Гровинг по-гиковски, или ферма для выработки веществ из подвала

Доброго вам времени суток, уважаемые гики и сочувствующие! В этой публикации хочу поднять тему на стыке физики, биологии и здравого смысла.

Собственно говоря, смысл делать, описывать и читать сие имеется только при наличии вызванной самоизоляцией скуки и томления духа. Это — про здравый смысл. Остальное — под катом.

Всем известно, что в наш век индустриализации, интенсивного пути повышения объёмов производства и повального маркетинга качество продуктов питания – дело десятое или даже стопятидесятое, по мнению эффективных менеджеров и другой подобной вредоносной фауны. При этом многие путают безопасность, лёжкость или другие качества продукта с основным критерием качества продуктов питания — их вкусом. Иначе откуда бы взяться на наших столах безвкусным помидорам, огурцам с запахом рыбы, и т.д.

Я, как человек неудовлетворённый желудочно, мириться с этим прискорбным фактом не пожелал и посему встал на скользкую дорожку частичного самообеспечения. В моём регионе (Бавария, ФРГ) лето короткое, погода переменчивая, и вообще узки широты. Народ выращивает всякое в теплицах, но мне это полуестественное действо претит в силу разных причин. Хочется, знаете ли, кукурузу за полярным кругом взрастить (С). Мой план был прост и наивен, поэтому удался: подращиваем растения в подвале до максимально возможного размера, потом высаживаем в открытый грунт по достижении приемлемых температур.

Немного философии: растение есть суть фабрика для создания веществ из веществ за счёт потребления энергии излучения. Одно из веществ — углекислый газ, имеется везде и всегда. Другие вещества — минералы и органика, присутствуют в почве. Можно просто и надёжно создать прекрасную почву путём внесения удобрений и добавок, растение само возьмёт необходимое.

А вот с лучистой энергией всё не так просто. Современный тренд в этом плане — в целях экономии электроэнергии освещать растения только тем спектром, который используется в процессе фотосинтеза (420 и 640 нм). Сие я лично считаю тупиковым путём по нескольким причинам: 1. В течении миллионов лет растения развивались под светом солнца, что намекает на их максимальную приспособленность именно к полному солнечному спектру. 2. Трудно (как вариант — дорого) достать светильники, которые ДЕЙСТВИТЕЛЬНО излучают вышеуказанные спектры. 3. Вкусовые качества овощей, выращенных под таким светом, на равных конкурируют с картоном, но проигрывают влажным салфеткам. Печально, но факт.

Короче говоря, для моей подвальной плантации мне нужны были источники света со следующими свойствами: 1. Как можно более близкий к солнечному спектр излучения. 2. Как можно более равномерное освещение растений. 3. Высокая энергоэффективность.

Впитав немного коллективной мудрости цивилизации, я таки начал эксперимент со следующими участниками:

1. Электролюминесцентные лампы, комбинация из пяти Philips TL-D 23W 840 Super 80 (MASTER) 97cm и четырёх Osram L 30W 880 Lumilux 89.5cm — SkyWeiß. Суммарная ёмкость составила 205 Ватт (сделал две, ибо эти лампы самый дешёвый вариант из всех доступных). Кстати, у всех ламп установлены электронные пускорегулирующие устройства, ибо архаичные дроссели и стартеры — не наш метод. Энергоэффективность: от 80 до 88 Люмен на Ватт. Так себе, но лучше, чем лампочка Ильича. Их спектры дополняют друг друга:



Конструкция проста, всё деревянное и пластмассовое. Ну, кроме металлизированной зеркальной плёнки.

Примерка:



В работе:

2. Самодельная светодиодная панель из ленты с цветовой температурой 6500 Кельвин, суммарная мощность 200 Ватт. Энергоэффективность: 96 Люмен на Ватт. Это уже неплохо. Питание — компьютерный БП. Спектр типичный для недорогих лент:



Ленту клеил на раму, собранную на заклёпках из алюминиевого уголка 15х15х2 мм. Конструкция проста, дешева и эффективна в плане пассивного охлаждения. Масштабируемость ограничена только материалом и конструкцией уголка:



3. Crème de la Crème: Металл-галидные газоразрядные лампы Philips MASTERColour CDM-T Elite 50W 942 G12 (не путать с ДНАТ!). С этими лампами всё не так просто: это точечные источники с высокой яркостью и нагревом, нуждаются в особых пускорегулирующих устройствах, взрывоопасны. Энергоэффективность: 100 Люмен на Ватт. Паритет со светодиодами. Спектр:
Полный от ультрафиолета до инфракрасного, наиболее близкий к солнечному:



Для более равномерного распределения света были использованы четыре лампы по 50 ватт.
Конструкция светильника создана с учётом требований к безопасности, толстый (0,5мм) алюминиевый отражатель/рассеиватель, высокие борта из жестяного уголка:


Все источники света имеют размер 60х100 см, располагаются на полках с настенными шинами из строймага:



Их преимущества: низкая цена и оперативная установка на любой высоте.

Я взял шины длиной 2 метра, тем самым получив четыре бокса 1х1х0,6 метра. Общая площадь освещаемой поверхности составила 2,4 м². Для графа де ла Фер этого, разумеется, слишком мало, а вот для эксперимента вполне достаточно.

Из тонкой ДВП и зеркальной плёнки были сделаны подвесные стенки, призванные возвращать блудные фотоны обратно. Ибо «за что уплочено, должно быть проглочено»:





Вид с закрытыми стенками:



Итого получилось создать систему карательной психиатрии выращивания рассады, пригодную для целей эксперимента под управлением великого кормчего. Все типы источников света находятся в равных условиях и потребляют равное количество энергии.

В качестве пробандов были выбраны томаты как теплолюбивые и капризные растения с ярко выраженным вкусом плодов.

Как выяснилось, лучшие условия для начального развития рассады создались в боксах с электролюминесцентными лампами. Не зря на многих китайских мегатеплицах технологи не спешат переходить с электролюминесцентных ламп на светодиоды. Светодиоды в моём эксперименте ничем особенным себя не проявили, разве что простотой и лёгкостью конструкции светильника. Слегка подрощенная рассада развивалась под светодиодами неплохо, но контрольная группа под электролюминесцентными лампами дала больший прирост зелёной массы и количества завязей.

И, наконец, переходим к металл-галидным лампам. Под ними томаты не только растут, но и плодоносят.



Зрелые помидорки имеют вкус и аромат.



Солнечный спектр рулит, дорогие товарищи.

Внизу слева металл-галид, внизу справа светодиоды, сверху два бокса с электролюминесцентными лампами:



Сейчас, 15 апреля 2020 года, некоторые из подрощенных растения высажены в открытый грунт. Не исключено, что низкие ночные температуры могут их убить. Но и это — часть эксперимента. Мир жесток.



Результат эксперимента: электролюминесцентные лампы — безоговорочный лидер для рассады. Металл — галид прекрасно подходит для более позднего этапа развития растений. Светодиоды — никаких преимуществ, оправдывающих высокую цену. Многие скажут, мол, взял бы брендовый светильник, всё было бы по другому. Отвечу: один такой светильник стоил бы как всё остальное оборудование плюс электроэнергия на три месяца.

Нескучной вам самоизоляции, дорогие сопланетники!