CC BY
8
УДК 631.22.019 DOI 10.51794/27132064-2022-4-61
СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К СИСТЕМАМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВОЗДУХА В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ
B.В. Кирсанов, чл.-корр. РАН, доктор технических наук, профессор И.М. Довлатов, кандидат технических наук
И. В. Комков, специалист
C. С. Юрочка, младший научный сотрудник
ФГБНУ «Федеральный Научный Агроинженерный Центр ВИМ» E-mail: ilyakomkov10@yandex.ru
Аннотация. Изучено влияние показателей параметров микроклимата в разные периоды года на физиологическое состояние животных и их продуктивность. Рассмотрены и изложены методы воздействия на них. Выделены преимущества и недостатки предложенных методов, а также сформулированы и обоснованы пути их решения. Выявлено, что порядка 57% систем неавтоматизированы, а также имеют высокую степень энергопотребления (до 35%) относительно ближайших аналогов. Найден более грамотный способ решения существующей проблемы, связанный с мониторингом и корректировкой необходимых параметров микроклимата в помещении для содержания животных в сельском хозяйстве. Частично проблема энергопотребления решается возможностью прогретого воздуха естественно удаляться из помещения. Приведено научно обоснованное техническое решение обеспечения параметров микроклимата. Разработана схема теплообменника, обоснованы его конструкция и расположение в системе, что позволяет прогнозировать ее энергоэффективность, сформированы главные узлы системы и объяснены их функции, а также выделены компоненты, из которых они состоят. Сформированы задачи для осуществления контроля данного устройства. Выделен ряд задач для проведения дальнейших исследований. Авторами проведен краткий анализ источников литературы по указанной проблематике, разработано и предложено решение в виде автоматизированной системы обеспечения параметров воздуха, разработаны структурно-функциональная схема предлагаемой системы обеспечения параметров, структурная схема управления контроллера, схема теплообменника.
Ключевые слова: микроклимат, молочное стадо, воздухообмен, автоматизация, теплообменный процесс, рекуператор, воздушные массы, температура и влажность, чистота воздуха, продуктивность
Для цитирования: Современные подходы к системам обеспечения параметров воздуха в животноводческих помещениях / Кирсанов В.В. и др. // Техника и технологии в животноводстве. 2022. № 4(48). С. 61-71.
Введение. В настоящее время стоит вопрос о контроле показателей микроклимата. Необходимо обеспечивать благоприятные условия жизни для животных, только в таком случае можно рассчитывать на высокую продуктивность животных. Существует такое понятие, как ПДК - предельно допустимые концентрации [1, 2]. Микроклимат включает в себя большое количество параметров; из основных стоит выделить температуру, влажность, бактериальную обсеме-ненность, загазованность. К тому же необходимо отслеживать скорость воздуха, кратность воздухообмена. Так как часть параметров взаимосвязаны, следует помнить о необходимости постоянного их отслежива-
ния и корректировки. Несоблюдение установленных показателей параметров микроклимата приводит к возникновению различных отклонений в развитии, появлению заболеваний; как следствие, возникает снижение продуктивных показателей животноводства, изменение поведения, увеличение стресса у животных.
Микроклимат в разные сезоны по-разному влияет на физиологическое состояние. В связи с этим можно с уверенностью говорить о необходимости тщательного контроля в каждый из периодов времени. При допущении такого рода ситуаций идет увеличение себестоимости продукции, а предприятие вынуждено увеличивать цену на товар, что
крайне негативно влияет на конечную прибыль, которой может и не быть при худшем стечении обстоятельств и всех факторов [3, 4]. Большинство показателей микроклимата можно контролировать путем замены воздушных масс. Это решает проблемы загазованности, температурного режима, влажности, а также частично запыленности и бактериальной обсемененности.
