CC BY
29
Технические науки
УДК 636.237.21.055.03.
СИСТЕМА МИКРОКЛИМАТА КОРОВНИКА НА БАЗЕ УСТАНОВКИ ТХУ-50-2-0
Бастрон Андрей Владимирович
к.т.н., доцент кафедры агроинженерии ФГОУ ВО Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск Сибирина Татьяна Федоровна к.б.н., доцент, директор ФГОУ ВО Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск Полубояринов Николай Александрович и.о. доцента кафедры агроинженерии ФГОУ ВО Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск Фролова Татьяна Михайловна магистр 2 курса ФГОУ ВО Красноярский ГАУ Ачинский филиал Россия, г. Ачинск
Аннотация: В предлагаемой системе микроклимата повышается качество приточного воздуха, подаваемого в помещение в режиме рециркуляции вытяжного воздуха, за счет очищения рециркулируемого воздуха от примесей путем его ионизации перед осушением на испарителе компрессорного кондиционера и осаждении заряженных частиц пыли на осадительном электроде ионизационной установки с последующей ионизацией очищенного воздуха, при использовании того же высоковольтного источника питания ионизатора. Система микроклимата быть успешно использована как в системах кондиционирования помещений жилых и общественных зданий (индивидуальные жилые дома, офисы и т.п.), так и в системах микроклимата животноводческих помещений (телятники, коровники и т.п.) с рециркуляцией воздуха. В качестве основы для системы микроклимата коровника предлагается использование теплохолодильной установки ТХУ50-2-0.
Ключевые слова: коровник, система микроклимата, кондиционирование воздуха, рециркуляция воздуха, теплохододильная установка, ионизатор воздуха.
CLIMATE CONTROL SYSTEM INSTALLATION BASED COWSHED THU-50-2-0
Bastron Andrey Vladimirovich
Ph.d., Associate Professor, Department of agroengineering Achinsk branch of the Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Achinsk
Sibirina Tatyana Fedorovna
Ph.d., Associate Professor, Director Achinsk branch of the Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Achinsk Poluboyarinov Nikolay Aleksandrovich The acting Associate Professor of agro engineering Achinsk branch of the Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Achinsk Frolova Tatyana Mihaylovna Magistracy
Achinsk branch of the Krasnoyarsk State Agrarian University Russia, the city of Achinsk
Abstract: In the proposed system of microclimate quality fresh air supplied into the room exhaust air recirculation mode, through the purification of recirculated air from impurities by ionization before draining on the evaporator compressor air conditioner and the deposition of charged dust particles on the ionization electrode installation osaditel'nom with subsequent ionization purified air, when using the same high-voltage power supply an ionizer. Climate control system be successfully used both in air-conditioning of premises of inhabited and public buildings (individual houses, offices, etc.), and in systems of microclimate in livestock buildings (calf houses, barns, etc.) with recirculation of air. As a basis for the microclimate systems is the installation air conditioning barn THU50-2-0.
Keywords: cubicle, climate control system, air conditioning, air recirculation, air conditioning, air Ionizer.
В современном промышленном животноводстве одной из самых актуальных проблем остается создание оптимальных условий содержания животных. При высокой концентрации поголовья скота состояние и состав воздуха в помещениях ухудшаются за счет накопления вредных газов, органических соединений и пыли. Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что хозяйства, где содержат животных в помещениях с воздухом, загрязненным аммиаком, сероводородом, углекислым газом, несут значительные потери от снижения их продуктивности [1]. В коровниках, к указанным отрицательным факторам, прибавляется повышенная влажность воздуха, особенно в переходный (весна, осень) и зимний период.
В сельскохозяйственном производстве России, Украины, Белоруссии, Казахстана и других стран нашла применение установка теплохолодильная передвижная ТХУ50-2-0 (таблица 1), которая предназначена для осушения, подогрева и охлаждения воздуха [2].
