CC BY
25
УДК 628.931
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ В КОРОВНИКАХ
КОНЯЕВ Н.В.,
кандидат технических наук, доцент ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: konyaev_nv@mail.ru. ФИРСОВ ВС.,
магистрант, ФГБОУ ВО Курская ГСХА БЛИНКОВ Б.С.,
преподаватель, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, blinkovboris@yandex.ru, тел.: 89513363483.
Реферат. В виду постоянного роста затрат электроэнергии на освещение животноводческих помещений (около 15 % от общего потребления электроэнергии), происходит рост себестоимости производимой продукции. Поэтому в этой области, активно ведутся работы по созданию модернизированных энергосберегающих осветительных систем. Нами предложена осветительная система на базе модернизированных светильников, оснащенных светодиодными источниками света.
Модернизированная осветительная установка является универсальной, что дает возможность ее применения в помещениях с различной высотой, при этом имеется возможность менять освещенность за счет изменения направления и интенсивности светораспределения. При исследованиях основных светотехнических характеристик предлагаемого осветительного прибора, оснащенного светодиодными модулями, который рекомендуется применить для освещения помещений по содержанию коров, была выявлена возможность получения форм светораспределения как различных типовых симметричных, так и несимметричных кривых форм света. Благодаря перемещению осветительных панелей можно получать неравномерное освещение поверхностей, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости.
Ключевые слова: кривая силы света, освещенность, светодиод, светильник, искусственное освещение.
THE SUBSTANTIATION OF THE USE OF ENERGY SAVINGS TECHNOLOGY FOR LIGHTING SYSTEMS IN COWBOARDS
KONYAEV N.V.,
candidate of Technical Sciences, Associate Professor of FSBEI HE Kursk State Agricultural Academy, e-mail: konyaev_nv@mail.ru.
FIRSOV VS.,
Undergraduate, FSBEU IN Kursk State Agricultural Academy. BLINKOV B.S.,
Lecturer, FSBEI of Kursk State Agricultural Academy, blinkovboris@yandex.ru, tel .: 89513363483.
Essay. In view of the constant increase in the cost of electricity for lighting livestock buildings (about 15 % of the total electricity consumption), there is an increase in the cost of production. Therefore, in this area, active work is underway to create modernized energy-saving lighting systems. We have proposed a lighting system based on modernized fixtures equipped with LED light sources.
The upgraded lighting installation is universal, which makes it possible to use it in rooms with different heights, while it is possible to change the illumination by changing the direction and intensity of the light distribution. When studying the basic lighting characteristics of the proposed lighting device equipped with LED modules, which is recommended for lighting premises for keeping cows, it was possible to obtain light distribution forms of both different symmetrical and asymmetric light curves. By moving the lighting panels, it is possible to obtain uneven illumination of the surfaces, both in the vertical and in the horizontal plane.
Keywords: light intensity curve, illumination, LED, lamp, artificial lighting.
Введение. Известно, что свет стимулирует рост и развитие животных, их резистентность и сохранность. Искусственное освещение современных животноводческих помещений предполагает наличие,
как нормированной освещенности на рабочих местах и в рабочих плоскостях, которые задействованы для производственных работ, так и создания оптимального уровня осветительной среды для содержа-
щихся в помещении животных (спектральный состав излучения, яркость, интенсивность светового потока, длительность осветительного периода).
В настоящее время затраты электроэнергии на освещение животноводческих помещений достигают 15 % от общего потребления электроэнергии, что отрицательно сказывается на себестоимости продукции. Поэтому в этой области, активно ведутся работы по созданию совершенных энергосберегающих осветительных систем. Особенностям создания и применения универсальных светодиодных энергосберегающих систем посвящены работы [1, 2, 3, 41.
Материал и методика исследования. Отличительным характером использования искусственного освещения в помещениях по содержанию животных является то, что нормы на уровень освещенности могут меняться в зависимости от уровня и режима естественного света, так как суммарная освещенность складывается из естественного освещения через окна и световые коньки и освещения от искусственных источников света. При эксплуатации существующих базовых систем освещения для экономии энергозатрат, необходимо отключать часть светильников или даже осветительные группы освещения в целом. Данная технология регулировки нормированной освещенности не позволяет получить равномерное распределение светового потока на рабочей поверхности, т.е. распределение освещенности по поверхности происходит ступенчато, неравномерно. Также данный способ монтажа осветительных систем требует намного больше питающих кабелей и проводов.
