CC BY
35
05.20.02
УДК 62-98:697.7
РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛООБМЕННИКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОБОГРЕВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
© 2019
Ирина Георгиевна Ершова, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории электрофизического воздействия на сельскохозяйственные объекты и материалы ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», Москва (Россия) Дмитрий Витальевич Поручиков, научный сотрудник лаборатории электрофизического воздействия на сельскохозяйственные объекты и материалы ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», Москва (Россия) Дмитрий Анатольевич Тихомиров, доктор технических наук, профессор РАН, главный научный сотрудник лаборатории электротеплообеспечения и энергоснабжения ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», Москва (Россия) Станислав Семенович Трунов, кандидат технических наук, ведущий специалист консультационно-экспертного отдела ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ», Москва (Россия) Владимир Викторович Косолапов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Информационные системы и технологии» ГБОУ ВО «Нижегородский государственный инженерно-экономический университет»
Аннотация
Введение: статья описывает метод расчета конструктивных параметров теплообменника установки для получения тепловой энергии с целью поддержания температурного режима помещения сельскохозяйственных объектов. Предположено, что применение низкопотенциальной энергии в овощехранилищах в режиме рециркуляции воздуха в помещении позволяет существенно снизить затраты на энергоноситель, затрачиваемый на создание необходимого температурного режима.
Материалы и методы: рассматриваются конструктивные параметры и режимы работы функционирования установок для получения тепловой энергии с использованием возобновляемых источников энергии, на основе которых создана методика расчета основных конструктивных параметров теплообменника установки для получения тепловой энергии с целью обогрева овощехранилищ.
Результаты: предложены схемы установки для получения тепловой энергии с целью обогрева сельскохозяйственных объектов с использованием низкопотенциального источника энергии грунта и солнечной энергии, например, для картофелехранилища. Разработана методика расчета основных конструктивных параметров теплообменника установки для обогрева сельскохозяйственных объектов.
Обсуждение: представленные схемы разработанных установок для получения тепловой энергии с использованием возобновляемых источников энергии, защищенные патентами, позволяют снизить энергозатраты при создании оптимального микроклимата овощехранилища по сравнению с использованием традиционных источников энергии на 55 процентов. Теплообменник установки предназначен для получения тепловой энергии с целью поддержания температурного режима помещения сельскохозяйственных объектов. Метод расчета конструктивных параметров теплообменника установки позволит определить расход воды, площадь поверхности обогрева, длину теплообменника.
Заключение: предложена схема установки для получения тепловой энергии для обогрева картофелехранилища с использованием низкопотенциального источника энергии грунта и солнечной энергии, внедрение которой позволит снизить затраты энергии на 55 процентов. Разработанный метод расчета позволит определить основные конструктивные параметры теплообменника установки для обогрева сельскохозяйственных объектов. Ключевые слова: возобновляемый источник энергии грунта, картофелехранилище, конструктивные параметры, низкопотенциальная и солнечная энергия, обогрев, ресурсосбережение, сельскохозяйственный объект, тепловая энергия, тепловой насос, тепловой баланс, теплообменник, фазовый переход, энергосбережение.
Для цитирования: Ершова И. Г., Поручиков Д. В., Тихомиров Д. А., Трунов С. С., Косолапов В. В. Расчет конструктивных параметров теплообменника установки для обогрева сельскохозяйственных объектов // Вестник НГИЭИ. 2019. № 2 (93). С. 19-36.
CALCULATION OF CONSTRUCTIVE PARAMETERS OF THE HEAT EXCHANGER OF INSTALLATION FOR HEATING AGRICULTURAL OBJECTS
© 2019
Irina Georgievna Ershova, Ph. D. (Engineering), researcher of the laboratory of electrophysical effects on agricultural objects and materials Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow (Russian Federation) Dmitriy Vitalyevich Poruchikov, researcher of the laboratory of electrophysical effects on agricultural objects and materials Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow (Russian Federation) Dmitriy Anatolievich Tihomirov, Dr. Sci. (Engineering), professor RAS, chief researcher of the laboratory of electric heating and power supply Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow (Russian Federation) Stanislav Semenovich Trunov, Ph. D. (Engineering), leading specialist of consulting and expert department Federal Scientific Agroengineering Center VIM, Moscow (Russian Federation) Vladimir Viktorovich Kosolapov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Information systems and technology» Nizhny Novgorod state engineering-economic university, Knyaginino (Russia)
Abstract
Introduction: this article describes the method of calculating the design parameters of the heat exchanger of the installation for obtaining heat energy in order to maintain the temperature regime of the premises of agricultural facilities. It is assumed that the use of low-potential energy in vegetable stores in the recirculation mode of air in the room can significantly reduce the cost of energy consumed to create the necessary temperature.
Materials and Methods: the design parameters and operating modes of the developed installations for the generation of thermal energy using renewable energy sources are considered, on the basis of which a method has been developed for calculating the basic design parameters of the heat exchanger of the installation for generating thermal energy for heating vegetable stores.
Results: proposed installation schemes for obtaining thermal energy for obtaining thermal energy for heating agricultural objects using a low-potential source of energy for soil and solar energy, for example, for a potato storage facility. A method has been developed for calculating the main design parameters of the heat exchanger of an installation for heating agricultural objects.
Discussion: the presented diagrams of the developed installations for the production of thermal energy using renewable energy sources, protected by patents, reduce the energy consumption when creating the optimal microclimate of the vegetable store, compared to the use of traditional energy sources, by 55 percent. The heat exchanger of the installation is designed to produce thermal energy in order to maintain the temperature conditions of the premises of agricultural facilities. The method of calculating the structural parameters of the heat exchanger of the installation will determine the water consumption, the heating surface area, the length of the heat exchanger.
Conclusion: the proposed installation scheme for obtaining thermal energy for heating the potato storage using low-potential energy source of soil and solar energy, the introduction of which will reduce energy costs by 55 percent. The developed calculation method will make it possible to determine the main design parameters of the heat exchanger of the installation for heating agricultural facilities.
Keywords: renewable energy source of soil, the potato storage, design parameters, low-potential and solar energy, heating, resource saving, the agricultural object, thermal energy, the heat pump, heat balance, heat exchanger, phase transition, energy saving.
For citation: Ershova I. G., Poruchikov D. V., Tihomirov D. A., Trunov S. S., Kosolapov V. V. Calculation of constructive parameters of the heat exchanger of installation for heating agricultural objects // Bulletin NGIEI. 2019. № 2 (93). P. 19-36.
Введение
В результате проведения обзора научных изысканий в исследуемой области разработки технологического оборудования и электротехнологии, позволяющих обеспечить качество хранения картофеля, таких авторов, как Д. С. Стребков, А. М. Баши-лов, В. А. Воробьев, А. К. Лямцов, И. Л. Волкинд, Б. П. Коршунов; систем, позволяющих обеспечить контроль и автоматическое регулирования температурных параметров хранилищ - И. Ф. Бородин, А. С. Клюев, Н. Н. Иващенко, В. А. Бесекерский, Е. П. Стефани, В. Н. Тимофеев, Ю. Н. Цветков, Т. А. Исмайлов и др., геотермальных теплонасосных систем тепло- и хладоснабжения - Г. П. Васильев, Д. Макмайкл, Д. Ю. Соболев и др., дает основание полагать, что применение низкопотенциальной энергии в овощехранилищах в режиме рециркуляции воздуха в помещении позволяет существенно снизить издержки на энергоноситель, затрачиваемый на создание необходимого температурного режима овощехранилища.
