Перейти к содержанию
ЛиС

  • 0

Соотношения различных единиц измерения естественного и искусственного освещения

Оценить этот вопрос:


Гость admin

Вопрос

Во вложенном файле Вы найдете две таблицы в которых приведены соотношения между такими единицами как Ватты на м2, Люксы, и Джоули на см2

И некоторые другие данные касающиеся световых условий.

Файл: Ватт-в-Джоуль.doc

Файл: и годовые суммы суммарной солнечной радиации.doc

Файл: зоны РФ Государственного реестра селекционных достижений.doc

Файл: 06-1.jpg

Ссылка на комментарий

Рекомендуемые сообщения

  • 0
  • Модераторы

Посмотрите, на какую прелесть я случайно наткнулась (искала описание совсем другого прибора этой фирмы). Аппарат для измерения индекса листовой поверхности. Рассчитывает этот индекс на основании измерения ФАР, а ФАР измеряет в тех самых микромолях :) с точностью до 1 µmol m-2s-1

http://www.labcell.com/environmental/canopy/lp80-plant-canopy-cover-sensor

Ссылка на комментарий
  • 0
39 минут назад, Марите сказал:

Посмотрите, на какую прелесть я случайно наткнулась (искала описание совсем другого прибора этой фирмы). Аппарат для измерения индекса листовой поверхности. Рассчитывает этот индекс на основании измерения ФАР, а ФАР измеряет в тех самых микромолях :) с точностью до 1 µmol m-2s-1

http://www.labcell.com/environmental/canopy/lp80-plant-canopy-cover-sensor

Марите, не путайте размерность шкалы измерений с точностью. Немного инструкции пользователя  к прибору:

33.thumb.png.e972fa42af5cf9f89cd76f96db929762.png

Калибровка 8ми сенсоров (8ми люксметров с разными светофильтрами) с указанием географического положения?

 

Ссылка на комментарий
  • 0
23 часа назад, Марите сказал:

Посмотрите, на какую прелесть я случайно наткнулась (искала описание совсем другого прибора этой фирмы). Аппарат для измерения индекса листовой поверхности. Рассчитывает этот индекс на основании измерения ФАР, а ФАР измеряет в тех самых микромолях :) с точностью до 1 µmol m-2s-1

Это обычный люксметр, откалиброванный под микромоли, только сенсоров целая толпа на палочке и еще один внешний на проводе. Показания усредняются. Предназначен для измерений в условиях открытого грунта, показания верны только для солнечного спектра. Вот еще подобный.
Чтобы получить правильные микромоли, нужна призма или дифракционная решетка для разложения света в спектр, и затем уже линейка сенсоров. Собственно, для точного определения энергетической освещенности (Вт/м2) также может использоваться дифракционная решетка, но при этом сами Ватты гораздо более информативная и полезная величина.

Впрочем, существуют радиометры попроще, оборудованные радиометрической головкой.  Измеряют энергетическую освещенность в видимом спектре или других диапазонах. Например - 1, 2.

Изменено пользователем Night_Guest
  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • 0
В 03.08.2018 в 13:03, M23 сказал:

Моли фотонов были придуманы маркетологами для продвижения ДНАТ, никакие сравнения фотосинтетической эффективности по этому показателю не являются объективными. Сейчас те же производители попали на свои грабли при продвижении LED...

Ну, обоснование этих молей фотонов в принципе обоснованы, насколько я понимаю применительно к ДНАТ.

Просто напросто идея в том, что в излучении (и всей потребляемой энергии) от ДНАТ идёт больше ФАР чем от солнечного света. Условно говоря, если в 1 кВт энергии солнца на долю ФАР приходится всего 300 Вт (остальное это Ик-излучение проще говоря "тепло" :)), то в 1 кВт энергии потреблённой и преобразованной ДНАТ все 400 Вт.

Все это соотношение имеет кроме того практическую ценность в том плане, что мы можем более адекватно планировать урожайность при применении светокультуры.