Также известно, что нормированная освещенность принимается для какого-нибудь производственного процесса или операции, которые выполняются в определенной области или месте. Поэтому нормированная технологическая освещенность необходимая для работы оператора во многих случаях неблагоприятна для животных, что может привести к снижению их продуктивности.
При расчетах систем освещения коровников почти всегда нормированная освещенность принимается для конкретной зоны, обычно это кормовой стол или зона работы оператора машинного доения, в тоже время, на остальных поверхностях освещенность заявленного нормированного уровня не требуется, а в некоторых случаях и противопоказана (например, в зоне отдыха животного). Эту проблему можно решить перестановкой осветительных установок, однако это практически невыполнимо, сказываются монтажные тонкости работ, сложности монтажа и расположения технологического оборудования, особенности архитектуры животноводческих помещений.
Результаты исследования. Современные светильники имеют определенную кривую силы света (распределенный световой поток в пространстве в определенном направлении). Рассматриваемые нами светильники, имеют кривые силы света типа Д (косинусная) и равномерное симметричное светорас-
пределение (М), которые обеспечивают равномерность освещения по всей освещаемой поверхности. Однако для современных условий нужен универсальный светильник, позволяющий получить необходимую освещенность в любой плоскости с нужной формой светораспределения.
Реализация теоретических предпосылок может быть решена в предложенной конструкции светильника, идея для создания которого взята из [5, 6, 7, 8]. Данный светильник состоит из корпуса 5, в котором расположена вся пускозащитная арматура и элементы монтажа. К корпусу крепится цилиндрический профиль 1, который одновременно выступает в роли поверхности источников света и их охлаждающего элемента. На поверхности профиля имеются две проточки, выполняющие роль направляющих по которым могут свободно перемещаться светодиодные панели 2 с расположенными на них светодио-дами 3.
Фиксация светодиодных панелей происходит при помощи прижимных механизмов 7, подробное устройство которых показано на рисунке 2. Светодиодные панели 2 могут свободно перемещаться по поверхности цилиндрического профиля параллельно оси полуцилиндра в пределах проточки направляющих. Цилиндрический штампованный профиль с внутренней стороны имеет ребра охлаждения, которые одновременно выступают посадочными и фиксирующими местами 1 для прижимного элемента 3. Для того чтобы переместить светодиодные панели необходимо надавить на нажимные болты 4, пружины 5 сожмутся, прижимные элементы 3 выйдут из пазов цилиндрического профиля и светодиодная панель сможет свободно переместиться по направляющим.
Для защиты элементов светильника от окружающей среды предусмотрен защитный светопро-пускающий плафон в форме полуцилиндра.
Взаимное расположение осветительных панелей на поверхности профиля и относительно оси светильника зависит от необходимости получения формы светораспределения, как в плоскости, так и в пространстве. Разное количество светодиодных панелей и их взаимное расположение на профиле осветительной установки, позволяет установить количество рабочих поверхностей, для которых необходимо получить нормированную среднюю освещенность.
Конструкция профиля осветительной установки в форме полуцилиндра позволяет при перемещении по направляющим профиля светодиодных панелей менять их место расположения на цилиндрической поверхности, что ведет к изменению угла направления суммарной осевой силы света линейки свето-диодов. Так же суммарная сила света может меняться за счет применения разного количества светодио-дов на панели и их мощности.
Технологическая схема применения такой осветительной системы для коровника с привязным содержанием животных показана на рисунке 3.
Рисунок 1 - Общий вид проектируемого светильника: 1 - цилиндрический профиль; 2 - светодиодная панель; 3 - светодиод; 4 - светопроницаемый плафон; 5 - корпус светильника; 6 - направляющие; 7 - прижимной механизм
Рисунок 2 - Устройство прижимного механизма: 1 - поверхность цилиндрического профиля; 2 - светодиодная панель; 3 - прижимной элемент; 4 - нажимной болт; 5 - пружина
Рисунок 3 - Технологическая схема применения осветительной системы на базе проектируемого светильника: 1 - помещение; 2 - светильник; 3 - кормораздатчик; 4 - навозоуборочный транспортер; 5 - животное бодрствующее; 6 - кормовой стол; 7 - поилка; 8 - животное отдыхающее; 9 - привязь
Рисунок 4 - Схема распределения различных зон освещенности
Рисунок 5 - Схема освещенности
Из рисунка видно, что максимальная нормированная освещенность нужна нам на уровне кормового стола и в плоскости расположения вымени животного, поэтому панели светодиодного светильника установлены так, что максимальное направление светового потока направлено на кормо-
вой стол и вымя коровы. А в зоне отдыха, в стойле, где нормированная освещенность по требованиям может быть меньше и где для животного комфортнее пониженная освещенность светового потока имеет меньшее значение, и не беспокоит
животное. Распределение различных зон освещенности показаны на схеме рисунка 4.
