Искусственная досветка в теплицах – особенности осветительных систем

История теплиц начинается со времен Древнего Рима. Именно там начали выращивать цветы и фрукты в специально обустроенных местах – постройках со слюдяным покрытием и дополнительным обогревом. Следующие значимые вехи истории развития теплиц относятся к Средневековью, когда в богатых домах Западной Европы появились оранжереи и зимние сады.

Российская «тепличная наука» зародилась во времена Петра I, а прорыв в развитии отечественных теплиц можно отнести к XIX веку. Тогда в Клинском уезде появилось овощеводческое хозяйство с собственным ноу-хау – теплицами с односкатной крышей из стекла и грунтовыми колодцами для дровяного обогрева. Позже в обиход вошли ангарные тепличные сооружения, оснащенные двускатной кровлей, напольной и настенной обогревательной системой. А после изобретения полимеров (в середине прошлого столетия) агропромышленный сектор взял на вооружение теплицы из прочного поликарбоната и других светопрозрачных материалов.

Для полноценного роста и развития растениям необходимо большое количество света. Под его воздействием в зеленой биомассе активизируется процесс фотосинтеза – преобразование углекислого газа в кислород и питательные вещества. Еще одним важным фактором, влияющим на всхожесть рассады, развитие стебля, листьев, корневой системы и вызревание плодов, является фотопериодичность – длина светового дня. К примеру, освещение сельскохозяйственных культур «длинного дня» должно продолжаться 12 и более часов, «короткого дня» – как минимум 10 часов в сутки. Если в летний период естественного светового дня хватает для полноценного развития растений, то в остальные сезоны большинство сельскохозяйственных культур нуждаются в искусственном досвете. Для этих целей применяются тепличные светильники. Правильно организованная система освещения будет генерировать достаточное количество света, чтобы обеспечить высокую урожайность как традиционных для России растений, так и экзотических фруктов и цветов.

С середины прошлого века и до нынешних дней электрические светильники – оптимальный источник искусственного освещения теплиц. Но чтобы получить качественную досветку и повысить урожайность растений, к выбору светильников нужно подойти максимально ответственно.

Современный рынок светотехники предлагает большой выбор осветительных приборов для теплиц, которые различаются источниками света, уровнем энергопотребления, эффективностью освещения, ценой и множеством других параметров. Покупая светильники, нужно опираться на следующие характеристики:

• Мощность (Ватт) – энергопотребление прибора за час непрерывной работы.


• Световой поток (люмен) – владея информацией о количестве света, излучаемого каждой лампой, удастся организовать систему освещения с оптимальным числом светильников.


• Цветовой спектр света – электромагнитные волны разной длины, воспринимаемые пигментами растения. К примеру, вещества, улавливающие световые волны красного сегмента спектра, отвечают за полноценное развитие корней и плодов. На лучи синего спектрального диапазона реагируют пигменты зеленой биомассы растения. Для стимуляции фотосинтеза в листьях нижнего яруса необходимы желто-зеленые световые волны. Еще один важный фактор, который нужно учесть при организации искусственного освещения теплицы, это ультрафиолет. Невидимая, но важная часть светового излучения препятствует излишнему вытягиванию стебля, делает растения устойчивыми к воздействию холода и микроорганизмов. Оптимальная система освещения теплицы должна состоять из приборов с излучением широкого спектрального диапазона – в этом случае светильники будут стимулировать и вегетативное развитие растений, и созревание плодов.






• Экономичность – тепличная система освещения должна иметь оптимальное соотношение мощности и потребления электричества. Энергоемкое осветительное оборудование приводит к значительным затратам на оплату энергии, снижает рентабельность агропромышленного предприятия и сводит на нет все выгоды высокой урожайности.


• Уровень защиты от пыли и влаги (IP) – светильники, защищенные от негативного воздействия внешних факторов, являются лучшим вариантом для тепличных сооружений, где грунт выступает источником пыли, а регулярный полив приводит к высокому уровню влажности. Здесь наиболее подходят приборы с IP67, которые имеют непроницаемый корпус и дополнительную герметизацию элементов освещения и питания.

