Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследований 11
1.1 Основные положения энергетической ситуации в Эстонии 11
1.1.1 Обзор первичных источников энергии 11
1.1.2 Производство электрической энергии и ценообразование 14
.1.1.3 Рынок электричества и международное сотрудничество 16
1.1.4 Политика энергосбережения в Эстонии 18
1.1.5 Энергетика и окружающая среда 21
1.1.6 Краткий обзор земельного предпринимательства 23
1.2 Энергосберегающие технологические решения в тепличном производстве 27
1.3 Особенности объекта облучения при выращивании растений методом многоярусной узкостеллажной гидропоники 33
1.4 Классификация систем искусственного облучения 35
1.5 Системы обеспечения радиационного режима в промышленных теплицах 37
1.6 Расчет систем совместного облучения 45
1.6.1 Величина нормируемой совместной (естественной + искусственной) облученности в теплицах 46
1.6.2 Следяще-временная система совместного облучения 47
1.6.3 Система объемного совместного обучения 49
1.6.4 Следяще-ориентационная система совместного облучения 51
1.7 Цель и задачи исследований 53
2 Обоснование выбора технологических схем систем облучения, конструктивных решений облучателей для многоярусных технологий, направленных на увеличение светотехнического к.п.д., равномерности облучения, технологичности и унификации 57
2.1 Выбор светооптических схем облучательных установок 57
2.1.1 Обоснование основных параметров систем дополнительного искусственного облучения в теплицах с многоярусной узкостеллажной гидропоникой 57
2.1.1.1 Требования к уровням облучения и суточному количеству ФАР 57
2.1.1.2 Расчет общей потребной мощности источников излучения 58
2.1.2 Обоснование выбора источников излучения и систем 58
2.1.3 Анализ возможных вариантов светооптических схем 59
2.1.3.1 Анализ возможных вариантов светооптических схем верхнего облучения 59
2.1.3.2 Анализ возможных вариантов светооптических схем нижнего облучения 65
2.2 Расчет оптической части верхнего облучательного прибора 70
2.2.1 Обоснование выбора варианта расчета рациональных светооптических схем верхнего облучения МУГУ
из вариантов В1-В 7 70
2.2.2 Расчет отражателя верхнего облучательного прибора по варианту В1 70
2.2.3 Расчет отражателя верхнего облучательного прибора по варианту В6 73
2.2.4 Выбор варианта конструирования оптической части осветительного прибора 76
2.3 Конструирование оптической части верхнего облучательного прибора с учетом технологичности изготовления, эксплуатационных требований и снижения материалоемкости 76
2.3.1 Обоснование конструкции оптической системы верхнего облучательного прибора по варианту В1 для рассадных отделений 76
2.3.1.1 Вариант 1. Светооптическая система верхнего облучательного прибора из 3-х отражателей из плоских поверхностей отражателя с замкнутой поверхностью над источником излучения 77
2.3.1.2 Вариант 2. Светооптическая система верхнего облучательного прибора из 3-х отражателей из
плоских поверхностей с разомкнутой поверхностью над источником излучения 78
2.3.1.3 Вариант 3. Светооптическая система верхнего облучательного прибора из 3-х криволинейных поверхностей с разомкнутой поверхностью над источником излучения 80
2.3.1.4. Вариант 4. Светооптическая система верхнего облучательного прибора с одной отражающей поверхностью, разомкнутой в верхней зоне 82
2.3.2 Исследование радиационного режима под верхним облучательным прибором с рациональной светооптической системой 84
2.3.3 Унифицированная модульная установка для облучения растений в теплицах (типа УОРТ) 87
Выводы по главе 2 89
3 Экспериментальные исследования выбранной технологической схемы облучения растений 91
3.1 Методика экспериментальных исследований 91
3.1.1 Цель и объекты экспериментальных исследований 91
3.1.2 Методика исследования радиационного режима 93
3.1.3 Методика исследований фенологических, биометрических и продукционных показателей растений томата 95
3.1.4 Исследование светотехнических характеристик опытных образцов облучательных установок для верхнего облучения в рассадных отделениях 99
3.1.5 Исследование эксплуатационных характеристик опытных образцов облучательных установок УОРТ15-400 99
3.2 Результаты экспериментальных исследований 102
3.2.1 Радиационный режим систем искусственного облучения..
