ANSI/ASABE S644-2025
Проектирование систем электромагнитного излучения для растений
- Стандартный №
- ANSI/ASABE S644-2025
- Дата публикации
- 2025
- Разместил
- American National Standards Institute （ANSI)
- Последняя версия
- ANSI/ASABE S644-2025
- сфера применения
-
Предпосылки разработки стандартов и технологическое развитие
Стандарт ANSI/ASABE S644 (июнь 2025 г.) является окончательной технической спецификацией для проектирования систем электромагнитного излучения для выращивания растений. Разработанный Комитетом по светодиодному освещению для выращивания растений Американского общества инженеров сельского хозяйства и биологии (ASABE), этот стандарт обусловлен быстрым развитием светодиодных технологий и растущим спросом на их использование в приложениях для выращивания растений. Являясь третьим компонентом системы стандартов освещения растений ASABE, он присоединяется к ранее выпущенным ANSI/ASABE S640 (величины и единицы электромагнитного излучения растений) и ANSI/ASABE S642 (методы испытаний светодиодной продукции), образуя полную систему стандартов технологий освещения растений.
Основные понятия и система определений
Стандарт разъясняет точные определения ключевых терминов и предоставляет унифицированный технический язык для отрасли:
Термины Определение Технические моменты Оборудование электромагнитного излучения Автономное устройство, использующее электрическую энергию для генерации электромагнитного излучения, подходящего для роста растений Включает в себя регулятор мощности, компоненты излучения излучения, корпус, механизм охлаждения и т. д. Система электромагнитного излучения Комбинация одного или нескольких устройств с системами распределения мощности, измерения и управления Акцент на системной интеграции и общей производительности Световая эффективность ФАР Отношение потока фотонных лучей фотосинтеза к входной электрической мощности в диапазоне длин волн 400–700 нм. Единица: мкмоль Дж⁻¹, основной показатель энергоэффективности. Целевая область Площадь поверхности (горизонтальная или вертикальная), на которую, как ожидается, будет воздействовать электромагнитное излучение. Базовое пространственное определение для расчетов проектирования.
Моделирование проектирования системы и моделирование производительности
В главе 4 стандарта подробно описаны технические требования и методы расчетов для моделирования проектирования системы:
Вычислительная сетка Требования
Для обеспечения точности расчетов стандарт устанавливает четкие требования к количеству точек сетки: не менее 200 расчетных точек для площадей ≤ 200 м² и не менее 400 расчетных точек для площадей > 200 м². Линейные размеры a и b расчетной сетки должны поддерживать одинаковое пропорциональное соотношение с количеством точек p и q, чтобы избежать избыточной выборки в любом конкретном направлении.
Настройки отражательной способности
Значения отражательной способности для пола, стен и потолка в модели должны соответствовать реальным условиям использования. Как правило, отражательная способность пола в теплице не превышает 25%, а отражательная способность других поверхностей не превышает 10%. Другие объекты могут иметь более высокую отражательную способность.
Требования к выходным параметрам
Стандарт требует, чтобы для каждого используемого значения координаты z были сформированы следующие выходные данные: минимум, максимум, среднее/медианное значение PPFD, стандартное отклонение/IQRN, значение равномерности, диаграмма распределения PPFD, диаграмма расположения оборудования, конкретное точечное значение PPFD, общая мощность системы и коэффициент использования.
Цели проектирования системы и характеристики отчета
Глава 5 определяет формат содержимого и технические требования, которые должны быть включены в отчет о проектировании системы:
Главы отчета Обязательное содержимое Необязательное содержимое Цели проектирования Тип культуры, стадия роста, целевой DLI, время выполнения, требования к однородности Коэффициент потерь света, другие ожидания пользователя Расчеты проектирования Модель оборудования, количество, высота установки, значение отражательной способности, диаграмма распределения PPFD Требования к мощности HVAC, коэффициент мощности, пусковой ток Применение модернизации d>Расчет ежегодной экономии энергии и планы улучшения существующей системы Расходы на установку, эксплуатационные расходы и оценка общего потребления энергии
Ключевые показатели эффективности и методы расчета
Стандарт предоставляет полную систему расчета показателей эффективности, в частности модель преобразования DLI-PPFD для различных сценариев применения:
Основная формула расчета
Средний PPFD (мкмоль/с·м²) = DLI (моль/м²·д) / [Время работы (ч/д) × 3600/10⁶]
Эта формула является основной Математическая основа для проектирования системы освещения растений. В Приложении B приведены семь примеров расчетов для иллюстрации различных сценариев практического применения.
Выбор статистического метода
Стандарт использует различные статистические методы в зависимости от размера целевой области: среднее значение и стандартное отклонение используются для областей ≤ 200 м², в то время как медиана и межквартильный размах (IQRN) используются для областей > 200 м². Это различие основано на соображениях статистической устойчивости для обеспечения надежности результатов расчетов на больших площадях.
Рекомендации по внедрению и техническое руководство
Рекомендации по выбору оборудования
При выборе оборудования электромагнитного излучения отдавайте приоритет PAR (четности), а не люменам/ваттам (люмен/ватт), используемым в традиционном освещении. Различные виды растений существенно реагируют на спектр света, и спектральный выход оборудования должен соответствовать фотосинтетическим характеристикам целевой культуры.
Процесс проектирования системы
Рекомендуется использовать блок-схемы проектирования в ANSI/IES RP-45 или ASABE EP344.4 и выполнять расчеты компоновки с помощью профессионального программного обеспечения для проектирования освещения, которое поддерживает форматы файлов IES LM-63 или TM-33. Для расчетов следует использовать файлы оборудования, которые включают полную гониометрическую информацию.
Стратегии оптимизации энергоэффективности
Энергопотребление системы можно значительно снизить за счет рационального использования естественного света, оптимизации графиков освещения и выбора оборудования с высоким PAR (четностью). В проектах по модернизации следует использовать метод Ричмана (2012) для расчета годовой экономии энергии.
Ключевые моменты для контроля качества
После установки системы следует провести измерения на месте, чтобы убедиться, что фактическое распределение PPFD соответствует проектному значению. Регулярное техническое обслуживание включает очистку излучающей поверхности, проверку электрических соединений, калибровку системы управления и т. д. для поддержания производительности системы.
Перспективы и тенденции развития стандартных приложений
Выпуск стандарта ANSI/ASABE S644 обеспечивает унифицированные технические спецификации для новых областей, таких как растениеводческие фабрики, освещение теплиц и вертикальное земледелие. С непрерывным совершенствованием светодиодных технологий и развитием точного земледелия проектирование систем освещения на основе физиологических потребностей растений станет важной частью современного сельского хозяйства.
Будущие направления развития стандартов могут включать внедрение передовых технологий, таких как многоспектральное совместное управление, динамическая регулировка световой среды, интеграция с системами контроля окружающей среды и алгоритмы оптимизации искусственного интеллекта для создания более точных и эффективных решений световой среды для роста растений.
ANSI/ASABE S644-2025 Ссылочный документ
- ANSI/ASABE S640 Количества и единицы электромагнитного излучения для растений (фотосинтезирующих организмов)
- ANSI/ASABE S642 Рекомендуемые методы измерения и тестирования светодиодной продукции для роста и развития растений
ANSI/ASABE S644-2025 История
- 2025 ANSI/ASABE S644-2025 Проектирование систем электромагнитного излучения для растений