Или считаете это все мистификацией? Но как тогда быть с графиками спектров? И с тем, что урожайность при 200 Вт/м2 (и даже всего 150-160 Вт/м2) досветки сопоставима (и даже превышает нередко) 300-400-500 усредненных Вт/м2 получаемых от солнца? (Мы все видели, что и в Новосибирске и в Белгороде урожайности в зимнее время нередко превышали урожайности в летнее время, составляя 18-20 кг/м2 в месяц в январе-феврале против 14-16 кг/м2 в месяц в мае-августе для высокоурожайных "светокультурных"" сортов, (Мева, Деммараж).

Понятно, что производители ЛЕД пошли ещё дальше в своих рассуждениях и стали говорить, что доля ФАР в их спектрах ещё выше чем в ДНАТ. Но они "скромно"(лукаво) умалчивают о том, что доля преобразованной энергии в излучение у них ниже. И в итоге "то на то" и выходит. То есть в "тепло" уходит примерно столько же энергии, сколько и у ДНАТ. Но просто это происходит на другом, более раннем этапе. Причем этот этап гораздо менее технологичен (не в виде излучения, а в виде "тепла" (которое тоже излучение, но вот беда, чтобы отводится не просто конвекцией, а в виде излучения для этого температура нагретого тела должна превышать 60 градусов цельсия) при том что ЛЕД тот же крайне критично относится к нагреву.

Изменено пользователем Grower1
Ссылка на комментарий
  • 0
7 часов назад, Grower1 сказал:

Просто напросто идея в том, что в излучении (и всей потребляемой энергии) от ДНАТ идёт больше ФАР чем от солнечного света. Условно говоря, если в 1 кВт энергии солнца на долю ФАР приходится всего 300 Вт (остальное это Ик-излучение проще говоря "тепло" :)), то в 1 кВт энергии потреблённой и преобразованной ДНАТ все 400 Вт. 

Именно. И Вы только что расписали расклад в Ваттах. Все просто же, имеем подведенную энергию в Ваттах , которое с учетом КПД излучателя преобразуется в излучаемую энергию в Ваттах и тепловую энергию в Ваттах. Соответственно излучение -  это ФАР в Ваттах плюс ИК излучение в Ваттах.  Для чего нужны моли? Не зная спектра, мы теряем весь расклад по энергетике.

7 часов назад, Grower1 сказал:

И с тем, что урожайность при 200 Вт/м2 (и даже всего 150-160 Вт/м2) досветки сопоставима (и даже превышает нередко) 300-400-500 усредненных Вт/м2 получаемых от солнца? (Мы все видели, что и в Новосибирске и в Белгороде урожайности в зимнее время нередко превышали урожайности в летнее время, составляя 18-20 кг/м2 в месяц в январе-феврале против 14-16 кг/м2 в месяц в мае-августе для высокоурожайных "светокультурных"" сортов, (Мева, Деммараж).

В теплицах используется интенсивная технология, не только свет влияет на урожайность.  Шарупич В.П. в экспериментальной установке получал огурцов 300кг/м2 в год. Но, чтобы создать излучение 200 Вт/м2, нужны лампы 600Вт/м2 — какая экономика будет?  И, опять же, причем здесь моли?

7 часов назад, Grower1 сказал:

Понятно, что производители ЛЕД пошли ещё дальше в своих рассуждениях и стали говорить, что доля ФАР в их спектрах ещё выше чем в ДНАТ. Но они "скромно"(лукаво) умалчивают о том, что доля преобразованной энергии в излучение у них ниже.

Как источники света, современные синие и красные светодиоды на 50-60% эффективней ДНАТ (неэффективны лишь светодиоды желтого и зеленого спектра). Но сравнивать нужно светильники, а не излучатели. Светодиодный светильник имеет потери энергии на источнике питания и оптической системе, кпд снижается при нагреве. Тем не менее светодиодный светильник на 30-40% эффективней нового светильника с ЭПРА и ДНАТ, если говорить только про КПД преобразования электроэнергии в свет.