3.2.1.1 Радиационный режим в отделении сеянцев и рассадном 102
3.2.1.2 Радиационный режим в отделении сеянцев и рассадном от системы нижнего искусственного облучения в системе "верхнее + нижнее" 104
3.2.1.3 Радиационный режим в отделении сеянцев и рассадном от системы искусственного облучения по варианту "верхнее + нижнее" 105
3.2.1.4 Радиационный режим в овощном отделении 106
3.2.2 Фенологические, биометрические и продукционные показатели и культуры томата 108
3.2.3 Оценка радиационного режима и эксплуатационных характеристик опытных образцов облучательных установок УОРТ15-400 114
3.2.3.1 Радиационный режим под облучателями ОТ-400 с лампой ДНаТ-400 с пленочным отражателем 114
3.2.3.2 Внешний осмотр 115
3.2.3.3 Монтаж опытных образцов облучательных установок УОРТ15-400 116
3.2.3.4 Результаты подконтрольной эксплуатации опытных образцов облучательных установок УОРТ15-400 116
3.2.3.5 Анализ причины отказов и предложения заводу-изготовителю по результатам подконтрольной эксплуатации 118
Выводы по главе 3 119
4 Оценка целесообразности инвестиционной реализации разработанной системы искусственного облучения для теплиц с муг технологией 122
4.1 Конструктивные особенности теплиц для многоярусной узкостеллажной гидропоники, обеспечивающие энергосбережение 122
4.2 Технико-экономические показатели сравнительной экономической эффективности использования вариантов систем искусственного облучения 123
4.3 Целесообразность производственной реализации результатов исследований 126
4.4 Анализ проектной обеспеченности внедрения технологии МУГ 129
4.4.1 Общие сведения о проектах-представителях 129
4.4.2 Проектная проработка рассадной теплицы с технологией многоярусной узкостеллажной гидропоники для второй световой зоны (Эстония) 130
Выводы по главе 4 135
Выводы по работе 137
Список использованных источников
- Производство электрической энергии и ценообразование
- Обоснование основных параметров систем дополнительного искусственного облучения в теплицах с многоярусной узкостеллажной гидропоникой
- Методика исследований фенологических, биометрических и продукционных показателей растений томата
- Технико-экономические показатели сравнительной экономической эффективности использования вариантов систем искусственного облучения
Введение к работе
Предприятия защищенного грунта или теплично-овощные комбинаты (ТОК) размещают с учетом обеспечения теплом, водой, электроэнергией, естественной и искусственной оптической радиацией. Многолетней практикой выращивания растений доказано, что в осеннее-зимне-весенний период в светопроницаемых теплицах основным лимитирующим фактором является свет.
Рационный режим теплиц является одним из важнейших факторов микроклимата, определяющим рост и развитие растений. Поэтому при искусственном облучении особое внимание следует уделять его оптимизации, что связано с выбором источника, типа облучательной установки и ее пространственным расположением, выбором конфигурации отражателя светильников, режима работы.
Однако, несмотря на, казалось бы, значительные успехи в интенсификации тепличного производства, распространение на российском рынке импортного оборудования, семян, конструкций теплиц производство продукции растет медленно, что связано с различными причинами.
В России удельные затраты энергоресурсов в теплицах за последние 20 лет не изменились и составляют 40-55 Мкал на кг продукции, что на 40-45% выше, чем за рубежом. Доминирующая в мире более производительная голландская технология с учетом результатов российских научно-исследовательских работ, климатических условий, стоимости и количества энергоресурсов и других составляющих, не является перспективной для России.
Исследованиями установлено, что перспективной для защищенного грунта России является более совершенная технология производства растений методом многоярусной узкостеллажной гидропоники (МУГ), которая эффективнее использует объем теплицы, обеспечивает плодоношение одновременно 5-ю ярусами, общий выход продукции с
7 традиционной технологией при снижении удельных энергетических затрат примерно на 70%. Однако светотехническое обеспечение перспективной технологии, имеющей специфичное расположение ярусов растений по наклонным плоскостям, пока еще недостаточно отработано.
В частности, отсутствуют технические решения по специальным светильникам, обеспечивающим повышение энергоэффективности дополнительного искусственного облучения в многоярусной узкостеллажной гидропонике.