На основе анализа источника [5] выявлены основные способы вентиляции: естественная и искусственная; также известны комбинированные, которые являются гибридом естественной и искусственной вентиляции. Такие системы состоят из открывания дверей или использования приточно-вытяж-ных шахт и вытяжных или приточных каналов с добавлением различных вентиляторов и других устройств, способных осуществлять движение воздушных масс. Главный недостаток - осуществление воздухообмена со слишком большой скоростью воздушных потоков. Часто в результате неграмотного использования таких систем возникают сквозняки, которые ухудшают показатели других параметров микроклимата и в конечном итоге могут подвергнуть здоровье животных риску, а фермерское хозяйство - увеличению издержек. Также на основе результатов опроса фермерских хозяйств определено, что порядка 57% систем микроклимата не автоматизированы, что пагубно сказывается на экономических показателях.
Естественная вентиляция применяется в тех случаях, когда основной критерий оценки - низкая стоимость. Для нее достаточно установки небольших вентиляционных шахт и создания приточных каналов. Также часто используется открытие дверей и окон. Исходя из данных источника [6], можно понять, что типовое размещение такой системы не будет полностью соответствовать потребностям современного скотоводства (рис. 1), вследствие чего существует необходимость создания более продуманных систем вентиляции, которые будут интегрированы в общую систему микроклимата. Данные источника [7] показывают, что естественная вентиляция недостаточно эффективна - возни-
кает неравномерное распределение воздуха и теплоты вместе с ним, вследствие чего животные подвергаются тепловому шоку, что крайне негативно сказывается на их здоровье и продуктивности.
Д6_
0 1
„ а и
Разрез
а)
б)
Рис. 1. Технологическое размещение вентиляционных шахт в коровниках:
а) коровник на 200 голов; б) коровник на 400 голов
Также из-за неравномерного течения воздушных масс увеличивается загазованность помещения, что также отрицательно влияет на них. Неконтролируемое течение воздуха способно понизить продуктивность на 1020%. Данные выводы сформулированы для теплого периода года, а в межсезонье или холодный период такое течение воздуха способно спровоцировать наледь на стенах и потолке, что увеличивает шанс нарушения температурного режима; в связи с этим существует риск дополнительного увеличения затрат производства на лекарственные средства и лечение животных.
Искусственная вентиляция является современным техническим решением и включает в себя вентиляционные шахты, через которые будут поступать воздушные массы;
вентиляторы, которые будут осуществлять поступление воздуха в помещение и удаление отработанного воздуха наружу; также необходимо наличие контроллера, который будет осуществлять включение и контроль всей системы. Существенный минус такого рода системы - в стоимости выполнения операций, но зато система имеет наиболее качественные показатели по обмену воздушных масс. Также она является наиболее верным решением для размещения в помещениях с блочным содержанием животных [5, 8].
При разработке приточно-вытяжной системы вентиляции одним из необходимых действий является осуществление математического моделирования. Оно позволяет моделировать поведение воздушных потоков в помещении, возможность влияния на микроклимат с их помощью. Проведение расчета теплообмена необходимо для понимания характера распространения энергии и достижения необходимых показателей. Данный вопрос актуален, так как по мере продвижения воздушных масс они теряют часть энергии. Животные подвергаются негативному эффекту, что крайне нежелательно. В настоящее время уровень технологического развития позволяет достаточно точно и корректно осуществлять прогнозирование изменения параметров микроклимата на основе изменяющихся условий. Данные исследования позволяют конструировать более качественные системы контроля микроклимата [9-11].
В источнике [7] описывается проблема контроля температуры и влажности; рассматриваемый процесс является трудоза-тратным и энергонеэффективным. Следовательно, необходимо контролировать распределение воздуха из вентиляционной системы, лучше контролировать температуру воздушных масс. Обычное прогревание или охлаждение, как указывалось ранее, достаточно дорогостоящее и энергозатратное; таким образом, необходима разработка мероприятий, обеспечивающих эффективное энергосбережение на ферме. В источниках [12, 13] обозначенные проблемы предлагается решать монтажом рекуператора в общую систему. Осуществление теплообменного
процесса позволит обеспечивать помещение прогретым воздухом. Выявлено, что желательно наличие такого теплообменника, где не происходит смешивание воздушных масс. Данное требование обусловлено тем, что при смешивании воздуха часть воздушных масс из помещения может вернуться, а это будет являться фактором роста загазованности.
