CC BY
1ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 631.234
ЭКОНОМИЧНОЕ ПОЛИКАРБОНАТНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ ТЕПЛИЦЫ КРУГЛОГОДОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Ботуз А.Г., Посаженникова К.Н., Слукина Ю.О., бакалавры 4 курса направления подготовки 08.03.01 «Строительство»,
Костылева А.В., магистрант 2 курса направления подготвки 08.04.01 «Строительство». Научный руководитель: к.т.н., доцент Блажнов А.А. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
Предложен способ экономического обоснования толщины поликарбонатного ограждения теплицы круглогодового применения. Показано правило определения экономичной толщины ограждения на основании сравнения изменения стоимости сотовых поликарбонатных листов и затрат на отопление культивационного сооружения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Поликарбонатная теплица, минимум суммарных затрат по ограждению. ABSTRACT
A method for economic justification of the thickness of polycarbonate fencing for a greenhouse for year-round use is proposed. The rule for determining the economical thickness of a fence is shown based on a comparison of changes in the cost of cellular polycarbonate sheets and the cost of heating a cultivation structure.
KEYWORDS
Polycarbonate greenhouse, minimum total fencing costs.
Введение. Однопролётные теплицы с поликарбонатной кровлей широко применяются в малых формах хозяйствования. Производителями теплиц предлагаются арочные культивационные сооружения пролётом от 4 до 20 м и длиной до 200 м, в том числе и для круглогодового применения [1-5]. В ограждающих конструкциях теплиц возможно использование сотовых поликарбонатных листов толщиной от 4 до 16 мм. С увеличением толщины поликарбонатного ограждения будут увеличиваться единовременные затраты на его устройство, но снижаться эксплуатационные расходы на отопление теплицы в холодное время года. Известно, что на восполнение тепловых потерь через ограждающие конструкции этого вида сооружений приходится до 95% расходов на отопление [6].
Цель исследования предусматривала разработку способа обоснования экономически целесообразной толщины поликарбонатного ограждения культивационного сооружения, при которой суммарные затраты по ограждению за планируемый период его окупаемости будут минимальны. Известно, что нормы по проектированию теплиц СП 107.13330.2012 «Теплицы и парники» и РД-АПК1.10.09.01-14 «Методические рекомендации по технологическому проектированию теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады» не содержат конкретных указаний по энергоэкономичному решению ограждающих конструкций теплиц из поликарбонатных панелей.
Метод исследования предусматривал аналитическое достижение результата с использованием элементов математической статистики и дифференциального исчисления.
Результаты исследования. Для теплицестроения рынком предлагается ряд торговых марок сотовых поликарбонатных листов (СПКЛ). Для проведения исследования в качестве примера выбраны СПКЛ марки TEPPOL/UNIPOL, использованные характеристики которых приведены в табл.1 [7].
Рассматривалась целевая функция
А = А1 + А2 = min , (1)
где А - суммарные затраты по ограждению за планируемый период окупаемости сооружения, руб/м2;
Ai - единовременные затраты (стоимость СПКЛ) на устройство ограждения хозяйственным способом, руб/м2;
А2 - расходы на газовое отопление на восполнение тепловых потерь через ограждение за планируемый период окупаемости теплицы, принятый равным трём годам, руб/м2.
Таблица 1 - Технико-экономические показатели сотовых поликарбонатных листов
TEPPOL/UNIPOL
Толщина листа, мм Общее сопротивление теплопередаче Ro, м2 оС/Вт Стоимость листа, руб/м2 **
4 0,440* 248
6 0,462* 272
8 0,501* 420
10 0,538* 548
*Общее сопротивление теплопередаче поликарбонатных листов 1Чо приведено с учётом сопротивлений теплоотдаче внутренней и наружной поверхностей листа, установленного в ограждении теплицы.
