Освітлення рослин. Частина 3: Вибір системи освітлення
Освітлення рослин.
- Частина 1: Для чого освітлювати рослини. Загадкові люмени і люкси
- Частина 2: Лампи для освітлення рослин
- Частина 3: Вибір системи освітлення
У цій частині ми розповідаємо про розрахунок потужності ламп, практичне вимірювання освітленості тощо.
У попередніх частинах ми говорили про основні поняття і про різні типи ламп, що використовуються для освітлення рослин. У цій частині розповідається про те, яку систему освітлення вибрати, скільки буде потрібно ламп для освітлення тієї чи іншої рослини, як поміряти освітленість у домашніх умовах і для чого потрібні рефлектори в освітлювальних системах.
Світло - один з найважливіших факторів успішного вмісту рослини. Шляхом фотосинтезу рослини «виготовляють їжу» для себе. Мало світла - рослина ослаблена і або вмирає від «голоду», або стає легкою здобиччю шкідників і хвороб.
Бути чи не бути
Отже, ви вирішили встановити нову систему освітлення для ваших рослин. Перш за все дайте відповідь на два запитання.
- Чим обмежений ваш бюджет? Якщо на всю освітлювальну систему виділена невелика сума грошей, яку ви відірвали від стипендії, і вам необхідно вкластися в неї, то ця стаття вам не допоможе. Єдина порада - купіть те, що зможете. Не витрачайте сили і час на пошуки. На жаль, система освітлення для рослин або для акваріума - справа недешева. Іноді більш розумною альтернативою є заміна світлолюбних рослин на тіньовикривальні - краще мати доглянутий спатифіллум, який не вимагає багато світла, ніж журитися через напівдохлу гарденію, якої катастрофічно його не вистачає.
- Ви збираєтеся просто перекантуватися до весни, за принципом «не до жиру, бути б живу»? Тоді просто купіть найпростішу люмінесцентну лампу. Якщо ж ви хочете, щоб ваші рослини повноцінно росли і навіть цвіли під лампами, тоді потрібно витратити сили і кошти на освітлювальну систему. Особливо, якщо ви вирощуєте рослини, які цілий рік ростуть в умовах штучного освітлення, наприклад, акваріумні.
Якщо ви визначилися з відповідями на ці питання і вирішили встановити повноцінну систему освітлення, то тоді читайте далі.
Що таке добре освітлення
Три головних фактори визначають - чи хороша система освітлення або погана:
- Інтенсивність світла. Світла має бути достатньо для рослин. Слабке світло не можна замінити довгим світловим днем. Багато світла в кімнатних умовах не буває. Досягти освітленості, яка буває яскравим сонячним днем (понад 100 тис. Лк) досить складно.
- Тривалість освітлення. Різні рослини вимагають світлового дня різної тривалості. Багато процесів, наприклад, цвітіння, визначаються тривалістю світлового дня (фотоперіодизм). Всі бачили червону пуансеттію (Euphorbia pulcherrima), що продається на Різдво і Новий рік. Цей куст росте під вікном нашого будинку на півдні Флориди і щороку взимку, без хитрощів з нашого боку, «робить все сам» - у нас є те, що необхідно для утворення червоних приквітників - довгі темні ночі і яскраві сонячні дні.
- Якість освітлення. У попередніх статтях я порушував це питання, говорячи про те, що рослині необхідне світло як у червоній, так і синій областях спектру. Як вже було сказано, необов'язково застосовувати спеціальні фітолампи - якщо ви використовуєте сучасні лампи з широким спектром, наприклад, компактні люмінесцентні або металлогалоїдні, то спектр у вас буде «правильним».
Крім цих факторів, безумовно, важливі й інші. Інтенсивність фотосинтезу обмежується тим, чого не вистачає в даний момент. При низькій освітленості - це світло, коли світла багато, то, наприклад, температура або концентрація вуглекислого газу тощо. При вирощуванні акваріумних рослин часто трапляється, що при сильному освітленні, концентрація вуглекислого газу у воді стає обмежувальним фактором і більш сильне світло не призводить до збільшення темпів фотосинтезу.
Скільки рослинам потрібно світла
Рослини можна розділити на кілька груп за вимогами до світла. Цифри для кожної з груп досить наближені, оскільки багато рослин можуть себе добре почувати як на яскравому світлі, так і в тіні, адаптуючись до рівня освітленості. Для однієї рослини необхідна різна кількість світла, залежно від того, чи розвивається вона вегетативно, чи квітне, чи плодоносить. З енергетичної точки зору, цвітіння - процес, який витрачає «даремно» велику кількість енергії. Рослині треба виростити квітку і постачати її енергією, при тому, що сама квітка не виробляє енергії. А плодоношення ще більш марнотратний процес. Чим більше світла, тим більше енергії «від лампочки» рослина зможе запасти для цвітіння, тим більш красивим буде ваш гібіскус, тим більше кольорів буде на кущі жасміну.