Она может быть использована для:
• cушки,
• сельхозпродукции (зерна, сена, семян, чая, табака),
• древесины,
• помещений в период строительства,
• обмоток электродвигателей,
• свежепокрашенных изделий,
• охлаждения теплиц,
• консервации зерна холодом,
• кондиционирования воздуха,
• обогрев и охлаждение жилых, технических и животноводческих помещений,
118
• оснащения полевого овощефруктохранилища и т.д.
Она представляет собой моноблок соединенных в технологической последовательности узлов: воздухоохладитель (испаритель), воздухораспределитель, конденсатор, диффузор, вентиляторы.
Отличается полной заводской готовностью, мобильностью (установлена на шасси автомобильного прицепа), минимальным монтажом (сводящимся к подключению штатного питающего кабеля и штатных воздуховодов).
Использование в коровниках установки ТХУ50-2-0 позволяет снизить энергозатраты на поддержание микроклимата, по сравнению с системами, использующими электрокалориферы, на 30 - 50 %.
Таблица 1. Техническая характеристика установки ТХУ-50-2-0
Холодопроизводительность, кВт (ккал/ч) 44 (37840)
Теплопроизводительность, кВт (ккал/ч) 60 (51600)
Осушающая способность, кг/ч 30
при: температуре воздуха на входе в воздухоохладитель, оС 20
относительной влажности на входе в воздухоохладитель, % 85
расходе воздуха м3/с (м3/ч) 3.14 (11300)
Потребляемая мощность, кВт : в режиме осушки 15
в режиме охлаждения 18
Температура окружающего воздуха, оС 10 ... 30
Температура воздуха на выходе из агрегата, оС (в режиме осушки) 20 ... 35
Относительная влажность воздуха на выходе из агрегата, % (в режиме осушки) 30 ... 40
Охлажденный воздух на выходе, оС (в режиме охлаждения) 0 ... 10
Холодильный агент Я22
Смазочное масло ХФ22с-16
Габаритные размеры, мм 3350x2000x2260
Масса, кг 1440
Транспортная скорость, км/ч 5 ... 15
Отличие предлагаемой нами системы микроклимата помещения от известной [2] заключается в повышении качества приточного воздуха, подаваемого в помещение в режиме рециркуляции вытяжного воздуха, за счет очищения рециркулируемого воздуха от примесей путем ионизации перед осушением на испарителе компрессорного кондиционера и осаждении заряженных частиц пыли и других примесей на осадительном электроде ионизационной установки, а также последующей ионизации очищенного воздуха при использовании того же высоковольтного источника питания ионизатора.
Система микроклимата помещения на основе компрессорного кондиционера 1 для кондиционирования воздуха содержит испаритель 2 и конденсатор 3, присоединенные к ним по одному вентилятору 4 и 5, первый из которых с другой стороны присоединен к приточной шахте 6, а второй к вытяжному воздуховоду 7 помещения 8 (см. рис. 1 - 3). Кондиционер 1 снабжен четырехходовым электромагнитным клапаном 9 на трубопроводе хладагента 10 и тремя воздуховодами 11 - 13 с клапанами 14 - 17, первый из которых присоединен к выбросной шахте 18 и к выходу вентилятора 5 одновременно с воздуховодом 12, другим концом который присоединен к приточному воздуховоду 19 помещения 8, а воздуховод 13 присоединен в выбросной шахте 18 первым по ходу
движения воздуха и к приточному воздуховоду за местом присоединения воздуховода 12. Кроме того, система микроклимата помещения содержит регулируемый клапан 20, а кондиционер 1 име ет компрессо р 21 и дроссель 22.
16
¿С
1-—ЕЗ-
10 1 Ь
13
в
20
'15
23
12
26
19
)Г17
^14
.25
/24
27
,11
23
X
Рисунок 1 - Система микроклимата помещения.
24
ч
е
7
8
2 - Коронируюшие электроды
Рисунок
-25
Рисунок 3 - Осадительный электрод Система микроклимата снабжена униполярным ионизатором, включающим два коронирующих электрода 23, 24 и один осадительный электрод 25, соединенные с высоковольтным источником напряжения 26, при этом первый коронирующий электрод 23 и осадительный электрод 25 размещены последовательно в воздуховоде 27, соединяющем вытяжной вентилятор 5 и испаритель кондиционера 2, а второй коронирующий электрод 24 размещен в приточном воздуховоде 19.
