Способ энергосберегающего регулирования радиационного режима при досвечивании растений

Изобретение относится к области сельского хозяйства. В способе формируют поток оптического излучения нормируемой для растений данной культуры интенсивности и продолжительности. Создают спектральные показатели воздействующего на растения потока совокупным действием нескольких разноспектральных источников света. При этом в предварительных экспериментах задают различные соотношения доли одного из источников света в общем потоке. Вычисляют значения коэффициента комбинации потоков источников в общем потоке для заданных соотношений по формуле , где Ф_А, Ф_В - соответственно потоки от источников А и В; вычисляют спектральные доли в общем потоке по формуле , где , - соответственно доли потоков в i-ых спектральных диапазонах источников А и В. Вычисляют значения энергоемкости по формуле , где - нормируемые значения для облучаемых культур. Определяют функциональную зависимость энергоемкости от коэффициента комбинации потоков ε_µ=f(µ). Радиационный режим устанавливают при значении коэффициента комбинации потоков, соответствующему минимуму на полученной функциональной зависимости путем изменения доли потоков от применяемых источников света, формирующих облученность в месте выращивания растений. Способ обеспечивает энергосбережение при регулировании радиационного режима. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области тепличного растениеводства, в частности к светокультуре, и может быть использовано при выращивании растений преимущественно в селекционных климатических сооружениях, где требования к качеству радиационного режима наиболее высокие.

Параметрами радиационного режима при досвечивании растений являются интенсивность облучения, продолжительность облучения и спектральный состав потока.

Известен способ энергосберегающего регулирования радиационного режима, включающий формирование посредством источников света (ИС), воздействующего на растения потока оптического излучения, определение доли потока энергии каждого ИС в каждом спектральном диапазоне, определение значения коэффициентов отклонения спектрального состава потока излучения этих ИС от нормативного, использование для облучения растений ИС с минимальным значением коэффициента отклонения спектрального состава потока излучения от нормативного [пат. РФ 2053644, МПК⁶ A01G 9/24, A01G 31/02. Способ искусственного облучения растений в процессе выращивания. Ракутько С.А.; заявитель и патентообладатель Ракутько С.А. - №93008935/15; заявл. 17.02.93; опубл. 10.02.96].

Недостатком известного способа является то, что повышение соответствия спектрального состава ИС нормативному по критерию минимума коэффициента отклонения спектра не равнозначно снижению энергоемкости процесса облучения (т.е. обеспечению энергосбережения).

Наиболее близким техническим решением является способ, заключающийся в следующем:

1. Формируют поток оптического излучения нормируемой для растений данной культуры интенсивности и продолжительности.

2. Спектральные показатели воздействующего на растения потока обеспечивают совокупным действием нескольких разноспектральных ИС.

3. Определяют функциональную зависимость коэффициента отклонения спектра от коэффициента комбинации потоков применяемых разноспектральных ИС.

4. Величину последнего при облучении растений принимают из условия минимального значения коэффициента отклонения спектра для данного вида культур [заявка на изобретение, МПК⁶ A01G 9/24, A01G 9/26. Способ регулирования искусственного облучения при выращивании растений. Ракутько С.А. заявитель Дальневосточный государственный аграрный университет. - №96120525/13; заявл. 08.10.1996; опубл. 10.02.1998].

Основным недостатком известного технического решения является так же не равнозначность обеспечения требуемого спектрального состава излучения снижению энергоемкости.

Техническим результатом изобретения является обеспечение энергосбережения при регулировании радиационного режима.

Способ энергосберегающего регулирования радиационного режима при досвечивании растений заключается в следующем.

1. Формируют поток оптического излучения нормируемой для растений данной культуры интенсивности и продолжительности.

2. Спектральные показатели воздействующего на растения потока обеспечивают совокупным действием нескольких разноспектральных ИС.

3. Определяют функциональную зависимость величины энергоемкости процесса облучения растений от коэффициента комбинации потоков применяемых разноспектральных ИС.

4. Величину последнего при облучении растений принимают из условия минимального значения величины энергоемкости.

Новые существенные признаки:

3. Определяют функциональную зависимость величины энергоемкости процесса облучения растений от коэффициента комбинации потоков применяемых разноспектральных ИС.

4. Величину последнего при облучении растений принимают из условия минимального значения величины энергоемкости.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

На фиг.1 показаны зависимости долей энергии в спектральных диапазонах суммарного потока от коэффициента комбинации потоков k_i=f(µ) двух разноспектральных ИС. На фиг.2 показана функциональная зависимость величины энергоемкости процесса облучения растений от коэффициента комбинации потоков ε_µ=f(µ) двух разноспектральных ИС.

В основе изобретения лежат следующие положения.

В настоящее время в соответствии с действующими в отрасли методиками спектральный состав излучения характеризуется соотношением интенсивности излучения трех спектральных диапазонов k_i, %: синего k_син (400…500 нм), зеленого k_зел (500…600 нм) и красного k_кр (600…700 нм). Для некоторых светокультур найдены спектральные соотношения , обеспечивающие наилучшие результаты. Например: для огурца - , для томата - [Прикупец Л.Б. Оптимизация спектра излучения при выращивании овощей в условиях интенсивной светокультуры. Л.Б.Прикупец, А.А.Тихомиров. Светотехника. - 1992. - № 3. - С.5-7]. Энергоемкость процесса облучения теоретически минимальна и равна единице при полном соответствии создаваемых значений k_i нормируемым значениям .