Нижче наведено деякі рослини, які віддають перевагу тим чи іншим світловим умовам. Рівень освітленості виражено в люксах. Про люмени і люкси вже було сказано в першій частині. Тут я повторю тільки, що люкси характеризують наскільки «світло» рослинам, а люмени - характеризують лампи, якими ви освітлюєте ці рослини.
- Яскраве світло. До цих рослин належать ті, які в природі ростуть на відкритому місці - більшість дерев, пальм, суккуленти, бугенвілія, гарденія, гібіскус, іксора, жасмин, плюмерія, тунбергія, кротони, троянди. Ці рослини воліють високий рівень освітлення - не менше 15-20 тис. люкс, а деякі рослини для успішного цвітіння вимагають 50 і більше тис. Лку. Більшість строкатих рослин потребують високої освітленості, інакше листя може «повернутися» до однотонного забарвлення.
- Помірне світло. До цих рослин належать рослини «підліска» - бромелієві, бегонії, фікус, філодендрон, каладіум, хлорофітум, бругманзія, брунфельсія, клеродендрум, кросандра, мединілла, пандорея, руття, барлерія, тибухіна. Бажаний рівень освітленості для них становить 10-20 тис. Лку.
- Слабке світло. Поняття «тенелюбні рослини» не зовсім вірне. Всі рослини люблять світло, включаючи драцену, що стоїть у найтемнішому кутку. Просто деякі рослини можуть зростати (швидше існувати) при слабкому освітленні. Якщо ви не женетеся за швидкістю росту, то вони будуть себе добре почувати і при слабкому освітленні. В основному, це рослини нижнього ярусу - хамедорея, вайтфельдія, антуріум, дифенбахія, філодендрон, спатифіллум, ехінантус. Їм достатньо від 5 до 10 тис. люкс.
Наведені рівні освітленості досить приблизні і можуть служити відправною точкою для вибору системи освітлення. Ще раз підкреслю, що цифри ці для повноцінного зростання і цвітіння рослини, а не для «зимівлі», коли можна обійтися меншим рівнем освітленості.
Вимірювання освітленості
Отже, тепер ви знаєте, скільки світла необхідно вашій рослині і хочете перевірити, чи отримує вона все, що їй належить. Всі теоретичні викладки хороші, проте краще поміряти реальну освітленість там, де стоять рослини. Якщо у вас є люксметр, то вам пощастило (на фото зліва). Якщо люксметра немає, то не впадайте у відчай. Експонометр фотоапарата - той же люксметр, тільки замість освітленості видає значення витримки, тобто часу, на який потрібно відкрити затвор камери. Чим менше освітленість, тим більше час. Все просто.
Якщо у вас є зовнішній експонометр, то покладіть його в те місце, де ви вимірюєте освітленість, так щоб світлочутливий елемент був перпендикулярний напрямку падаючого на поверхню світла.Якщо ви використовуєте камеру, то покладіть аркуш білого матового паперу перпендикулярно напрямку падаючого світла (не треба використовувати глянцеву - вона дасть неправильні результати). Виберіть розмір кадру так, щоб аркуш займав весь кадр. Фокусуватися на нього необов'язково. Виберіть чутливість плівки - 100 одиниць (сучасні цифрові камери дозволяють «імітувати» чутливість плівки). За значеннями витримки та апертури визначте освітленість у таблиці. Якщо встановити чутливість плівки у 200 одиниць, табличні значення необхідно зменшити вдвічі, якщо встановлено значення 50 одиниць, то значення збільшуються вдвічі. Перехід до наступного, більш високого, діафрагмінного числа також збільшує значення в два рази. Таким способом можна приблизно оцінити рівень освітленості там, де стоять ваші рослини.