Система микроклимата помещения устроена так, что осадительный электрод 25 ионизатора расположен под испарителем 2 кондиционера 1 (не показано).
120
В системе микроклимата помещения осадительный электрод 25 ионизатора выполнен в виде сетки.
В системе микроклимата помещения коронирующие электроды 23, 24 ионизатора выполнены в виде набора игл.
Установка работает следующим образом.
При включении кондиционера 1, начинают работать компрессор 21 и вентиляторы 4, 5. В зависимости от положения клапанов 14 - 17, а также четырехходового клапана 9, система микроклимата может работать по одному из пяти режимов: подогрев приточного воздуха, охлаждение приточного воздуха, рециркуляция воздуха с подсосом атмосферного, осушение приточного воздуха и полная рециркуляция воздуха.
При температуре наружного воздуха, например 0 oC и ниже, открываются клапаны 17 и 20, а клапаны 14, 15 и 16 закрыты. Воздух из помещения 8 засасывается через вытяжной воздуховод вентилятором 5 и подается в испаритель 2, где охлаждается и отдает тепловую энергию хладагенту, затем через открытый клапан 17 и выбросную шахту 18 удаляется в атмосферу. Атмосферный воздух через приточную шахту 6 засасывается вентилятором 4 в конденсатор 3, где нагревается за счет тепловой энергии отработанного воздуха и через клапан 20 подается с помощью приточного воздуховода 19 в помещение 8.
При снижении температуры наружного воздуха, например, ниже - 20 oC, включается режим рециркуляции с подсосом атмосферного воздуха. При этом клапан 16 открыт, клапан 20 приоткрывается пропорционально сигналу датчика температуры (не показан), а клапаны 14, 15, 17 закрыты. Отработанный воздух вентилятором 5 подается в испаритель 2, где происходит его осушение, и по воздуховоду 13 через открытый клапан 16 подается в помещение 8. Одновременно с этим наружный воздух через приточную шахту 6 вентилятором 4 подается в конденсатор 3, где подогревается тепловой энергией отработанного воздуха и через приоткрытый клапан 20 подается в помещение 8, смешиваясь с осушенным рециркуляционным воздухом.
При открытых клапанах 15, 20 и закрытых клапанах 14, 16 и 17 создается режим полной рециркуляции воздуха. При этом воздух, побуждаемый вентилятором 5, циркулирует по контуру: вытяжной воздуховод, вентилятор 5, воздуховод 15, приточный воздуховод 19, помещение 8. Этот режим можно использовать, как и предыдущий, для очистки воздуха от частичек пыли и других примесей и насыщения его отрицательно заряженными аэроионами.
При включенном униполярном ионизаторе, аэроионы, имеющие отрицательный заряд, стекают с коронирующего электрода 23, размещенного в воздуховоде 27. При этом аэроионы заряжают частицы пыли и другие примеси отрицательным зарядом. Последовательно с коронирующим электродом 23 в воздуховоде 27 расположен осадительный электрод 25, выполненный, например, в виде сетки. Осадительный электрод 25 заземлен, на нем происходит осаждение заряженных частиц пыли и других примесей. Поскольку осадительный электрод 25 ионизатора расположен под испарителем 2 кондиционера 1, на него целесообразно направить конденсат, образующийся на испарителе 2, тем самым обеспечивая смыв осаждаемой на электрод 25 пыли и других примесей, содержащихся в очищаемом воздухе, а также растворение в воде углекислого газа, аммиака и других газов, содержащихся в вытяжном воздухе. Очищенный таким образом рециркуляционный воздух, перед подачей в помещение, дополнительно подзаряжается отрицательно заряженными аэроионами вторым коронирующим электродом 25, размещенном в приточном воздуховоде 19. Для регулирования интенсивности производства отрицательно заряженных аэроионов ионизационной установкой устанавливают, например, между высоковольтным источником напряжения 26 ионизатора и коронирующими электродами 23 и 24 переменные резисторы (не показаны).