Авторами работ [14, 15] определено, что для осуществления контроля параметров микроклимата эффективно использование системы, состоящей из перечня узлов, каждый из которых будет оказывать влияние на определенный параметр микроклимата. Система должна быть автоматизирована. Микроклимат оказывает существенное влияние на молочную продуктивность крупного рогатого скота; как следствие, отсутствие контроля приводит к снижению экономических показателей производства [16-18]. В источнике [19] представлено наиболее близкое техническое решение (рис. 2) - комбинированная система обеспечения параметров микроклимата, основой которой является приточно-вытяжная система конькового типа. Автор предлагает использовать рекуператор для энергосбережения. Отсутствуют воздушные фильтры, из-за чего воздух, который рецир-кулирует, не будет очищен.
Рис. 2. Комбинированная система обеспечения параметров микроклимата: 1 - отверстие рециркулированного воздуха слишком высоко; 2 - вытяжной вентилятор перпендикулярен полу
Также имеется большое количество источников влаги, а это затрудняет контроль влажности. Само конструкторское решение также является достаточно нетипичным; ведь, исходя из представленной схемы, не ясно, почему дополнительный выход для воздуха располагается именно так, при этом имеется ряд трудностей с закачкой воздуха в систему. Наличие вентилятора на выходе в помещение будет приводить к цикличной циркуляции воздушных масс из помещения и обратно в него [15, 19].
На основе проанализированных источников был сформулирован ряд рекомендаций, которых следует придерживаться в проведении дальнейших исследований. При создании приточно-вытяжной системы вентиляции необходимо осуществлять математическое моделирование движения воздушных масс и их распределения по помещению. Движущиеся массы воздуха помогают обеспечивать интересующие нас параметры показателей микроклимата, а именно - проводить мониторинг и корректировку показателей воздуха, что позволяет осуществлять наиболее качественное прогнозирование конструктивных и технических параметров будущего устройства.
Необходимо рассчитывать процесс теплообмена воздушных масс, в противном случае не будут достигнуты необходимые результаты по распределению прогретого воздуха в помещении. Данная проблема является наиболее актуальной, так как в процессе движения воздуха часть энергии теряется, а температура снижается. С уровнем развития современных технологий мы можем заблаговременно спрогнозировать поведение тех или иных интересующих нас параметров на основе задаваемых нами различных условий.
На базе полученной модели мы будем в состоянии сконструировать наиболее грамотную систему по контролю параметров микроклимата. В дальнейшей работе планируется провести исследования и разработать ряд конструкторских решений, которые позволят создать систему контроля параметров микроклимата. Одним из важнейших технических решений является использование ре-
куператора, внутри которого будет происходить теплообменный процесс с исключением возможности смешивания воздушных масс. Также планируется проводить исследования по разработке более глобальной системы, которая будет охватывать еще большее количество факторов, влияющих на животных. Исходя из источников [20, 21], было установлено, что и все остальные части такой системы должны быть крайне энергоэффек-тивны, а энергопотребление регулироваться.
Материалы и методы исследования. В результате анализа влияния параметров микроклимата на животных и изучения способов решения данного вопроса была разработана функционально-структурная схема по обеспечению необходимых параметров. Для проведения научной работы по разработке новой системы обеспечения параметров микроклимата была использована программа автоматизированного проектирования «КОМПАС» (САПР).
Разработана функционально-структурная схема устройства, с помощью которой были определены четыре структурных узла системы и выявлены функции, которые они выполняют. Также объяснены каждая из функций и разъяснены их составляющие. Схема создана на основе ГОСТ 19.701-90 «Схемы алгоритмов программ, данных и систем». Проведен сбор нормативной базы данных ПДК по параметрам микроклимата (температура, влажность, кратность воздухообмена, бактериальная обсемененность, запыленность, концентрация газов), необходимым для благоприятного содержания животных и получения наиболее высоких продуктивных показателей. Разработано решение по конструкции теплообменника и его расположению в системе.
