Visokotlačne natrijeve sijalke. Natrijeve sijalke za rastline v rastlinjakih

Natrijeve sijalke so najučinkovitejše med obstoječimi svetlobnimi viri v smislu razmerja svetlobne moči do porabljene energije, vendar je njihov spekter neprijeten za človeško oko. Odsotnost modre barve tvori monokromno sliko okoliškega prostora. Zaradi te lastnosti se natrijeve sijalke kljub odličnemu gospodarstvu uporabljajo omejeno - predvsem za ulično razsvetljavo. Medtem prevladovanje rumeno-rdečega "sončnega" in zelenega spektra blagodejno vpliva na rast vseh rastlinskih vrst, ki so našle široko uporabo v rastlinjakih.

Kaj je natrijeva svetilka

Nanašajo se na plinske sijalke po analogiji z živim srebrom, luminiscentnim, halogenskim, ksenonskim "bratom". Vir luminescence je natrijev plin v kombinaciji z drugimi elementi, ki se črpa v stekleno bučko. Pod vplivom električni lok Natrij se segreje na visoke temperature in začne svetiti svetlo rumeno-oranžno svetlobo, ki se ob koncu življenjske dobe žarnice obrne na rdeč spekter.

Značilnosti

Moč natrijevih sijalk je najvišja v razredu - do 200 Lm / W (Lumen na Watt). Značilne značilnosti so nizke barvno temperaturo (2100-2700 K) in prevlado rumeno-rdečega emisijskega spektra z minimalno količino modrega. Ta kombinacija vodi do dejstva, da tovrstne svetilke zapolnijo prostor z enobarvno rumeno-oranžno svetlobo, zaradi česar človeško oko ne razlikuje dovolj dobro barv in obrisov predmetov. Izgubijo globino, volumen, usmerjenost in izguba ocene razdalj do objektov. Toda za rastline na določenih stopnjah rasti potrebujemo samo "sončni" spekter sevanja.

Vrste svetilk

Po načelu dela so razdeljeni na dva glavna razreda:

• Natrijev visoki pritisk (HPS - HighPressure Sodium).
• Natrijeve svetilke z nizkim pritiskom (LPS - natrijev nizek tlak).

Razvite LPS-žarnice v 30-ih letih prejšnjega stoletja. Imajo najvišjo učinkovitost (180-200 Lm / W), vendar so se zaradi konstruktivnih pomanjkljivosti te svetilke izkazale za kapriciozne in celo nevarne. Normalno kremenovo steklo je brez obrambe proti agresivnim učinkom natrija: hitro se izhlapi, in če je razsvetljava razbita, lahko plin eksplodira (prižge), ko reagira s kisikom.

V 60. letih je General Electric razvil keramiko z uporabo aluminijevega oksida (polycore, lukalos), ki je lahko vzdržal natrij pri visokih temperaturah. Ta preboj je omogočil vrnitev k proizvodnji te vrste svetlobnih naprav z odličnim gospodarstvom. Za izboljšanje plinske svetlobe se črpa pod visokim tlakom. Vezje je preprostejše kot vezje LPS. Na žalost je povečanje tlaka plina in drugih dejavnikov povzročilo znatno zmanjšanje svetlobne moči - do 50-150 Lm / W (odvisno od njegove moči), vendar se je razmerje barvnega upodabljanja (CRI) povečalo z 20 na 85 in več (od nezadostnega na dobro) .

Področje uporabe

Svetilke z nizkotlačno natrijevo sijalko na svetu niso široko razširjene. V ZSSR in ZDA so stavili na bolj tehnološke sisteme razsvetljave živega srebra. V številnih evropskih državah se aktivno uporabljajo za cestno razsvetljavo.

Natrijeve sijalke z visokim pritiskom so pogostejše. V naši državi se uporabljajo za osvetljevanje mestnih ulic, v oblikovanju krajine, za osvetljevanje arhitekturnih objektov. Uporablja se na proizvodnih območjih, kjer svetloba ni potrebna. V zadnjem času so vodilne korporacije (Philips, General Electric in drugi) bistveno izboljšale zasnovo in potrošniške lastnosti teh svetilk: njihova spektralna pokritost se je znatno povečala, barvna temperatura se je povečala (od 2100 do 2700 K) - nekateri modeli so že primerni za razsvetljavo stanovanjskih (proizvodnih) prostorov. . Še posebej velja omeniti uporabo natrijevih sijalk v rastlinjakih.

