Мишуров Н.П., Кузьмина Т.Н. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих комплексах

Подождите немного. Документ загружается.

пор не освоено. За рубежом выпуском таких устройств занимается ряд фирм. В

конце 80-х годов одной из первых разработок был газовый брудер фирмы «Gasolec

BV Marconistraat» (Нидерланды). Филиалы этой фирмы, в том числе в США и

Канаде, выпускают популярные у птицеводов брудеры типа М8 (для молодняка) и

S (для взрослой птицы), работающие на сжатом газе. Процесс регулирования

температуры полностью автоматизирован, система включает в себя также

электронный термостат типа TD-16 и газовый редуктор типа HLT-114. Они легко

монтируются в птичнике, удобны в обслуживании, пожаро- и взрывобезопасны.

Аналогичные брудеры выпускают другие голландские фирмы - «Alke B.V.», «Van

De Glind B.V.».

Отличительной особенностью газовых брудеров, выпускаемых фирмами «Space

Ray Brooder», «Div. of GFP, Inc.», «Shenandoach Manufactoring Co, Inc.» (США),

«Maywick Gas Brooders» (Великобритания) является наличие полусферического

отражателя, позволяющего сократить расход топлива на 30 %.

Наибольший интерес для российских птицеводов представляют брудеры фирмы

«Big Dutchman International GmbH» (Германия) - Globe Master u Jet Master. Они

работают на природном или сжатом газе, не требуют соединения с дымоходом и

поэтому могут устанавливаться там, где имеется наибольшая потребность в тепле.

Управляются термостатом и имеют электрическую защиту.

Эффективным технологическим решением задачи снижения энергоемкости

процесса создания микроклимата, по мнению специалистов ряда институтов и

предприятий (ВНИТИП, Московского государственного аграрного университета

им. Горячкина, «Уфасельмаш», «ГСКБ по микроклимату» (г. Брест, Республика

Беларусь) и других, является утилизация теплоты удаляемого из помещений

воздуха. Исследования показали, что применение различных теплоутилизационных

устройств обеспечивает коэффициент утилизации теплоты 0,3-0,5. Однако

разработанные ранее утилизационные устройства имеют ряд недостатков,

снижающих эффективность их работы.

В снижении энергопотребления важнейшее значение приобретают автоматизация

тепловентиляционного оборудования, оптимизация управления тепловой

мощностью и подачей воздуха (требования к точности их регулирования

значительно возросли).

На многих птицефабриках применяются морально и физически устаревшие блоки

управления вентиляцией («Климат-47 и другие тиристорные регуляторы). Это

сложные в обслуживании и ремонте изделия выполнены на элементах, которые в

большинстве своем сняты с производства, глубина регулирования скорости

вращения вентиляторов невелика. На пониженных оборотах двигатели переходят в

пусковой режим, начинают греться, потребляемый при этом ток растет, а срок

службы электродвигателей сокращается. Двигатели с «мягкой» характеристикой

регулируются тиристорами чуть лучше, но в настоящее время в России не

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

производятся, а импортные обходятся в 3-4 раза дороже обычных асинхронных.

Приобретение «мягких» двигателей зачастую не оправдано, поскольку они также

греются и выходят из строя, а после перемотки не регулируются.

Предлагаемое импортное оборудование может доставить и дополнительные

проблемы: сложность с квалифицированным и своевременным обслуживанием и

ремонтом, нестабильность работы из-за низкого качества отечественных

энергосетей. К тому же, на рынке импортного оборудования нет недорогих средств

автоматизации, способных повышать эффективность производства без

комплексного переоборудования всего птичника.

Данной проблемой на протяжении ряда лет занимаются научно-промышленные

фирмы «Прогресс», «Резерв»(г. Тула), «Севекс» (Москва).

Последней разработкой фирмы «Прогресс» является система автоматического

управления микроклиматом (САУМ) - «Микроклимат-МП», в которую входят

система автоматического управления вентиляцией (САУВ), устройство

регулирования освещенности (УРО-МП), система автоматического аэрозольного

увлажнения (САУ-А) и автоматизированный комплекс по обеспечению теплом

(КОТ-А).

НПФ «Резерв» предлагает современную систему управления микроклиматом в

птичниках с использованием частотных регуляторов «Климат-2000». В ее состав

входят изделия, которые могут работать как самостоятельно, так и группироваться

в комплекс, обеспечивая при этом более полное и качественное поддержание

микроклимата.