Обзор научных источников литературы свидетельствует о перспективах применения низкопотенциальной энергии в овощехранилищах для нагрева его в зимнее время, которое позволяет существенно снизить энергозатраты на создание необходимого температурного режима в помещении [1; 2]. На данный момент в мировом масштабе большое значение уделяется энергосбережению, в том числе за счет активного внедрения нетрадиционных источников энергии [3; 4; 5].
Применение существующих обогревателей, оснащенных теплообменниками, калориферов позволяет решать проблему поддержания микроклимата на сельскохозяйственных объектах. Однако они имеют сложную конструкцию, требуют высоких капитальных, эксплуатационных и электроэнергетических затрат [6].
В Германии реализация тепловых насосов увеличилась на 15 процентов (27 500 единиц продано).
Цель исследований - разработать схему установки для получения тепловой энергии с целью обогрева сельскохозяйственных объектов.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ разработанных установок для поддержания микроклимата овощехранилища, обосновать и разработать схему установки для обогрева картофелехранилища с использованием низкопотенциальной энергии,
- разработать метод расчета конструктивных параметров теплообменника установки для получения тепловой энергии с целью обогрева картофелехранилища.
Проблема сохранения качества овощей имеет важное народно-хозяйственное значение. При хранении картофеля потери достигают 30-40 %, во многих случаях - 60 %.
Использование возобновляемого экологически чистого источника энергии позволяет создать оптимальные условия хранения овощей и снизить энергозатраты до 55 процентов [6]. В таких установках электроэнергия расходуется на работу компрессора и насоса.
Материалы и методы
В представленной рукописи рассматриваются конструктивные параметры и режимы работы созданных установок для получения тепловой энергии с использованием возобновляемых источников энергии, на базе которых разработана методика расчета основных конструктивных параметров теплообменника установки для получения тепловой энергии с целью обогрева овощехранилищ. Для расчетов применяли ресурс SmartCalc (в соответствии с СНиП 23-02-2003, СП 23-101-2004, ГОСТ Р 54851—2011, СТО 00044807-001-2006).
4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 О
л*
Jk 4000
> 3200
Я 2900 V^2650 \
JT2200
Ж*Г\<Ь 50
V.1200
« 750 71
Рис. 1. Расход электроэнергии картофелехранилища, кВт-ч Fig. 1. Electric power consumption of potato storage, kWh
Результаты
Цель задачи - разработать метод расчета конструктивных параметров теплообменника установки для по-лучения тепловой энергии с целью обогрева картофелехранилища
Обоснование способа и технологическая схема системы обогрева воздуха
Анализ энергетических затрат картофелехранилища «Слава картофелю» в Чувашской Республике за 2017-2018 гг. показывает на необходимость обогрева помещения с мая по август (рисунок 1), при этом затраты электроэнергии, в том числе на освещение, высокие и составляют до 4 000 кВт-ч / мес. В
связи с этим применение нетрадиционных возобновляемых источников энергии актуально [7; 8; 9].
Разработаны схемы установки для получения тепловой энергии с целью обогрева сельскохозяйственных объектов с использованием низкопотенциального источника энергии грунта и солнечной энергии для сельскохозяйственных объектов, например, для картофелехранилища (рисунок 2, 3 (патент № 100873), 4 (патент № 123909), 5, 6 (патент № 103579), 7 (патент № 109507), 8).
Процесс получения тепловой энергии из низкопотенциальной (НПЭ) представлен на рисунке 2 и возможен за счет применения теплового насоса.
Рис. 2. Структурная схема помещения для преобразования НПЭ: 1 - тепловой насос; 2, 6, 7 - электрические регуляторы низкопотенциального источника энергии, тепло- и хладоносителя, отработанного НПЭ соответственно; 3 - теплообменник; 4, 8 - вентиляторы; 5 - увлажнитель воздуха; 9 - помещение преобразования энергии; 10 - овощехранилище; 11, 12, 14 - каналы НПЭ; 13 - воздуховод для вентиляции картофелехранилища; 15 - канал отработанного НПЭ и тепло- хладоносителя; 16, 17, 18 - каналы отработанного хладоносителя, теплоносителя и НПЭ соответственно; 19 - канал хладоносителя; 20 - канал теплоносителя; 21 - канал хладо- теплоносителя; 22 - канал отработанного НПЭ; 23 - канал теплоносителя (хладоносителя) для других потребителей; 24 - канал отработанного теплоносителя (хладоносителя); 25 - заслонка для подачи воздуха из овощехранилища; 26 - заслонка для подачи наружного воздуха Fig. 2. Structural diagram of the room for the conversion of IPP: 1 - heat pump; 2, 6, 7 - electric regulators of a low-potential energy source, heat and coolant, spent LET, respectively; 3 - heat exchanger; 4, 8 - fans; 5 - air humidifier; 9 - energy conversion facility; 10 - vegetable storage; 11,12,14 - channels IPE; 13 - duct for ventilation of the potato storage; 15 - kalal of spent IPP and coolant; 16,17,18 - channels of the spent coolant, heat carrier and TES, respectively; 19 - coolant channel; 20 - coolant channel; 21 - coolant channel; 22 - channel of spent IPE; 23 - coolant channel (coolant) for other consumers; 24 - channel of the spent coolant (coolant); 25 - damper for air supply from the vegetable storage; 26 - damper for fresh air
Рис. 3. Принципиальная схема системы для хранения картофеля: 1 - корпус хранилища; 2 - станция управления; 3 - теплое помещение; 4 - входная дверь; 5 - окно хранилища; 6 - увлажнитель воздуха; 7 - контейнеры с картофелем; 8, 10 - термоэлектрический охладитель-нагреватель (ТОН); 9, 11 - электронагреватель; 12, 13 - электровентиляторы; 14 - электропривод; 15 - электрический насос; 16, 17 - датчики температуры; 18 - теплообменник; 19 - расширительный бачок; 20 - блок управления; 21 - блок сравнения; 22 - задатчик; 23 - блок реверса напряжения; 24 - таймер; 25 - блок управления таймером; 26 - пульт управления подогревателем помещения; 27 - переключатель; 28 - блок управления подогревателем помещения; 29 - блок сравнения; 30 - задатчик; 31 - грунт; 32 - автопогрузчик; 33, 34, 35, 36, 37, 38 - каналы охлаждающей жидкости «горячих», «холодных» спаев ТОН; 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 - каналы подачи электроэнергии;
49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 - каналы подачи сигналов; 58 - канал отвода отработанного воздуха в атмосферу; 59 - озонатор Fig. 3. Schematic diagram of the system for storing potatoes: 1 - storage housing; 2 - control station; 3 - a warm room; 4 - front door; 5 - storage window; 6 - air humidifier; 7 - containers with potatoes; 8, 10 - thermoelectric cooler-heater (TON); 9, 11 - electric heater; 12, 13 - electric fans; 14 - electric drive; 15 - electric pump; 16.17 - temperature sensors; 18 - heat exchanger; 19 - a broad tank; 20 - control unit; 21 is a comparison unit; 22 - setting device; 23 - voltage reverser unit; 24 - timer; 25 - timer control unit; 26 - room heater control panel; 27 - switch; 28 - control unit for the space heater;
29 - comparison unit; 30 - setting device; 31 - ground; 32 - forklift; 33, 34, 35, 36, 37, 38 - coolant channels of «hot», «cold» junctions of the OET; 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 - electricity supply channels; 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57 - signal feed channels; 58 - channel exhaust exhaust air into the atmosphere; 59 - ozonizer
