- Інтелектуальні системи управління
- Тваринникам відшкодовуватимуть вартість будівництва ферм
- Без техніки – і ні туди, і ні сюди
- У Києві запущено першу котельню на пелетах
- Spiraflex A/S (Дания) інженерно-проектна компанія
Низькі затрати, чисте повітря, якісна продукція
Виробництво продукції тваринництва в промислових умовах неможливе без забезпечення нормативних параметрів мікроклімату. При його невідповідності оптимальним зоогігієнічним параметрам надої молока знижуються на 10-20%, приріст маси тварин - на 20-30%, несучість птиці та схоронність молодняка - до 30%, а також нераціонально використовуються корми та інші засоби.
Водночас на більшості тваринницьких ферм України нормативні параметри мікроклімату не підтримуються, температура повітря в приміщенні в холодний період року знижується до від’ємних значень, відносна вологість повітря сягає 100%, концентрація шкідливих газів (аміак, вуглекислий газ, сірководень тощо) перевищує гранично допустимі норми у 2-3 рази. В таких умовах отримати високу продуктивність від тварин взагалі неможливо.
При застосуванні засобів механічної або самопливної вентиляції для видалення надлишків шкідливих газів із приміщень та подання свіжого повітря в зону розташування тварин необхідні значні об’єми повітрообміну із зовнішнім середовищем. Особливої актуальності ця проблема набуває в опалювальний період, коли для підтримання оптимальної температури в приміщенні необхідно затратити 45-60% енергоресурсів ферми. При нинішній вартості енергоносіїв такі затрати суттєво впливають на загальний рівень рентабельності тваринницьких підприємств.
Наприклад, у приміщенні для утримання 1300 голів свиней на відгодівлі для забезпечення нормативної вологості повітря та гранично допустимої концентрації шкідливих газів мінімальний повітрообмін у холодний період року становить 39 тис.м3/год., а для підігріву припливного повітря необхідно за опалювальний сезон витратити 565 МВт-год. теплової енергії. Вартість такої кількості енергії при опаленні приміщення газом складає 291,9 тис. грн., а при застосуванні електронагрівачів - 632,6 тис.гривень.
Альтернативним шляхом вирішення даної проблеми є застосування рекуперативних теплоутилізаторів вентиляційних викидів тваринницьких приміщень, які дозволяють заощадити до 70% витрат на опалення. Завдяки теплоутилізаторам забруднене тепле повітря із приміщення через викидні канали теплообмінника видаляється у зовнішнє середовище (рис. 1). Холодне припливне повітря поступає в приміщення із зовнішнього середовища через припливні канали, в яких за рахунок теплоти викидного повітря підігрівається. При цьому теплообмін відбувається через теплообмінну поверхню (без змішування потоків повітря), а отже волога та шкідливі домішки в припливне повітря не потрапляють. У викидних каналах внаслідок охолодження потоку викидного повітря на теплообмінній поверхні конденсується волога, за рахунок чого додатково виділяється теплова енергія і передається припливному повітрю.
Застосування теплоутилізаторів для забезпечення загальнообмінної припливно-витяжної вентиляції дозволяє заощадити значну кількість теплової енергії на опалення приміщення або, у випадку відсутності опалювальних приладів, ефективно використати тепловий потік від тварин для обігріву в холодний період року. Так, при застосуванні теплоутилізаторів у приміщенні для відгодівлі свиней на 1300 голів, описаному вище, витрати енергії скорочуються за опалювальний сезон на 326 МВт-год. (58%). Затрати на оплату енергоносіїв в такому випадку скоротяться на 169,5 тис. грн. при опаленні газом або на 391,0 тис. грн. при опаленні електроенергією. Температура зовнішнього середовища, при якій виникає потреба в застосуванні опалювальних приладів (температура початку опалення) при цьому знижується з 2-5°С до -7-10°С (рис. 2).