**Стоимости поликарбонатных листов приведены для г. Орла.
Для выбранной марки СПКЛ зависимость их стоимости от общего термического сопротивления ^ является практически функциональной (рис. 1) и после обработки методом наименьших квадратов была представлена в виде линейной функции (коэффициент корреляции уравнения связи г = 0,99)
СП = 3220Д0 - 1191 руб/м2 (2)
руб/м
500
400
300
200
0.40 0.50 0,60 М2-°С/Вт
Рисунок 1 - График изменения стоимости поликарбонатных листов в функции их
общего термического сопротивления
Эксплуатационные расходы на газовое отопление теплицы в холодный период года для Орловской обл. (ноябрь - март) за принятый период её окупаемости устанавливались на основании следующего выражения
А2 = ^ В- (Сот1 + Сот2 + Сот3) , (3)
к0
где ьв - температура воздуха в теплице при выращивании холодостойких культур (редис, салат, лук, укроп и др.), рекомендуемая [8] равной 15оС;
- средняя наружная температура отопительного периода (ноябрь - март) для Орловской обл., равная - 4,4оС, рассчитанная по Своду правил [9];
Т - годовая длительность отопительного периода, составляющая 151 сутки (3624
часа);
Сот1, Сот2, СОТ3 - стоимость по годам 1000 ккал газа в течение принятого срока окупаемости теплицы, рассчитанная по данным [10, 11] и составляющая для юридических лиц и индивидуальных предпринимателей Орловской обл. с учётом НДС 20% в 2023 г - 1,08 руб., в 2024 г - 1,17 руб., в 2025 г - 1,26 руб. (ежегодное увеличение тарифа 8%).
Суммарные затраты по ограждению за период окупаемости теплицы
А = 3220Яо - 1191 + (£в-")%от1 + Сот2 + Сотз) (4)
к0
Первая производная выражения (4) по Яо равна
^ = 3220 - (Сот1 + Сот2 + СОТ3) (5)
После приравнивания производной нулю и преобразований получено выражение для общего термического сопротивления ограждающей конструкции Яо, которое должно соответствовать наименьшим затратам по ограждению за планируемый период окупаемости теплицы
^ _ ( ¿В- ¿нЖСот1+Сот2 +СОТ3) 0 = \ 1000-3220 ( )
Вычисленное по (6) значение Яо = 0,24 м2^°С/Вт находится за пределами нижнего показателя термического сопротивления (табл. 1) и его нельзя принимать в качестве оптимального. Тем не менее, полученное выражение (6) позволяет сделать некоторые общие выводы: в регионах при большой разности (- £н), длительным холодным периодом Т и высокой стоимостью получения тепла поликарбонатное ограждение должно быть большей толщины. При длительном сроке окупаемости теплицы толщина ограждения также должна увеличиваться.
Анализ первой производной (5) показал, что при всех приведенных в табл.1 значениях Яо она положительна. Следовательно, с увеличением толщины поликарбонатного ограждения суммарные затраты (А) за планируемый период окупаемости теплицы будут увеличиваться и оптимальной следует считать минимальную толщину СПКЛ равную 4мм (рис. 2). Такое увеличение суммарных затрат по ограждению можно объяснить преобладанием роста затрат на СПКЛ над экономией затрат на отопление теплицы. Однако в регионах с отличающимися от рассмотренных исходных данных (технико-экономических показателей поликарбонатных листов, климатических и экономических условий) вывод по экономичному решению ограждения теплицы может не совпадать с приведенным.
При рассмотрении поликарбонатных листов других торговых марок для экономического выбора толщины поликарбонатного ограждения теплицы
целесообразно использование компьютерных программ при подборе корреляционного уравнения связи, построении графиков и вычислений.
Рисунок 2 - Изменение удельных расходов по ограждению за планируемый период окупаемости теплицы в функции общего термического сопротивления
поликарбонатных листов: 1 - единовременные затраты на сотовые поликарбонатные листы; 2 - затраты на газ; 3 - суммарные затраты (1+2) на 1м2 ограждения
Выводы. На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы:
1. Предложен способ обоснования экономически целесообразной толщины поликарбонатного ограждения теплицы круглогодового использования.
