CC BY
83
УДК 631.22
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТОМ В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ
ПОМЕЩЕНИЯХ
О.А. Герасимова, кандидат технических наук С.В. Соловьев, кандидат технических наук С.И. Иванов, магистрант
Великолукская государственная сельскохозяйственная академия E-mail: ivanov7891@mail.ru
Аннотация. Изложены теоретические предпосылки для разработки и использования систем кондиционирования воздуха в животноводческих помещениях, разработана установка для поддержания оптимальной относительной влажности воздуха, а также представлена схема автоматического управления данной системой. Рассмотрены естественная и принудительная вентиляция помещения. Обеспечение оптимального микроклимата в помещениях достигается за счет соблюдения научно обоснованных значений формирующих его факторов среды (температура, влажность, скорость движения воздуха и др.), которые обобщены и приведены для каждого вида животных в соответствующих нормах технологического проектирования животноводческих и птицеводческих предприятий. Влажность воздуха, как и температура, оказывает значительное влияние на организм животных. Высокая влажность воздуха усиливает неблагоприятное воздействие на организм как высоких, так и низких температур. Кроме того, при высокой влажности и пониженной температуре увеличивается расход кормов на единицу продукции, у животных ухудшается аппетит, снижаются привесы и продуктивность. Создание и поддержание микроклимата в животноводческих помещениях связаны с решением комплекса инженерно-технических задач и наряду с полноценным кормлением являются определяющим фактором в обеспечении здоровья живот -ных, их воспроизводительной способности и получении от них максимального количества продукции высокого качества. Осушая воздух фермы путем использования естественного холода, можно повысить продуктивность животных, а также снизить требуемый воздухообмен.
Ключевые слова: относительная влажность, микроклимат, вентиляция, продуктивность, регулятор, привод,управляющий сигнал, заслонка, конечный выключатель.
Микроклиматом называют совокупность показателей воздушной среды помещения: температуры, относительной влажности, скорости движения, содержания примесей углекислого газа, аммиака, сероводорода, пылевых частиц, микроорганизмов и др. В телятнике с высокой влажностью (90-100%) и низкой температурой (от -2 до +10°С) привесы телят ниже на 15-20%, содержание гемоглобина и эритроцитов в крови также ниже на 12,8% по сравнению с аналогичными показателями у животных, содержащихся при температуре 7-15°С и относительной влажности воздуха 70-80%.
Оптимальной является относительная влажность 60-70%, при повышенной температуре допустима 50%, пониженной - 80% (в помещениях для коров - до 85%) [1].
Для создания оптимального микроклимата в животноводческом помещении нами разработана установка, которая предназначена для поддержания относительной влажности воздуха внутри помещения в пределах 60-70% в зимнее время года. Установка представляет собой трубу постоянного сечения, проходящую через все помещение, под которой расположен треугольный формы поддон для сбора конденсата, также установка имеет смесительную камеру [2].
На рисунке 1 приведены значения относительной влажности в животноводческом помещении при использовании предлагаемой и применяемой (естественной) вентиляции. Применение естественной вентиляции дает ряд преимуществ, но ее эффективность в ряде случаев подлежит сомнению. На есте-
Ежеквартальный научный журнал
ственную вентиляцию большое влияние оказывает окружающая среда, в частности, атмосферное давление, температура и влажность воздуха. Этих недостатков лишена принудительная вентиляция. Согласно результатам проведенных экспериментов, видно (рисунок 1), что в часы кормления животных естественная вентиляция не способна поддерживать оптимальный уровень относительной влажности в помещении, в то время как принудительная вентиляция способна удерживать заданный уровень влажности.
Рис. 1. График изменения относительной влажности воздуха при использовании различных систем вентиляции
Согласно программе, для проведения экспериментальных исследований в ФГБОУ ВО Великолукской ГСХА, на кафедре "Механизации животноводства и применения электрической энергии в сельском хозяйстве" была разработана и сконструирована экспериментальная установка, основной эффект от применения которой заключается в возможности использования естественного холода для осушения влажного воздуха в помещении.
Разработанная нами установка для поддержания оптимальной относительной влажности воздуха в помещении [3] работает полностью в автоматическом режиме; принципиальная электрическая схема представлена на рисунке 2. Заслонка приводится в движение приводом постоянного тока в зависимости от управляющего сигна-
ла с регулятора 1.ТРМ1. За отключение питания привода заслонки при достижении крайних положений отвечают конечные выключатели QS 1.1 и 081.2.