Базовыми устройствами системы являются шкаф управления со встроенным

климат-контроллером и частотный преобразователь, плавно регулирующий

скорость вращения вентиляторов. Шкаф управления позволяет осуществить всю

коммутацию, режимы ручного управления, функции защиты оборудования

автоматическими выключателями, в то время как климат-контроллер, являясь

сердцем системы, производит все измерения, расчеты, фиксирует события и выдает

сигналы управления на исполнительные механизмы: вентиляторы, нагреватели,

увлажнители, сервоприводы заслонок. Система позволяет плавно или дискретно

управлять и приборами освещения.

Бурное развитие микроэлектроники в последние десятилетия стало катализатором

проникновения компьютерных систем в птицеводство. Сегодня микропроцессоры

на основе сигналов десятков датчиков управляют работой вентиляционных,

отопительных и других систем, систем безопасности, защиты имущества и т.п.

Следующий этап технологической революции - развитие систем подвижной

беспроводной связи также не обошел птицеводство. Это направление стало

определяющим в разработках НПФ «Севекс» (Москва).

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Последней разработкой специалистов фирмы является система диспетчеризации

птицефабрики на основе беспроводной технологии передачи данных.

Разработанное оборудование состоит из трех узлов: традиционного компьютера,

расположенного в диспетчерской, микропроцессорного блока, устанавливаемого в

птичниках, и датчиков, размещенных в птичнике.

Важнейшее отличие представленного оборудования от аналогов - отсутствие

проводов и кабельных коммуникаций, соединяющих диспетчерскую и птичники.

Вся информация передается и принимается без использования проводов. Не

требуется разрешения на использование радиочастот. Оборудование работает в

разрешенном диапазоне (433 Мгц, 10 мВт) и обеспечивает передачу данных на

расстояния до 1 км в обычном режиме и до 5 км - на прямой видимости с

использованием направленных антенн. Причем диспетчерская может располагаться

весьма далеко, так как каждый блок, установленный в птичнике, имеет

возможность транзитно передавать информацию дальше, что резко сокращает

затраты на монтаж и обслуживание оборудования.

В самом птичнике сбор и передача данных со всех датчиков осуществляются по

единой цифровой трехпроводной линии, это повышает точность и надежность

системы, при этом монтаж, настройка и обслуживание просты и не требуют

высокой квалификации электриков или связистов.

В каждом птичнике устанавливается комплект оборудования, причем состав

контролируемых параметров выбирает заказчик для каждого случая

индивидуально. Управление контроллером может осуществляться с помощью либо

клавиш на самом контроллере, либо дистанционного инфракрасного пульта

управления.

Ориентировочная цена затрат на однозальный птичник составляет 30 тыс. руб., на

двухзальный - 38 тыс.

Параметры, одновременно контролируемые микропроцессорными блоками серии

КМК, приведены в табл. 28.

Микропроцессорные блоки серии УМК позволяют управлять (по каждому залу

отдельно) приточной вентиляцией, вытяжной вентиляцией, освещением с

функцией рассвет-закат, кормораздачей, пометоудалением, увлажнением,

обогревом. Диспетчерский пункт оснащается компьютером, звуковыми колонками,

радиомодемом и антенной. Программное обеспечение дает возможность

контролировать до 50 птичников и инкубаторий до 150 камер (с использованием

беспроводной версии распространенной программы SCKJ). Оно построено по

голосовому принципу информирования диспетчера, сообщения озвучиваются

компьютером в помещении диспетчерской или технической службы, а также могут

передаваться на небольшое приемное устройство дежурному электрику голосом.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Кроме того, компьютер документирует все события и формирует сводки за сутки,

за период или по определенным признакам (температуре, охране или др.). На

экране отображаются графики температуры, влажности, потребления

электроэнергии и др.

28. Параметры, одновременно контролируемые микропроцессорными

блоками серии КМК

Число каналов

Параметры

KMK l.l

(один зал)

КМК 2.1

(два зала)

Точность измерения

(не менее)

Диапазон

измерения

Температура, °С:

воздуха в помещении 3 6 0.5 0-+50

воздуха вне помещения 3 6 0,5 -35-+50

теплоносителя 2 2 0,5 0-+90

Относительная влажность

воздуха, %

1 2 1,5-2 0-+100

Потребление воды (расход), л 1 2 1 ∞

Давление воды, атм 1 1 0,2 0-7

Освещенность, люкс 1 2 1 0-100

Содержание аммиака, % 1 2 0,2 0,01-10

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Содержание углекислого газа,

1 2 0,2 0,01-10

Потребление электроэнергии

по фазам, А

3 3 0,5 0-300

Напряжение по фазам, В 3 3 3 0-250

Шлейф охранной

сигнализации

1 1

Приточная вентиляция 2 4

Кормораздача 4 8

Пометоудаление 4 8

Данная система позволяет принимать самые действенные и эффективные меры на

птицефабриках без применения интуитивных домыслов, которые в большинстве

случаев ошибочны, а их реализация приводит к непоправимым потерям.