Результаты и их обсуждение. По данным источника [1 9] были выявлены и отмечены наиболее проблемные зоны рассматриваемой системы, т.к. она является наиболее близкой. Суть системы - обеспечивать параметры микроклимата. В ходе изучения данного вопроса выявлена нецелесообразность ряда инженерных и конструкторских решений, предложенных и осуществленных в
данной системе. Следствием таких решений стало удорожание производства и усложнение последующего технического обслуживания при эксплуатации в фермерском хозяйстве. Из личного опыта: при анализе подобных систем выявлено, что энергопотребление превышает соответствующий показатель ближайших аналогов на 35%. Объясняется это тем, что весь прогреваемый воздух подлежит подогреву, отсутствие автоматики обеспечивает дополнительные часы работы системы.
Выявлен ряд технических внедрений, обуславливающих повышенное энергопотребление. Расположение перпендикулярно полу вытяжного вентилятора для выброса воздушных масс из помещения также увеличивает энергопотребление. Расположение выхода рециркуляционного воздуха в непосредственной близости к потолку не способствует дополнительному обогреву воздуха внутри помещения в связи с тем, что более легкий воздух будет быстро удаляться из помещения, не выполняя своей функции. Нами предлагается изменение расположения
вентиляторов с меньшей мощностью, но такой же производительностью: вытяжной вентилятор лучше всего устанавливать параллельно полу помещения, а вентилятор приточный располагать в начале приточной шахты. Также считаем нецелесообразным наличие промывочной системы, которая оказывает негативное влияние на всю конструкцию. Отверстие, через которое возвращается часть воздуха, удаленного из помещения, следует расположить ниже отверстия, через которое поступает уличный воздух. В дальнейшем планируется проведение ряда исследовательских мероприятий, которые позволят разработать конструктивно обоснованную систему обеспечения параметров микроклимата.
На данный момент нами выявлены и определены функции, которые необходимы разрабатываемой системе. В связи с этим были сформированы структурно-функциональные узлы, которые присутствуют в системе контроля микроклимата. На рисунке 3 представлены функциональные узлы предлагаемой системы.
Рис. 3. Функционально-структурная схема разработанной системы обеспечения параметров воздуха
«Узел воздухообмена» включает в себя корпус, осевые вентиляторы, теплообменник. Основными функциями данного узла являются: воздухообмен, обеспечение циркуляции воздуха в помещении; безопасность во время работы, чтобы не нанести какой-либо вред животным или работникам фермерского хозяйства; рециркуляция - возвращение части воздуха, выходящего из помеще-
ния, обратно. Второй узел системы - «узел теплообмена». Узел отвечает за проведение процесса теплообмена. Теплообмен - осуществление передачи энергии от уходящего воздуха к приходящему, без смешивания воздушных масс. Третьим узлом системы является «узел очистки воздуха». Данный узел состоит из электрофильтра, фильтра грубой очистки и бака-пылесборника. Его
функция заключается в обеспыливании. Он отвечает за обеспечение очистки воздушных масс как приходящих, так и рециркулирован-ных. Данный процесс осуществляется с помощью метода электромагнитного воздействия, частицы пыли будут осаживаться и попадать в бак-пылесборник. Четвертый узел системы - «узел дезинфекции». Составляющими данного узла являются бак с дезинфек-тантом, насос, распылительная форсунка. Функции узла: дезинфекция, предотвращение развития патогенной микрофлоры; увлажнение воздуха, соблюдение ПДК для предотвращения развития заболеваний у животных; обеспыливание, осаждение частичек пыли, которые смогли проникнуть через фильтр.
Предлагается осуществлять автоматизированный контроль. Сбор данных по показателям, которые нас интересуют, будет осуществляться датчиками температуры, влажности, углекислого газа. Дальнейшая обработка данных будет происходить в контроллере, и на основании обработанных данных будет выдаваться необходимая команда. Помимо этого, систематически будет осуществляться дезинфекция приходящих воздушных масс. Данное решение дополнительно повысит качество воздуха в помещении, а также воздушный поток, который удаляется из помещения на улицу, будет на порядок чище, т. е. более экологичным. К тому же часть воздуха, которая возвращается непосредственно в помещение, будет также подвержена дезинфекции, что будет минимизировать развитие патогенной микрофлоры.