7 часов назад, Grower1 сказал:

И в итоге "то на то" и выходит. То есть в "тепло" уходит примерно столько же энергии, сколько и у ДНАТ. Но просто это происходит на другом, более раннем этапе. Причем этот этап гораздо менее технологичен (не в виде излучения, а в виде "тепла" (которое тоже излучение, но вот беда, чтобы отводится не просто конвекцией, а в виде излучения для этого температура нагретого тела должна превышать 60 градусов цельсия)

Не "то на то", а  раза в 3 меньше светодиодного излучения требуется в Ваттах, ибо спектр настроен точно в пики поглощения хлорофиллов. Плюс сами светодиодные светильники эффективней, т.е. в тепло уйдет в 4 раза меньше.

Кто сказал что отопление газоразрядными лампами это хорошо? И зимой бесполезно, сбои микроклимата только при включении-выключении. И летом растения гибнут от высокой температуры, CO2 улетает через открытые форточки. Посмотрите на  Cubo с их Ultra Clima - специально повесили мокрые тряпки с вентиляторами чтобы  ДНАТ охлаждать.

7 часов назад, Grower1 сказал:

при том что ЛЕД тот же крайне критично относится к нагреву. 

Светодиоды в тепличных светильниках не содержат люминофор, не разрушаются и не деградируют при температурах перехода до 170°C, лишь уменьшается квантовый выход при нагреве.

Изменено пользователем Night_Guest
  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • 0
В ‎04‎.‎08‎.‎2018 в 17:09, Grower1 сказал:

Условно говоря, если в 1 кВт энергии солнца на долю ФАР приходится всего 300 Вт (остальное это Ик-излучение проще говоря "тепло" :)), то в 1 кВт энергии потреблённой и преобразованной ДНАТ все 400 Вт.

Максим, сильно ошибаетесь, солнечный спектр наиболее эффективный.

Spektr-solnechnogo-izlucheniya.png

КПД по ФАР у ДНАТ значительно ниже 40%, в реальной эксплуатации с ЭмПРА я бы оценивал в 25-30%.

В ‎04‎.‎08‎.‎2018 в 17:09, Grower1 сказал:

Или считаете это все мистификацией? Но как тогда быть с графиками спектров? И с тем, что урожайность при 200 Вт/м2 (и даже всего 150-160 Вт/м2) досветки сопоставима (и даже превышает нередко) 300-400-500 усредненных Вт/м2 получаемых от солнца?

Все верно,  но такая урожайность достигается продлением светового периода по сравнению с естественным. Усреднение полученной дневной радиации сейчас считается неверно, без учета временных показателей.

В ‎04‎.‎08‎.‎2018 в 17:09, Grower1 сказал:

Но они "скромно"(лукаво) умалчивают о том, что доля преобразованной энергии в излучение у них ниже.

Можно подробнее в этом моменте?  КПД по ФАР у некоторых (дорогих) светильников перешагнуло 50%.

Ссылка на комментарий
  • 0

1. Интересный момент. Очень. Надо будет пересмотреть графики спектров ДНАТ ещё раз мне.

2. Согласен. Давно доказано, что до определенной мощности только растения эффективно используют свет. Причем этот "потолок" сильно "плавает"/колеблется в зависимости от условий (температура, влажность, уровень СО2,  ярусность агроценоза и распределение попадания света по ярусам, особенности/специфика сорта/гибрида и т.д.). То есть грубо говоря нельзя просто так взять и сравнивать Дж/см2 накопленные за день. 

Правда потолок этот гораздо выше ещё тех установленных мощностей досветки что мы имеем. В частности для роз голландцы считают, что для сорта ГранПри вся мощность, что выше 400 Вт/м2 уже будет "не в коня корм", а для Аваланша уже существенно выше: 700 Вт/м2 являются полезными и используются полностью (а все что выше уже не работает урожайность мол). На досветки у нас же более 200 Вт/м2 пока ещё нигде не бывает.

3. Возможно данные у меня устаревшие: 100-130 Лм/Вт насколько я помню для большинства "фитоЛЕД" указывались. По крайней мере лет 5-7 назад. Сейчас Филипс публикует гораздо более заманчивые цифры "светопреобразования" в сравнении с теми же ДНАТами .

