Определение оптимальных параметров комбинированной системы альтернативного горячего водоснабжения для поения животных Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 004.421:620.91:62-67:631.9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОМБИНИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АЛЬТЕРНАТИВНОГО ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ ПОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ

А.В. НИКИТИН

В статье представлен обзор российского и международного рынка солнечных коллекторов для нагрева воды и их основные технико-экономические показатели. Выполнен сравнительный анализ установок низкотемпературного нагрева воды (тепловые насосы) с системами теплопередачи «воздух-вода», «грунт-вода» и «вода-вода». По результатам обзора и анализа определены отвечающие всем требованиям комплектующие систем альтернативного горячего водоснабжения (ГВС) для условий Северо-Западного региона России. Представлена принципиальная схема модернизации альтернативного ГВС. На примере коровника на 200 голов разработана программа определения оптимальных параметров комбинированной системы ГВС для поения животных с использованием вакуумных солнечных коллекторов и теплового насоса. Программа написана на интерпретируемом объектно-ориентированном языке программирования «Python». Приведен фрагмент отчета программного комплекса, содержащего выходные данные. Определен экономический эффект от внедрения альтернативной системы ГВС. Рассчитаны капитальные затраты и сроки окупаемости представленной системы.

Ключевые слова: Программа расчета; солнечный коллектор; тепловой насос; горячее водоснабжение.

OPTIMAL PARAMETERS OF A COMBINED SYSTEM OF ALTERNATIVE HOT WATER SUPPLY FOR LIVESTOCK WATERING

A.V. NIKITIN

The article provides an overview of the Russian and international market of solar collectors with their basic technical and economic indices and a comparative analysis of devices for low-temperature water heating (heat pumps) with air-to- water, ground-to-water and water-to-water heat transfer systems. Based on the review and analysis the components of alternative hot water supply systems for the conditions of the North-West region of Russia, which meet all the requirements, were identified. A schematic diagram of modernization of an alternative hot water supply system is presented. A computer program for determining the optimal parameters of a combined hot water supply system for livestock watering with the use of vacuum solar collectors and a heat pump was designed for a cow barn for 200 head. The program is written in an interpreted object-oriented programming language "Python". The chunk of the software code and sample of data output are shown. The economic effect from introduction of alternative domestic hot water supply systems, calculated capital costs and the payback period of the system are shown.

Key words: calculation program; solar collector; heat pump; hot water supply.

ВВЕДЕНИЕ

Какое значение имеет температура воды при поении животных? Будет ли это вода из скважины с температурой 8оС или подогретая вода? Животным, производительность

которых на прямую связана с показателями потребляемой воды, особенно это касается дойных коров, нежелательно применять для поения воду температурой ниже +8оС. Оптимальной считается температура от +10оС до +16оС [1]. При данных значениях температуры воды, животное потребляет максимальное ее количество и не расходует лишнюю энергию кормов на согрев воды до температуры тела, а тратит ее на производство молока. Поение холодной водой не только значительно снижает потенциальные надои, но так же в целом сокращает физиологические нормы потребление воды животным.

Ежегодный рост тарифов на традиционную электрическую энергию приводит к неизбежному росту затрат, в том числе на электрический догрев воды для поения животных.

Одним из наиболее рациональных способов сокращения затрат на потребляемую электрическую и тепловую энергию является комплексное внедрение технических мероприятий с вовлечением в энергетический баланс предприятия возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и современных энергосберегающих технологий [2, 3]. В качестве примера рассмотрим вариант сокращения затрат электрической энергии на нагрев воды для поения животных в стандартном коровнике на 200 голов молочного стада. Система водоснабжения коровника, с установкой комплексной системы солнечного и низкотемпературного нагрева воды приведена на рис.1.

Рис. 1. Принципиальная схема горячего водоснабжения (ГВС) с использованием

возобновляемых источников энергии

Оценку потенциала использования солнечных систем ГВС необходимо начать с анализа представленных на рынке моделей солнечных коллекторов и определения наиболее подходящей модели для использования в Северо-Западном регионе России. В табл. 1 приведены технические характеристики наиболее популярных моделей плоских и вакуумных солнечных коллекторов.

Таблица 1

Обзор солнечных коллекторов различных производителей представленных

на рынке на июль 2016г.

