Doplňkové LED osvětlení ve sklenících: kdy a kolik přidat

Doplňkové LED osvětlení ve skleníku má zaplnit mezeru mezi světlem, které poskytuje příroda, a světlem, které plodina potřebuje. V zimě, pod mrakem nebo ve vysokých zeměpisných šířkách může přirozené DLI klesnout výrazně pod cíl plodiny, a tehdy si doplňkové osvětlení své místo zaslouží. Otázka nikdy nezní obecně „mám přidat světlo“, ale „kolik a kdy, aby se uzavřela konkrétní mezera pro tuto plodinu na tomto místě“. Tento článek pokrývá rozhodnutí i výpočet dimenzování. Celý plánovací postup najdete na stránce pro segment skleníků.

Začněte deficitem přirozeného světla

Jediné číslo, které vám řekne, kolik přidat, je deficit: cílové DLI minus DLI, které skleník už dodává. Přirozené DLI se velmi liší podle lokality, sezóny a konstrukce (zasklení, stínění, orientace), proto je prvním krokem vaše stanoviště změřit nebo vymodelovat, ne ho předpokládat. Jakmile deficit znáte, doplňkové osvětlení se dimenzuje tak, aby tento zbytek dodalo během fotoperiody.

Kdy se doplňkové osvětlení obvykle vyplatí

Doplňkové osvětlení je nejobhajatelnější tam, kde plodina na světlo jasně ekonomicky reaguje — rychlejší dokončení, vyšší třída nebo celoroční produkce, která si drží cenu. Častými kandidáty jsou vysoce hodnotné plodiny na vázání (rajčata, okurky), jahodníky a řezané květiny. V létě nebo ve slunných šířkách může být deficit velkou část roku blízko nule, takže stmívatelný systém řízený podle potřeby zabrání zbytečné spotřebě energie, když příroda dodává dost.

Horní osvětlení a konstrukce

Většina doplňkového osvětlení ve sklenících je horní osvětlení upevněné na konstrukci nebo vaznících, které dodává světlo nad porost. Alternativu — meziřádkové osvětlení mezi řádky — popisuje doprovodný článek. U horního osvětlení platí stejná logika rovnoměrnosti a rozestupů jako u interiérových rozvržení, ale vrstvíte ji na nerovnoměrné přirozené světlo, proto se vyplatí model rozvržení, který zahrne i stín konstrukce.

• Změřte nebo vymodelujte přirozené DLI pro svou lokalitu a sezónu.
• Stanovte cílové DLI plodiny podle poradenských doporučení.
• Doplňkové PPFD dimenzujte podle deficitu, ne podle kulatého čísla.
• Udělejte systém stmívatelný a sezónně řízený, aby nevznikaly ztráty.
• Ověřte jej měřením v porostu, ne jen podle datasheetu.

Zdroje

• MSU Extension / e-GRO — osvětlení skleníků
• University of Arizona CEAC — zemědělství v řízeném prostředí
• University of Florida IFAS — skleníkové zahradnictví

Modelový příklad: kolik doplňkového světla skleník skutečně potřebuje

Jde o ilustrativní výpočet s údaji o denním světle, které musíte nahradit vlastními místními čísly. Předpokládejme 500 m2 rajčat v mírném zimním klimatu, kde v prosinci dopadá v průměru 8 mol/m2/day slunečního DLI, a váš plánovací cíl pro plodinu je 20 mol/m2/day. Mezeru 12 mol/m2/day mají dodat LED.

• Krok 1 – převeďte mezeru DLI na výkon svítidel: při 16 hodinách provozu je požadované PPFD = 12 / (16 x 0,0036) = 208 umol/m2/s.
• Krok 2 – dimenzujte na plochu porostu s rovnoměrností: 208 x 500 x 1,2 = 124800 umol/s požadovaného PPF (vyšší faktor rovnoměrnosti je v podmínkách smíšeného slunce a stínu obvyklý).
• Krok 3 – při svítidlech horního osvětlení s PPF 2000 je počet svítidel = 124800 / 2000 = 62,4, zaokrouhleno na 64 pro čistou síť.
• Krok 4 – elektrické zatížení při 2,6 umol/J: 64 x 769 W = asi 49 kW. Ověřte kapacitu přípojky a zda skleník dokáže tento odběr omezit při požadavcích distributora na maximum.
• Krok 5 – stejný výpočet proveďte pro každý měsíc roku; požadovaný počet obvykle do března prudce klesne, a právě proto je sezónní stmívání a plánování důležitější než počet svítidel samotný.