Теплообмінники для систем забезпечення мікроклімату, які нині представлені на ринку вентиляційно-опалювального обладнання, виготовлені з оцинкованої сталі або алюмінію, мають достатньо високу вартість та в умовах високої вологості та хімічної агресивності повітряного середовища тваринницьких приміщень - термін служби не більше 3-4 років.
Теплоутилізатор вентиляційних викидів на основі полімерних матеріалів, стійких до агресивного повітряного середовища тваринницьких приміщень, розроблений вченими Національного наукового центру «Інститут механізації та електрифікації сільського господарства» (ННЦ «ІМЕСГ»), має відносно невисоку вартість, а тривалість роботи в найжорсткіших умовах складає щонайменше 7-8 років при терміні окупності 1-2 роки (рис. 3). До того ж гнучка конструкція теплоутилізатора дозволяє регулювати габаритні розміри та продуктивність у залежності від прийнятої технології утримання тварин та вимог замовника, організовувати мікроклімат розосередженим або централізованим способом в існуючих приміщеннях при реконструкції та на етапі проектування нових ферм і комплексів. Теплова потужність теплоутилізатора при зниженні температури зовнішнього повітря збільшується та може сягати 25 кВт.
Конструктивно теплоутилізатор складається з корпуса, теплообмінника, припливного і викидного вентиляторів, повітропроводів, блоку керування режимами роботи. Теплообмінна поверхня теплообмінника виготовлена з термоусадкової плівки, стійкої до агресивних умов повітряного середовища, яка змонтована і закріплена на горизонтальних планках, утворюючи канали припливного і викидного повітря. Припливні канали повітропроводом з’єднуються із зовнішнім середовищем. У викидні канали повітря поступає безпосередньо з приміщення. При температурі зовнішнього повітря, меншій нуля градусів, на теплообмінній поверхні зі сторони викидних каналів конденсується волога, яка через спеціальний отвір виводиться в каналізацію. Електродвигуни приводу вентиляторів мають промислове виконання та здатні працювати при високій вологості повітряного середовища.
Для керування режимами роботи теплоутилізаторів розроблений блок керування, що передбачає захист теплообмінної поверхні від обмерзання, сигналізацію, ручне та автоматичне управління. При зниженні температури зовнішнього повітря менше -10-12ºС теплоутилізатор переводиться в періодичний режим роботи. В більшості тваринницьких приміщень нормовані параметри мікроклімату підтримуються без додаткового підігріву припливного повітря.
Технічні характеристики базової моделі теплоутилізатора:
|
Подача припливного і викидного вентиляторів, тис.м3/год. |
0,5-5 |
|
Коефіцієнт температурної ефективності |
0,4-0,6 |
|
Встановлена потужність електродвигунів, не більше, кВт |
1,1 |
|
Теплова потужність теплоутилізатора, кВт |
до 25 |
|
Скорочення енерговитрат на створення мікроклімату, % |
40-70 |
|
Габаритні розміри без вентиляторів, м |
3,0х0,65х0,65 |
|
Маса, не більше, кг |
100 |
|
Орієнтовна вартість, тис. грн. |
8-12
|
Для організації виробництва та експлуатації теплоутилізаторів вентиляційних викидів розроблена вся необхідна нормативна документація. А для розрахунку ефективності застосування теплоутилізаторів у системі забезпечення мікроклімату на стадії проектування - відповідні методики.
І сьогодні вчені готові запропонувати фермерам як інформаційно-методичну допомогу для вирішення проблем при створенні мікроклімату тваринницьких підприємств, так і виготовити рекуперативні теплоутилізатори вентиляційних викидів на основі полімерних матеріалів для скорочення витрат енергоресурсів. На жаль, основна перепона до широкого запровадження засобів утилізації теплоти - нерозуміння господарників того, що мікроклімат, зокрема рекомендовані параметри повітряного середовища в комплексі з іншими факторами, такими як годівля та технологія утримання тварин, є запорукою високої рентабельності тваринницьких ферм та високоякісної продукції тваринництва.
Олег ДОВБНЕНКО,
старший науковий співробітник ННЦ «ІМЕСГ», кандидат технічних наук