 

Изменено пользователем Grower1
Ссылка на комментарий
  • 0
25 минут назад, Grower1 сказал:

Возможно данные у меня устаревшие: 100-130 Лм/Вт насколько я помню для большинства "фитоЛЕД" указывались. По крайней мере лет 5-7 назад. Сейчас Филипс публикует гораздо более заманчивые цифры "светопреобразования" в сравнении с теми же ДНАТами .

Они не устаревшие, они неверные :) Можно бахнуть в светильник зеленых  светодиодов получив 180лм/вт и более. Только причем тут КПД по ФАР? У ДНАТ это реализовано именно так, игольчатый пик как раз на зеленом... люмены вроде бы есть, а цветопередача ужас.

15.jpg

Изменено пользователем M23
  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • 0
  • Модераторы
В 04.08.2018 в 17:09, Grower1 сказал:

Условно говоря, если в 1 кВт энергии солнца на долю ФАР приходится всего 300 Вт ...

Суммарную фотосинтетически активную радиацию (ФАР), приходящую на горизон-тальную площадку, можно измерять инструментально специальными датчиками, но чаще пользуются расчётным способом по данным о суммарном дневном/декадном/месячном приходе прямой и рассеянной радиации. Для расчёта ФАР также можно использоваться данные о суммарной солнечной радиации: QФАР ≈ 0,52×Q. Настоящие коэффициенты получены ещё в начале 60-х годов эстонскими учеными на основании теоретических расчетов энергии в спектре солнечной радиации. С их помощью был рассчитан приход суммарной ФАР и построены карты её распределения для территории СССР (46-64° с.ш.).

В 1984 г. все 7 световых зон для ЗГ выделены на основе этих карт, и соответственно они основаны именно на коэффициенте 0,52, а совсем не на 0,30! Так что Максиму (Grower1), который ошибся почти в два раза, желательно пересмотреть свои предыдущие рассуждения.

 

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • 0
2 часа назад, BKB сказал:

Суммарную фотосинтетически активную радиацию (ФАР), приходящую на горизон-тальную площадку, можно измерять инструментально специальными датчиками, но чаще пользуются расчётным способом по данным о суммарном дневном/декадном/месячном приходе прямой и рассеянной радиации. Для расчёта ФАР также можно использоваться данные о суммарной солнечной радиации: QФАР ≈ 0,52×Q. Настоящие коэффициенты получены ещё в начале 60-х годов эстонскими учеными на основании теоретических расчетов энергии в спектре солнечной радиации. С их помощью был рассчитан приход суммарной ФАР и построены карты её распределения для территории СССР (46-64° с.ш.).

В 1984 г. все 7 световых зон для ЗГ выделены на основе этих карт, и соответственно они основаны именно на коэффициенте 0,52, а совсем не на 0,30! Так что Максиму (Grower1), который ошибся почти в два раза, желательно пересмотреть свои предыдущие рассуждения.

 

Конечно вовсе не 300 Вт из 1000 Вт (потому понятие "условно" я использовал сразу, как мог заметить внимательный читатель). Цель была собственно указать на соотношение "полезности" энергии с точки зрения использования непосредственно в фотосинтезе.

Действительно, как Вы верно заметили порядка 50-52 % из суммарной радиации эксперты считают приходится именно на ФАР. Все остальное это ИК и УФ (по большей части именно ИК). По крайней мере лет 10 назад так считалось, насколько я помню, когда начинал работать в области гидропоники.

Ссылка на комментарий
  • 0
В ‎04‎.‎08‎.‎2018 в 17:09, Grower1 сказал:

И в итоге "то на то" и выходит. То есть в "тепло" уходит примерно столько же энергии, сколько и у ДНАТ. Но просто это происходит на другом, более раннем этапе.

Пропустил эту фразу :)  Закон сохранения энергии! Столько же энергии уходит в тепло и от лампы накаливания. Растение способно запасти химически не более 2% энергии излучения ФАР,  оставшаяся ФАР тоже идет в тепло. Поэтому зря смеетесь над "качеством спектра", тут еще недоисследовано.

Ссылка на комментарий
  • 0
7 часов назад, M23 сказал:

Пропустил эту фразу :)  Закон сохранения энергии! Столько же энергии уходит в тепло и от лампы накаливания. Растение способно запасти химически не более 2% энергии излучения ФАР,  оставшаяся ФАР тоже идет в тепло. Поэтому зря смеетесь над "качеством спектра", тут еще недоисследовано.