Нами разработано конструктивно обоснованное предложение. Поскольку система направлена также на обеспечение энергоэффективности и уменьшение потребления энергии хозяйством, то в данном устройстве располагается пластинчатый теплообменник, с помощью которого осуществляется обмен энергией между воздушными массами. Сами воздушные массы не смешиваются, что повышает чистоту воздуха в помещении. Для осуществления данного процесса был сконструирован теплообменник, позволяющий прогревать приходящие воздушные потоки
путем передачи энергии от выходящих воздушных потоков, при этом полностью исключая их смешивание (рис. 4). Это позволит увеличить площадь соприкосновения воздушных масс с теплообменником, тем самым улучшить процесс теплообмена. Для возможности эксплуатации в холодный период было решено интегрировать в него ТЭНы, которые обеспечивают оттаивание наледи.
воздуха с улицы; 4 - выход для воздуха из помещения
Один из важных аспектов микроклимата - чистота воздуха. Она важна и для помещения, где содержатся животные, и для экологии. Необходимо провести ряд исследований, которые позволят разработать устройство, входящее в систему и позволяющее осуществлять очистку приходящего воздуха, рециркулирующих потоков воздуха и вытяжных воздушных масс. Нами предлагается интегрирование в систему фильтров двух видов. Фильтр грубой очистки (или первичной) будет обеспечивать очистку от крупных пылевых частиц, а поскольку фильтр достаточно дешевый, его замена не несет больших затрат. Второй вид фильтров - электрофильтр. С помощью метода электромагнитного воздействия частицы пыли будут осаживаться и попадать в бак-пылесборник. Наличие пылесборника обусловлено тем, что осаженная пыль не должна загрязнять воздух помещения. Воздействию второго фильтра подвергаются часть рециркуляционного воздуха и приходящие потоки. Это позволяет говорить об энергоэффективности устройства, что повысит ресурсосбережение всей установки.
Для осуществления процесса дезинфекции в систему была внедрена форсунка, которая распыляет дезинфицирующее вещество. Поступление происходит по патрубку из бака, где локализуется основной объем предполагаемого вещества. Данное техническое решение позволяет проводить систематическую дезинфекцию и частичное увлажнение воздушных масс помещения. Для более полного понимания конструкции предлагаемого решения создана схема системы обеспечения параметров воздуха (рис. 5).
Из источника [22] выявлена высокая потребность в автоматизации технологий в молочном животноводстве. Данное решение
призвано улучшить качество работы системы и повысить ее коэффициент полезного действия. Предлагаемая нами система планируется быть автоматизированной, что предположительно позволит ей быть более энергоэффективной и значительно продуктивней по сравнению с ближайшими аналогами. Контроллер планируется использовать на базе Arduino.
Работа контроллера, обеспечивающего автоматизацию, представлена на рисунке 6. Структурная схема состоит из трех замкнутых каналов регулирования: 1 - управление вентиляторами; 2 - управление форсункой; 3 - управление электрофильтром.
Рис. 5. Схема системы обеспечения параметров воздуха: 1 - электрофильтр и фильтр грубой очистки; 2 - вентиляторы; 3 - теплообменник пластинчатый; 4 - крыша; 5 - распылительная форсунка; 6 - вращающийся дефлектор; 7 - датчики: а - температуры, б - влажности, в - скорости воздушного потока
Рис. 6. Структурная схема управления контроллера: ЗУ - задающее устройство; УУ - устройство управления; ИУ - исполнительное устройство;
ОВ - объект воздействия; УОС - устройство обратной связи; уос(^) - задающее воздействие и сигнал обратной связи; е(;) - сигнал ошибки; ОД - возмущающее воздействие; х(11) - управляемый сигнал.
