Энергосбережение и энергоэкоаудит в светокультуре
Creators: name: Васькин А.Н.
name: Ракутько С.А.
Publisher: name: Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета
Year: 2018
Subjects: СВЕТОКУЛЬТУРА
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
ЭНЕРГОЭКОАУДИТ
ЭНЕРГОЕМКОСТЬ
НАИЛУЧШИЕ ДОСТУПНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
INDOOR PLANT LIGHTING
ENERGY SAVING
ENERGY-EOLOGIAL AUDIT
ENERGY CONSUMPTION
BEST AVAILABLE TECHNOLOGIES

description: В работе дано теоретическое обоснование и представлено практическое подтверждение способа оценки энергоэкологичности светокультуры. Предложена концепция и алгоритм проведения энергоэкоаудита светокультуры как процедуры получения достоверной информации о динамике потоков продуктов фотосинтеза в растениях, выращиваемых в заданных условиях окружающей среды под действием потока излучения с заданными качественными и количественными показателями. Рассмотрены понятия интенсивного и экстенсивного энергосбережения применительно к светокультуре. Показано, что при интенсивном энергосбережении темпы роста потока энергии снижаются по мере роста потока вещества. Рассмотрен иерархический подход к моделированию потоков субстанции (вещества и энергии) в искусственной биоэнергетической системе светокультуры (ИБЭСС). Показана необходимость создания наилучших доступных технологий светокультуры (НДТС), представляющих собой технологии производства продукции растениеводства в контролируемых условиях, выбираемых для конкретных условий и требований из достигнутого уровня науки, техники и технологий по критерию минимальных удельных энергетических затрат и воздействия на окружающую среду при условии обеспечения экологически чистой конечной продукции. Предложено понятие энергоэкологичности светокультуры как свойства технологического процесса выращивания растений в ИБЭСС соответствовать требованиям энергоэффективности и экологичности, оцениваемое по близости к НДТС. Выделены частные показатели энергоэкологичности на различных иерархических уровнях модели: I) биологический объект (растение), II) технологический процесс облучения растений, III) культивационное сооружение в целом, IV) получаемая полезная продукция, V) внешняя среда. Раскрыта методика построения годографов статической и динамической энергоемкости. Предложена формула для численного определения значения энергоэкологичности светокультуры как степени близости годографов векторов динамической энергоемкости, оцениваемому по величине эвклидового расстояния между годографами для сравниваемых условий и для условий НДТС. Изложены результаты экспериментальных исследований, подтвержающие применимость разработанных теоретических положений при обосновании выбора источников света для светокультуры.The paper provides a theoretical justification and presents a practical confirmation of the method for assessing the energy-ecological compatibility of light culture. A concept and algorithm for conducting an energy audit of light culture as a procedure for obtaining reliable information on the dynamics of the fluxes of photosynthetic products in plants grown under given environmental conditions under the influence of a radiation flux with given qualitative and quantitative indices is proposed. The concepts of intensive and extensive energy conservation are applied to light culture. It is shown that with intensive energy conservation, the growth rates of the energy flow decrease as the flux of matter increases. A hierarchical approach to the modeling of substance flows (matter and energy) in an artificial bioenergetic system of indoor plant lighting (ABSIPL) is considered. The necessity of creating the best available technologies of indoor plant lighting (NDTIPL), which are technologies for the production of crop production under controlled conditions, selected for specific conditions and requirements from the achieved level of science, technology and technology based on the criterion of minimum specific energy costs and environmental impact, net final products. The concept of energy ecological compatibility of indoor plant lighting as the properties of the technological process of plant growing in the ABSIPL is considered to meet the requirements of energy efficiency and environmental friendliness, which is estimated by the proximity to NDTIPL. Particular indicators of energy-ecologicality at various hierarchical levels of the model are distinguished: (I) biological object (plant), (II) technological process of plant irradiation, (III) cultivation structure as a whole, (IV) useful products obtained, (V) external environment. The method for constructing the hodographs of static and dynamic energy intensities is disclosed. A formula for the numerical determination of the energy-ecological compatibility of indoor plant lighting as the degree of closeness of the hodographs of the dynamic energy-intensity vectors, estimated from the magnitude of the Euclidean distance between the hodographs for the conditions being compared and for the NDTIPL conditions is proposed. The results of experimental studies are presented, which confirm the applicability of the theoretical positions in the justification of the choice of light sources for indoor plant lighting.