Smyslem tohoto cvičení je měsíční profil. Dimenzovat na nejtmavší týden a provozovat všechna svítidla celý rok na plný výkon je nejdražší možné řešení. Dimenzovat na nejtmavší měsíc a zbytek roku stmívat obvykle stojí méně a dodá stejné DLI.

Řízení: rozdíl mezi plánem a fakturou

Řídicí logika podle slunečního svitu

Doplňkové osvětlení má reagovat na slunce, ne na hodiny. Standardní přístup využívá senzor PAR ve výšce porostu: svítidla svítí jen tehdy, když je PPFD ze slunce pod úrovní potřebnou k dosažení denního cíle, a řadič sleduje kumulované DLI, takže po dosažení cíle světla zhasnou. Bez sledování kumulovaného DLI promarní jasný den následovaný večerním režimem přesně tu energii, kterou plodina už nepotřebuje.

Tarify podle času a platby za maximum

Tam, kde se cena elektřiny mění podle hodin, přesuňte co nejvíce doplňkového osvětlení do mimovrcholových oken, ovšem při respektování fotoperiody plodiny. Platby za maximum záleží také: postupné spouštění svítidel v blocích zabrání jednomu špičkovému odběru a někteří pěstitelé přijmou mírně nižší okamžité PPFD, aby odběrový profil zploštili. Obě strategie mění ekonomiku, aniž by měnily počet svítidel.

Na co se zeptat před nákupem

• Je svítidlo dimenzované na vlhkost ve skleníku, na kontakt s vodou a na teplotní rozsah vaší konstrukce?
• Jaké krytí IP a jakou ochranu proti korozi výrobce nabízí a co záruka ve skleníkovém prostředí vylučuje?
• Podporuje svítidlo nebo řadič vstup ze senzoru PAR a řízení podle kumulovaného DLI, nebo je to samostatný nákup?
• Jaká je hmotnost svítidla a jaký je montážní systém a je vaše konstrukce dimenzovaná na přidané zatížení?
• Lze svítidla stmívat pro přechodná období, aby stejná instalace sloužila celý rok?

Časté chyby u doplňkového osvětlení

Projekty doplňkového osvětlení ve sklenících selhávají předvídatelnými způsoby. Opakují se tyto:

• Dimenzování z ročního průměru slunečního svitu místo z měsíčních dat, které poddimenzuje zimu a předimenzuje zbytek roku.
• Řízení podle hodin bez senzoru PAR, takže svítidla svítí i během jasných dopolední a spalují peníze, které plodina nepotřebovala.
• Zapomenuté platby za maximum: všechna svítidla startují současně, špička odběru padne do vrcholového okna a faktura to nese celý rok.
• Ignorování zatížení konstrukce: svítidla, clony a potrubí přidávají hmotnost a neposouzená střecha je čekající bezpečnostní nález.
• Nákup jen podle účinnosti při smíření se s rozvržením s nízkou rovnoměrností, takže polovina porostu nikdy nevidí cílové PPFD.
• Žádné stmívání, které dělá z přechodných měsíců plýtvání; svítidla stavěná na prosincovou tmu jedou na plný výkon v říjnovém slunci.
• Drobné písmo záruky přečtené až po instalaci, kdy už byly výluky pro vlhkost aktivovány.

Součinnost s clonami, CO2 a tepelnou bilancí

Clony a jejich interakce se světlem

Energetické clony ovlivňují doplňkové osvětlení oběma směry: během fotoperiody může zavřená clona promarnit výkon svítidel, který odrazí nebo pohltí, a v noci clona zadržuje teplo, které svítidla přidala. Pokud clona běží ve světelných hodinách, musí se rozvržení a vzor clony navrhovat společně; někteří pěstitelé přijmou malou tepelnou ztrátu, aby clonu nechali pod svítidly otevřenou, jiní volí vzory clon, které světlo svítidel propouštějí. Obě rozhodnutí je třeba udělat za účasti dodavatele clon, ne po instalaci.

CO2 a zimní světelné okno

V těsně uzavřeném zimním skleníku zvyšuje přidávání CO2 hodnotu každého doplňkového fotonu a systém obohacování CO2 by měl být dimenzován na stejné měsíce, na které míří osvětlení. Když se za teplého zimního odpoledne otevřou větrací klapky, obohacování se zastaví a mezní hodnota světla s ním klesne; řadič, který v době větrání svítidla stmívá, tuto změnu zachytí automaticky. Nejde o konkrétní řídicí logiku, ale o provázanost: rozhodnutí o světle, CO2 a větrání patří do jednoho plánu.

Časté dotazy