Лампы накаливания – исключены из промышленного применения и пользуются все меньшей популярностью у владельцев частных теплиц. Подобная тенденция обусловлена тем, что лампы накаливания имеют множество недостатков – это высокое потребление энергии, недолговечность (лампы сохраняют работоспособность около 1 000 часов), низкая светоотдача (не более 20 лм/Вт), отсутствие синего излучения. Единственное достоинство – низкая цена – не компенсирует расходы на регулярную покупку новых ламп и оплату электроэнергии.

Люминесцентные лампы – в современных теплицах используются редко. Такие приборы экономичнее ламп накаливания, но имеют свои недостатки – низкий уровень светоотдачи, крупногабаритный корпус (ограничивает доступ естественного света), стробоскопический эффект (мерцающий свет утомляет зрение персонала), трудоемкий монтаж, затратное обслуживание. Но главное, спектральный состав излучения практически не ускоряет роста и развития растений.

Натриевые лампы (ДНаТ) – наиболее распространенный вид тепличного освещения. Благодаря световому излучению красно-желтого спектрального диапазона такие лампы прекрасно подходят для стимуляции цветения, но из-за отсутствия синих лучей их не стоит использовать для развития корнеплодов и наращивания биомассы растений. Преимущества натриевых ламп – высокая светоотдача и долговечность (не менее 20 000 часов). Главные недостатки – неполный цветовой спектр света и тепловой эффект, вызывающий вытягивание стебля, ожоги листьев и цветов (при слишком низком размещении светильников). Кроме того, натриевые лампы отличаются длительным периодом остывания (более 5 минут) – если практиковать немедленное повторное включение, источники света будут быстро перегорать и требовать частой замены.

Металлогалогенные лампы – практически полные аналоги солнечного света в плане спектрального диапазона. Однако это достоинство нивелируется высокой стоимостью приборов и относительно малым сроком эксплуатации (до 10 000 часов – вдвое короче, чем у ламп ДНаТ).

Кроме того, последние три типа ламп относятся к ртутьсодержащим и потому требуют особых условий утилизации.

Светодиодные светильники – выгодная альтернатива вышеперечисленным лампам и лучшее решение для организации тепличных осветительных систем. Среди основных преимуществ таких приборов можно выделить:

• отличное качество света – оптимальный спектральный состав, высокая светоотдача (более 100 лм/Вт), равномерное освещение всей площади теплицы;


• долговечность – современные LED-светильники, оснащенные качественным драйвером, бесперебойно работают более 50 000 часов;


• энергоэффективность – приборы потребляют на 50–70% меньше энергии, чем светильники с газоразрядными и натриевыми лампами;


• отсутствие теплового излучения – свет, испускаемый диодами, не содержит тепловых инфракрасных лучей, которые вызывают перегрев и ожоги растений.

У металлогалогенных, люминесцентных и натриевых светильников КПД приближается к 70%, тогда как у светодиодных этот показатель составляет 95%.

По световой отдаче на сегодня лидируют LED-светильники и светильники с натриевыми лампами, светоотдача которых превышает 100 лм/Вт. Однако если ресурсы повышения светоотдачи натриевых ламп практически исчерпаны, то светоотдача светодиодных источников света повышается год от года.

Светодиодные светильники имеют самый продолжительный срок эксплуатации. Он приближается к сроку работы диодов — 50 000 часов. На втором месте натриевые лампы (16 000-24 000). Менее долговечны металлогалогенные аналоги (6 000-10 000).

Что касается недостатков, то у светодиодных светильников — это высокая стоимость; у светильников с натриевыми лампами – неоптимальный, в сравнении со светодиодами, спектр, с металлогалогенными – стоимость и относительно низкий срок службы.

Наглядное сравнение основных характеристик различных видов ламп показывает – светодиодные светильники для теплиц обладают весомыми преимуществами. Они превосходят традиционные лампы и при этом могут использоваться в пыльной и влажной среде.

Достоинства светодиодного освещения очевидны, но остается проблема выбора между самими LED-светильниками. На современном светотехническом рынке наблюдается острый дефицит качественной и надежной продукции, которая практически доказала свои преимущества перед традиционными лампами (прежде всего, перед лампами ДНаТ). Профессиональные тепличники знают – только практика позволяет подобрать светильники с оптимальным сочетанием спектрального состава излучения, мощности и энергопотребления.