Апертура | Витримка | Освітлення (Лк) для плівки 100 одиниць | |
Зовнішній експонометр | Камера при наведенні на аркуш паперу | ||
2.8 | 1/4 | 70 | 8 |
2.8 | 1/8 | 140 | 15 |
2.8 | 1/15 | 250 | 30 |
2.8 | 1/30 | 500 | 60 |
2.8 | 1/60 | 1000 | 120 |
2.8 | 1/125 | 2100 | 240 |
2.8 | 1/250 | 4300 | 1000 |
2.8 | 1/500 | 8700 | 2000 |
4 | 1/250 | 8700 | 2000 |
4 | 1/500 | 17000 | 4000 |
5.6 | 1/250 | 17000 | 4000 |
5.6 | 1/500 | 35000 | 8000 |
5.6 | 1/1000 | 70000 | 16000 |
8 | 1/250 | 35000 | 8000 |
8 | 1/500 | 70000 | 16000 |
8 | 1/1000 | 140000 | 32000 |
Використання рефлектора
Якщо ви використовуєте люмінесцентну лампу без рефлектора, то ви зменшуєте корисне світло в кілька разів. Як нескладно зрозуміти, тільки те світло, яке спрямоване вниз, потрапляє на рослини. Те світло, яке спрямоване вгору - марне. Світло, яке зліпить вам очі, коли ви дивитеся на відкриту лампу, також марне. Хороший рефлектор напра- вляє світло, сліпляче очі, вниз на рослини. Результати моделювання люмінесцентної лампи показують, що освітленість у центрі, при використанні рефлектора зростає майже втричі, а світлова пляма на поверхні стає більш концентрованою - світильник освітлює рослини, а не всі навколо.
Більшість світильників, що продаються в магазинах побутової техніки, не має рефлектора або має те, що рефлектором називати не варто. Спеціальні системи для освітлення рослин або акваріума з рефлекторами коштують дуже дорого. З іншого боку, зробити саморобний рефлектор нескладно.
Як зробити саморобний рефлектор для люмінесцентної лампиФорма рефлектора, особливо для однієї-двох ламп, не має принципового значення - будь-яка «хороша» форма, у якої число відображень не більше одного і повернення світла в лампу мінімальне, буде мати приблизно однакову ефективність в межах 10-15%. На малюнку показано поперечний розріз рефлектора. Видно, що його висота повинна бути такою, щоб всі промені вище граничного (промінь 1 на малюнку), перехоплювалися рефлектором - в такому випадку світильник не буде зліпити очі.
Задавшись напрямком відбитого граничного променя (наприклад, вниз або під кутом), можна побудувати перпендикуляр до поверхні рефлектора в точці відображення (точка 1 на малюнку), який ділить кут між падаючим і відображеним променем навпіл - закон відображення. Таким же чином визначається перпендикуляр і в інших точках (точка 2 на малюнку).
Для перевірки рекомендується взяти ще кілька точок, щоб не вийшла ситуація, зображена в точці 3, де відображений промінь не йде вниз. Після цього можна або зробити багатокутний каркас, або побудувати плавну криву і по шаблону вигнути рефлектор. Не слід розміщувати верхню точку рефлектора близько до лампи, оскільки промені будуть потрапляти назад в лампу. При цьому лампа буде грітися.
Рефлектор можна зробити або з алюмінієвої фольги, наприклад, харчовою, яка володіє досить високим відображенням. Також можна пофарбувати поверхню рефлектора білою фарбою. При цьому його ефективність буде практично такою ж, як і для «дзеркального» рефлектора. Обов'язково виконайте отвори зверху рефлектора для вентиляції.
Тривалість і якість освітлення
Тривалість освітлення зазвичай становить 12-16 годин, залежно від виду рослин. Більш точні дані, а також рекомендації з фотоперіодизму (наприклад, про те, як змусити цвісти згадану вище пуансеттію) можна знайти в спеціальній літературі. Для більшості рослин наведеної вище цифри цілком достатньо.
Про якість освітлення вже говорилося не раз. Однією з ілюстрацій може служити фотографія рослин, вирощених при освітленні ртутною лампою (знімок зі старої книги, в той час інших ламп практично не було) і лампою розжарювання. Якщо вам не потрібні довгі й чисті рослини, не використовуйте лампи розжарювання або натрієві лампи без додаткового підсвічування люмінесцентними або газорозрядними лампами з випромінюванням у синій області спектру.
Крім усього іншого, лампи для рослин повинні підсвічувати рослини так, щоб на них було приємно дивитися. Натрієва лампа в цьому сенсі не найкраща лампа для рослин - на фото показано, як рослини виглядають під такою лампою в порівнянні з освітленням металогалоїдною лампою.
Розрахунок потужності ламп
Отже, ми підійшли до найголовнішого - скільки взяти ламп для освітлення рослин. Розглянемо дві схеми освітлення: люмінесцентними лампами і газорозрядним світильником.