В связи с вышеизложенным, основной целью настоящего исследования является увеличение энергетической эффективности дополнительного искусственного облучения в теплицах с многоярусной узкостеллажной гидропоникой за счет применения светотехнического оборудования, адаптированного к многоярусным узкостеллажным технологиям.
Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи.
Обоснование выбора технологической схемы облучения для светопрозрачных теплиц с МУГ-технологией.
Экспериментальные исследования световых параметров выбранной технологической схемы облучения в пространственных условиях, определяемых основным оборудованием МУГ.
Совершенствование оптической части верхнего облучательного прибора для рассадных отделений.
Обоснование методики расчета установки дополнительного искусственного облучения в теплицах с МУГ-технологией.
Выявление критериев, определяющих целесообразность трансфера МУГ-технологии в Эстонию для различных уровней тепличного бизнеса.
Объект исследования: светотехническое оборудование и пространственное распределение светового потока для дополнительного облучения растений в теплицах с многоярусной узкостеллажной гидропоникой.
Предмет исследования: светотехнические параметры и технические характеристики оборудования, влияние радиационного режима на продукционные показатели выращиваемых культур.
Актуальность работы. Совершенствование тепличных технологий устремлено к одной цели - максимально возможной отдаче овощной продукции при минимуме затрат. Известно, что увеличение освещенности в теплицах на 1% обеспечивает увеличение урожайности тоже на 1% при прочих равных условиях. Таким образом, эффективное использование световой энергии в теплицах достигается общей оптимизацией технологического процесса облучения растений, что связано с максимальным использованием естественного и искусственного облучения, со светотехническими характеристиками оборудования, оптическими показателями облучателей, интенсивностью облучения, а также с оптическими показателями и архитектоникой растительного покрова. Проведенный анализ свидетельствует о том, что по основным критериям: максимальному выходу продукции, минимальным затратам энергии и материалов на единицу продукции перспективной технологией для защищенного грунта России является технология многоярусной узкостеллажной гидропоники, однако инженерное обеспечение, в частности, светотехническое оборудование, методы расчета, техническое исполнение, режимы его работы разработаны крайне недостаточно. В связи с этим тема исследования, посвященная повышению эффективности одного из самых энергозатратных процессов искусственного облучения растений с учетом пространственной специфики перспективной технологии МУГ, является актуальной.
Научная новизна. В диссертационном исследовании получены следующие результаты, характеризующие его научную новизну:
- обоснована и экспериментально на культуре томата оценена выбранная технологическая схема облучения растений для теплиц с технологией МУГ;
рассчитана и по результатам эксперимента усовершенствована светораспределительная система верхнего облучателя для светопрозрачных теплиц с МУГ-технологией;
разработаны основы методики расчета установок дополнительного искусственного облучения в теплицах с МУГ-технологией;
получены критерии, определяющие эффективность использования МУГ технологий в других световых и рыночных условиях.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснованы применением современных методов исследований, методов обработки экспериментальных данных, сравнением расчетных и экспериментальных данных, полученных на натурных объектах.
Практическая ценность работы. Результаты выполненных исследований
использованы при подготовке технического задания заводу на разработку,
изготовлены и испытаны в заводских условиях и на натурном объекте
разработанных облучательных установках для дополнительного верхнего >
облучения растений в теплицах с МУГ технологией, выполнены проектные проработки облучательных установок для теплиц.
Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены при выполнении оснащения светотехническим оборудование экспериментальной теплицы площадью 1000 м в ЗАО СХТП "Нежинское", выполнении проекта тепличного комбината площадью 2,0 га ООО "АК "Солнечный" в Краснодарском крае.
Апробация работы.
Материалы диссертации докладывались на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов СПбГАУ в 2005-2007 гг., Международной школе-конференции "Высокие технологии энергосбережения", г.Воронеж, 2005 г., Ш Международной научно-технической конференции "Аграрная энергетика в XXI столетии, Белоруссия, Минск, 2005 г., пятой Международной научно-технической
10 конференции "Энергообеспечение и энергосбережение в ex.", ВИЭСХ, Москва, 2006 г.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ (одна - в издании из перечня ВАК).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографии из 92 наименований, 5 приложений. Основное содержание работы изложено на 148 страницах, содержит 15 рисунков и 20 таблиц.