В отечественном сегменте светодиодного освещения лидером является компания «АтомСвет». Линейка тепличных LED-светильников AtomSvet® BIO имеет весомые конкурентные преимущества перед продукцией других российских производителей. Приборы AtomSvet® соответствуют всем заявленным характеристикам, а главное, их эффективность доказана практическими результатами эксплуатации в коммерческих теплицах, при выращивании таких культур как салат и огурец.

Разработка тепличных светодиодных светильников выполнялась с учетом всех особенностей агропромышленных предприятий. Результатом работы стали светильники с оптимальным соотношением разноволновых светодиодов, которые стимулируют процесс фотосинтеза и ускоряют все этапы развития сельскохозяйственных и декоративных культур.

• Эффективность, доказанная практикой. Светильники были протестированы в ведущих научных центрах страны – в Академии сельского хозяйства им. К.А. Тимирязева (Москва) и в Институте биофизики СО РАН (Красноярск). Как показали исследования, при выращивании салата под светильниками AtomSvet® и лампами ДНаТ, «светодиодные» образцы превзошли своих оппонентов и товарным видом, и биомассой – листья салата приобрели более плотную фактуру и насыщенный зеленый цвет, а превосходство в массе составило 14,5%. Результаты, полученные учеными, подтверждают и профессиональные тепличники – специалисты агрокомбинатов «Московский» и «Весна».


• Высокое качество освещения. Светодиодные светильники для помещений теплиц дают излучение с широким спектральным диапазоном, который стимулирует процесс фотосинтеза практически у всех видов сельскохозяйственных культур.


• Энергоэффективность. Согласно данным агрокомбината «Московский» светильники AtomSvet® BIO, установленные над линией для выращивания салата взамен ламп ДНаТ, снизили уровень энергопотребления в 2,5 раза.


• Длительный эксплуатационный период. Светодиоды и драйверы рассчитаны на 50 000 часов бесперебойной работы. Производитель гарантирует, что в течение 5 лет световой поток будет соответствовать всем заявленным характеристикам. Для сравнения: качество освещения классических ламп снижается уже после трех лет эксплуатации.


• Высокий класс защиты от пыли и влаги – IP67. Надежная защита от внешних факторов достигается за счет плотного соединения корпуса и плафона, дополнительной герметизации драйвера и заливки электрических схем компаундом.


• Прочность и надежная антикоррозийная защита. Благодаря анодированному покрытию алюминиевый корпус светильника не ржавеет даже в условиях высокой влажности, а прочный рассеиватель из немецкого поликарбоната Makrolon LED выдерживает сильные удары и другие механические воздействия.

Все производители осветительных LED-приборов позиционируют свою продукцию как максимально качественную и надежную. Тем временем, параметры, прописанные в паспортах изделий, могут не соответствовать фактическим характеристикам. Как показывает практика, многие производители дешевой светотехники указывают световой поток только диодов, а не всего светильника. В действительности плафон и оптическая система снижают силу светового потока, поэтому величины, отражающие интенсивность излучения диодов и прибора в целом, даже в теории совпадать не могут.

Часто подвох кроется и в высоких показателях пыле- и влагозащиты. К примеру, негерметичный прибор без дополнительной защиты драйвера и электрических схем не может соответствовать степени защиты IP67, которая необходима для теплиц. В итоге некачественные приборы не выдерживают повышенного уровня влажности и запыленности и быстро выходят из строя.

Но главная проблема дешевых тепличных светодиодных светильников – отсутствие оптимизации по спектру для выращивания тех или иных определенных культур. В итоге такой светильник в лучшем случае, ничем, кроме высокой стоимости, не отличается от натриевого, а зачастую растения, выращенные под такими светильниками, уступают по своим показателям растениям, выращенным под традиционными источниками освещения. Само по себе применение красных и синих светодиодов не гарантирует положительного эффекта – необходим подбор нужного соотношения светодиодов, а зачастую – дополнительное использование светодиодов других цветов. При этом окончательное решение о том, какие светодиоды использовать, какой мощности и в каком количестве дает только тестирование. Этот долгий и трудный путь – но только он гарантирует создание качественного светодиодного тепличного светильника. Вывод: лучше не экономить и сотрудничать с надежными проверенными временем производителями.

Качественная светодиодная система освещения – важная часть рентабельного сельскохозяйственного предприятия. Надежность и эффективность LED-светильников AtomSvet® BIO подтверждены российскими и международными сертификатами соответствия. Но главное, превосходство приборов над классическими тепличными лампами доказано практикой.