Таки не все, что не потрачено на фотосинтез, уходит в тепло. Листья растений отражают/пропускают около 25% световой энергии, в основном лучи желто-зеленого спектра, которых так много в спектре ДНАТ. Кроме того, часть световой энергии, которая не попадает на растения, также отражается и покидает теплицу в виде излучения.
Ради спортивного интереса, надо на крышу теплицы кого-нибудь запустить с радиометром, дабы знать точно сколько улетает :)

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • 0

Да, предполагаю что "улетает" совсем немного. Это со стороны только кажется что мол "только улицу освещаем", а не растения :)

Согласен с тем что о пользе одной только составляющей в виде ФАР говорить не стоит. Тепло тоже нужно. До определенного момента по крайней мере. Да весьма  дороговато будет "топить светом" :)

Ссылка на комментарий
  • 0
11 час назад, Grower1 сказал:

Тепло тоже нужно. До определенного момента по крайней мере.

Ну а теперь посчитайте по теплу, Кирилл Борисович недавно приводил статью, где подтвердилось мое предположении об излучении мощности LED 15% от номинала в ИК диапазоне. Просто из за нагрева радиатора. Итого если сложить с ФАР - выйдет около 60% теплового излучения, что всего то на 20-25%(от номинала) меньше, чем излучает ДНАТ во всех диапазонах (конвекционное охлаждение ДНАТ не менее 20% от номинала).

То на то и выходит (по отоплению).

Ссылка на комментарий
  • 0
10 часов назад, M23 сказал:

То на то и выходит (по отоплению). 

При одинаковой подведенной мощности - таки да, разница в энергии, которая так или иначе перейдет в тепло невелика. Мы уже выяснили, все что не идет на фотосинтез и не улетает в виде излучения из теплицы - переходит в тепло. Но именно потому, что светодиоды создают излучение с максимально возможной спектральной эффективностью, излучаемой энергии  для фотосинтеза требуется  втрое меньше по сравнению с ДНАТ.  Как я уже отмечал выше, с учетом более высокого КПД светодиодных светильников, в итоге в 4 раза меньше электрической энергии будет преобразовано в тепло.
Скажу по-другому, если на светодиодах 1:1 повторить спектр ДНАТ, "то на то" и выйдет и по "отоплению", и по всем другим параметрам. В первых наших экспериментах мы пытались создать под огурец спектр 20:40:40. Беда была в том, что на 1 синий LED приходилось 8 зеленых LED (из-за их низкого КПД), хотя мы использовали зеленые чипы максимальной светоотдачи японской корпорации Showa Denko К.К. Огурцы росли, но изделие получилось гораздо дороже ДНАТ и не давало никакой экономии электроэнергии. Убрали зеленые светодиоды - огурцы по-прежнему росли, немножко хуже, но это скомпенсировали небольшим увеличением мощности красных и синих LED.

 

Изменено пользователем Night_Guest
Ссылка на комментарий
  • 0
  • Модераторы
11 час назад, Night_Guest сказал:

... излучаемой энергии  для фотосинтеза требуется  втрое меньше по сравнению с ДНАТ.

Чтобы получить одинаковую урожайность культуры, для её фотосинтеза потребуется практически одинаковое количество излучаемой энергии в области ФАР – что от ДНаТ, что от LED, что от керосиновой лампы :laugh:.

 Светодиоды вовсе не "создают излучение с максимально возможной спектральной эффективностью". Вы отчаянно путаете гипотетическую фотобиологическую эффективность источников света (кстати, растения огурца эволюционно приспособлены достаточно хорошо использовать всю область ФАР), с чисто техническим показателем эффективности преобразования электрической энергии в оптическое излучение, которое у светодиодов действительно значительно выше. Вы же сами пишете:

11 час назад, Night_Guest сказал:

Беда была в том, что на 1 синий LED приходилось 8 зеленых LED (из-за их низкого КПД), хотя мы использовали зеленые чипы максимальной светоотдачи ... Огурцы росли, но изделие получилось гораздо дороже ДНАТ и не давало никакой экономии электроэнергии.