2. Установлено, что суммарные затраты по поликарбонатному ограждению теплицы будут наименьшими для начальной толщины из рассматриваемого ряда толщин сотовых поликарбонатных листов, если рост стоимости 1м2 ПК листов превышает снижение затрат на отопление применительно к такой же площади и толщине ограждения в течение расчётного срока окупаемости теплицы.
Библиография:
1. Фермерские теплицы из поликарбоната под ключ // URL: https://volga-teplica.ru (дата обращения 22.09.23).
2. Фермерские теплицы из поликарбоната // URL: https://master-teplic.ru (дата обращения 22.09.23).
3. Производство садовых теплиц и тепличных комплексов // URL: https://avadar.ru (дата обращения 19.09.2023).
4. Блажнов А.А., Андрианов Н.Н. Многофункциональное производственное сооружение для фермерских хозяйств // Сельское строительство. 2007. № 3-4. С. 26.
5. Блажнов А.А. О снеговой нагрузке на малопролётные арочные сооружения с полимерной кровлей // Промышленное и гражданское строительство. 2010. № 3. С. 2325.
6. Блажнов А.А. Сравнительная оценка типов зимних теплиц для фермерских хозяйств // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2018. № 3. С. 71-78.
7. Каталог поликарбонатных изделий // URL: https://unikum-plastOrel.ru (дата обращения 22.09.23).
8. РД-АПК1.10.09.01-14 Методические рекомендации по технологическому проектированию теплиц и тепличных комбинатов для выращивания овощей и рассады М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2014. 109 с.
9. СП 131.13330,2020 «СНиП 23-01-99 Строительная климатология.
10. Цены реализации природного газа юридическим лицам и индивидуальным предпринимателям на территории Орловской области. Газпром межрегионгаз Орёл // URL: http://www.Gazprom-mrg57.ru (дата обращения 12.09.23).
11. Информация РБК // URL: https://www.rbc.ru (дата обращения 22.09.23).
УДК 53.082
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИБРОМЕТРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ НА ПРИМЕРЕ СЕЛЕКЦИОННОГО КОМБАЙНА TERRION SR2010
Быков В.С., Северинов И.А., бакалавры 1 курса направления подготовки 35.03.06 «Агроинженерия». Научный руководитель: ассистент Комоликов А.С. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены вибрационные воздействия, возникающие в работе техники, а также с помощью программного обеспечения «Виброметр» компании ZetLab определена неисправность двигателя селекционного комбайна Terrion SR2010.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Вибрация, виброметр, неисправность, селекционный комбайн, виброперемещение. ABSTRACT
The article discusses the vibration effects that occur in the operation of equipment, as well as with the help of the ZetLab «Vibrometer» software, a malfunction of the engine of the Terrion SR2010 breeding combine was determined.
KEYWORDS
Vibration, vibrometer, malfunction, breeding combine, vibration displacement.
Введение. В сельскохозяйственной технике современного мира технические конструкции играют важнейшую роль в обеспечении высокой производительности и эффективности сельского хозяйства. Однако, чтобы эти машины и оборудование функционировали наиболее надежно и долго, необходимо учитывать множество факторов, включая воздействие вибрации [1].
Для определения этого воздействия используют различные типы виброметров. В них возможно хранить данные об измерениях, что позволяет проводить анализ и мониторинг состояния оборудования в течение длительного периода времени.
Виброметры могут быть портативными или стационарными. Портативные виброметры имеют компактный размер и могут быть легко переносимы с места на место. Стационарные виброметры устанавливаются на месте и используются для постоянного мониторинга [2].
Цель работы: изучить вибрацию, возникающую при работе в техники и определить с помощью программного обеспечения «Виброметр» возможные неисправности селекционного комбайна Terrion SR2010 с помощью виброметра компании ZetLab.
Основная часть. Вибрация в технике - это колебательное движение механических систем, как правило, вызванное работой двигателей, механизмов, машин или других устройств. Она проявляется в форме колебаний или дрожания, которые передаются через различные компоненты и конструкции техники.