Существует тенденция проектирования и построения помещений для содержания крупного рогатого скота на большое количество голов. В связи с этим возникает потребность в проведении соответствующих исследований, построении математических моделей и обработке полученных данных. Это необходимо для понимания, как и где располагать систему обеспечения параметров микроклимата, а также - в каком количестве. На рисунке 7 можно увидеть схематичное расположение системы в коровнике, а также -как притяжной воздух (стрелки (3)) будет распределяться и поддерживать температур-
Предположительно, система будет иметь разные габариты в зависимости от производственных мощностей, которые необходимы фермерскому хозяйству. По большей части это обусловлено тем, что воздушная пропускная способность системы напрямую зависит от размера шахт и вентиляторов. Принято, что мощный вентилятор - более громоздкий, но мы предлагаем использовать компактный и мощный, тем самым мы сможем и регулировать количество вентиляторов, и грамотно управлять скоростью прокачки воздуха. Было проведено несколько частичных моделирований (рис. 8).
В подтверждение всего вышесказанного планируется разработать модель, которая будет способна производить изменения воздушных потоков, а затем разработать и сконструировать модель, которая бы отвечала всем заданным функциям.
ный баланс. Стрелками (4) обозначен воздух, который в наибольшем количестве используется животными, к тому же его температура как раз равна температуре коровника. И стрелками (5) отмечен процесс выведения отработанного воздуха, так как прогретый воздух легче холодного, способен сам подниматься и, как следствие, удаляться из помещения.
За счет этого существует дополнительная возможность отключения вытяжного вентилятора. Основная масса воздуха выбрасывается наружу, а небольшая часть рециркули-руется после очистки.
Рис. 7. Схема работы системы обеспечения параметров микроклимата в помещении содержания животных: 1 - система обеспечения параметров микроклимата;
2 - корова; 3 - притяжной воздух, поступающий с улицы; 4 - прогретый воздух в помещении; 5 - вытяжной теплый отработанный воздух, удаляющийся из помещения; 6 - датчики углекислого газа
Выводы. Проведен анализ научной литературы, который позволил выявить параметры микроклимата, оказывающие наибольшее влияние на организм КРС. Обнаружены главные недостатки используемых систем -высокая степень энергопотребления (до 35%) относительно ближайших аналогов, сложность монтажа, недостаточная степень мониторинга и контроля показателей параметров микроклимата (автоматизированы менее 57% систем), громоздкость и малоэффектив-ность некоторых конструкторских решений (плановое обслуживание до 4-х раз в год). У ближайшего аналога выявлены два недостатка и расписаны их причины. Расположение вытяжного вентилятора перпендикулярно полу увеличивает электропотребление для всасывания воздушных масс из помещения; расположение выхода рециркуляционного воздуха - в непосредственной близости.
Рис. 8. Частичные моделирования скорости воздушных потоков внутри помещения
Авторами разработаны функционально-структурная схема работы предлагаемой системы, главные узлы системы - воздухооб-менный, теплообменный, очистки и дезинфекционный, схема теплообменника. Предлагается использование пластинчатого рифленого теплообменника, что повысит качество теплообменного процесса. Энергоэффективность предлагается повысить за счет способности теплого воздуха подниматься самостоятельно, так как он сам способен удаляться через систему.
Литература:
1. Об утверждении Ветеринарных правил содержания крупного рогатого скота в целях его воспроизводства, выращивания и реализации. URL: https:/docs.cntd.ru/ document/566135217
2. Довлатов И.М., Юферев Л.Ю. Увеличение живой массы разводимой птицы при очистке воздуха комбинированным рециркулятором // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2020. № 3. С. 124-131.
3. Довлатов И., Рудзик Э. Улучшение микроклимата в сельскохозяйственном помещении за счет обеззараживания воздуха ультрафиолетовым излучением // Инновации в сельском хозяйстве. 2018. № 3. С. 47-52.
4. Dairy cow behavior is affected by period, time of day and housing / Riva E. etc. // Animals. 2022. № 12. С. 512.
5. Довлатов И.М., Юрочка С.С. Разработка энергоэффективной системы микроклимата для беспривязного содержания дойного стада // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. № 15(3). С. 73-80.