Технические характеристики

Название фирмы Габарит, мм Вес, кг Материал каналов поглощения Объем каналов поглощения л Рабочее давление, МПа Температур а стагнации, оС при 1000Во/м2 кВт при Тр=15 °C, S~1000BT/M Cуточная производите льность, (кВт*ч; л/ч) Цена, тыс.руб

Плоские солнечные коллектора

ЯБокг 2070x10 70x103 37 Cu 1,4 0,7 210 1,5 менее 9,0 21,7

Ураган-850 2050x10 50x95 39 Cu 1,4 - 215 1,5 менее 9,1 21,3

Сокол 2008x10 93x77 36,5 Cu 1,4 0,65 - кпд 82% 20 19,4

Модель SPK-F3 1988x10 41x90 37,2 Cu 2,68 1 232 1,43 - 26,6

Bosch FKC-2S 2010x11 45x90 41 Cu 0,91 0,6 199 кпд 77% 50 41,5

TS 330M 2040x10 40 35 Cu 1,7 0,6 170 кпд 81% 30-100 49,5

SintSolar CS 2017x10 17x95 45 Cu 1,46 0,7 219 кпд 74% - 28,9

Vitosol 100 SH1 2380x10 56x90 52 Cu 1,83 0,6 221 кпд 81% 30,4

TopSon F3-1 2099x10 99x110 40 Cu 1,7 1 194 кпд 80,4% 30-90 68,1

Sveo solar TS300 2040x10 40 36,5 Cu 1,3 0,6 178 кпд 80% 30-100 30

Dagsan DB8GS 1950x95 0x100 32 Cu 2 0,6 - - - 18

Ariston kairos xp 2.5-1V 2241x11 28x98 48 Cu 2 0,6 198 кпд 80% - 44

auroTHER M VFK 145 V 2033x12 33x80 38 Cu 1,85 1 171 кпд 79,1% - 60

Вакуумные солнечные коллектора

auroTHER M VTK 1140 1652x13 92x111 3 7 Cu 1,8 0,4 272 кпд 93,5% - 147,6 8

TZ47/1500 -30 U 1660x23 20x150 7 5 Cu 2,7 0,4 252 кпд 91,5% 50-150 39,8

VITOSOL 300-T SP3B 2061x22 41x150 7 9 Cu 1,5 0,6 160 кпд 91,5% - 191

продолжение табл. 1

SCH-30 2000х23 00х142 9 3 Си 2 0,6 - кпд 92% - 63,7

CRK-12 1640х13 90х100 37, 6 ^ 1,6 0,5 272 кпд 93,5% - 142,2 5

SCM20-58/1800 1610x19 80x100 Си 1,8 0,6 200 кпд 93,5% 20-35 40,2

СВК^т Power-30 2000х24 40х120 121 Си 3,5 0,6 250 кпд 95% 11,3 75,6

SUNRAIN TZ58-1800-30Ю 2420х20 10х145 106 Си 2,3 0,6 270 кпд 96% 8,5 68,3

ENERGOS OL НР-30R 1800х24 12х189 106 Си 1,95 0,6 200 кпд 93,5% - 94,4

Apricus ETC-30 2005x21 96x136 95 0,79 0,8 160 кпд 93,5% 2,02 98,75

Эксплуатация всех представленных моделей коллекторов допускает круглогодичную эксплуатацию. Основной отличительной особенностью использования солнечных коллекторов, допускающих работу при отрицательных температурах окружающего воздуха, являются системы с применением двухконтурных баков-теплообменников. Рабочей жидкостью в таких системах является антифриз. Материал рабочих органов коллекторов -медь. Для климатических условий Северо-Западного региона наиболее рациональным будет использование солнечных коллекторов с вакуумными трубками. Это обусловлено низкими теплопотерями в вакууме, менее 7%, и как следствие, большей производительностью всей системы в целом. Для сравнения, теплопотери в плоских коллекторах составляют от 20% до 26%, что при меньших показателях интенсивности солнечной радиации, в отличии от южных регионов, приводит к снижению эффективности работы таких систем примерно в 1,5 раза.

