Розробка проекту освітлення багатоярусних конструкцій тепличних комплексів

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена дослідженню та розробці ефективної системи освітлення для вертикальних теплиць. Основною метою роботи є підвищення ефективності вирощування рослин шляхом оптимізації параметрів освітлення з використанням сучасних світлодіодних технологій. Розглядаються переваги вертикальних агроферм, зокрема ефективне використання простору, можливість цілорічного виробництва та зменшення витрат на ручну працю. Проведено огляд сучасних світлодіодних фітосвітильників та їхніх характеристик, які використовуються для вирощування рослин у вертикальних теплицях. Зокрема, розглянуто спектральні властивості освітлення та його вплив на фотосинтез і розвиток рослин. Розглянуто технічні вимоги та стандарти до світлодіодних фітосвітильників, включаючи ефективність фотосинтетично активної радіації (ФАР) та температурні режими роботи. Здійснено моделювання стелажної конструкції з нішами у програмі SolidWorks та DIALux evo. Визначено оптимальне розташування світильників та їхні параметри для забезпечення рівномірного розподілу світлового потоку. На основі результатів моделювання розроблено конструкцію світлодіодного світильника з оптичною системою, яка забезпечує ефективне освітлення кожного ярусу стелажа. Проведено тепловий розрахунок для забезпечення оптимальних температурних режимів роботи. Проаналізовано економічну ефективність використання світлодіодних фітосвітильників у тепличних комплексах, враховуючи їхню енергоефективність та тривалий термін служби.

The qualification work is devoted to the research and development of an effective system for vertical greenhouses. The main goal of the work is to increase the efficiency of growing plants by optimizing lighting parameters using modern LED technologies. The advantages of vertical agricultural farms are considered, in particular, the efficient use of space, the possibility of year-round production and the reduction of manual labor costs. An overview of modern LED phytolamps and their characteristics, which are used for growing plants in vertical greenhouses, was conducted. In particular, the spectral properties of lighting and its influence on photosynthesis and plant development are considered. The technical requirements and standards for LED phytolamps are considered, including the efficiency of photosynthetically active radiation (PAR) and temperature modes of operation. Modeling of the rack structure with niches was carried out in SolidWorks and DIALux evo. The optimal location of the lamps and their parameters to ensure uniform distribution of the light flux were determined. Based on the simulation results, a design of an LED lamp with an optical system was developed, which provides effective illumination of each tier of the rack. A thermal calculation was carried out to ensure optimal operating temperature regimes. The economic efficiency of using LED phytolamps in greenhouse complexes was analyzed, taking into account their energy efficiency and long service life.