6. Войтюк М.М., Сураева Е.А. Типовые проектные решения для модернизации животноводческих и птицеводческих комплексов и ферм. М., 2017. 272 с.
7. Устройство автоматического регулирования качества воздуха в животноводческих помещениях / Ко-лотушкин А.Н. и др. // Агротехника и энергообеспечение. 2021. № 3 (32). С. 17-24.
8. Natural Ventilation For Freestall Dairy Barns. URL: https://vtechworks.lib.vt.edu/bitstream/handle/10919/568 09/442-763.pdf?sequence=1.
9. Кирсанов В.В. Оценка характера распределения приточного воздуха в условиях струйных течений // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный агроин-женерный университет им. В.П. Горячкина". 2018. № 2(84). С. 35-41.
10. Voznyak O. Mathematical Modeling of Air Distribution in a Non-stationary Mode by Swirled-Compact Air Jets // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Vol. 290. С. 432-440.
11. García-Castillo J.L. Improving the prediction of the thermohydraulic performance of secondary surfaces and its application in heat recovery processes // Energy. 2022. № 261. С. 125-196.
12. Игнаткин И.Ю. Оптимизация эффективности утилизации теплоты воздухо-воздушного рекуператора // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Московский государственный агроин-женерный университет им. В.П. Горячкина". 2018. № 1(83). С. 34-39.
13. Mohsenimanesh A. Review: Dairy farm electricity use, conservation, and renewable production a global perspective // Applied Engineering in Agriculture. 2021. № 37(5). С. 977-990.
14. Автоматизированная система микроклимата с возможностью онлайн мониторинга и коррекции / И.Ю. Игнаткин и др. // Актуальные проблемы информационных технологий в агропромышленном комплексе. М., 2012. С. 112-118.
15. Архипцев А., Игнаткин И. Автоматизированная система микроклимата с утилизацией теплоты вытяжного воздуха // Вестник НГИЭИ. 2016. № 4. С. 5-14.
16. Correlations between Environmental Factors and Milk Production of Holstein Cows / Mylostyvyi R. etc. // DATA. 2019. Vol. 4(3). Р. 103.
17. Developing a new thermal comfort prediction model and web-based application for heat stress assessment in dairy cows / Yan G. etc. // Biosystems Engineering. 2022. № 214. С. 72-89.
18. Новые технологии дезинфекции молочного оборудования в животноводческих помещениях / Кравченко В.Н. и др. // Техника и технологии в животноводстве. 2022. № 2(46). С. 81-85.
19. Игнаткин И.Ю. Методы эффективного построения и функционирования комбинированной системы обеспечения параметров микроклимата в свиноводстве: дис. д. т. н. М., 2018. 352 с.
20. Мамедова Р.А. Факторы управления энергопотреблением на молочных фермах // Техника и технологии в животноводстве. 2022. № 1(45). С. 22-26.
21. Энергосберегающая технология обогрева пола телятника / Осмонов Ы.Д. и др. // Техника и технологии в жи-вотноводстве. 2022. № 1(45). С. 39-44.
22. Кирсанов В.В., Цой Ю.А., Павкин Д.Ю. Разработка автоматизированного и роботизированного комплекса машин и оборудования с интеллектуальными цифровыми технологиями для развития молочного животноводства // Техника и технологии в животноводстве. 2022. № 2(46). С. 24-31.
Literatura:
1. Ob utverzhdenii Veterinarnyh pravil soderzhaniya kru-pnogo rogatogo skota v celyah ego vosproizvodstva, vy-rashchivaniya i realizacii. URL: https:/docs.cntd.ru/docu-ment/566135217
2. Dovlatov I.M., YUferev L.YU. Uvelichenie zhivoj massy razvodimoj pticy pri ochistke vozduha kombiniro-vannym recirkulyatorom // Elektrotekhnologii i elektro-oborudovanie v APK. 2020. № 3. S. 124-131.
