CC BY
23
Information about the authors
Pavlov B.A., Student, Architecture and Urban Development Department, tel.: 89500500470; e-mail: igranom@ya.ru; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Burkov D.G., Post-graduate, Automobile Transportation Management Department, tel.: 89041100583, e-mail: dimichherman@mail.ru; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
УДК 627.6:728.98
ЭФФЕКТИВНОСТЬ БЛОКИРОВАНИЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ЗДАНИЙ И КУЛЬТИВАЦИОННЫХ СООРУЖЕНИЙ
А.В. Педченко
Рассмотрены пути экономии энергетических ресурсов при работе энерго биологического комплекса блокированных животноводческих зданий и культивационных сооружений за счет использования отходов производства. Обоснован расчет по методу определения рациональных размеров зданий и сооружений комплекса на основе эффективного использования энергоресурсов. Полученные результаты предназначены для расчета эффективности блокировки животноводческих зданий и культивационных сооружений при формировании энергобиологического комплекса за счет уменьшения площади застройки и использования отходов производства.
Ключевые слова: животноводческое здание; культивационное сооружение; эффективность; блокирование; энергобиологический комплекс.
EFECTIVENESS OF BANNING THE CATTLE-BREEDING BUILDINGS AND CULTIVATIONAL CONSTRUCTIONS
A.V. Pedchenko
We considered the ways to economize energy resources during the work of energy biological complex of banned cattle-breeding buildings and cultivational constructions at the expense of using production wastes. We proved the calculation according to the method of defining rational building and construction sizes on the basis of effective use of energy resources. The received results are used to calculate the effectiveness of banning the cattle-breeding buildings and cultivational constructions while creating the energy biological complex at the expense of decreasing the building area and usage of production waste.
Key words: cattle-breeding building; cultivational construction; effectiveness; banning; energy biological complex.
Сейчас агропромышленный комплекс, как отрасль экономики страны, остается ресурсоемким по причине использования устаревшего оборудования и медленного внедрения энергосберегающих технологий производства сельскохозяйственной продукции. На государственном и региональном уровнях действуют программы содействия развитию и укреплению сферы АПК в условиях установления рыночных отношений [1, 8]. Проводятся исследования в направлении уменьшения затрат ресурсов в сельском хозяйстве за счет
использования отходов производства. Примером таких исследований является энергобиологический комплекс. Это система зданий и сооружений с различными направлениями производства, где широко используются отходы одного производственного процесса в качестве сырья для деятельности другого [2].
Острота проблемы обусловила пристальное внимание к ней отечественных и зарубежных ученых. Весомый вклад в развитие проблематики формирования энергобиологического комплекса внесли: В.В. Мусатов, В.А. Новиков, М.А. Демидова, В.М. Шувалов, Т.Ю. Вислов, Н.Н. Васильев, Ю.В. Ремизов, А.Н. Болотов, Б.И. Горбунов, В.И. Хазин, Е.Е. Хазанов, В.Н. Миронов, В.В. Гордеев и др. Учеными исследовались пути утилизации вентиляционных выбросов из теплицы, использование биореактора для отопления животноводческого здания, объединение животноводческих зданий с тепличным сооружением и рыбным хозяйством. Анализ современного состояния агропромышленного комплекса Украины показал возможность внедрения решений безотходного энергобиологического комплекса на фермерских хозяйствах. Были исследованы особенности определения рациональных форм и размеров зданий и сооружений комплекса при условии эффективного использования отходов производства [2]. Поскольку сооружения таких комплексов требуют значительных капитальных вложений, возникает важная задача выбора вариантов блокировки по экономическому критерию.
В связи с отсутствием исследования по оценке и сравнению вариантов блокировки зданий и сооружений энергобиологического комплекса возникает необходимость разработки способа определения технико-экономических показателей для оценки вариантов отдельно стоящих и блокированных зданий.
Сложность типовых расчетов экономического эффекта по капитальным, эксплуатационными и другим затратам [3, 5, 6] основывается на приведении показателей одной величины. Поэтому предложено капитальные и эксплуатационные затраты на сооружение и обслуживание зданий и сооружений энергобиологического комплекса не учитывать, а оставить в резерве.
Блокировка зданий основного производственного и обслуживающего назначения позволяет увеличить размеры производственной площади здания, при этом объем, трудоемкость и сроки строительства уменьшаются, или близкие к расходам при сооружении отдельных зданий. Уменьшение площади земельного участка, то есть снижение капитальных затрат на освоение участка, прокладки внутриплощадочных коммуникаций, благоустройства территории, а также сокращение эксплуатационных расходов на содержание участка и внешних сетей свидетельствует об экономической целесообразности предприятия на базе энергобиологического комплекса по сравнению с отдельными производства-
С учетом эффективного использования отходов производства энергобиологического комплекса была разработана методика, позволяющая рассчитать экономический эффект функционирования комплекса.