Рис. 4. Система поддержания температурного режима картофелехранилища с использованием теплового насоса с модернизированными электрическими регуляторами: 1, 2 - каналы подвода и отвода низкопотенциального источника энергии; 3 - электрический компрессор; 4 - конденсатор; 5 - дроссельный вентиль; 6 - основной испаритель, 7 - дополнительный испаритель; 8 - электрический регулятор с твердым наполнителем и ЭН; 9 - картофелехранилище; 10, 11 - электрические насосы; 12 - релейно-импульсный регулятор; 13 - электрический регулятор с твердым наполнителем и ТМ; 14 - объект отопления; 15 - датчик температуры; 16 - блок управления; 17 - блок сравнения 17; 18 - задатчик; 19 - блок питания; 20 - переключатель 20; I - контур НПИЭ; II - контур хладагента; III - контур теплоносителя; IV - контур хладоносителя Fig. 4. The system of maintaining the temperature regime of the potato storage using a heat pump with modernized electric regulators: 1, 2 - channels for supplying and discharging a low-potential energy source; 3 - electric compressor; 4 - capacitor; 5 - throttle valve; 6 - the main evaporator, 7 - additional evaporator; 8 - electric regulator with solid filler and EH; 9 - potato storage; 10, 11 - electric pumps; 12 - relay-pulse controller; 13 - electric regulator with solid filler and TM; 14 - heating object; 15 - temperature sensor; 16 - control unit; 17 is a comparison unit 17; 18 - setting device; 19 - power supply; 20 - switch 20; I - NPAE contour; II - refrigerant circuit; III - coolant circuit; IV - coolant circuit
j к
1-t
Рис. 5. Принципиальная схема устройства для регулирования температурного режима хранения картофеля с использованием электрического регулятора с твердым наполнителем и электронагревателем:
1 - основной электрический регулятор с тремя патрубками: 2 - патрубок для подвода энергоносителя; 3 - патрубок для отвода энергоносителя в картофелехранилище; 4 - патрубок для отвода энергоносителя;
5 - шток; 6,7 - клапаны; 8,9 - седла; 10 - корпус наполнителя; 11 - твердый наполнитель; 12 - электронагреватель; 13 - картофелехранилище; 14 - датчик температуры; 15 - источник тепловой энергии; 16 - источник холода; 17,18 - электромагнитные клапаны; 19, 20 - дополнительные электрические регуляторы; 21 - объект отопления; 22 - потребитель холода; 23 - блок управления; 24 - блок сравнения;
25 - задатчик; 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 - каналы энергоносителей; 39, 40, 41, 42, 43 - каналы подачи электроэнергии; 44, 45, 46 - каналы подачи электрических сигналов Fig. 5. The system of maintaining the temperature regime of the potato storage using a heat pump with modernized electric regulators: 1, 2 - channels for supplying and discharging a low-potential energy source; 3 - electric compressor; 4 - capacitor; 5 - throttle valve; 6 - the main evaporator, 7 - additional evaporator; 8 - electric regulator with solid filler and EH; 9 - potato storage; 10, 11 - electric pumps; 12 - relay-pulse controller;
13 - electric regulator with solid filler and TM; 14 - heating object; 15 - temperature sensor;
16 - control unit; 17 is a comparison unit 17; 18 - setting device; 19 - power supply; 20 - switch 20;
I - NPAE contour; II - refrigerant circuit; III - coolant circuit; IV - coolant circuit
Рис. 6. Принципиальная схема установки: 1 - солнечный коллектор; 2 - теплообменник;
3 - аккумулятор теплоты; 4 - солнечные лучи; 5 - испаритель; 6 - турбина; 7 - генератор;
8 - конденсатор; 9 - абсорбционная холодильная установка; 10 - отопительный объект; 11 - грунтовый теплообменник; 12 - грунт; 13, 14, 15 - электрические насосы; 16 - релейно-импульсный регулятор; 17 - электрический регулятор с твердым наполнителем и ТМ, 18 - электрический регулятор с твердым наполнителем и ЭН; 19 - блок управления; 20 - блок питания; 21,23 - блоки сравнения;
22, 24 - задатчики; 25, 26 - датчики температуры; 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 - каналы подачи теплоносителей; 41, 42, 43, 44 - каналы подачи легкокипящего вещества; 45, 46, 47 - каналы низкопотенциального теплоносителя; 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55 - каналы подачи электроэнергии; 56 - канал подачи электроэнергии потребителю; 57, 58, 59, 60, 61, 62 -каналы подачи электрических сигналов; 63 - контакт замыкающий Fig. 6. Schematic diagram of the installation: 1 - solar collector; 2 - heat exchanger; 3 - heat accumulator; 4 - the sun's rays; 5 - evaporator; 6 - turbine; 7 - generator; 8 - capacitor; 9 - absorption refrigeration unit;
10 -heating facility; 11 - ground heat exchanger; 12 - ground; 13, 14, 15 - electric pumps; 16 - relay-pulse controller;
17 - an electric regulator with a solid filler and TM, 18 - an electric regulator with a solid filler and EN;
19 - control unit; 20 - power supply; 21.23 - comparison units; 22, 24 - setting devices; 25, 26 - temperature sensors;
27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40 - coolant supply channels; 41, 42, 43, 44 - feed channels for low-boiling substance; 45, 46, 47 - low-grade coolant channels; 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55 -power supply channels; 56 - the channel of power supply to the consumer;
57, 58, 59, 60, 61, 62 - channels for applying electrical signals; 63 - closing contact
60 11 63
-
-—
Рис. 7. Принципиальная схема энергоресурсосберегающей системы:
Ivy vy /Ч vy vy
- солнечный источник тепловой энергии; 2 - низкопотенциальный источник энергии; 3 - тепловой насос; 4 - искусственный источник тепловой энергии; 5 - турбина; 6 - генератор; 7 - испаритель; 8 - конденсатор;
9 - объект отопления; 10 - абсорбционная холодильная машина; 11, 12 - электрический насос; 13, 14, 15, 16; 17, 18 - электрические регуляторы; 19 - блок управления; 20, 23, 26 - датчики температуры; 21, 24, 27 - блок сравнения; 22, 25, 28 - задатчики; 29 - сигнализатор; 30 - эксплуатационный пульт управления; 31 - переключатель ВИЭ; 32 - переключатель ИИЭ; 33 - газовый баллон; 34 - электромагнитный клапан; 35 - газовый котел; 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 - канал теплоносителей; 47, 48, 49, 50 - каналы низкокипящего вещества; 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 - канал подачи электроэнергии; 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76 - канал подачи электрических сигналов; 77 - канал передачи электроэнергии к потребителю; 78, 79 - каналы подачи газа в котел Fig. 7. Schematic diagram of the energy-saving system: 1 - solar source of thermal energy; 2 - low potential energy source; 3 - heat pump; 4 - an artificial source of thermal energy; 5 - turbine; 6 - generator; 7 - evaporator; 8 - capacitor; 9 - heating object; 10 - absorption refrigeration machine; 11, 12 - electric pump; 13, 14, 15, 16; 17, 18 - electric regulators; 19 - control unit; 20, 23, 26 - temperature sensors; 21, 24, 27 - comparison unit; 22, 25, 28 - setting knobs; 29 - warning device; 30 - operational control panel; 31 - RES switch; 32 - switch AIE; 33 - gas cylinder; 34 - solenoid valve; 35 - gas boiler; 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60 -channel of heat-transfer fluids; 47, 48, 49, 50 - channels of low-boiling substance; 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 -power supply channel; 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76 - channel for supplying electrical signals; 77 - power transmission channel to the consumer; 78, 79 - channels of gas supply to the boiler
Абсорбционный преобразователь теплоты обладает простотой конструкции, причем электроэнергия расходуется только на привод насосов и обеспечение функционирования элементов автоматики.