На защиту выносятся:
технологическая схема облучения растений для теплиц с технологией МУГ, включающая верхнее и нижнее облучение ярусов;
результаты экспериментальной продукционной оценки на культуре томата технологической схемы облучения для теплиц с технологией МУГ;
конструкция облучателя с рациональным по форме отражателем из металлизированной полиэтилентерефталатной (лавсановой) пленки для верхнего облучателя;
методика расчета дополнительного искусственного облучения в теплицах с МУГ технологией;
методический подход к оценке эффективности перевода многоярусной технологии в условиях Эстонии.
Производство электрической энергии и ценообразование
Начиная с 1 января 2005 года эстонское законодательство, касающееся рынка электричества, соответствует праву ЕС, кроме зафиксированного в договоре о присоединении к ЕС переходного периода для открытия электрического рынка. Электрический рынок Эстонии открыт для потребителей, чье годовое потребление электричества составляет не менее 40 гВтч. Доля таких потребителей в общем потреблении составляет примерно 10-12%. Согласно эстонскому договору о присоединении к Европейскому Союзу электрический рынок должен быть открыт к 2009 году как минимум на 35% и к 2013 году -для всех потребителей. В 2004 году в Эстонии была самая низкая по Европейскому Союзу средняя потребительская цена на электричество.
Балтийские страны, в том числе Эстония, находятся в исключительном положении - ни в одной стране нет открытого электрического рынка, где в то же время необходимо было бы инвестировать в строительство новых производственных мощностей.
На данный момент создание единого электрического рынка Балтии затруднено - во всех странах Балтии разные рыночные положения и в качестве регулируемого рыночного региона рассматривается только территория своей страны, в»то же время электросистемы Эстонии и Латвии образуют единый балансовый блок.
В Эстонской электросистеме существуют мощные линии 330 кВ, соединяющие ее с электросистемами Латвии и России, которые позволили бы в случае необходимости покрыть дефицит потребления импортируемым элек тричеством. Однако, возможность импорта электричества нельзя считать средством надежного снабжения, средством стратегической безопасности или длительного продолжающегося варианта электроснабжения, поскольку объемы производственных мощностей электросистем соседних стран постоянно уменьшаются в результате роста потребления электричества в этих странах. Также импорт электричества оказывает отрицательное влияние на баланс внешней торговли Эстонии. В 2003 году экспорт электричества Эстонии составил 19,6% от брутто-выработки.
Электросистемы Эстонии, Латвии и Литвы образуют Объединенную Балтийскую энергосистему, которая имеет такую же частоту, что и объединенные системы стран СНГ. У электросистемы Эстонии до сих пор отсутствует соединение с Объединенной Энергосистемой Центральной Европы (UCTE). В связи с эстонско-финским морским кабелем Estlink Эстония и другие Балтийские страны получили в конце 2006 года соединение с Объединенной Энергосистемой Северных стран (NORDEL) и возможность торговать на электрическом рынке Северных стран. Цены электрической биржи Северных стран NordPool станут давать сравнительные цены для электрического рынка Балтийских стран. Таким образом, с возникновением соединения с Северными странами возникает возможность для торговли электричеством, а также давление с целью подъема цен на электричество в Эстонии.
Также начала работу Российская внутренняя электрическая биржа. Средняя базовая цена на электричество биржи в 2004 году составляла почти 0,21 крон/кВтч, и цена постоянно повышается. В то же время по российским законам эстонским производителям не позволено торговать на тамошнем рынке, из-за чего Эстония решила применить принцип обратимости (т.н. reciprocity) и не разрешить импортировать в Эстонию российское электричество. Кроме того, Эстония сохраняет возможность запретить импорт электричества из России и из-за того, что расположенные в России электростанции не должны выполнять требования ЕС по защите окружающей среды и требования безопасности, предъявляемые к атомным электростанциям, кото рые поставили бы эстонских производителей электричества в неравное положение.
В электроснабжении Балтийских стран важную роль играет возможное закрытие Игналинской атомной электростанции в 2009 году, в результате чего Литва потеряет возможность экспортировать электричество до тех пор, пока там не возникнет новая электростанция с большим производственным потенциалом. Латвия еще на несколько лет останется импортером электричества. В Эстонии старые производственные мощности на базе сланца к 2016 году необходимо заменить на новые, базирующиеся на различных источниках энергии, которые покрыли бы потребности Эстонии.
