-4454-6

13. Zhen S., Van Iersel M. W. Far-Red Light Is Needed for Efficient Photochemistry and Photosynthesis // Journal of Plant Physiology. 2017. Vol. 209. P. 115–122. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.jplph.2016.12.004

14. Finding the Optimal Growth-Light Spectrum for Greenhouse Crops / S. W. Hogewoning [et al.] // ISHS Acta Horticulturae 956: VII International Symposium on Light in Horticultural Systems. 2012. Vol. 956. P. 357–363. doi: https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2012.956.41

15. Plant Responses to Red and Far-Red Lights, Applications in Horticulture / S. Demotes-Mainard [et al.] // Environmental and Experimental Botany. 2016. Vol. 121. P. 4–21. doi: https://doi.org/10.1016/J.ENVEXPBOT.2015.05.010

16. Park Y., Runkle E. S. Far-Red Radiation Promotes Growth of Seedlings by Increasing Leaf Expansion and Whole-Plant Net Assimilation // Environmental and Experimental Botany. 2017. Vol. 136. P. 41–49. doi: https://doi.org/10.1016/J.ENVEXPBOT.2016.12.013

17. Wang Y., Folta K. M. Contributions of Green Light to Plant Growth and Development // American Journal of Botany. 2013. Vol. 100, Issue 1. P. 70–78. doi: http://dx.doi.org/10.3732/ajb.1200354

18. Reversal by Green Light of Blue Light-Stimulated Stomatal Opening in Intact, Attached Leaves of Arabidopsis Operates Only in the Potassium-Dependent, Morning Phase of Movement / L. D. Talbott [et al.] // Plant Cell Physiol. 2006. Vol. 47, Issue 3. P. 332–339. doi: https://doi.org/10.1093/pcp/pci249

19. Folta K. M., Maruhnich S. A. Green Light: a Signal to Slow Down or Stop // Journal of Experimental Botany. 2007. Vol. 58, Issue 58. P. 3099–3111. doi: https://doi.org/10.1093/jxb/erm130

20. Bantis F., Ouzounis T., Radoglou K. Artificial LED Lighting Enhances Growth Characteristics and Total Phenolic Content of Ocimum Basilicum, but Variably Affects Transplant Success // Scientia Horticulturae. 2016. Vol. 198. P. 277–283. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2015.11.014

21. The Effects of Different UV-B Radiation Intensities on Morphological and Biochemical Characteristics in Ocimum Basilicum L. / J. Sakalauskaite [et al.] // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2013. Vol. 93. P. 1266–1271. doi: http://dx.doi.org/10.1002/jsfa.5879

22. McCree K. J. The Action Spectrum, Absorbance and Quantum Yield of Photosynthesis in Crop Plants // Agricultural Meteorology. 1972. Vol. 9. P. 192–216. doi: http://dx.doi.org/10.1016/0002-1571(71)90022-7

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.