Conceptual framework of energy-and-ecology of indoor plant lighting | Концептуальные основы энергоэкологии светокультуры

English. The research purpose is too develop a conceptual framework of the energy-and-ecology of horticulture. The object of EEH research is an artificial bioenergetic system of horticulture (ABSH), i.e. a combination of living organisms and technological equipment in a plant growing facility. A mathematical description of the regularities of transferring a substance in horticulture is produced on the basis of a hierarchical model of ABSH. The subject of the EEH study is the regularities of the transformation of matter and energy flows in ABSH. There have been determined some specific indicators of energy-ecological compatibility. An expression for determining the energy-ecological coefficient of horticulture through its technological indicators has been obtained. Proposed is an interpretation of the term "energy-and-ecology of horticulture" as a property of the technological process of plant growing in artificial conditions to meet the requirements of energy efficiency and environmental friendliness. It is shown that an approach based on the concept of best available technologies (BAT) can be applied to the indoor plant lighting. An expression for the quantitative assessment of the energy-ecological parameter in terms of the proximity of the development trajectories of ABSH in a state-space has been obtained. Proposed is an algorithm for BAT forming to be applied in indoor plant lighting. For the first time, there was raised a question about the development of structural elements of the BAT formation algorithm in photoculture in terms of energy-ecological indicators as an integrative optimality criterion of the system. There have been developed energy audit techniques to optimize the process of plant growing according to the criterion of minimal deviations of energy-ecological performance by varying the lighting parameters, environmental conditions and other factors. Complex implementation of energy- and ecological technologies of indoor plant lighting will allow increasing the efficiency of the production process, reducing the energy intensity while improving the quality of products and ensuring the environmental friendliness of production.

Russian. Цель исследования - разработать концептуальные основы энергоэкологии светокультуры как отдельного научного направления. Объектом исследования служила искусственная биоэнергетическая система светокультуры, то есть совокупность живых организмов и технологического оборудования в культивационном сооружении. Математическое описание закономерностей переноса субстанции в светокультуре провели на основе иерархической модели искусственной биоэнергетической системы светокультуры. Предметом изучения энергоэкологии светокультуры стали закономерности преобразования потоков вещества и энергии. Определили частные показатели энергоэкологичности. Получили выражение для определения коэффициента энергоэкологичности светокультуры через ее технологические показатели. Предложили трактовку термина "энергоэкологичность светокультуры" как свойство технологического процесса выращивания растений в искусственно созданных условиях соответствовать требованиям энергоэффективности и экологичности. Показали, что к светокультуре может быть применен подход, опирающийся на концепцию наилучших доступных технологий. Получили выражение для количественной оценки свойства энергоэкологичности по степени близости траекторий развития искусственной биоэнергетической системы светокультуры в пространстве состояний. Предложили алгоритм формирования наилучших доступных технологий светокультуры. Впервые поставили вопрос о разработке структурных элементов алгоритма формирования доступных технологий светокультуры по энергоэкологичности как системному интегративному критерию оптимальности. Разработали методики энергоаудита для оптимизации процесса выращивания растений по критерию минимальных отклонений энергоэкологичности путем варьирования параметров облучения, условий окружающей среды и других факторов. Комплексная реализация энергоэкологичных технологий светокультуры позволит увеличить эффективность, повысить качество продукции, снизить энергоемкость и обеспечить экологичность производства.