В основном к продаже предлагаются коллектора производства Китай, Германии, Италии, России, Украины и США. Усредненная стоимость одного квадратного метра солнечных коллекторов с вакуумными трубками на 1 июля 2016 года, составляет 40 тыс.руб., а плоских солнечных коллекторов - 33 тыс.руб. Системы автоматики и регулировки циркуляции теплоносителя, вне зависимости от типа коллектора, не имеют существенных различий. Следовательно, стоимость капитальных затрат, в случае использования системы с вакуумными коллекторами, равна или может оказаться ниже стоимости системы с плоскими коллекторами. В большинстве случаев это обуславливается необходимостью увеличения количества плоских солнечных коллекторов для обеспечения заданных параметров.

Установка солнечных коллекторов не требует выделения дополнительных площадей. Система коллекторов, при использовании устройств по креплению, может быть размещена на крыше или стене здания коровника имеющей южную ориентацию [4]. Для нового строительства, рекомендуется, на этапе разработки проекта выбирать наиболее подходящую ориентацию здания на местности и предусматривать возможность установки стандартных систем монтажа солнечных коллекторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Рассматривая возможности комбинированного использования солнечных коллекторов и установок низкотемпературного преобразования тепла, наиболее подходящими являются тепловые насосы с системой теплопередачи «воздух-вода». Существуют так же тепловые насосы с системой теплопередачи «вода-вода» и «грунт-вода», такие системы являются наиболее стабильными в работе по причине размещения теплообменников по дну водоемов или в глубинных скважинах, где температурные показатели изменяются не значительно. В отличие от них, в системах «воздух-вода» изменение температуры окружающего воздуха за год происходит в пределах от -30оС до +30оС, что приводит к изменению тепловой производительности от 100% до 400%. При понижении температуры ниже -20оС тепловой насос перестает преобразовывать тепло из окружающего воздуха и полностью переходит на работу от электрической сети и выработка тепла обуславливается только электрической мощностью установки. При температуре окружающего воздуха выше +15оС тепловой насос выходит на максимальную выработку тепловой энергии, которая превышает электрическую мощность больше чем в 4 раза. На рис. 2 показана зависимость выработки тепловой мощности тепловым насосом 18кВт тепловой мощности (4,6кВт электрической мощности) от температуры окружающего воздуха [5].

m

Температура наружной среды, °С "1-!-1-!-1-1-1—1-Г-1-П

-25 -15 -5 5 15

а бо

Рис. 2. График изменения вырабатываемой тепловой мощности тепловым насосом «воздух-вода» 18кВт от температуры окружающего воздуха при заданных показателях температуры

теплоносителя на выходе

На рис. 3 показана зависимость эффективности работы (СОР) теплового насоса 18кВт тепловой мощности (4,6кВт электрической мощности) от температуры окружающего воздуха [5].

о.

О :о

з

2.5-

Температура наружной среды. °С

п

-25

-15

-5

5

15

■ 60

Рис. 3. График изменения эффективности теплового насоса «воздух-вода» 18кВт от температуры окружающего воздуха при заданных показателях температуры теплоносителя

Проведя анализ годовых значений метеорологических параметров по данным ФГБУ«СЗУГМС» за период 1961-1990 гг. установлено, что среднегодовая температура воздуха в Санкт-Петербурге и Ленинградской области составляет +5°С, в западных районах области +3,8(+5)°С, в восточных районах +2,7(+3,5)°С [6]. Исходя из полученных данных, при температуре окружающего воздуха +5°С, эффективность теплового преобразования тепловым насосом с системой теплопередачи «воздух-вода» мощностью 18кВт составит СОР=3. Тепловой насос будет работать в номинальном режиме с тепловой мощностью 18кВт, энергопотреблением ~5кВт*ч и температурой теплоносителя на выходе +55°С.

Определив среднемесячные показатели температуры в Санкт-Петербурге (рис.4), по данным метеорологической станции ФБГНУ ИАЭП за 2010-2016 гг., можно утверждать, что в диапазоне с мая по сентябрь температура окружающего воздуха не менее +15°С [7], следовательно, тепловая мощность выбранного теплового насоса составит 22кВт, эффективность системы составит СОР=3,5, а энергопотребление от сети не изменится.