При сравнении проектных предложений необходимо приводить объекты в условное соответствие (возможно, ТЭП), или можно сравнивать относительную эффективность системы на основе оценки баланса обмена веществ [7].
1. По существующим методикам экономическая эффективность внедрения такого проекта определяется по выражению:
где Пор, Пбл - приведенные затраты отдельно стоящих и блокированных зданий. Общие приведенные затраты энергобиологического комплекса и отдельно стоящих зданий определяется из зависимости:
где Еек - ежегодная сумма эксплуатационных расходов за работы комплекса, руб./г.; ЕН - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений (для объ-
(1)
П = Еек + ЕНС,
(2)
ектов животноводства ЕН составляет 0,018 в год); С - сумма необходимых капитальных вложений на блокирование, руб. Капитальные вложения при блокировании животноводческих зданий и культивационных сооружений - стоимость зданий и сооружений, оборудования и приборов. Эксплуатационные расходы - это расходы, связанные с поддержкой производства в продуктивном состоянии, затраты на системы подпитки, отопления, вентиляции и кондиционирования, работу машин и оборудования, заработную плату персонала и др.
Важным понятием для анализа экономической целесообразности внедрения новых технологий является срок окупаемости капиталовложений, что определено как отношение дополнительных капитальных затрат к выгоде от их внедрения по сопоставимыми вариантами ЭБУ:
С - С I
Т _\ бл ок I (3)
Ебл
где Т - срок окупаемости ЭБК по сравнению с отдельно расположенными здания-
Капитальные вложения определяются по укрупненным показателям прямых и общепроизводственных расходов для животноводческих зданий и культивационных сооружений в зависимости от строительного объема:
С _ ^с, (4)
где с - укрупненные показатели прямых затрат, общепроизводственных расходов и стоимости оборудования, руб./ед. изм.; для коровника на 200 голов ск = 80,16 руб./м3; для культивационного сооружения ст = 424,14 руб./м3.
Для расчета срока окупаемости определяют эксплуатационные расходы, включающие расходы на отопление помещений, затраты на электроэнергию, заработную плату персонала по обслуживанию, а также общие дополнительные расходы:
Е _ Ел + Езп + Ек + Едод, (5)
где Ееп - расходы на электроэнергию; Езп - затраты на заработную плату; Ек - расходы на питательные вещества и покупку кормов; Едод - дополнительные расходы принимают в размере 30% расходов на заработную плату обслуживающего персонала.
Еел _ МрБе, (5)
где Ыр - годовой расход электроэнергии, кВтч/год; Ве - стоимость электроэнергии для сельскохозяйственных предприятий за 1 кВтч, руб.; Ве = 5,2-6,1 руб./кВгч по состоянию на конец 2014 года в зависимости от региона.
2. Экономический эффект от внедрения энергобиологического комплекса достигается за счет повышения урожайности растениеводства и продуктивности животноводства. Проблема расчета такого эффекта в рамках предприятия может решаться методами экономического анализа. Главными экономическими показателями эффективности предприятия является его прибыль и убытки производства.
Для расчета показателей прибыли применяют формулы [4]:
П _ Ц - С;
П _(Ц - С)-А; (7)
где П - прибыль; Ц - цена; С - себестоимость единицы продукции; А - объем производства за весь срок службы (применения) продукции.
А поскольку в энергобиологичному комплексе вложения капитальных средств обеспечивает увеличение прибыли благодаря улучшению технологий производства и качества продукции, чем отдельно стоящие, в расчетах исходят не из всей прибыли, а только с его прироста (АП), вычисляемый как разница между прибылью после инвестиции (П2 ) и в инвестиции (П1) в энергобиологичних комплекс:
АП _ П2- П1. (8)
При этом важно учитывать время получения прибыли, известно, что чем позже будет получена прибыль, тем меньше времени он будет находиться в хозяйственном обороте и приносить пользу. Поэтому ранняя прибыль имеет большую ценность. Так, величину рассчитанной прибыли от блокирования зданий в энергобиологический комплекс корректируют с фактором времени через дисконтирование.
По данным Государственной службы статистики Украины за 2013 год произведено мяса (в живом весе) 3120,9 тыс. т и 11377,6 тыс. т молока. Поголовье скота по состоянию на 2013 год составило: КРС - 4645,9 тыс. голов, в том числе коров - 2554,3 тыс. голов, овец и коз - 1738,2 тыс. голов. Приведенная информация свидетельствует об актуальности и экономической целесообразности формирования энергобиологичных комплексов. Определим прирост прибыли (АП) от применения технологий биоэнергетического комплекса с учетом урожайности с одного гектара тепличного грунта (А) за год, с учетом чередования культур [4]:
П1 = ( Ц - С1)-А1;
П2 = (Ц - С2)• А2; (9)
АП = (Ц - С2) • А2 - (Ц - С1) А1.