Один из приемов удаления избыточного тепла - повышение относительной

влажности воздуха, подаваемого в птичник, для этого в состав комплектов

«Климат-2,-3» был включен увлажнительный узел. Однако увеличение

относительной влажности приточного воздуха составляло 10-15 %, при этом

полезно использовалось менее 50 % подаваемой на увлажнение воды.

Применяемые в южных районах испарительные кассеты и кондиционеры на их

основе не решали проблемы, так как могли работать только в летний период, не

позволяли осуществлять регулируемый режим увлажнения воздуха и отличались

низкой эксплуатационной надежностью. Но основным недостатком данных систем

являлась необходимость подачи всего объема приточного воздуха через каналы, в

которых происходит процесс его влагонасыщения. Поэтому энергозатраты в

системе вентиляции возрастали на 0,15-0,25 кВт на 1000 м

приточного воздуха.

В 80-е годы специалистами ГСКБ по коплексу оборудования для микроклимата (г.

Брест, Республика Беларусь) проводились работы по созданию эффективной

системы увлажнения. Проведенный ими анализ показал, что наиболее

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

перспективным является использование децентрализованных систем на основе

отдельно устанавливаемых увлажнителей, объединенных общей системой

энерговодоснабжения и управления. Применение децентрализованных систем не

требует реконструкции вентиляции и не зависит от наличия свободных монтажных

площадей, их можно использовать практически в любых помещениях.

Энергоэкономность этих систем выше, так как исключаются энергетические

затраты в системе вентиляции на подачу приточного воздуха через ограниченную

зону его распыления и увлажнения, как это присуще централизованным системам

увлажнения.

Однако указанные преимущества децентрализованной системы увлажнения

проявляются при эффективной конструкции увлажнителей. Опыты по реализации

децентрализованной системы увлажнения на основе использования

пневматических форсунок тонкого распыла выявили высокую энергоемкость

данной процесса (для птичника на 40 тыс бройлеров требовался компрессор

мощностью около 120 кВт), которая в сочетании с низкой эксплуатационной

надежностью форсунок тонкого распыла сводит на нет все преимущества данной

системы.

Для сокращения энергозатрат в данных системах были разработаны дисковые

увлажнители. На их основе заводом «Павлоградсельмаш» (Украина) было начато

производство комплектов К-П-6 в трех модификациях и комплекса

автоматизированного тепловентиляционного оборудования «Климат-ЗМУ». В

настоящее время комплекты К-П-6 производит ГУП «Агромаш» (г. Уфа).

За рубежом для понижения температуры в птичнике до оптимального значения

производителями птицеводческого оборудования предлагаются два вида систем

децентрализованного увлажнения - системы Pad cooling и Fogging cooling. Системы

Pad cooling могут применяться только летом. Наибольшее распространение

получили системы Fogging cooling. Фирмами «SKOV» (Дания), «VDL Agrotech»

(Голландия), "Big Dutchman" (Германия) и другими они успешно применяются в

комплектах поддержания микроклимата.

Системы охлаждения Fogging cooling являются туманообразующими, они

включают в себя распылитель, насос, вентиляторы (вытяжная вентиляция) и

систему управления. Сравнение систем охлаждения Fogging cooling (фирма

«Lubing», Германия) с комплектами К-П-6 показало, что удельный расход энергии

на распыление 1 л воды за 1 час в 1,8 раза больше у последнего и составляет 0,0175

кВт ч/л против 0,0095 кВт ч/л. Возможность управления форсунками посредством

термостата, датчика влажности, таймера или компьютера обеспечивает стабильную

экономию энергоресурсов.

Данная система позволяет достаточно быстро понижать температуру на 5-7°С,

поддерживать на постоянном уровне влажность в птичнике, предотвращать

пылеобразование, распределять дезинфицирующие и ароматические вещества (при

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

наличии инжектора), она может быть использована для предварительного

замачивания поверхностей перед дезинфекционной обработкой в период

профилактических перерывов. По мнению специалистов фирмы «Big Dutchman»

(Германия), ее достоинством является также возможность использования в

условиях систем микроклимата, применяемых на российских предприятиях

(форсунки устанавливаются вдоль приточных каналов).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эффективность животноводства в значительной мере зависит от микроклимата,

создаваемого в животноводческих помещениях. Так, отклонение параметров

микроклимата от установленных пределов приводит к уменьшению удоев молока

на 10-20 %, прироста живой массы - на 20-33 %, увеличению отхода молодняка до

5-40 %, снижению яйценоскости кур на 30-35 % и устойчивости животных к

заболеваниям, расходу дополнительного количества кормов, сокращению срока

службы оборудования, машин и самих зданий.