Razvrstitev

Natrijeve sijalke se razlikujejo na več pomembnih načinov. Po konstruktivnem tipu so razdeljeni na:

• Zrcalo natrijevega natrija (DNAZ).
• Arc natrijev mat (DNaMT).
• Natrijev lok v buči za razprševanje svetlobe (DNaC).
• Natrijev cevni sloj (DNaT).

Prav tako razlikovati svetilke na tekočo porabo (220V in 380V), ki so, po drugi strani, deli z močjo: od 50 do 1000 vatov.

Natrijeve sijalke za rastlinjake

Analiza porabe energije v rastlinjakih je pokazala, da so energetsko najbolj intenzivni procesi obsevanje in ogrevanje rastlin. Za obsevanje se uporablja približno 40% električne energije, ki jo porabijo v rastlinjakih. Zato kmetje dosegajo povečanje proizvodnje zelenjave zaradi uvedbe energetsko varčnih naprav za razsvetljavo.

Poleg optimalnih mikroklimatskih parametrov rastlinjakov je kakovost obsevanja rastlin zelo pomembna. Zato je pomembno preučiti tudi vpliv kvalitativnih parametrov osvetlitve na rast in morfološki razvoj sadik. Uporaba bistveno novih virov svetlobe v tehnologijah obsevanja rastlin - sodobne natrijeve svetilke v kombinaciji z drugimi viri osvetlitve (npr. LED) - omogoča bistveno povečanje indeksov končnega donosa.

Znanstveni pristop

Vodilna v izboljšanju razsvetljave tople grede je nizozemska korporacija Philips, kar ni presenetljivo, glede na pozicijo rastlinske industrije na Nizozemskem. Družba je izvedla raziskave in študije prakse (leta 2012 v Ukrajini, leta 2013 na Nizozemskem), ki je dokazala, da so natrijeve sijalke najbolj priljubljene za rastline. So bolj učinkoviti od kompaktnih. fluorescenčne sijalke, imajo manjšo vrnitev svetlobe in ne zagotavljajo optimalnega svetlobnega razpona. Vzporedno dokazano: žarnice in živosrebrne sijalke porabijo preveč električne energije, da bi bile stroškovno učinkovite.

Še boljši kazalniki so doseženi, če so rastline osvetljene ne le od zgoraj, ampak tudi na straneh, med vrsticami. Za to so primerne ekonomične LED diode. Kombinacija natrijevih svetilk z LED diodami prispeva k višjim donosom. Leta 2012 je bil v Umanu (Ukrajina) ustvarjen prvi industrijski toplogredni plin, v katerem so bile združene te vrste svetlobnih naprav. Območje lokacije z mešano SD in natrijevo sijalko je bilo 6000 m ² . V rastlinjaku je bilo nameščenih 1.230 LED modulov in 870 priključkov z žarnicami DNaT. Poskus je pokazal, da pridelek paradižnika (glede na druge zahteve) lahko doseže 73 kg / m ² letno.

Po podobnem poskusu na Nizozemskem (2013) je skupna uporaba HPS in DM povzročila povečanje donosa za 30%. V prihodnosti je bila tehnologija sprejeta v Angliji, na Danskem, v Kanadi, na Japonskem, Kitajskem in v drugih državah.

Tehnologija

Praviloma so industrijski rastlinjaki izdelani iz prozornih materialov, tako da so rastline osvetljene s soncem. Vendar pa na geografski širini več kot 40 ^o (bližje polomom) naravna svetloba traja le 4-5 mesecev (maj-september). V preostalem času je potreben dodaten čas. Poleg tega je v različnih fazah rastne sezone in za različne pridelke potreben lasten spekter sevanja.