Согласно экспериментальным данным, при подкормке растений в культивационных сооружениях уменьшаются сроки созревания продукции растениеводства на 5-10% и увеличивается урожайность на 10-15%, по формуле (8) рассчитаем прироста прибыли: АП = (Ц-(С1 -0,95 + АС /А1)) А1 -1,1)-(Ц - С1)-А1, (10)
где С1 и С2 - себестоимость единицы продукции до и после внедрения системы энергобиологического комплекса; АС - дополнительные затраты на работу систем блокированных зданий; А1 и А2 - урожайность до и после внедрения энергобиологического комплекса.
Для расчета прироста прибыли с одного гектара площади энергобиологического комплекса за сезон используем статистические данные:
АП = (Ц - (С1-0,95 + АС / 280)) 280 -1,1) - (Ц - С1) 280 =
= 200 400 руб / га.
Определен прирост прибыли с одного гектара тепличной площади сооружения энергобиологического комплекса за сезон в размере 200,4 тыс. руб.
3. По статистическим данным можно рассчитать потенциал способа подпитки углекислым газом Спот культивационных сооружений от животных N которые выделяют углекислый газ аI в течение светового дня в холодный период года Т. Приведен расчет при содержании в помещении 100 коров выделяется 120 л углекислого газа в час:
Спот = ВД-а;) Т = 100 -120 -182 -9,75 =
(12)
= 21 млн л СО2 в год
При рыночной стоимости углекислоты сжиженного в баллонах на уровне 10 руб./л, в соответствии с нормами технологического проектирования при пересчете сжиженного углекислоты на воздух от животных используют коэффициент 1/500 потенциал такого способа подпитки достигает 120 тыс. руб./год из коровника для содержания 100 голов.
4. Экспериментальные исследования в натурных условиях эксплуатации животноводческих зданий и культивационных сооружений свидетельствуют о возможности экономии затрат на обогрев животноводческого здания за счет теплого воздуха из теплиц.
Согласно требованиям строительных норм расчет сбережения энергии на отопление животноводческого здания за счет подогретого воздуха с культивационных сооружений проводят с помощью формул:
О™ = р ■ G ■ с ■ и -t ), Дж
^з гпов пов \п з/' гЛ ^
или (13)
ОТ = Рпов ■ Gпов ■ (*п - К )/3600, кВт, где О - расчетное количество теплоты, которое экономится за счет направления теплого воздуха с культивационных сооружений в производственные помещения, кВт; р -плотность воздуха, кг/куб. м; G - расчетный воздухообмен по методике, изложенной в [2], кг/год; t - температура приточного и наружного воздуха, °С.
В случае блокировки культивационных сооружений в животноводческом здании потери тепла при воздухообмене будут минимальными. Рассмотрим случай объединения оранжереи и коровника на 100 голов, что построен в Полтавской области. По условию энергобиологический комплекс будет состоять из коровника на 100 голов и почвенной оранжереи, его площадь равна 1070 кв. м. Согласно гипотезе воздухообмена, между этими зданиями определим сбережения энергии на отопление коровника в зимний период при различных значениях температуры наружного воздуха (табл. 1).
Расчет сезонной экономии энергии на отопление для такого энергобиологического комплекса по метеорологическим данным Полтавской области в 2013 году составил 60 806 кВт. В пересчете на условное топливо экономия составляет 1,8 т или 1306 кг природного газа в год (табл. 2).
Таблица 1
Сбережения энергии на отопление зданий энергобиологического комплекса за счет
воздуха с культивационных сооружения
Температура наружного воздуха, °С Суточное энергосбережение, кВт
5 20,14
0 40,27
-5 60,41
-10 80,55
Итак, источниками экономического эффекта от внедрения энергобиологического комплекса являются: экономия затрат на подпитку растений углекислым газом, экономия затрат на подогрев и увлажнение воздуха, прибыль от прироста урожая растений.
Есть необходимость провести технико-экономическое сравнение вариантов новых объемно-планировочных и конструктивных решений блокированных зданий с аналогичным типичными, применяющимися повторно, или с существующим вариантом.
Вопросы строительства блокированных строений не менее актуальны и при реконструкции и расширении действующих ферм, а также при возведении новых малообъемных животноводческих зданий фермерских хозяйств.
В дальнейших исследованиях необходимо уделить внимание расчетам капитальных и эксплуатационных затрат энергобиологического комплекса.
Предварительный анализ эффективности внедрения блокированных комплексов зданий и сооружений свидетельствует о том, что снижение стоимости их строительства можно достичь за счет унификации конструктивных решений, уменьшения периметра и площади ограждающих конструкций, кооперирования отдельных помещений, сокращение длины инженерных сетей и дорог.