Температура грунта ниже глубины его промерзания (более 20 м) - постоянна и имеет значе-
ние 8-10 °С. Для получения этой энергии используют грунтовые теплообменники (ГТ), обычно выполненные из пластиковой трубы (таблица 1). При проектировании ГТ важно оценить качество сельскохозяйственной техники, обеспечивая его надежность [16].
Таблица 1. Параметры пластиковых труб Table 1. The design parameters of plastic pipes
Параметр / Parameter Внутренний диаметр трубы, din, мм / Internal pipe diameter, dm, mm
Значения / Value 26 40 47 51
Наружный диаметр трубы, dont, мм / Outer pipe diameter, dont, mm 32 47,4 56,2 62,6
Толщина стенки трубы, Sp, мм / Pipe wall thickness, Sp, mm 3 3,7 4,6 5,8
Коэффициент теплопроводности X, Вт/м 0С / Heat conductivity coefficient X, W/m 0С 0,4 0,4 0,4 0 ,4
Разработана система, обеспечивающая поддержание необходимых параметров микроклимата
помещении при одновременном снижении энергетических затрат (рисунок 8) [6].
Рис. 8. Система обогрева и охлаждения помещения: 1 - овощехранилище; 2 - теплообменник; 3 - вентилятор; 4 - циркуляционный насос; 5 - ёмкостной электроводонагреватель; 6 - трехходовой клапан с электроприводом; 7 - обратный клапан; 8 - тройник; 9 - регулятор температуры; 10 - ГТ; 11 - скважина; 12 - микроконтроллер Fig. 8. Room heating and cooling system: 1 - vegetable store; 2 - heat exchanger; 3 - fan; 4 - circulation pump; 5 -capacitive electric heater; 6 - three-way valve with electric; 7 - check valve; 8 - tee; 9 - temperature controller; 10 - GT; 11 - well; 12 - microcontroller
Разработана методика расчета основных конструктивных параметров теплообменника установки для поддержания микроклимата сельскохозяйственных объектов.
Расчёт теплообменника установки (теплового насоса)
Расчёт сводится к выбору конструктивных и энергетических параметров пластинчатого теплообменника установки, а также к определению расхода и скорости потока воды, проходящей по теплообменнику.
Расчётную нагрузку на теплообменник можно найти из уравнения теплового баланса помещения. Однако в отличие от общепринятого расчёта [11; 12; 13; 14] в данном случае обогрев воздуха помещения необходимо осуществлять в переходный период года (например, при +4 °С). Процесс осуществляется за
счёт обогрева воздуха помещения, проходящего через теплообменник установки, расположенный внутри помещения овощехранилища.
Суммарные потери теплоты в картофелехранилище определяют из следующего равенства:
^потерь _ 0огр, Дж/ч,
где 0огр =6пок, бпол, ббок, бтор - теплопотери через покрытия, пол, боковые и торцевые стенки соответственно, Дж/ч.
Основные потери теплоты QогV через ограждающие конструкции (Дж/ч) находим через следующее выражение:
богр
• F -At R
где Кп - поправочный коэффициент к расчетной разнице температур (0,9); ^ - площадь поверхности ограждения, м2; Ы - расчетная разность внутренней
и наружной температур воздуха, оС; Я - общее сопротивление теплопередаче ограждений, м2- ч- оС / Дж,
^ _ 1 _ Агт
к ^¡т
где - отношение толщины ограждения (м) и ко-
^¡т
эффициента теплопроводности [Вт/(м-°С)].
Т. к. картофель убирается в относительно теплый период времени, то после его закладки до начала холодов необходимо охлаждать помещение. С наступлением холодов появляется необходимость поддерживания температурного режима в помещении. Расход тепла на подогрев приточного воздуха находим по формуле:
б = СжМЫ, Дж/ч, где Са1г - весовая теплоемкость воздуха, Дж/кг^С; М - количество воздуха, поступающего в картофелехранилище, кг/ч.
Из уравнения теплового баланса определяем количество воздуха, поступающего в картофелехранилище (кг/ч):
К • г
м = —т .
я • С^
Для расчета отопительной нагрузки по квадратуре применяется формула:
0 = Е Я • д • к,
где б - количество тепловой энергии, Вт; - площадь помещения, м2; q - показатель удельной тепловой характеристики, отнесенный к площади помещения, Вт/м2; к - коэффициент, учитывающий климат в районе проживания.
б = (15,75 • 130 + 21 • 120 + 5 • 100 + 7 • 100 + 6 • •100 + 15,75 • 130 + 21 • 120) х 1 = 10 935 Вт = 11 кВт.
Для расчета отопительной нагрузки по объему помещения применяется формула: 0 = ^У • д • к 0 = (47.25 • 45 + 63 •х 40 + 15 • 35 + 21 • 35 + 18 • 35+ +47.25 • 45 + 63 • 40) • 1 = 11 182 Вт = 11.2 кВт.
Для расчета отопительной нагрузки по требованиям СП 50.13330.2012 «Тепловая изоляция зданий» применяется формула расчета теплового потока, проходящего через конструкцию одного типа, например, стены:
Qi = Yr '(tin - tut )• A ,
(5)
где Qi - величина теплопотерь через одно ограждение, Вт; А - квадратура стенки в пределах одного помещения, м2; 4ir - требуемая температура внутри помещения, °С; tout - минимальная температура наружного воздуха, которая держится в течение 5 самых холодных зимних дней, °С; R - сопротивление
толщи наружного ограждения передаче тепла, м2 °С/Вт.