Кількість люмінесцентних ламп можна визначити, знаючи середній рівень освітленості на поверхні. Необхідно знайти світловий потік в люменах (помноживши освітленість в люксах на площу поверхні в метрах). Втрати світла становлять приблизно 30% для лампи, що висить на висоті 30 см від рослин, і 50% для ламп на відстані 60 см від рослин. Це правильно, якщо ви використовуєте рефлектор. Без нього втрати зростають у кілька разів. Визначивши світловий потік ламп, можна знайти їх сумарну потужність, знаючи, що люмінесцентні лампи дають приблизно 65 Лм на Вт потужності.
Для прикладу оцінимо, скільки ламп потрібно для освітлення для полиці розміром 0.5 1916 1 метр. Площа освітлюваної поверхні: 0.5 ст.11 = 0.5 кв.м. Припустімо, що нам потрібно висвітлити рослини, які віддають перевагу помірному світлу (15000 Лк). Висвітлити всю поверхню з такою освітленістю буде складно, тому ми зробимо оцінку, виходячи з середньої освітленості 0.7 ^ 15000 = 11000 Лк, поставивши рослини, що вимагають більше світла, під лампу, де освітленість вище середньої.
Отже, необхідно 0 .5х11000 = 5500 Лм. Лампи на висоті 30 см повинні давати приблизно в півтора рази більше світла (втрати становлять 30%), тобто близько 8250 Лм. Сумарна потужність ламп повинна бути близько 8250/65 = 125 Вт, тобто дві компактні люмінесцентні лампи за 55 Вт з рефлектором забезпечать потрібну кількість світла. Якщо ви хочете поставити звичайні трубки по 40 Вт, то їх буде потрібно три штуки або навіть чотири, оскільки трубки, розміщені близько один до одного, починають взаємно екранувати, і ефективність освітлювальної системи падає. Намагайтеся використовувати сучасні компактні люмінесцентні лампи замість звичайних, здебільшого застарілих, трубок. Якщо не використовувати рефлектор, то в цій схемі доведеться брати в три або чотири рази більше ламп.Розрахунок кількості люмінесцентних ламп
- Виберіть рівень освітлення.
- Необхідний світловий потік на поверхні:
L=0.7 x A x B
(довжина і ширина в метрах) - Необхідний світловий потік ламп з урахуванням втрат (при наявності рефлектора):
Lamp=L x C
(C = 1.5 для лампи на висоті 30 см і C = 2 для лампи на висоті 60 см) - Сумарна потужність ламп:
Power=Lamp/65
Для газорозрядних ламп розрахунок аналогічний. Спеціальний світильник з натрієвою лампою потужністю 250 Вт забезпечує середній рівень освітленості 15 тис. Лк на майданчику розміром 1 кв. м.
Якщо відомі світлотехнічні параметри світильника, то розрахувати освітленість зовсім просто. Наприклад, з фігури зліва видно, що світильник (OSRAM Floraset, 80W) освітлює коло діаметром близько метра на відстані трохи менше півметра від лампи. Максимальне значення освітленості 4600 Лк. Освітленість до краю спадає досить швидко, тому такий світильник може бути використаний лише для рослин, яким потрібно не дуже багато світла.
На фігурі ліворуч показано криву світла (той самий світильник, що й вище). Щоб знайти освітленість на відстані від світильника, необхідно значення сили світла поділити на квадрат відстані. Наприклад, на відстані півметра під лампою значення освітленості дорівнюватиме 750/( 0.5 ст.1 0.5) = 3000 Лк.
Дуже важливий момент - лампи не повинні перегріватися. При підвищенні температури їх світловіддача різко падає. У рефлекторі повинні бути отвори для охолодження. Якщо використовується багато люмінесцентних ламп, то слід використовувати вентилятор для охолодження, наприклад комп'ютерний. Потужні газорозрядні світильники зазвичай мають вбудований вентилятор.
Ув'язнення
У цьому циклі статей були розглянуті різні питання висвітлення рослин. Багато питань залишилися незачепленими, наприклад, вибір оптимальної електричної схеми включення ламп, що є важливим моментом. Тим, хто цікавиться цим питанням, краще звернеться до літератури або фахівців.
Найбільш раціональна схема проектування системи освітлення починається з визначення необхідного рівня освітленості. Потім слід оцінити кількість ламп і їх тип. І тільки після цього - поспішати в магазин, щоб купити лампи.
Окреме спасибі колективу сайту toptropicals.com, за дозвіл публікації статті на нашому ресурсі.