Таблица 2
Годовое сбережение топлива на отопление зданий энергобиологического комплекса в
Полтавской области
Топливо Количество Единицы измерения
Сезонная экономия энергии 60806,49 кВт
53557718 кДж
Условное топливо 1826 кг
Дрова 4354 кг
Уголь 1756 кг
Природный газ 1306 кг
1740 3 м
На основании вышесказанного, можно сделать следующие выводы:
1. Для расчета эффективности внедрения принципов энерго биологического комплекса учтен рост продуктивности производства (по сравнению с отдельными производствами) использования его отходов. При этом сбережения средств от эффективного блокирования подсобных помещений и увеличения производственной площади оставлено в резерве из-за сложности соответствующей методики расчетов.
2. Рассчитаны следующие показатели экономического потенциала энергобиологического комплекса: прирост прибыли с одного гектара площади тепличной сооружения за сезон составляет 200 тыс. руб.; потенциал подкормки растений в теплицах и оранжереях с воздухом из животноводческих помещений объемом 21 тыс. м3 СО2 в год от 100 коров; экономия энергии на отопление коровника на 100 голов за метеорологическими данными 2013 года составляет 60 тыс. кВт энергии (или 1,8 т условного топлива, или 1740 м3 природного газа).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Об утверждении Государственной целевой программы развития украинского села на период до 2015 года Кабинет Министров Украины: постановление, программа, мероприятия от 19.09.2007 № 1158.
2. Педченко А.В., Педченко О.Д. Связь между объемно-планировочными решениями зданий, микроклиматом помещений и технологией выращивания животных и растений // Строительство и техногенная безопасность. Симферополь: НАПКС, 2014. С. 135-143.
3. Шувалов В.М., Вислова Т.Ю. Проблемы формирования фермерского хозяйства как энергобиологического комплекса: Труды МАРХИ. Материалы международной научно-практической конференции. М.: 2011. С. 349-352.
4. Мозговий О.М. Фондовый рынок: учеб. пособие. К.: КНЕУ, 1999. С. 316.
5. Петрович И.М., Будищева И.О. Экономика производственного предпринимательства: учеб. пособие. К.: Знание, КОО, 2001. С. 405.
6. Бутинец Ф.Ф. Экономический анализ. Житомыр: Рута, 2007. С. 706.
7. Косолапов Л.А. Теория и методы экономического обоснования технических решений в системах водообеспечения энергетических комплексов: дис... д-ра эконом. наук. СПб., 2002. 300 с.
8. Абакарова Р.Ш. Возможные последствия для АПК России при глобализации экономических отношений // Вестник ИрГТУ. 2014. № 4 (87). С. 159-161.
Информация об авторе
Педченко Александр Викторович, ассистент кафедры автомобильных дорог, геодезии и архитектуры сельских зданий, тел.: +380954443359, e-mail: ped4enko@mail.ru, si-knod@gmail.com; Полтавский национальный технический университет имени Ю. Кондратюка, 36011, Полтава, Первомайский проспект, 24.
Information about the author
Pedchenko A.V., assistant of automobile roads, geodesies and architecture of rural buildings, tel.: +380954443359, e-mail: ped4enko@mail.ru, siknod@gmail.com; Poltava national technical university of Iurii Kondratiuk, 36011, Poltava, 24 Pervomaiskii prospect.
УДК 628.218
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ СХЕМ ПРОЕКТИРУЕМЫХ СИСТЕМ
ВОДООТВЕДЕНИЯ
Р.В. Чупин, Т.А. Нгуен
Выбор оптимальных схем и параметров проектируемых систем водоотведения предлагается осуществлять на основе построения потоковых моделей и решения задач поиска максимальных потоков минимальной стоимости. При этом предлагается установить ограничения на пропускные способности новых коллекторов, назначить из условия линейной аппроксимации функции стоимости единицы потока. Предлагается при обосновании параметров реконструкции главных коллекторов водоотведения применять методику потоковых моделей.
Ключевые слова: системы водоотведения; методы оптимизации; максимальный поток минимальной стоимости; линейная аппроксимация функции стоимости единицы потока; реконструкция коллектора.
CHOICE OF EFFECTIVE SCHEMES OF THE DESIGNED WATER DISCHARGE
SYSTEMS
R.V. Chupin, T.A. Nguen
It is offered to make the choice of effective schemes and data of the designed water discharge systems on the basis of building stream models and task solutions to find out the maximum streams with the lowest price. At the same time we offer to minimize the carrying capacity of new collectors to appoint from the condition of linear approximmation of the price function of the stream unit. It is also offered to use the methods of stream models during the data of verification of the reconstruction of main water discharge collectors.
Key words: water discharge systems; methods of optimization; maximum stream with the lowest price; linear approximation of the price function of the stream unit; collector reconstruction.