Значение Я зависит от материала стеновой конструкции и толщины ограждения. Для его расчета необходимо определить толщину несущей части внешней стены и отдельно - слоя утеплителя м); коэффициент теплопроводности конструктивных материалов по справочнику (А, Вт/(м°С)), подставить значения в формулу
R =
= 8V
8,
+...,
/ /'к2
определить R для каждого слоя стены по отдельности, результаты сложить, вставить в формулу (5), вычисления повторить отдельно для окон, стен и перекрытия в пределах всех комнат помещения.
Для расчёта потерь теплоты через полы необходимо начертить план помещения, вычислить площадь пола, определить теплопотери на всех участках по формуле (5).
Расход дополнительной энергии при естественной вентиляции находим по формуле:
Qven= С ■ m '{tin - tout) ;
Qven = 0,28 ■ 67,2 ■ 47 = 884 Вт.
Далее энергетические затраты складываются:
Q = Qh + Qven .
Итоговое значение нагрузки на отопительную систему овощехранилища площадью 100 м2 составляет 11,6 кВт.
Площадь поверхности теплообменника F (м2) внутри помещения находим по формуле [3]:
(6)
F =103 • Q/a ,м2 , F /k • At'
где к - коэффициент теплопередачи теплообменника, Вт/ (м2 0С); А = t2 — tl - температурный напор в теплообменнике, 0С.
Если отношение А< 1,7 , то температурный напор определяют как среднеарифметическую разность температур
— = 0,5 • (Атах + А1тп ) , (7)
где — 1тах = 12 - 11 и — 1шт = 1ац- - большая и меньшая разность температур воздуха и воды.
Если это отношение больше 1,7, то температурный напор находят как среднелогарифмическую разность температур воздуха и воды.
А1т„ — А^
(8)
At =
2.31/^,
Коэффициент теплопередачи определяют по эмпирическому выражению:
K = A^Yc -Sc)b • wC, (9)
где A, B и C - постоянные коэффициенты для соответствующих марок теплообменников [10].
Расчёт ГТ установки
Интенсивность передачи тепловой энергии от нагретого теплоносителя к грунту зависит от коэффициента теплопередачи К (Вт/м2 0С), который численно равен величине обратной общему сопротивлению Rcom тепловому потоку, идущему от теплоносителя через стенки трубы в грунт = 1/ Rcom .
В общем виде величина R com состоит из сопротивления теплообмену Rm у внутренней поверхности
стенки трубы, сопротивления теплопроводности
стенки Rwal и сопротивления теплообмену Rout у внешней поверхности трубы [18; 19].
Rcom = Rn + Ко, + Rout • (10)
Сопротивление Rв (м2 0С/Вт) тепловосприятия от теплоносителя к внутренней поверхности трубы теплообменника зависит от коэффициента теплообмена
ат( Вт/м2 0 С) и равно Rm = ^ .
Коэффициент ain в основном зависит от скорости движения воды и ее температуры. Наиболее оптимальное значение ain достигается при наличии развитого турбулентного движения жидкости, которое наступает при скорости движения воды 0,20-0,25 (м/сек).
В инженерной практике, где для вычисления ain в развитом турбулентном режиме течения воды
в трубе, можно воспользоваться упрощённой формулой [15].
аш =(1230 +19 • tw )•
-0,8
0,2
(11)
где ¿е = ¿т - эквивалентный диаметр, равный внутреннему диаметру трубы, м; та - скорость движения воды в трубе, м/сек.; 1 та - средняя температура воды в ГТ, °С.
Скорость движения воды по трубе определяется по формуле
° (12)
та =
3600 • FP '
где О - расход воды через ГТ, м3/час; ^р - живое сечение трубы для прохода воды, м2.
Сопротивление теплопроводности стенки трубы без учёта загрязнения её внутренней поверхности равно
г> _ - '
X
(13)
где 8wal - толщина стенки трубы, м; Xwal - коэффициент теплопроводности стенки трубы, Вт/м3 0 С.
Сопротивление перехода тепловой энергии от наружной поверхности ГТ в грунт RH принимаем равным нулю, так как ГТ должна плотно соприкасаться с грунтом. Тогда общее сопротивление тепловому потоку равно
Rcom = Rn + Rwal • (14)
Расход воды G (м3/час) через ГТ находим по формуле:
Gвод ох= 3600 01ох / [усвод^1 G =3600 • q1.
c. water
- "t 1 вод н)], У Cw.(tw. in tw• out)
где t1w. out - температура воды на выходе из ГТ, 0С.
Принимаем, что температура воды на выходе из ГТ равна температуре грунта, например, 8-10 °С; t1w. in - температура воды на входе в ГТ, равная температуре воды на выходе из теплообменника, установленного в помещении, °С.
Полученные ранее выкладки позволяют решить основную задачу расчета, а именно определить длину трубы для ГТ.
Исходным уравнением для решения этой задачи является основное уравнение теплопередачи.
Q = Кош ■ Fp -(fwmd - tgr dn ■ lp -At] (15)
Rtotal
где - Ktotal - коэффициента теплопередачи, Вт/м2 0С; Rtotal - общее сопротивление теплопередачи, м2 °С/Вт; t:w mid = 0,5( t:w out+ t1 w m ) - средняя температура воды в ГТ; At1 = tV mid- t!gr - перепад температур между средней температурой теплоносителя и температурой грунта, 0С; 1тр - длина зарытой части трубы ГТ, м.
Преобразовывая уравнение (18) относительно lp , получим
Q ' Rtotal
h =-p ж• d At
(16)
wal
Обсуждение
Разработанные установки позволяют поддерживать температурный режим объектов сельского хозяйства путем использования солнечной энергии, низкопотенциального и искусственного источников энергии и абсорбционной холодильной машины, в течение круглого года.
При расчете потребности в тепловой энергии овощехранилища площадью 100 м2 получено значение 11,6 кВт. Далее умножаем это значение на коэффициент теплопотерь 1,1, получаем 12,76 кВт. При расчете получено, что при замораживании 10,75 кг воды выделяется 1 кВт-ч энергии.
Э
Расчёт ГТ охладительной установки
1. На основании проведенного расчёта теплообменника можно рассчитать основные параметры ГТ [6].
Пластиковая труба ГТ din — 32 мм; dout — 26 мм; 8p = 3,7mm ; температура воды на выходе из теплообменника равна температуре воды на входе в ГТ twi = twgi = 16 °С; температура воды на входе в теплообменник равна температуре воды на выходе из ГТ tw2 = twg2 — 8 °С; количество воды, циркулирующей по трубе G — 0,53 м3/ч.; температура грунта tg — 8 °С.
Интенсивность передачи тепловой энергии от нагретого теплоносителя в грунт зависит от коэффициента теплопередачи К (Вт/м2°С), который численно равен величине, обратной общему сопротивлению R тепловому потоку K=1/R.