на выходе

Яне Фев Map Апр Май Июн Июл Авг Сен Окт Ноя Дек

■ Темп ература днем □ Темп ература н о чью

Рис. 4. График изменения среднемесячной температуры в дневные и ночные часы в Санкт-Петербурге (г. Пушкин) по данным метеостанции WeatherLink

Цена тепловых насосов «воздух-вода» тепловой мощностью 18кВт, на российском рынке, варьируется от 560 тыс.руб. до 750 тыс.руб. в зависимости от производителя, что минимум в 1,5 раза дороже тепловых насосов «грунт-вода» или «вода-вода». Но большая стоимость самой установки многократно компенсируется снижением затрат на монтаж системы в целом. Для установки теплового насоса «воздух-вода» необходим тепловой расчет и проверка прочности конструкции при установке на стену или крышу, и не требуется получения каких-либо разрешений и согласований. В свою очередь, установка тепловых насосов других систем теплообмена потребуют от заказчика дополнительных капитальных затрат на проектирование и получение разрешений на бурение скважин или разработки и согласования проекта размещения теплообменника по дну водоема. Крайне важна разработка проектов и выполнение необходимых расчетов для установки таких теплообменников. В противном случае, мы рискуем получить или неработающую систему, или спровоцировать экологическую катастрофу.

Определив основные составляющие комбинированной системы альтернативного ГВС, взяв за основу методику расчета количества солнечных коллекторов [8], необходимо разработать программный комплекс расчета параметров системы в целом. Расчетная часть программного комплекса должна включать в себя:

- расчет оптимального количества вакуумных солнечных коллекторов;

- расчет производительности системы солнечного нагрева воды от заданных параметров;

- определение возможности компенсации работы солнечных коллекторов тепловым насосом «воздух-вода»;

- расчет производительности теплового насоса от заданных и полученных параметров;

- расчет потребления электрической энергии тепловым насосом;

- расчет затрат на оплату электрической энергии;

- расчет показателей потребления электрической энергии и затрат на ее оплату при использовании электрических водонагревателей.

Для разработки и написания программного комплекса был использован интерпретируемый объектно-ориентированный язык программирования высокого уровня «Python» с динамической типизацией, автоматическим управлением памятью и удобными высокоуровневыми структурами данных.

Программный комплекс обрабатывает исходные данные и определяет:

- суммарную суточную потребность животных в воде для поения, по формулам:

V = 11. n •V • (1)

v сут 11 у норм ; (1)

где V - суточное потребление воды в зависимости от числа животных, л/сут; n -число животных, гол.; V м- нормативное потребление воды дойными коровами в сутки,

л/сут; 1,1- коэффициент суточной неравномерности потребления воды животными.

- суммарную тепловую мощность установки солнечного нагрева с вакуумными коллекторами, по формулам:

Р = A • S •Ц ; (2)

A = a •b • ЗтР; (3)

где Р - тепловая мощность солнечной установки, Вт; А - суммарная площадь поглотителя солнечной установки, м2; S - среднее значение интенсивности солнечной радиации,

Вт/м2; Ц- коэффициент полезного действия вакуумной солнечной установки; a -количество вакуумных коллекторов, шт.; b - количество вакуумных трубок в коллекторе,

шт.; sтр - площадь поглотителя одной вакуумной трубки, м2.

- суточное покрытие потребности в горячей воде для поения животных с использованием солнечной энергии определяется по формулам:

VaKmax = P0,0011 • (tCKmx ~ tH ) • (4)

VC.Кп.ж. = V'сКmax • (tСКmax _ tK V VCKmax • (tК ~ tH ) ; (5)

где V^^x - максимальный объем горячей воды температурой 75оС на выходе коллектора в час, л; VCK„ ж - объем горячей воды температурой 20оС в час, л; Р - тепловая

мощность солнечной установки, Вт; to - температура воды после нагрева, оС; to -температура воды до нагрева, оС; tCKmax - максимальная температура воды на выходе коллектора, оС; 0,0011 -коэффициент учитывающий плотность воды.