Вы подобрали комплектующие с более высоким КПД, и поэтому добились высокой энергоэффективности конечного светильника, но с иным спектральным распределением, которое растения огурца восприняли хорошо (как хорошо воспримут многие и многие другие спектральные  варианты).

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • 0
3 часа назад, BKB сказал:

... гипотетическую фотобиологическую ...

1. Отчасти я соглашусь, мы убрали зеленые светодиоды  ввиду  низкой энергоэффективности  светильника. И, как только это будет возможно, частично вернем отсутствующую часть спектра (очень уж некомфортный для людей получился спектр).

2. Путаницы никакой нет. Я разделяю спектральную эффективность применительно к растениям и КПД излучателя.

3. Сами по себе светодиодные светильники эффективнее светильников с газоразрядными лампами. И мы это видим на примере уличного освещения, где при приблизительно одинаковой светоотдаче (лм/Вт), белые светодиоды с высоким индексом цветопередачи (широким спектром) конкурируют в люменах (не в излучаемых Ваттах!) с узкополосным желтым излучением ДНАТ. При этом КПД белых светодиодов гораздо выше, и одна из проблем уличных светодиодных светильников - сосульки. Корпус светодиодного светильника гораздо холодней корпуса газоразрядного светильника, что приводит к образованию сосулек в зимний период (и это опасно для участников дорожного движения).
Что касается светодиодов для тепличных светильников, то они намного эффективней "белых" светодиодов из-за отсутствия люминофора, и они способны работать при высоких температурах почти без снижения эффективности.

4. Про гипотетическую фотобиологическую эффективность источников света.  
Я не агроном и не могу знать все нюансы агротехнологии, и как, в конечном итоге, скорость поглощения CO2 коррелирует с урожайностью. Вместо слов прицеплю избитую картинку из интернет, наверняка ее уже неоднократно постили на этом форуме. Растения нас рассудят.

vliyanie-spektra-sveta-na-rost-rastenij.jpg

Изменено пользователем Night_Guest
Ссылка на комментарий
  • 0
3 часа назад, BKB сказал:

Светодиоды вовсе не "создают излучение с максимально возможной спектральной эффективностью". Вы отчаянно путаете гипотетическую фотобиологическую эффективность источников света (кстати, растения огурца эволюционно приспособлены достаточно хорошо использовать всю область ФАР), с чисто техническим показателем эффективности преобразования электрической энергии в оптическое излучение,

Кирилл Борисович, давайте по другому. При каком типе урожайность будет выше, где используется ровный спектр или спектр с экстремумами в определенных точках и провалами по всем остальным длинам с учетом равной энергетической облученности по ФАР? 

Мы сейчас не рассматриваем гипертрофирующий от переизбытка гормонов роста салат, а нормальное плодоношение зависящее от общего нормального развития растения.

  • Нравится 1
Ссылка на комментарий
  • 0
  • Модераторы
20 часов назад, M23 сказал:

При каком типе урожайность будет выше, где используется ровный спектр или спектр с экстремумами в определенных точках и провалами по всем остальным длинам с учетом равной энергетической облученности по ФАР?

Похоже, за прошедшие за сутки никто, включая меня, не смог понять, что Вы спрашиваете. Поэтому внимательно прочитайте известнейший рассказ Р. Шекли "Верный вопрос" (http://unhandled-exception.ru/others/books/verniy-vopros/), и попробуйте правильно задать свой вопрос.

Ссылка на комментарий
  • 0

Не хотелось бы упрощать, пытался пользоваться предложенной ранее терминологией.

Вопрос (версия 2): При низкой освещенности фотосинтез более эффективен? Что даст большую эффективность, увеличение облученности по уже используемым длинам (допустим 450 и 650нм) или добавление дополнительных длин волн (допустим 520, 550,600) в том же объёме энергии? Интересует не только по огурцу. 

Есть такого рода опыты с достоверными данными?

Ссылка на комментарий

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйте новый аккаунт в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

Благодарим за поддержку сайта!


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить работу сайта. Дальнейшее пребывание на сайте означает согласие с их применением.