С другой стороны, общие затраты энергии на создание и поддержание

оптимального микроклимата в животноводческих помещениях составляют до 3

млн т у. т. в год, что равняется 32 % всей энергии, потребляемой в отрасли.

Поэтому в отрасли животноводства в общем комплексе задач по экономии и

эффективному использованию топливно-энергетических ресурсов одним из

важных направлений является разработка и внедрение энергосберегающего

оборудования для создания оптимального микроклимата.

Одно из важных направлений экономии энергоресурсов в животноводстве -

утилизация тепла, содержащегося в воздухе животноводческих помещений.

Отечественными специалистами разработано достаточное количество

рекуперативных теплоутилизаторов для животноводческих помещений, в которых

теплообмен между удаляемым теплым воздухом и холодным приточным

происходит без их непосредственного контакта, через разделительную стенку или с

использованием промежуточного теплоносителя. Независимо от конструктивных

особенностей рекуперативные теплоутилизаторы обеспечивают поддержание

требуемой температуры и влажности воздуха в коровниках, при этом экономия

электрической энергии, по сравнению с использованием установок без утилизации

тепла может достигать 75 %.

Однако изготовление рекуператоров из металлических сплавов и сопутствующие

этому недостатки (большая металлоемкость, подверженность активной коррозии и

загрязнение поверхностей теплообмена при работе в агрессивных средах

животноводческих помещений) значительно снижают эффективность от их

использования. Разработаны теплообменники из полимерных материалов, к

достоинствам которых можно отнести высокую коррозионную стойкость к

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

агрессивным средам животноводческих помещений, низкие материалоемкость и

стоимость. При этом в качестве полимерных материалов целесообразно

использовать полимерные сотовые пластины с высокими прочностными

характеристиками.

В целом надежная работа теплоутилизаторов в животноводческих помещениях

обеспечивается правильным выбором их конструктивных параметров, объемом

подачи теплоносителей, принятием мер по предотвращению замерзания

сконденсировавшихся водяных паров на поверхности теплообмена. Основное же

условие для получения экономии электроэнергии в системах микроклимата -

правильный выбор теплоутилизатора для конкретного животноводческого

помещения.

Одним из наиболее перспективных направлений энергосбережения является

создание требуемого микроклимата непосредственно в зоне расположения

животных с полной регенерацией воздуха животноводческого помещения,

реализуемое с помощью автоматизированной системы кондиционирования воздуха

(АСКВ).

Использование автоматизированной системы кондиционирования воздуха

позволяет перейти на замкнутый энергетический цикл вторичного использования

теплоты животноводческого помещения с экономией до 80-90 % энергии

низкопотенциального энергоносителя, выбрасываемого загрязненным воздухом и

на 80-90 % сократить потребление энергии в животноводческих помещениях на

создание нормативного микроклимата.

Создана и другая система кондиционирования воздуха животноводческих

помещений на основе аэрогидродинамического кондиционера и работающего на

принципе барботации загрязненного воздуха, обеспечивающая сокращение

энергозатрат, связанных с обработкой воздуха в камере орошения, на 26 % по

сравнению с предыдущей. Кроме того, аэрогидродинамический кондиционер имеет

на 21 % меньшую стоимость, а при выполнении технологического процесса его

надежность выше при простоте конструкции, что упрощает ремонт и техническое

обслуживание.

На фермах, которые представляют собой помещения сравнительно небольшого

объема, может быть успешно применена естественная вентиляция, не требующая

на обеспечение и поддержание микроклимата в помещении затрат энергоресурсов.

При правильном расчете естественная вентиляция с применением дефлекторов,

предложенных В. В. Шведовым, обеспечивает без затрат электроэнергии

нормальный воздухообмен и во все периоды года создает хороший микроклимат

даже при малых скоростях ветра. Она надежна, дешева, бесшумна и не требует

высокой квалификации обслуживающего персонала.

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Заслуживает внимания и опыт использования температурно-компенсаторных

систем для обеспечения требуемого микроклимата в животноводческих

помещениях, работа которых основана на использовании тепла земли для

подогрева в зимнее время приточного воздуха. Так, применение температурного

компенсатора в виде подпольного навозохранилища обеспечивает без затрат

энергоресурсов поддержание стабильной температуры воздуха в холодное время

года в зоне размещения коров от +5 до +12°С.