- объем воды, который необходимо нагреть от теплового насоса и время его работы, определяется по формулам:

Vm = Veут ~ VCКсут ; (6)

V = V • Т ; (7)

V СКсут V СКп. ж. Т S ; (/) ^ТНсут = Ксут ~ Vm max /КТНп.ж. ; (8)

Кнп..ж = Кн max • max " tK )/Кн max • (tК ~ ^ ) ; (9)

где - максимальный объем воды необходимый для нагрева тепловым насосом, л; Усксут - суточная выработка горячей воды солнечным коллектором, л/сут; V - суточное потребление воды в зависимости от числа животных, л/сут; УСКпж - объем горячей воды температурой 20оС в час, л; Тs - продолжительность воздействия солнечной радиации в сутки, ч; 1ТНсут - время работы теплового насоса в сутки, ч; УЯтах - максимальный объем горячей воды температурой 55оС на выходе теплового насоса в час, л; УТНпж - объем горячей

воды температурой 20оС в час, л; ^ - температура воды после нагрева, оС; tк - температура воды до нагрева, оС; ^Нтах - максимальная температура воды на выходе теплового насоса, оС.

- мощность ТЭНа для нагрева воды в традиционной системе, определяется по формуле:

Ртэн=0,0011-Уас ■ «к - гн); (10)

- затраты электрической энергии на работу теплового насоса и электрического ТЭНа в сутки и за год, определяется по формулам:

Ж = Р ■ г • (11)

' ТНсут 1 ТН 1ТН ; (11)

ЖШгод = ЖШст ■ 365; (12)

ЖТЭНсут = РТЭН ■ ^ТЭН ; (13)

ЖтэНгод = Жтэнут ■ 365 ; (14)

где Щн (жюн ) - потребляемая электрическая энергия тепловым насосом (электрическим ТЭНом) в сутки, кВт*ч; ЖШгод(ЖЮНго й) - потребляемая электрическая энергия тепловым насосом (электрическим ТЭНом) в год, кВт*ч; Рш (Ртэн) - мощность теплового насоса (электрического ТЭНа), кВт; гтн ) - время работы теплового насоса (электрического ТЭНа) в сутки, ч.

- затраты на оплату электрической энергии работы теплового насоса и электрического ТЭНа в сутки и за год, определяется по формулам:

ЗЖТНсут = ЖТНсут ■ Цтариф'; (15)

ЗЖТНгод = ЖТНгод ■ Цтариф'; (16)

ЗЖТЭНст = ЖТЭНсут ■ Цтариф; (17)

ЗЖТЭНгод = ЖТЭНгод ■ Цтариф ; (18)

где З^ (ЗжТЭН ) - затраты на оплату электрической энергии, потребляемой тепловым насосом (электрическим ТЭНом) в сутки, тыс.руб.; З№ (э^ )- затраты на оплату

электрической энергии, потребляемой тепловым насосом (электрическим ТЭНом) в год, тыс.руб.; (жгоя ) - потребляемая электрическая энергия тепловым насосом

(электрическим ТЭНом) в сутки, кВт*ч; ЖтгодЖ^Нгод) - потребляемая электрическая энергия

тепловым насосом (электрическим ТЭНом) в год, кВт*ч; Ц мф- тариф на электрическую

энергию, руб.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Ниже приведена форма выходных данных, программы подбора оптимального комплекта альтернативной системы ГВС коровника на 200 голов:

>>> ========================== RESTART ===========================

>>>

Расчет системы комбинированного нагрева воды для поения КРС при стойловом содержании, состоящий из выбранного количества вакуумных солнечных коллекторов и теплового насоса "воздух-вода" тепловой мощностью 18кВт (4,6кВт потребляемой эл. мощности), С.О.Р.: 3,2, с максимальной производительностью: 320 л/час, температура воды максимальная: 55 оС

Введите исходные данные

Количество коллекторов, шт: 10

Количество трубок в коллекторе, шт: 30

Интенсивность солнечной радиации, Вт/м2: 450

Продолжительность солнечного излучения, час: 5

Температура воды до нагрева, оС: 6

Температура воды после нагрева, оС: 18

Количество животных в коровнике, шт: 200

Количество потребляемой воды 1 животным, л/сут: 70

Стоимость эл. энергии (1кВт*ч), руб: 6

Результат:

Площадь поглотителя солнечной системы ГВС (площ. 1 тр. ~0,1м2): 30.0 м2 Тепловая мощность солнечной установки ГВС: 12.285 кВт

Производительность горячей воды (тем-ра 75 оС): 161.0 л/час

Производительность горячей воды (тем-ра 18.0 925.0 л/час

Объем потребления воды животными: 1000.0 л/час

Выработка горячей воды солнечной системой ГВС (при норме 14000.0 л/сут):