Система микроклимата может содержать отдельный биполярный источник для
производства отрицательно и положительно заряженных аэроионов непосредственно в приточном воздуховоде 19 (не показан).
При повышении температуры внутри помещения выше нормы включается режим охлаждения приточного воздуха. В этом режиме клапаны 17 и 20 открыты, а 14, 15 и 16 закрыты. При этом электромагнитный четырехходовой клапан 9 переводится в положение, при котором изменяется направление движения хладагента. При таком режиме конденсатор 3 выполняет функцию испарителя, а испаритель 2 - функцию конденсатора. Приточный воздух засасывается вентилятором 4 и подается на испаритель 3, где охлаждается и подается в помещение 8 через клапан 20 и раздающий воздуховод 19. Тепловая энергия приточного воздуха передается хладагентом в конденсатор 2, который охлаждается воздухом, подаваемым вентилятором 5, который впоследствии удаляется в атмосферу через клапан 17 и выбросную шахту 18.
При повышении температуры приточного воздуха и повышении влажности выше допустимой, например в весенний и осенний периоды года, включается режим осушения приточного воздуха. При этом четырехходовой электромагнитный клапан 9 переводится в положение, при котором изменяется движение хладагента. При этом конденсатор 3 выполняет функцию испарителя, а испаритель 2 - функцию конденсатора. Клапаны 15 и 16 открыты, а клапаны 17 и 20 закрыты. Приточный воздух засасывается вентилятором 4 и подается в испаритель 3, где охлаждается до температуры ниже точки росы, с конденсацией влаги. Затем через клапан 15 и воздуховод 12 осушенный воздух подается в конденсатор 2, где подогревается и по воздуховоду 13 подается в помещение 8. В этом режиме вытяжка осуществляется через шахты естественной вентиляции (не показаны).
Таким образом, в предлагаемой системе микроклимата помещения повышается качество приточного воздуха, подаваемого в помещение в режиме рециркуляции вытяжного воздуха, за счет очищения рециркулируемого воздуха от примесей путем ионизации перед осушением на испарителе компрессорного кондиционера и осаждении заряженных частиц пыли на осадительном электроде ионизационной установки и последующей ионизацией очищенного воздуха при использовании того же высоковольтного источника питания ионизатора. Насыщение приточного воздуха отрицательно заряженными аэроионами, с целью повышения его качественных характеристик, может осуществляться во всех описанных выше режимах. Кроме того, очищение вытяжного воздуха с помощью ионизационной установки может также осуществлено во всех описанных режимах, тем самым улучшая экологическую обстановку вокруг вентилируемого здания, что очень важно, например при вентиляции сельскохозяйственных помещений.
Предлагаемая система микроклимата быть успешно использована как в системах кондиционирования помещений жилых и общественных зданий (индивидуальные жилые дома, офисы и т.п.), так и в системах микроклимата животноводческих помещений (телятники, коровники и т.п.) с рециркуляцией воздуха.
Литература:
1. Энергоэффективные технологии микроклимата в животноводстве / А.Г. Возмилов, Л.Н. Андреев // ЦКЬ:Ы*р:// skotovod.com/energoeffektivnye-texnologii-mikroklimata-v-zhivotnovodstve/#respond (дата обращения 12.12.2016 г.).
2. Установка теплохолодильная передвижная ТХУ50-2-0/ Электронный журнал энергосервисной компании «Экологические системы», №6, 2003 // URL:http:/^sco.co.ua/joumal/2003_6/art90.htm (дата обращения 06.12.2016 г.).
3. Патент РФ №2131560. F24F5/00 / Термотрансформаторная установка // Бастрон А.В., Кулаков Н.В. и др. Заявитель и патентообладатель Красноярский государственный аграрный университет, опубл. 10.06.1999 г.