Общее сопротивление R равно
Rcom = Rin + Rp + Rout, (17)
где Rm - сопротивление теплообмену у внутренней поверхности стенки трубы, м2 0С/Вт; Rp - сопротивление теплопроводности стенки трубы, м2 0С/Вт; Rout - сопротивление теплообмену у внешней поверхности трубы, м2 °С/Вт.
Сопротивление Rm тепловосприятия от теплоносителя к внутренней поверхности трубы зависит от коэффициента теплообмена ain и равно Rnn = 1 .
/«in
Величину <in определим из выражения
(1230 +19-tWmld )■
ш
d Г
(18)
где d - внутренний диаметр трубы, м; та - скорость движения теплоносителя в трубе, м/с; - сред-
няя температура теплоносителя в трубе ГТ, °С.
Скорость движения теплоносителя в трубе определяем по формуле:
О
ш = -
3600- F,
, м/с,
(19)
p
где ^р - площадь внутреннего сечения трубы, м2.
Внутренний диаметр трубы выбираем равным 26 мм (радиус 0,013 м).
Подставляя численные значения, получим скорость течения теплоносителя по трубе ГТ: 0,53
ш = -
■ = 0,278 м/с.
3600-3,14 -(0,013)2 Зная численные значения скорости течения теплоносителя, его средней температуры и диаметра
трубы определяем величину < < =(1230 +19-12)
0,278° 0,026°
= (1230 + 228)-036 = 1093,5 (Вт/м2 *0С).
Таким образом, коэффициент тепловосприя-тия внутренней поверхности трубы равен 1 1
R,„ = -
= 0,000914
Вт/м2 °С.
aiи 1093,5
Полученное значение согласуется с рисунком [15] зависимостью сопротивления Ят теплообмену от расхода теплоносителя О и условного диаметра трубы.
Сопротивление теплопроводности стенки будет
д.
Rp =t
(20)
Из таблицы 1 толщина стенки трубы диаметром din =26 мм составляет Sp=3 мм, а коэффициент теплопроводности Лр = 0,4 Вт/м °С. Тогда сопротивление теплопроводности стенки трубы будет равно Rp = 0,003:0,4 = 0,0075 м2 °С/Вт.
Общее сопротивление тепловому потоку Rcom, способствующему охлаждению теплоносителя, будет равно
Rtotai = Rm + Rp = 0,000914 + 0,0075 = 0,0084 м2 °С/Вт.
Длину трубы ГТ, помещенного в грунт, определяем из выражения
L _ Q ■ Rtotai _ 5-1000-0,0084 _1Q5 g ж- d , - At 3,14-0,032-4 '
OUt 5 5
где At - перепад температур между средней температурой теплоносителя и температурой грунта.
At = Kmid - tg = 0,5 • (8+16)-8 = 4 °С.
Для труб разного диаметра результаты расчета представлены в таблице 2.
Произведен теплотехнический расчет ограждающих конструкций сельскохозяйственного объекта (при помощи smartcalc.ru) [17]. Сопротивление теплопередаче: 2.60 (м2 • °С)/Вт.
Термическое сопротивление ограждающей конструкции - 2.44, сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции - 2,60 (по методу безразмерных величин, координата плоскости максимального возможного увлажнения). Конструкция удовлетворяет требованиям защиты от переувлажнения.
Произведен расчет тепловых потерь через квадратный метр ограждающей конструкции.
Заключение
Разработанные установки позволяют поддерживать температурный режим объектов сельского хозяйства путем использования солнечной энергии, низкопотенциального и искусственного источников
а =
in
энергии и абсорбционной холодильной машины в течение круглого года. Внедрение установки на низкопотенциальном источнике энергии грунта позволит снизить затраты энергии на 55 процентов. Разработанный метод расчета позволит определить основные конструктивные параметры теплообменника установки для обогрева сельскохозяйственных объектов. Расход тепловой энергии 100 м2 овощехрани-
лища составляет 12,76 кВт. Потери тепла за отопительный сезон составляют 42,07 кВт-ч.
Нами рассчитано, что при замораживании 10,75 кг воды выделяется 1 кВт-ч энергии, поэтому перспективным направлением дальнейших исследований считаем применение фазового перехода вода-лед [20; 21] в данной установке для получения энергии для обогрева помещений сельскохозяйственных объектов.
Таблица 2. Расчет длины трубы ГТ
Table 2. Calculation of the length of the pipe ground heat exchanger
Внутренний Толщина Температура воды Температура воды на входе Количество воды, циркулирующей по трубе, Оводох, кг/м3 / The amount of water circulating through the pipe, Gwater, kg/m3 Темпера- Длина трубы ГТ,
Наружный диаметр стенки на выходе из в теплообмен- тура L, м /
диаметр трубы трубы, теплообменника ник, tw1°c / грунта, Length
dout , мм / Outer din, мм / Internal 5, мм / Thickness tw2, °С / Water temperature Water temperature VC / Ground of pipe PiPe
diameter diameter of pipe at the exit at the inlet tempera- ground
dout, mm of a pipe wall, from the heat ex- to the heat ture, heat
din, mm 5, mm changer tw2, ° С exchanger, tw1, ° С t ,°С tlf, c exchanger, L, m
32 26 3,7 16 8 0,53 8 105,0
47,4 40 3,7 16 8 0,53 8 82,2
56,24 47 4,6 16 8 0,53 8 85,0
Таблица 3. Потери тепла в час при сопротивлении теплопередаче (Втч) Table 3. Heat loss per hour at heat transfer resistance (Wh)
Сопротивление теплопередаче / Heat transfer resistance R ±R, % Q ±Q, Втч
Санитарно-гигиенические требования / Sanitary hygiene requirements [Rc] 1.29 -50.19 34.80 17.47
Нормируемое значение поэлементных требований / The normalized value element wise requirements [Re] 1.89 -27.37 23.87 6.53
Базовое значение поэлементных требований / 2.99 15.28 15.04 -2.30
Basic value element requirements [Rr]
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции / Fencing heat transfer resistance [R] 2.60 0.00 17.33 0.00
R + 10 % 2.86 10.00 15.76 -1.58
R + 25 % 3.25 25.00 13.87 -3.47
R + 50 % 3.89 50.00 11.56 -5.78
R + 100 % 5.19 100.00 8.67 -8.67
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тихомиров А. В., Свентицкий И. И., Маркелова Е. К., Уханова В. Ю. Энергетическая стратегия сельского хозяйства России на период до 2030 года. М. : ФГБНУ ВИЭСХ, 2015. 76 с.
2. Расстригин В. Н. Основы электрификации тепловых процессов в сельскохозяйственном производстве. М. : Агропромиздат, 1988. 255 с.
3. ВакуненковВ. А., ПлоцкийП. В. Методика расчета снижения стоимости строительства и эксплуатации хранилищ теплоаккумулирующего вещества специальных сооружений // Военный инженер. 2017. № 1 (3) С. 7-12.
4. Родионова А. В., Боровков М. С., Ершов М. А. Обоснование выбранной частоты электромагнитных излучений при физиопрофилактике крольчат // Нива Поволжья. 2012. № 1 (22). С. 108-110.