Svetilka pod natrijevo svetilko je postavljena na vrh - nabira rastline z rumeno-rdečo "sončno svetlobo" (zeleni spekter, ki ga oddajajo tudi te svetlobne naprave, ni tako pomemben). Svetleče diode (ali fluorescenčne sijalke) je treba uporabiti kot dodatno orodje za bočno obsevanje, glavna prednost tega pa je, da je svetloba, ker je v spodnjem delu vertikalno gojenih rastlin, padla na nižje sloje listov, ki ne prejmejo dovolj visoke svetlobe. Ta kombinacija poveča intenzivnost fotosinteze, spodbuja rast, pravilen razvoj rastlin. Dodatna razsvetljava je uporabna v fazah, ko pridelki zahtevajo modri spekter svetlobe, ki ga v natrijevih sijalkah skoraj ni.

Kako deluje

Za absorpcijo fotonov svetlobe v rastlinah so odgovorni posebni pigmenti - karotenoidi, a- in b-klorofili. Karatinoidi absorbirajo svetlobo izključno v modri liniji, klorofili v modri in rdeči barvi. Vendar pa so absorpcijski maksimumi klorofilov - glavnih fotosintetičnih pigmentov - znotraj 640-680 nm, in karotenoidi - znotraj 470-480 nm. V skladu s temi parametri se visokotlačne natrijeve svetilke (NLVT) z območjem delovanja od 500 do 700 nm štejejo za najučinkovitejše svetlobne vire za pogoje v rastlinjaku. Njihova stabilnost, trajanje dela, lahka donosnost, ekonomska učinkovitost so najbolj optimalni.

Svetilke z močjo 50-150 W so manj zanesljive in imajo nizko stabilnost parametrov med življenjsko dobo svetilk povprečne moči (250 W in več). Razlogi za to so prisotnost opaznega popravljalnega učinka na vžig svetilk z majhno močjo, ki lahko doseže 2 minuti. Hkrati skozi svetilko prehaja povečan tok, zaradi česar se na notranji površini odvodne cevi pojavi intenzivno brizganje katodnih materialov in nastanek neprozornega filma. Impulz vžiga in velikost začetnega toka vplivata na pomembnost rektifikacijskega učinka, zato mora energija impulza zagotavljati hiter prehod od žarečega iztoka v lok. Da bi preprečili učinek toka, se naprave uporabljajo za blokiranje enosmernega toka. Zato v rastlinjakih pogosto uporabljajo NLVD moč od 250 vatov.

Vendar pa so številne teoretične in eksperimentalne študije procesov v razelektritvi, elektrodah in v skoraj elektrodnih odsekih plinskih sijalk pokazale, da obstaja več vprašanj, ki zahtevajo nadaljnje izboljšave. Za NLVT, ki se uporabljajo v rastlinski pridelavi zaprtih tal, je treba najprej optimizirati spektralno sestavo sevanja za specifične lahke kulture in zmanjšati vsebnost živega srebra v odvodni cevi, s čimer se preprečijo možne onesnaževanje okolja z živosrebrovimi hlapi iz naprav, ki so propadle.

Okoljska vprašanja

Oblikovanje sodobnih tehnologij za gojenje rastlin v rastlinjakih je povezano z uporabo visokonapetostnih sijalk, zlasti natrija. Njihova razširjena uporaba je pozitiven dejavnik pri intenziviranju te proizvodnje, čeprav je povezana z resnim okoljskim problemom. Sestava velike večine sodobnih žarnic vključuje toksično snov - živo srebro. Natrijeve sijalke lahko na primer vsebujejo natrijev amalgam (zlitino živega srebra). Če se taka svetilka zlomi nad nasadi v rastlinjaku, postanejo rastline pod njo (zelenice, zelenjava, sadike, cvetovi v zaprtih prostorih) neprimerne za uporabo.

Glavna smer izboljšanja okoljske učinkovitosti je ustvarjanje visoko učinkovitih sijalk brez živega srebra. V zadnjem času so ta dela izvajala posamezna svetlobna podjetja, tudi v državah SND. Natrijeve sijalke z zmanjšano količino živega srebra v odvodni cevi in ​​modeli brez živega srebra že obstajajo in se vedno bolj uporabljajo v rastlinjakih.