Обоснование основных параметров систем дополнительного искусственного облучения в теплицах с многоярусной узкостеллажной гидропоникой
Нормами технологического проектирования теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады НТП10-95 установлены требования к световому режиму различных отделений теплиц. В рассадных отделениях минимальная суммарная (естественная + искусственная) облученность в области фотосинтетически активной радиации (ФАР) должна составлять не ме-нее 25 Вт/м при суточном количестве не менее 250 Вт ч/м ФАР, в овощных отделениях соответственно 70,0 Вт/м ФАР и 900 Вт"ч/м ФАР. Если суточное количество естественной ФАР, проходящее в теплицу, составляет менее 0,9 минимального физиологического критерия, необходимо предусматривать дополнительное искусственное облучение [52].
Нормами технологического проектирования селекционных комплексов и репродукционных теплиц НТП-АПК 1.10.09.001-02 определено, что "световой режим в помещениях с искусственным климатом должен обеспечивать, как правило, имитацию типичного радиационного режима условий использования сорта в хозяйственной деятельности" [51].
В единой системе обеспечения радиационного режима теплиц оценка естественного радиационного режима выполняется на стадии выбора площадки строительства и типа культивационного сооружения. Основное внимание в настоящей работе уделяется системам искусственного облучения.
Общая потребная мощность источников излучения определяется выражением Р= А ЕфАР -Кг, (2.1) Л on V ФАР где ЕФАР — величина облученности в области фотосинтетически активной радиации (ФАР); А - площадь облучаемой поверхности или суммарная площадь горизонтальных оснований технологических лотковом ; г[оп-КПД облучатель-ного прибора (светильника); ЦФАР- КПД источника излучения, К3- коэффициента запаса.
Суммарная площадь горизонтальных оснований технологических лотков одного стеллажа составляет: Агп=Ъ-1-п, (2.2) где Ъ - ширина лотка, / - длина лотка (стеллажа), п - количество технологических ярусов многоярусной узкостеллажной гидропоники. Задавая конкретные значения КПД светильника топ и КПД источника излучения ГФАР ИЗ выражения (2.1) получаем общую потребную мощность источников излучения, необходимую для обеспечения на технологических лотках нормированного уровня облученности.
При выборе типов источников излучения следует отдавать предпочтение источникам, имеющим, более высокие "ПФАР, не менее 20%. Для теплиц селекционного и производственного направления регламентируется преимущественное использование источников света, разработанных специально для растениеводства с К.П.Д. в области ФАР не менее 20% [16,17]. Современные высокоинтенсивные газоразрядные лампы (металлогалогенные лампы, натриевые лампы высокого давления) выпускаются в широком диапазоне мощностей (от 125 Вт до 6,0 кВт) и имеют г\ф =0,25 - 0,30. Причем, для более мощ ных ламп ТІФЛР, как правило, выше, чем для маломощных. Выбор более мощных источников ведет к сокращению количества облучательных приборов, экономии проводникового материала, экономии при электромонтажных работах и обслуживании приборов. Однако в этом случае могут возникнуть трудности при обеспечении равномерности облученности вдоль технологических лотков. Окончательный выбор источников излучения может быть сделан после установления необходимого уровня искусственной составляющей при анализе естественного радиационного режима площадки строительства, уровня нормируемой облученности и выполнения расчетов распределения облученности. Для анализа при выполнении настоящей работы отобраны следующие источники излучения: для облучательных приборов для селекционных целей и условий- светокультуры с уровнями облучения выше 70 Вт/м ФАР лампы ДМ4-3000, для остекленных производственных теплиц для дополнительного облучения лампы ДНаТ-400.
По способу размещения верхних облучательных приборов рассмотрим несколько возможных вариантов:
а) облучательные приборы размещаются симметрично между МУГУ, (ва рианты В1 и В2), рис.2 Л и 2.2;
б) облучательные приборы размещаются над МУГУ, причем ось источ ника света пересекается с осью МУГУ (варианты ВЗ, В4 и В5), рис. 2.3-2.5;
в) облучательные приборы размещаются с выносом от оси МУГУ (вариан ты В6 и В7), рис.2.6-2.7.