5. Васильев А. Н., Будников Д. А., Васильев А. А. Моделирование процесса нагрева зерна в СВЧ-поле универсального электротехнического модуля при различных алгоритмах работы электрооборудования // Вестник аграрной науки Дона. 2016. Т. 1. № 33. С. 12-17.
6. Тихомиров Д. А., Трунов С. С., Растимешин С. А. Расчет основных конструкционных параметров установки охлаждения воздуха с использованием геотермальной энергии // Вестник ВИЭСХ. 2018. № 1 (30). С. 20-27.
7. Васильев Г. П. Теплохладоснабжение зданий и сооружений с использованием низкопотенциальной тепловой энергии поверхностных слоев Земли : монография. М. : Красная звезда. 2006. 120 с.
8. Briganti А. А. Residential Heat Pumps // АВОК. 2001. № 5. pp. 24-30.
9. Baxter R. Р. Energy storage enabling a future for renewable // Renewable Energy World, August, 2002. 125 р.
10. Лебедь А. А. Микроклимат животноводческих помещений. М. : Колос, 1984. 199 с.
11. Табаков П. А. О техническом оснащении сельского хозяйства Чувашской Республики // Техника и оборудование для села. 2013. № 8 (194). С. 10-13.
12. Растимешин С. А., Трунов С. С. Энергосберегающие системы и технические средства отопления и вентиляции животноводческих помещений. М.: ФГБНУ ВИЭСХ, ООО «САМ Полиграфист», 2016. 180 с.
13. Бабаханов Ю. М., Степанова Н. А. Оборудование и пути снижения энергопотребления систем микроклимата. М. : Россельхозиздат, 1986. 215 с.
14. Расстригин В. Н. Стратегия развития систем теплоснабжения в сельскохозяйственном производстве // Труды 9-й Международной научно-технической конференции (16-17 мая 2006 г., г. Москва, ГНУ ВИЭСХ). Часть 3. М. : ГНУ ВИЭСХ. 2006.
15. Егиазаров А. Г., Кокорин О. Я., Прыгунов Ю. М. Отопление и вентиляция сельскохозяйственных зданий (расчёт и проектирование), Киев : Будивельник,1976. 224 с.
16. Дорохов А. С. Эффективность оценки качества сельскохозяйственной техники и запасных частей // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет им. В. П. Горячкина. 2015. № 1 (65). С. 31-35.
17. Онлайн калькуляторы теплотехники ограждающих конструкций: сайт В. А. Киреева. [Электронный ресурс]. URL: https://www.smartcalc.ru (дата обращения: 12.01.2019).
18. Лосев А. Н., Никаноров М. С., Щедрина Е. В. Возможности применения энергоаккумулирующих установок в обогреве сельскохозяйственных помещений // Международный технико-экономический журнал. 2018. № 4. С. 51-57.
19. Сканави А. И. Конструирование и расчет систем водяного и воздушного отопления зданий. М., Строй-издат, 1977. 135 с.
20. Головин Ю. И. Вода и лёд - знаем ли мы о них достаточно // Соровский образовательный журнал. 2000. Т. 6. № 9. С. 68.
21. Кузьмин Г. П. Новые технологии использования теплоты фазовых переходов воды // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. № 5-2. С. 217-221.
Дата поступления статьи в редакцию 10.10.2018, принята к публикации 11.01.2019.
Информация об авторах: Ершова Ирина Георгиевна, кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории электрофизического воздействия на сельскохозяйственные объекты и материалы Адрес: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), 109428, РФ, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5 E-mail: eig85@yandex.ru Spin-код: 5832-2508
Поручиков Дмитрий Витальевич, научный сотрудник лаборатории
электрофизического воздействия на сельскохозяйственные объекты и материалы
Адрес: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный
агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), 109428, РФ, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5
E-mail: dv.poruchikov@yandex.ru
Spin-код: 6969-8846
Тихомиров Дмитрий Анатольевич, доктор технических наук, профессор РАН,
главный научный сотрудник лаборатории электротеплообеспечения и энергоснабжения
Адрес: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный
агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), 109428, РФ, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5
E-mail: tihda@mail.ru
Spin-код: 9409-8655
Трунов Станислав Семенович, кандидат технических наук, ведущий специалист консультационно-экспертного отдела
Адрес: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ), 109428, РФ, г. Москва, 1-й Институтский проезд, дом 5 E-mail: patent17@yandex.ru Spin-код: 7029-9100
Косолапов Владимир Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Информационные системы и технологии»
Адрес: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Нижегородский государственный инженерно-экономический университет», 606340, Нижегородская область, г. Княгинино, ул. Октябрьская, д. 22а E-mail: vladimir.kosolapov@mail.ru Spin-код: 6685-3331
Заявленный вклад авторов: Ершова Ирина Георгиевна: анализ и дополнение текста статьи.
Поручиков Дмитрий Витальевич: сбор и обработка материалов, выполнение графической части. Тихомиров Дмитрий Анатольевич: общее руководство проектом.
Трунов Станислав Семенович: проведение расчетов, подготовка первоначального варианта текста. Косолапов Владимир Викторович: подготовка рукописи к публикации.
Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
REFERENCES
1. Tihomirov A. V., Sventitskij I. I., Markelova E. K., Uhanova V. Yu. Energeticheskaya strategiya sel'skogo hozyajstva Rossii na period do 2030 goda [Energy strategy of agriculture of Russia for the period up to 2030], Moscow: Publ. FGBNU VIEHSKH, 2015. 76 p.
2. Rasstrigin V. N. Osnovy elektrifikatsii teplovyh protsessov v sel'skohozyajstvennom proizvodstve [Basics of electrification of thermal processes in agricultural production], Moscow: Publ. Agropromizdat, 1988. 255 p.
3. Vakunenkov V. A., Plotskiy P. V. Metodika rascheta snizheniya stoimosti stroitel'stva i ekspluatatsii khranilishch teploakkumuliruyushchego veshchestva spetsial'nykh sooruzheniy [The method of calculating the reduction in the cost of construction and operation of storage facilities for heat-accumulating substances of special structures], Voyennyy inzhener [Military Engineer], 2017, No. 1 (3), pp. 7-12.
4. Rodionova A. V., Borovkov M. S., Ershov M. A. Obosnovanie vybrannoj chastoty elektromagnitnyh izluchenij pri fizioprofilaktike krol'chat [Substantiation of the chosen frequency of electromagnetic radiation during physioprophylaxis of baby rabbits], NivaPovolzh'ya [Niva Volga region], 2012. No. 1 (22). pp. 108-110.
5. Vasil'ev A. N., Budnikov D. A., Vasil'ev A. A. Modelirovanie protsessa nagreva zerna v SVCH-pole universal'nogo elektrotekhnicheskogo modulya pri razlichnyh algoritmah raboty elektrooborudovaniya [Simulation of the process of heating the grain in the microwave field of the universal electrical module with various algorithms of electrical equipment], Vestnik agrarnoj nauki Dona [Bulletin of agrarian science of Don], 2016. Vol. 1. No. 33. pp. 12-17.