При исследованиях основных светотехнических характеристик предлагаемого осветительного прибора, оснащенного светодиодными модулями, который рекомендуется применить для освещения помещений по содержанию коров, была выявлена возможность получения форм светораспределения как различных типовых симметричных, так и несимметричных кривых форм света. Благодаря пе-
ремещению осветительных панелей можно получать неравномерное освещение поверхностей, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, что подтверждает рисунок 5.
Вывод. Предложенная осветительная установка является универсальной, что дает возможность ее применения в помещениях с различной высотой, при этом имеется возможность менять освещенность за счет изменения направления и интенсивности светораспределения.
Список использованных источников
1. Коняев Н.В., Коняева Н.И. Тенденции развития осветительных систем // Научное обеспечение агропромышленного производства: материалы Международной научно-практической конференции. -Курск, 2012. - С. 216-219.
2. Модернизация систем освещения животноводческих помещений / Н.В. Коняев, Р.С. Новиков, Н.С. Половинкина, Ю.В. Назаренко // В кн.: Актуальные вопросы инновационного развития агропромышленного комплекса: материалы Международной научно-практической конференции. - Курск, 2016. - С. 211-215.
3. Энергосбережение в системе освещения животноводческих помещений / Н.В. Коняев, Д.В. Соин, Б.С. Блинков, Ю.В. Назаренко // В кн.: Оптимизация электротехнологий в АПК: материалы Международной научно-практической конференции. - Ярославль, 2016. - С. 33-37.
4. Коняев Н.В., Брехов А.С., Злобин А.С. Энергосбережение в осветительных системах животноводческих помещений // Региональный вестник. - 2016. - № 4 (5). - С. 18-19.
5. Коняев Н.В., Внуков С.С. Универсальная осветительная установка // В кн.: Актуальные проблемы и инновационная деятельность в агропромышленном производстве: материалы Международной научно-практической конференции. - Курск, 2015. - С.49-50.
6. Коняев Н.В. Энергосбережение в освещении // Электрика. - 2015. - № 4. - С. 21-23.
7. Коняев Н.В., Коняева Н.И. Новое в освещении // Научное обеспечение агропромышленного производства: материалы Международной научно-практической конференции. - Курск, 2014. - С.60-63.
8. Блинков Б.С., Коняев Н.В., Назаренко Ю.В. Новое в освещении коровников // В кн.: Инновационные направления развития технологий и технических средств механизации сельского хозяйства: материалы Международной научно-практической конференции. - Воронеж, 2015. - С. 37-40.
List of used sources
1. Konyaev N.V., Konyaeva N.I. Trends in the development of lighting systems // Scientific support of agro-industrial production: materials of the International Scientific and Practical Conference. - Kursk, 2012. - P. 216219.
2. Modernization of lighting systems for livestock buildings / N.V. Konyaev, R.S. Novikov, N.S. Polovinkina, Yu.V. Nazarenko // In the book: Actual issues of innovative development of the agro-industrial complex: materials of the International Scientific and Practical Conference. - Kursk, 2016. - P. 211-215.
3. Energy saving in the lighting system of livestock buildings / N.V. Konyaev, D.V. Soin, B.S. Blinkov, Yu.V. Nazarenko // In the book: Optimization of electrical technologies in the agricultural sector: materials of the International Scientific and Practical Conference. - Yaroslavl, 2016. - P. 33-37.
4. Konyaev N.V., Brekhov A.S., Zlobin A.S. Energy saving in the lighting systems of livestock buildings // Regional Herald. - 2016. - № 4 (5). - P. 18-19.
5. Konyaev N.V., Vnukov S.S. Universal lighting installation // In the book: Actual problems and innovative activity in the agro-industrial production: materials of the International scientific-practical conference. - Kursk, 2015. - P. 49-50.
6. Konyaev N.V. Energy saving in lighting // Elektrika. - 2015. - № 4. - P. 21-23.
7. Konyaev N.V., Konyaeva N.I. New in coverage // Scientific provision of agro-industrial production: materials of the International Scientific and Practical Conference. - Kursk, 2014. - P. 60-63.
8. Blinkov B.S., Konyaev N.V., Nazarenko Yu.V. New in the lighting of barns // In the book: Innovative directions of development of technologies and technical means of agricultural mechanization: materials of the International Scientific and Practical Conference. - Voronezh, 2015. - P. 37-40.