Для анализа вариантов светооптических схем предлагаются 4 критерия, учитывающие светотехнические характеристики анализируемых схем и эффективность использования светового потока, в частности, схемы хода отраженных лучей, необходимость разработки нескольких типов облучательных приборов, эффективность использования светового потока, затенение нижерасположенных технологических ЛОТКОВІ : Критерий 1: схема хода отраженных лучей.\
На схемах (рис. 2.1-2.9) представлены схемы хода отраженных лучей, при которых отраженные, лучи пересекают и не пересекают оптическую ось отражателя, так как направлены в сторону от оптической оси. Следует иметь в виду, что использование; схем хода отраженных лучей;,не пересекающих оптическую- ось, приводит к большим габаритным: размерам отражателей; По критерию 1 анализируемые светооптические; схемы, могут быть разделены на 2 группы: -облучательные приборы с отраженными лучами, пересекающими оптическую ось отражателя (варианты В1, ВЗ, В6 В7); - облучательные приборы с отраженными лучами,, не пересекающими оптическую ось отражателя (варианты В2; В 4"-. В5); Существенным недостатком приборов с такой схемой является увеличение габаритных размет ров отражателей.
Методика исследований фенологических, биометрических и продукционных показателей растений томата
Отделения рассадно-овощной экспериментальной теплицы были оснащены системами искусственного облучения в соответствии с выбранными технологическими схемами облучения по варианту В1 "верхнее + нижнее" и только "верхнее". Установленная мощность источников света систем облучения в вариантах была одинаковой и равной в отделениях сеянцев и рассад-ном 0,8 кВт/м , в овощном отделении 1,0 кВт/м .
План размещения установок МУГУ, облучателей и измерительных прибо-ров в отделении сеянцев приведен на рис.3.2, размещение оборудования при технологической схеме облучения "верхнее+нижнее" в отделении сеянцев представлено на рис.3.3. Схема размещения контрольных точек и оборудования в рассадном и овощном отделениях при исследовании радиационного режима приведена на рис.3.4. В варианте "верхнее" внутрипирамидные облучатели отсутствуют. Соотношение установленной мощности источников света верхнего облучения к установленной мощности источников света нижнего облучения в отделении сеянцев и рассадном составило 5:1, в овощном отделении 3,7:1.
Система верхнего облучения в обоих вариантах была выполнена облучателями ОТ-3000 с лампами ДМ4-3000 облучательной установки УОРТУ2-3000-1 производства завода "Альфа" г. Краматорск, Украина. Система нижнего (внутрипирамидного) облучения в рассадном и овощном отделениях была выполнена облучателями ОТ-400 на лампах ДНаТ-400 облучательной установки У ОРТІ 5-400 (опытные образцы), с лампой в горизонтальном положении без отражателей (завод "Гран" г. Владикавказ, Россия), в отделении сеянцев лампами ДРИФ-400 в вертикальном положении без отражателя.
Для верхнего облучения были приняты специальные растениеводческие серийно выпускаемые ПО "МЭЛЗ" (г. Москва, Россия) источники света ДМ4-3000 с КПД в области ФАР, равным 25%, для нижнего облучения, серийно выпускаемые - ДНаТ-400,ДРИФ-400 АО"Лисма" (г. Саранск, Россия).
Облучатели верхнего облучения были размещены в верхней зоне теплицы, высота подвеса от уровня пола до низа облучателя составляла 2,5 м, расстояние между центрами облучателей в ряду: в отделении сеянцев и рассадном 1500мм в варианте "верхнее", 1800 мм в варианте "верхнее + нижнее", в овощном отделении 1200 м в варианте "верхнее", 1600 мм в варианте "верхнее + нижнее". Облучатели нижнего облучения размещались во внутреннем пространстве МУГУ, высота подвеса от уровня пола до низа облучателя (лампы) составляла 630 мм в отделении сеянцев и 1000 мм в рассадном и овощном отделениях, расстояние между центрами облучателей в ряду: в отделении сеянцев и рассадном 1000 мм, в овощном отделении 750 мм.