Одно из перспективных направлений энергосбережения в системах поддержания

микроклимата - ограничение количества и нагрев поступающего через открытые

ворота наружного воздуха за счет воздушно-тепловых завес, применение которых

сокращает расход тепловой энергии на поддержание оптимального микроклимата

на 10-15 %.

В свиноводстве предлагается несколько путей для уменьшения затрат энергии на

обеспечение микроклимата: сокращение расходов на отопление за счет отказа от

централизованного отопления свиноводческих помещений, применение

теплоутилизаторов и оборудования для локального обогрева молодняка животных,

автоматизация контроля режимов работы оборудования, совершенствование

объемно-планировочных решений. В комплексе с совершенствованием технологий

содержания и кормления объем экономии топливно-энергетических ресурсов

составит 0,94 млрд кВт ч электроэнергии и 0,82 млн т у.т.

Практика показала, что существующие в птицеводстве системы вентиляции

неэффективны и энергоемки. Перспективными энергосберегающими системами

создания микроклимата могут быть признаны те, которые обеспечивают

оптимальный климатический режим в сочетании с рациональным расходом

электрической и тепловой энергии.

Уменьшение энергопотребления на создание микроклимата предлагается

производить за счет сокращения затрат на отопление, этому способствуют переход

на децентрализованные системы отопления, применение локального обогрева и

систем утилизации тепла, а также автоматизация тепловентиляционного

оборудования, оптимизация управления тепловой мощностью и подачей воздуха.

Параллельно с совершенствованием существующих вентиляционных систем

избыточного давления ведутся работы по изучению систем вентиляции

отрицательного давления, широко применяемых за рубежом. Отечественных

разработок таких систем нет, но есть много примеров реконструкции птичников на

основе зарубежного оборудования. Также появились примеры производства

аналогичного оборудования для систем отрицательного давления на отечественных

предприятиях. Недостатки, выявленные при эксплуатации систем вентиляции

отрицательного давления, не позволяют рекомендовать их к повсеместному

использованию. Следует создать модельные хозяйства в различных климатических

зонах и на их базе провести испытания данных систем. Это касается и

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

свиноводческих предприятий, реконструкция которых проводится по проектам

зарубежных фирм.

Литература

1. Агеев А.М. Резервы энергосбережения в свиноводстве // Вестник ФГОУ ВПО

МГАУ. Вып. 5. - М., 2003. - 157 с.

2. Амерханов Р.А., Гарькавый К.А., Шевчук И.В. Решение задачи

воздухообмена в животноводческом помещении: Энергообеспечение и

энергосбережение в сельском хозяйстве. Тр. 3-й Международной научно-

технической конференции (14-15 мая 2003 г., Москва, ГНУ ВИЭСХ). Часть 3.

Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике. -

М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003. - С. 380-385.

3. Асимович А.М. Технические решения по оборудованию маточника на

свиноферме // Сельскохозяйственный вестник. - 2004. - № 1. - С. 6-7.

4. Асимович А.М. Технические решения по оборудованию цеха доращивания

поросят//Сельскохозяйственный вестник. - 2004. - № 3. - С. 18-19.

5. Ахундов Д.С, Мурусидзе Д.Н., Чугунов А.И., Ерохина Л.П., Зайцев А.М.

Микроклимат животноводческих помещений и энергосбережение //Механизация и

электрификация сельского хозяйства. - 1997- № 12. -С. 9-13.

6. Ачапкин М.М. Энергосберегающая система вентиляции для животноводческих

помещений/Лракторы и сельскохозяйственные машины.- 2003.- №5. - С. 18-19.

7. Бородин И.Ф., Рудобашта С.П., Самарин В.А., Самарин Г.Н.

Энергосберегающие технологии формирования оптимального микроклимата в

животноводческих помещениях: Технологическое и техническое обеспечение

производства продукции животноводства //Науч. тр. ВИМ, т. 142, ч. 2. - М.: ВИМ,

2002. - С. 113-115.

8. Гутман В.Н., Неверов А.И., Рапович С.П. Результаты испытаний оборудования

для создания микроклимата в свинарниках. - В сб. ГНУ «ВНИИМЖ» «Научно-

технические проблемы механизации и автоматизации животноводства.

Перспективные технологии и технические средства для животноводства: проблемы

эффективности и ресурсосбережения». - Т. 112,ч. 3. -Подольск, 2003. -С. 191-196.

9. Делягин В.Н. Обоснование рациональных температурно-влажностных режимов

животноводческих помещений: Энергообеспечение и энергосбережение в сельском

хозяйстве. Тр. 4-й Международной научно-технической конференции (12-13 мая

База нормативной документации: www.complexdoc.ru