4625.0 л/сут

Производительность системы ТН (тем-ра воды 18.0 1306.0 л/час

Время работы ТН для покрытия потребности в воде (тем-ра 18.0 7.18 час Эл. энергия потребляемая ТН (в системе с солн. коллект.):

33.028 кВт*ч/сут; 12055.22 кВт*ч/год Стоимость эл. энергия ТН (в системе с солн. коллект.):

0.2 тыс.руб/сут; 72.33 тыс.руб/год

Расчет потребления эл. энергии на нагрев воды для поения животных с использованием электрических водонагревателей, объемов потребления воды животными - 1000.0 л/час:

Мощность ТЭНа эл. водонагревателя: 12 кВт

Эл. энергия потребляемая ТЭНом эл. водонагревателя:

168.0 кВт*ч/сут; 61320.0 кВт*ч/год Стоимость эл. энергия ТЭН эл. водонагревателя:

1.01 тыс.руб/сут; 367.92 тыс.руб/год

>>>

Основываясь на полученных выходных данных программы расчета, определим основные технико-экономические показатели реализации проекта по реконструкции системы ГВС коровника на 200 голов.

Прибыль после установки альтернативной системы ГВС будет представлять разницу между затратами производства на оплату электрической энергии [9], использованную для нагрева воды электрическими ТЭНами и тепловым насосом (рис. 5).

2300 2200 2100 2000 1900

* 1 .1 ии

1 1600

0 1500 = 1400 ~ 1300

Е" 1200 « 1100

1 1000 " 900 2 800 ~ 700 - 600 а. 500 С 400 ГГ 300

200 100 О

0 12 3 4 5

Время, гш

----Альтернативная система ГВС - Традиционная система ГВС

Рис.5. График сравнения затрат на оплату электрической энергии на нагрев воды для поения животных в традиционной и альтернативной системе ГВС коровника

на 200 голов

Капитальные затраты на закупку оборудования и монтаж альтернативной системы ГВС коровника, включающей в себя 10 солнечных коллекторов с 30 вакуумными трубками и тепловой насос «воздух-вода», составляет 1930 тыс.руб. в ценах 2016 года.

Рассчитаем полученную чистую прибыль от внедрения альтернативной системы с учетом инфляции и ежегодного роста тарифов на электроэнергию, определяемую по формуле:

П = П. ки • Ср.; (16)

где П - прибыль, как разница между расходами на оплату электроэнергии в традиционной системе и альтернативной, тыс.руб.; ки=0,91 - коэффициент, учитывающий инфляцию в стране; ктар=1,05 - коэффициент, учитывающий ежегодный рост тарифов на электроэнергию; п - период увеличения тарифов, год.

После определения чистой прибыли от внедрения альтернативной системы, рассчитаем прибыль с учетом коэффициента дисконтирования по формулам:

а = 1/(1+Е)к; (17)

где а - коэффициент дисконтирования определяет стоимость денежного потока с учетом факторов времени; Е=0,1 - ставка дисконтирования (учётная ставка центрального банка России, составляющая 10%); N - период дисконтирования, год.

Пд = Пч ■а ; (18)

где ПД - прибыль с учетом факторов времени, тыс.руб.; ПЧ - прибыль с учетом инфляции и роста тарифов на электроэнергию, тыс.руб.; а - коэффициент дисконтирования.

Расчеты выполним на ближайшие пять лет до 2021 года. Полученные в результате данные сведем в табл. 2.

Таблица 2

Основные экономические показатели внедрения альтернативной системы ГВС для поения

животных в коровнике на 200 голов.

Капиталь-ные затраты в ценах 2016 года, тыс.руб. Ставка дисконтирования/ коэффициент дисконтирования Прибыль с учетом инфляции, тыс.руб./год Дисконтированная прибыль производства, тыс.руб./год Доход, тыс. руб.

Чистый Чистый дисконтированный

1 930 - - - -1 930 -1 930

0,1/1 282 282 -1 648 -1 648

0,1/0,91 296 269 -1 352 -1 379

0,1/0,83 309 256 -1 042 -1 123

0,1/0,75 323 243 -720 -880

0,1/0,68 336 230 -383 -651

0,1/0,62 350 217 -34 -434

0,1/0,56 363 205 329 -229

0,1/0,51 377 193 706 -35

0,1/0,47 390 182 1 096 147

По данным таблицы 2 определим сроки окупаемости проекта по модернизации системы ГВС коровника (рис. 6).