Технологический процесс работы установки (рисунок 3) происходит следующим образом. За счет центробежного вентилятора 5 внутренний и наружный воздух поступает в смесительую камеру 7, где он смешивается. Смесительная камера имеет две жалюзийные заслонки с исполнительными механизмами с электрическими двигателями и четыре концевых выключателя, которые предназначены для отключения и включения электродвигателей в крайних положениях. Количество внутреннего воздуха зависит от температуры наружного воздуха и регулируется заслонками, имеющими электрический привод. Смесь внутреннего и наружного воздуха поступает в трубу воздухоосушителя. За счет разности температур смеси воздуха, проходящего по трубе воздухоосушителя 3, и внутреннего воздуха на поверхности трубы будут образовываться капли влаги. Влага стекает со стенок воздухоосушителя в поддон 6, далее в канализацию. Для изменения скорости движения воздуха внутри воздухо-осушителя использовали частотный преобразователь. Он предназначен для изменения частоты вращения ротора асинхронных электродвигателей путем изменения частоты переменного тока. Частотный преобразователь подключался последовательно в трехфазную сеть с электродвигателем.
Рис. 2. Принципиальная электрическая схема управления заслонкой
164
Вестник ВНИИМЖ №3(35)-2019
Рис. 3. Принципиальная схема воздухоосушителя:
1 - ТЭН; 2 - заслонка; 3 - воздуховод; 4 - датчик влажности; 5 - вентилятор; 6 - поддон;
7 - смесительная камера; 8 - датчик температуры
В состав установки входит аналого-цифровой преобразователь Е-14-140М с датчиками для измерения температуры и относительной влажности воздуха. В зимнем режиме внутренняя поверхность стенки воздухо-осушителя сухая, а конденсация пара происходит из внутреннего воздуха на внешней поверхности стенки воздухоосушителя.
Вывод. Планируется проведение дополнительных экспериментальных и производственных исследований для определения параметров и режимов работы разработанной установки для поддержания требуемого
уровня относительной влажности воздуха в животноводческом помещении для подтверждения эффективности ее применения.
Литература:
1. Влажность как определяющий фактор формирования оптимального микроклимата в животноводстве / Г.Н. Самарин и др. // Достижения молодых ученых: перспективы, технологии, инновации для развития АПК. Великие Луки, 2011. С. 169-171.
2. Иванов Ю.А., Новиков Н.Н. Автоматизация процессов как фактор повышения эффективности производства животноводческой продукции // Сборник научных докладов ВИМ. 2006. Т. 1. С. 104-109.
3. ЗИ 2018140283 РФ. Устройство для осушения воздуха в животноводческих помещениях / В.В. Морозов и др. Заяв. 14.11.18.
Literatura:
1. Vlazhnost' kak opredelyayushchij faktor formirovaniya optimal'nogo mikroklimata v zhivotnovodstve / G.N. Sa-marin i dr. // Dostizheniya molodyh uchenyh: perspekti-vy, tekhnologii, innovacii dlya razvitiya APK. Velikie Lu-ki, 2011. S. 169-171.
2. Ivanov YU.A., Novikov N.N. Avtomatizaciya proces-sov kak faktor povysheniya effektivnosti proizvodstva zhivotnovodcheskoj produkcii // Sbornik nauchnyh dok-ladov VIM. 2006. T. 1. S. 104-109.
3. ZI 2018140283 RF. Ustrojstvo dlya osusheniya vozdu-ha v zhivotnovodcheskih pomeshcheniyah / V.V. Moro-zov i dr. Zayav. 14.11.18.
AUTOMATED SYSTEM OF LIVESTOCK ROOMS' MICROCLIMATE CONTROL O.A. Gerasimova, candidate of technical sciences S.V. Soloviev, candidate of technical sciences S.I. Ivanov, magistrant Velikiye Luki state agricultural academy
Abstract. The theoretical backgrounds for the livestock rooms' air conditioning systems developing and using, an installation optimal relative humidity maintaining is developed, as well as this system automatic control's scheme is given. The rooms' natural and forced ventilation are considered. The rooms' optimal microclimate providing is achieved by scientific environment factors' values (temperature, humidity, air velocity, etc.) forming, which animals' each species and in the relevant Norms of livestock and poultry enterprises' technological design are given. Humidity, as well as temperature on the animals' body a significant impact having. High air humidity the effects on the body both high and low temperatures adverse is increasing. In addition, at high humidity and low temperature, the feed consumption per unit of production is increased, the animals' appetite is deteriorated, weight gain and production are decreased. The livestock rooms' microclimate creation and maintenance with a complex of engineering and technical problems solution and along with full feeding are determining the animals' health ensuring factor, their reproductive ability and maximum quantity of high quality production receiving are connected. At farm air draining by natural cold using it can animals production increase, as well as the required air exchange reduce. Keywords: relative humidity, microclimate, ventilation, production, regulator, drive, control signal, damper, limit switch.