В варианте "верхнее" система нижнего облучения отсутствовала. Исследование радиационного режима проводилось при отсутствии естественного света без растений. Облученность (освещенность) измерялась на каждом лотке в горизонтальной плоскости в трех точках по ширине лотка (принималось среднее значение) по длине лотка через 0,5 м однократно. Освещенность (облученность) в точках измерялась люксметром Ю - 116 с использованием ослабляющих фильтров (насадок), а облученность трехзональ-ным спектрорадиометром G3P-3 (ВНИСИ, г. Москва) в Вт/м ФАР.
Переход от световых единиц (лк) к энергетическим (Вт/м ФАР) осуществлялся с помощью светового эквивалента радиации. Световой эквивалент радиации определялся по измерениям освещенности и облученности в 12 точках, выбранных в среднем сечении между источниками верхнего облучения на лотках (8 точек), по двум точкам на дорожках и двум во внутри пирамидном пространстве. Значение светового эквивалента осредненное по 12 точкам составило 1 Вт/м2ФАР= 220 Лк. Поверка контрольных приборов проводилась в Гидрометцентре г.Курска.
Система искусственного облучения в период проведения эксперимента работала в следующем режиме. При Еыращивании сеянцев с 21.01 по 15.02 включалась 100% мощность, при выращивании рассады с 15.02 по 7.03 включалась 100% мощность, при выращивании взрослой культуры с 7.03 по
Для исследований был выбран сорт томата "Пламя" селекции ВНИИО РАСХН (Московская обл., п. Вирея), супердетерминантный, скороспелый. Сорт применялся в качестве контрольного при исследованиях, подборе сортов томата для выращивания на технологии МУГ, выполненных автором и разработчиком технологии МУГ ООО "Патент" (г.Орел).
Подготовка семян перед посевом осуществлялась традиционно. Семена перед посевом подвергались термической обработке в течение 4-х суток, в термостате, трое суток при температуре + 50С, а затем сутки при температуре + 78-80С. Калибровка семян проводилась в 3% растворе поваренной соли.
Посев семян производили в полиэтиленовые кассеты с 16-ю ячейками объемом 65 см3 (рис.3.5), рассаду и культуру выращивали в полиэтиленовых горшочках объемом 0,7л. Перед посевом семян кассеты и горшочки дезинфицировали 1% раствором марганцовокислого калия. Посев производился 21.01 по 2 семени в каждую ячейку кассеты, заполненную торфом на 10-12 мм ниже верхнего края ячейки кассеты. Семена томата раскладывали в ячейки, затем присыпали сверху торфом на 0,5 - 0,7 см, затем увлажняли. Расстановку кассет проводили на лотки МУГУ в отделении сеянцев.
Параметры микроклимата и вода, используемая для приготовления- питательного раствора, в период эксперимента соответствовали нормативным требованиям.
Фенологические и биометрические показатели растений фиксировались в 5-кратной повторности на вариант, 2 раза за период вегетации. Первая выборка осуществлялась в фазе рассады при высадке в овощное отделение, 2-я -в фазе взрослой культуры.
Фиксировались следующие биометрические показатели: в фазе рассады -высота, количество листьев, особенности заложения 1 кисти, количество кистей и завязей; в фазе взрослой культуры - высота, количество листьев, количество кистей, плодов, продукционные показатели.
Биометрические и фенологические показатели рассады томата сорта "Пламя" на момент высадки ее в овощное отделение были исследованы по высоте стебля, количеству боковых побегов, общему количеству листьев и номеру листа над которым происходит закладка первой кисти. Показатели по вариантам проранжированы таким образом, что лучшему показателю присвоен один балл, следующему по значению 2 балла и т.д., одинаковым по значению показателям присвоен одинаковый балл, худший показатель в группе имеет максимальный балл. Затем определен общий балл по показателю в варианте и суммарный балл варианта по всем показателям.
Технико-экономические показатели сравнительной экономической эффективности использования вариантов систем искусственного облучения
Анализ свидетельствует о том, что результаты по равномерности облучения удовлетворительны. Неравномерность облучения на отдельных лотках состав-ляет от 3 до 8 %. По лоткам облученность меняется от 35 BT/MZ ФАР на верхнем до 11,2 на нижнем. Для обеспечения равномерного по высоте МУГУ облучения растений необходимо использовать систему нижнего внутрипирамидного облучения, которая увеличит облученность на 3-5-ом лотках.