6. Tihomirov D. A., Trunov S. S., Rastimeshin S. A. Raschet osnovnyh konstruktsionnyh parametrov ustanovki ohlazhdeniya vozduha s ispol'zovaniem geotermal'noj energii [Calculation of the main structural parameters of the installation of air cooling using geothermal energy], Vestnik VIEHSKH [Bulletin VIESH], 2018. No. 1 (30). pp. 20-27.
7. Vasil'ev G. P. Teplohladosnabzhenie zdanij i sooruzhenij s ispol'zovaniem nizkopotentsial'noj teplovoj energii poverhnostnyh sloev Zemli [Heat supply of buildings and structures using low-potential thermal energy of the surface layers of the Earth], monografiya. Moscow: Krasnaya zvezda. 2006. 120 p.
8. Briganti A. A. Residential Heat Pumps, AVOK. 2001. No. 5. pp. 24-30.
9. Baxter R. R. Energy storage enabling a future for renewable, Renewable Energy World, August, 2002. 125 p.
10. Lebed' A. A. Mikroklimat zhivotnovodcheskih pomeshchenij [Microclimate of livestock buildings], Moscow: Publ. Kolos, 1984. 199 p.
11. Tabakov P. A. O tekhnicheskom osnashchenii sel'skogo khozyaystva Chuvashskoy Respubliki [On the technical equipment of agriculture of the Chuvash Republic], Tekhnika i oborudovaniye dlya sela [Technique and equipment for the village], 2013, No. 8 (194), pp. 10-13.
12. Rastimeshin S. A., Trunov S. S. Energosberegayushchie sistemy i tekhnicheskie sredstva otopleniya i venti-lyacii zhivotnovodcheskih pomeshchenij [Energy-saving systems and technical means of heating and ventilation of livestock buildings], Moscow: Publ. FGBNU VIEHSKH, OOO «SAM Poligrafist», 2016. 180 p.
13. Babahanov Yu. M., Stepanova N. A. Oborudovanie i puti snizheniya energopotrebleniya sistem mikroklimata [Equipment and ways to reduce the energy consumption of micro-climate systems], Moscow: Rossel'hozizdat, 1986. 215 p.
14. Rasstrigin V. N. Strategiya razvitiya sistem teplosnabzheniya v sel'skohozyajstvennom proizvodstve [Development Strategy for Heat Supply Systems in Agricultural Production], Trudy 9-jMezhdunarodnoj nauchno-tekhnich-eskoj konferentsii [Proceedings of the 9th International Scientific and Technical Conference] (16-17 maya 2006 g., Moscow, GNU VIEHSKH). Part 3. Moscow: GNU VIEHSKH. 2006.
15. Egiazarov A. G., Kokorin O. Ya., Prygunov Yu. M. Otoplenie i ventilyaciya sel'skohozyajstvennyh zdanij (raschyot i proektirovanie) [Heating and ventilation of agricultural buildings (calculation and design)], Kiev: Publ. Budivel'nik,1976. 224 p.
16. Dorohov A. S. Effektivnost' otsenki kachestva sel'skohozyajstvennoj tekhniki i zapasnyh chastej [Efficiency assessment of the quality of agricultural machinery and spare parts], Vestnik Federal'nogo gosudarstvennogo obra-zovatel'nogo uchrezhdeniya vysshego professional'nogo obrazovaniya Moskovskij gosudarstvennyj agroinzhenernyj universitet im. V. P. Goryachkina [Bulletin of the Federal State Educational Institution of Higher Professional Education Moscow State Agricultural Engineering University. V. P. Goryachkina], 2015. No. 1 (65). pp. 31-35.
17. Onlajn kal'kulyatory teplotekhniki ograzhdayushchih konstruktsij: sajt V. A. Kireeva [Elektronnyj resurs]. Available at: https://www.smartcalc.ru (accessed: 12.01.2019).
18. Losev A. N., Nikanorov M. S., Shchedrina E. V. Vozmozhnosti primeneniya ehnergoakkumuliruyushchih ustanovok v obogreve sel'skohozyajstvennyh pomeshchenij [The possibility of using energy-accumulating heating installations in agricultural premises], Mezhdunarodnyj tekhniko-ehkonomicheskij zhurnal [The international technical-economic journal], 2018. No. 4. pp. 51-57.
19. Skanavi A. I. Konstruirovanie i raschet sistem vodyanogo i vozdushnogo otopleniya zdanij [Design and calculation of water and air heating systems of buildings], Moscow, Publ. Strojizdat, 1977. 135 p.
20. Golovin Yu. I. Voda i lyod - znaem li my o nih dostatochno [Water and ice - do we know enough about them?], Sorovskij obrazovatel'nyj zhurnal [Sorovskiy educational magazine], 2000. Vol. 6. No. 9. 68. p.
21. Kuz'min G. P. Novye tekhnologii ispol'zovaniya teploty fazovyh perekhodov vody [New technologies of using the heat of phase transitions of water], Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental'nyh issledovanij [International Journal of Applied and Fundamental Research], 2017. No. 5-2. pp. 217-221.
Submitted 10.10.2018; revised 11.01.2019
About the authors: Irina G. Ershova, Ph. D. (Engineering), researcher of the laboratory of electrophysical effects on agricultural objects and materials
Address: Federal Scientific Agroengineering Center VIM, 109428, Russia, Moscow, 1st Institutskiy Proezd, 5 E-mail: eig85@yandex.ru Spin-Kog: 5832-2508
Dmitrii V. Poruchikov, researcher of the laboratory of electrophysical effects on agricultural objects and materials Address: Federal Scientific Agroengineering Center VIM, 109428, Russia, Moscow, 1st Institutskiy Proezd, 5 E-mail: dv.poruchikov@yandex.ru Spin-Kog: 6969-8846
Dmitriy A. Tihomirov, Ph. D. (Engineering), professor RAS, chief researcher of the laboratory of electric heating and power supply
Address: Federal Scientific Agroengineering Center VIM, 109428, Russia, Moscow, 1st Institutskiy Proezd, 5 E-mail: tihda@mail.ru SPIN-Kog: 9409-8655
Stanislav S. Trunov, Ph. D. (Engineering), leading specialist of consulting and expert department Address: Federal Scientific Agroengineering Center VIM, 109428, Russia, Moscow, 1st Institutskiy Proezd, 5 E-mail: patent17@yandex.ru Spin-Kog: 7029-9100
Vladimir V.Kosolapov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Information systems and technology»
Address: Nizhny Novgorod state engineering-economic university, 606340, Russian,
Nizhny Novgorod Region, Knyaginino, Oktyabrskaya Str., 22a
E-mail: vladimir.kosolapov@mail.ru
Spin-Kog: 6685-3331
Contribution of the authors: Irina G. Ershova: analysing and supplementing the text.
Dmitrii V. Poruchikov: collection and processing of materials, execution of the graphic part.
Dmitriy A. Tihomirov: managed the research project.
Stanislav S. Trunov: calculation, preparation of the initial version of the text.
Vladimir V. Kosolapov: manuscript preparation for publication.
All authors have read and approved the final manuscript.