Анализ спектра излучения применяемых для облучения растений ИС показывает, что не существует промышленно выпускаемого источника, спектр излучения которого, задаваемый k_i, точно соответствовал бы требованиям рассматриваемых культур, задаваемым .

Приблизить спектральные параметры потока к нормируемым возможно применением нескольких разноспектральных ИС. Для двух источников (A и B) доля каждого ИС в общем потоке характеризуется коэффициентом комбинации потоков

где Ф_A, Ф_B - соответственно потоки от источников A и B.

При этом спектральные доли в совокупном излучении

где , - соответственно доли потоков в i-ых спектральных диапазонах источников A и B.

Отклонение спектральных параметров от нормируемых значений приводит к дополнительным потерям, что увеличивает энергоемкость процесса облучения. Природа возникающих потерь связана с необходимостью обеспечить требуемую дозу облучения в определенном «дефицитном» спектральном диапазоне, завысив ее в других диапазонах.

В этом случае энергоемкость

Для обеспечения энергосбережения необходимо задать режим работы облучательной установки, соответствующий минимуму на функциональной зависимости ε_µ=f(µ).

Способ ведут следующим образом. Формируют поток оптического излучения нормируемой для растений данной культуры интенсивности и продолжительности, спектральный состав воздействующего на растения потока излучения обеспечивают совокупным действием нескольких разноспектральных ИС, определяют функциональную зависимость величины энергоемкости процесса облучения растений от коэффициента комбинации потоков применяемых разноспектральных ИС, величину последнего при облучении растений принимают из условия обеспечения минимального значения величины энергоемкости.

Режим работы облучательной установки (долю энергии от каждого ИС) задают, исходя из требования обеспечения найденного значения коэффициента комбинации потоков.

Пример. В светокультуре огурца (нормативные требования к спектральному составу применяются ИС типа ДНаТ400 (источник A, спектральный состав излучения характеризуется коэффициентами и ДРИ400 (источник B, спектральный состав излучения характеризуется коэффициентами .

Интенсивность и продолжительность облучения назначают исходя из технологических требований.

Для всего диапазона изменения коэффициента комбинации потоков (0≤µ≤1) по формулам (2) и (3) находят значения долей потоков и энергоемкости ε_µ (см. таблицу).

Спектральный состав потоков и энергоемкость облучения
µ	Источник A	Источник B	Совокупный поток	ε
0,0	0	0	0	39	43	18	39	43	18	2,39
0,1	0,7	5,6	3,7	35,1	38,7	16,2	35,8	44,3	19,9	2,16
0,2	1,4	11,2	7,4	31,2	34,4	14,4	32,6	45,6	21,8	1,97
0,3	2,1	16,8	11,1	27,3	30,1	12,6	29,4	46,9	23,7	1,81
0,4	2,8	22,4	14,8	23,4	25,8	10,8	26,2	48,2	25,6	1,68
0,5	3,5	28	18,5	19,5	21,5	9	23	49,5	27,5	1,56
0,6	4,2	33,6	22,2	15,6	17,2	7,2	19,8	50,8	29,4	1,46
0,7	4,9	39,2	25,9	11,7	12,9	5,4	16,6	52,1	31,3	1,37
0,8	5,6	44,8	29,6	7,8	8,6	3,6	13,4	53,4	33,2	1,30
0,9	6,3	50,4	33,3	3,9	4,3	1,8	10,2	54,7	35,1	1,67
1,0	7	56	37	0	0	0	7	56	37	2,43

Полученные значения и ε откладывают на графиках (фиг.1, 2). Из графиков находят, что минимальное значение энергоемкости (ε_min=1,3) наблюдается при оптимальном коэффициенте комбинации потоков µ_опт=0,8.

Режим работы облучательной установки задают таким образом, что бы 80% энергии на досвечивание растений обеспечивалось действием ДНаТ400, а 20% - ДРИ400.

Способ энергосберегающего регулирования радиационного режима при досвечивании растений, включающий формирование потока оптического излучения нормируемой для растений данной культуры интенсивности и продолжительности, создание спектральных показателей воздействующего на растения потока совокупным действием нескольких разноспектральных источников света, отличающийся тем, что в предварительных экспериментах задают различные соотношения доли одного из источников света в общем потоке; вычисляют значения коэффициента комбинации потоков источников в общем потоке для заданных соотношений по формуле ,
где Ф_А, Ф_В - соответственно потоки от источников А и В; вычисляют спектральные доли в общем потоке по формуле
,
где , - соответственно доли потоков в i-х спектральных диапазонах источников А и В;
вычисляют значения энергоемкости по формуле
,
где - нормируемые значения для облучаемых культур;
определяют функциональную зависимость энергоемкости от коэффициента комбинации потоков ε_µ=f(µ); радиационный режим устанавливают при значении коэффициента комбинации потоков, соответствующем минимуму на полученной функциональной зависимости, путем изменения доли потоков от применяемых источников света, формирующих облученность в месте выращивания растений.