В результате осмотра двух опытных образцов облучательных установок У ОРТІ 5-400 установлено следующее. Облучательные установки соответствуют ТУ 3.689.021. Болт заземления с пружинной шайбой и знак заземления на каждом блоке управления и облучателя имеется. Крепление ламп осуществляется в соответствии с требованиями ТУ, маркировка соответствует конструкторской документации. Лакокрасочные покрытия в норме. Габаритные размеры и масса составных частей установки соответствуют ТУ.
После вскрытия заводской упаковки были проверены усилия затяжки болтовых соединений на световых приборах и шкафе управления. Болтовые соедине-- ния на шкафах управления все требовали подтяжки, на световых приборах ослабления затяжки болтовых соединений.не обнаружено, на шкафах управления сварные соединения без изменений, комплектующие изделия и узлы были целыми, смещений и отрывов не обнаружено, фасаднаяпанель шкафа управления без видимых повреждений и дефектов.
Шкафы управления облучательньгх установок были подключены к распределительному силовому шкафу медным проводом, внутри шкафа размещение аппаратов удобно. Ввод проводов от облучателей предусмотрен в шкафу через-заднюю стенку. Монтаж показал, что необходимо внести изменение в конструкцию шкафа- управления, в частности предусмотреть возможность съема задней стенки шкафа управления по фрагментам, фрагмент с вводом проводов сделать несъемным или предусмотреть боковой ввод питающих проводов для обеспечения удобного доступа к клеммникам. На монтаж двух облучательньгх установок, включая демонтаж боковых отражателей на 15 облучателях, прокладку распределительной сети от шкафа управления до облучателей, установку и подключение шкафов управления, изготовление подставки трудозатраты составили 10 чел.-дней.
Оценка надежности работы опытных облучательньгх установок УОРТ 15-400 выполнена на основании результатов подконтрольной эксплуатации в теплице с многоярусной узкостеллажной гидропоникой. Подконтрольная эксплуатация проводилась с 20.02 на типичном фоне. Общая наработка составила 720 часов.
Данные по наработке до отказа по опытным образцам облучательных установокУОРТ15-400 представлены в таблице 3.4.
Наработка на отказ опытного образца облучательной установки ниже указанноп в ТУ, 1500 часов. Без учета отказов по источникам света ДНаТ-400 наработка на отказ составит Т0 =(Г720 — 11,4):8=88,58 час, что ниже регламентированного.
Установка работоспособна в режиме повторного включения с паузой между выключением и очередным включением не менее 30 мин (до полного остывания ламп).
После доработки (п.3.2.3.5) установка соответствует требованиям технических условий по наработке на отказ.
Внешний осмотр установок показал, что внешний вид, габаритные размеры, лакокрасочное покрытие соответствуют техническим.условиям.
При транспортировке уменьшается необходимое усилие затяжки на болтовых соединениях на шкафах управления. Все соединения требуют дополнительной подтяжки, на световых приборах болтовые соединения не требуют подтяжки. На шкафу управления целесообразно выполнить ввод проводов на несъемном участке задней стенки для обеспечения удобного ввода к клеммникам.
В результате подконтрольной эксплуатации установлено, что групповые автоматические выключатели QF2, QF3, QF4 не соответствуют технической документации. В шкафу управления установлены автоматические выключатели на номинальный ток 16 А, а в технической документации предусмотрены на ток 25А. Автоматические выключатели заменены.
Отмечены отказы комплектующих, которые характерны при превышении токовых нагрузок на токоведущие части (катушка магнитного пускателя, конденсаторные батареи). Необходимо заменить комплектующие на фактические токовые нагрузки и внести изменения в техническую документацию.
При включении установок не зажглось 5 ламп типа ДНаТ-400-5, за период подконтрольной эксплуатации вышло из строя 5 ламп ДНаТ-400-5 и 3 зажигающих устройства ИЗУ 400 ДРИ 220/380-УХЛ2, вышел из строя и заменен магнитный пускатель. Зажигающие устройства заменены заводом-изготовителем установок. По лампам ДНаТ-400 следует отметить недостаточную надежность. Однако общий вывод о надежности ламп сделать по результатам подконтрольной эксплуатации не представляется возможным из-за поступления ламп в нарушенной заводской упаковке и небольшой партии.
