基于LED间歇光照策略的植物工厂节能试验研究OA

针对植物工厂高能耗、高成本问题,该研究提出一种基于LED间歇光照策略的节能降本方法。针对此方法,该研究设计搭建植物工厂试验平台,以LED灯连续光照模式(CK:每天开16 h关8 h,总光照时长16 h)为对照,对比分析3种LED间歇光照模式(L1:每天开8 h关4 h,再开8 h关4 h,总光照时长16 h;L2:每天开10 h关5 h,再开4 h关5 h,总光照时长14 h;L3:每天开8 h关5 h,再开4 h关7 h,总光照时长12 h)对生菜生长(鲜重、株高、叶面积等)、品质(维生素C含量、硝酸盐含量)及系统能耗的影响。结果表明,与CK模式相比,L1模式下的生菜鲜重、株高、叶面积和SPAD值均无显著差异(P>0.05),而硝酸盐含量降低约12.4%,表明该间歇光照模式可在维持生菜正常生长的同时改善其品质。能耗方面,L1模式的主要光照时段与白天室外高温时段相错开,削弱了LED灯照明产热与外界热负荷的叠加效应,有效降低了该时段的空调峰值功率,使空调用电量降低4.7%,生菜单位产量的能耗降低18.6%。用电成本方面,L1模式通过提高谷价和平价时段的用电占比、压缩峰价时段的照明时长,使LED灯的电费较CK模式降低11.7%,再累加空调的节电效益,该模式下生菜单位产量的用电成本比CK模式降低约24.8%。相比之下,L2和L3模式通过缩短光照时长,使空调用电量较CK模式分别降低约14.1%和21.6%,同时减少了LED的用电成本;但由于两种模式下生菜产量显著下降,导致其单位产量的能耗反而升高。这说明,通过错峰照明降低热负荷叠加效应并适配峰谷电价机制的LED间歇光照运行模式,是实现植物工厂节电降本的有效途径。