-чд ----чдц

Рис. 6. График сроков окупаемости проекта альтернативной системы ГВС для поения

животных в коровнике на 200 голов.

ВЫВОДЫ

Срок окупаемости капитальных затрат на модернизацию системы ГВС коровника на 200 голов с использованием комбинированной установки нагрева воды солнечными вакуумными коллекторами и тепловым насосом не более шести лет. В отличии от традиционной системы нагрева воды электрическими ТЭНами, требующей значительных затрат электрической энергии, альтернативная система может быть снабжена источником бесперебойного питания, обеспечивающим ее работоспособность при перебоях с электроснабжением. Использование программ, в основу которых заложена методика определения оптимальных параметров систем нагрева воды с использованием солнечных коллекторов и теплового насоса, позволяет сократить время выбора комплектующих такой системы, а так же дать предварительную оценку эффективности работы и окупаемости проекта. В среднесрочной перспективе комбинированные альтернативные системы ГВС могут получить более широкое распространение как в связи с постоянным ростом тарифов на электрическую энергию, так и все большей озабоченностью общественности, вопросами экологической безопасности. Бесспорно, вопросы, связанные с широким использование возобновляемых источников энергии, все еще требуют более детальной проработки, а возможность внедрения таких технологий на этапе проектирования и строительства различных объектов - поддержки на государственном и законодательном уровне.

ЛИТЕРАТУРА

1. Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм крупного рогатого скота крестьянских (фермерских) хозяйств РД-АПК 1.10.01.03-12 Министерство сельского хозяйства РФ - М, 2012.

2. Эрк А.Ф., Никитин А.В., Судаченко В.Н. Концепция создания демонстрационной зоны высокой энергоэффективности сельскохозяйственного производства Ленинградской области с использованием местных и возобновляемых источников энергии

/INTERNATIONAL RENEWABLE ENERGY CONGRESS REENCON-XX // Proceedings of the International Renewable Energy Congress - XXI: Energy & Economic Efficiency October 27-29 2015, Moscow, С. 362-365

3. Никитин А.В. Использование энергии солнца и ветра в сельском хозяйстве / А.В. Никитин // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2015. - №86. - С.190-198

4. Эрк А.Ф., Никитин А.В. Использование активных и пассивных солнечных коллекторов в системах солнечного водонагрева в Северо-Западном регионе РФ /А.Ф. Эрк, А.В. Никитин // Энергосберегающие технологии и технические средства для их обеспечения в сельскохозяйственном производстве: Междунар. науч.-прак. конф. молод. ученых, г. Минск, 25-26 августа 2010 г./РУП НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства. -Минск, 2010. - С. 277-280

5. Технические характеристики тепловых насосов производства компании «ALTALGrup» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.altalgroup.com/pages/air/ air0018.html свободный.

6. Климат Санкт-Петербурга и Ленинградской области [Электронный ресурс] ФГБУ «Северо-Западное управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды». -Режим доступа: http://www.meteo.nw.ru/articles/index.php?id=2, свободный (дата обращения 08.08.16)

7. Метеоданные с погодной станции WeatherLink, с сайта «Погода в г.Пушкин» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://weather-pushkin.jimdo.com, свободный (дата обращения 10.08.16)

8. Никитин А.В. Методика расчета оптимального количества плоских солнечных коллекторов / А.В. Никитин // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2016. - №88. -С.89-98

9. Кожевников Н.Н. Экономика и управление энергетическими предприятиями / Н.Н. Кожевников - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 432 с.

УДК 631.3

КОНЦЕПТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ

С.Н. МАТЕЙЧИК; Э.А. ПАПУШИН, канд. техн. наук

В статье представлена разработка концептуальной модели данных (ЕЯ-модель) инвариантной к структуре базы данных, реализующей способ определения предельной пропускной способности кормоуборочного комбайна.

Объектом исследования является способ определения значений предельной пропускной способности кормоуборочного агрегата, которые необходимы для обоснования рационального комплектования и эффективного использования взаимодействующих машин в составе технологических комплексов. Предложенная концептуальная модель имеет практическую

45