3. Dovlatov I., Rudzik E. Uluchshenie mikroklimata v sel'skohozyajstvennom pomeshchenii za schet obezzara-zhivaniya vozduha ul'trafioletovym izlucheniem // Inno-vacii v sel'skom hozyajstve. 2018. № 3. S. 47-52.
4. Dairy cow behavior is affected by period, time of day and housing / Riva E. etc. // Animals. 2022. № 12. S. 512.
5. Dovlatov I.M., YUrochka S.S. Razrabotka energoef-fektivnoj sistemy mikroklimata dlya besprivyaznogo soderzhaniya dojnogo stada // Sel'skohozyajstvennye mashi-ny i tekhnologii. 2021. № 15(3). S. 73-80.
6. Vojtyuk M.M., Suraeva E.A. Tipovye proektnye reshe-niya dlya modernizacii zhivotnovodcheskih i pticevod-cheskih kompleksov i ferm. M., 2017. 272 s.
7. Ustrojstvo avtomaticheskogo regulirovaniya kachestva vozduha v zhivotnovodcheskih pomeshcheniyah / Kolo-tushkin A.N. i dr. // Agrotekhnika i energoobespechenie. 2021. № 3 (32). S. 17-24.
8. Natural Ventilation For Freestall Dairy Barns. URL: https://vtechworks.lib.vt.edu/bitstream/handle/10919/568 09/442-763.pdf?sequence=1.
9. Kirsanov V.V. Ocenka haraktera raspredeleniya prito-chnogo vozduha v usloviyah strujnyh techenij // Vestnik Federal'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo uchre-zhdeniya vysshego professional'nogo obrazovaniya "Mos-kovskij gosudarstvennyj agroinzhenernyj universitet im. V.P. Goryachkina". 2018. № 2 (84). S. 35-41.
10. Voznyak O. Mathematical Modeling of Air Distribution in a Non-stationary Mode by Swirled-Compact Air Jets // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. Vol. 290. S. 432-440.
11. García-Castillo J.L. Improving the prediction of the thermohydraulic performance of secondary surfaces and its application in heat recovery processes // Energy. 2022. № 261. S. 125-196.
12. Ignatkin I.YU. Optimizaciya effektivnosti utilizacii teploty vozduho-vozdushnogo rekuperatora // Vestnik Fe-deral'nogo gosudarstvennogo obrazovatel'nogo uchrezh-deniya vysshego professional'nogo obrazovaniya "Mos-kovskij gosudarstvennyj agroinzhenernyj universitet im. V.P. Goryachkina". 2018. № 1 (83). S. 34-39.
13. Mohsenimanesh A. Review: Dairy farm electricity use, conservation, and renewable production a global perspective // Applied Engineering in Agriculture. 2021. № 37(5). S. 977-990.
14. Avtomatizirovannaya sistema mikroklimata s vozmo-zhnost'yu onlajn monitoringa i korrekcii / I. YU. Ignatkin i dr. // Aktual'nye problemy informacionnyh tekhnologij v agropromyshlennom komplekse. M., 2012. S. 112-118.
15. Arhipcev A., Ignatkin I. Avtomatizirovannaya sistema mikroklimata s utilizaciej teploty vytyazhnogo vozduha // Vestnik NGIEI. 2016. № 4. S. 5-14.
16. Correlations between Environmental Factors and Milk Production of Holstein Cows / Mylostyvyi R. etc. // DATA. 2019. Vol. 4(3). R. 103.
17. Developing a new thermal comfort prediction model and webbased application for heat stress assessment in dairy cows / Yan G. etc. // Biosystems Engineering. 2022. № 214. S. 72-89.
18. Novye tekhnologii dezinfekcii molochnogo oborudo-vaniya v zhivotnovodcheskih pomeshcheniyah / Krav-chenko V.N. i dr. // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovo-dstve. 2022. № 2(46). S. 81-85.
19. Ignatkin I.YU. Metody effektivnogo postroeniya i fu-nkcionirovaniya kombinirovannoj sistemy obespecheniya parametrov mikroklimata v svinovodstve: dis. d. t. n. M., 2018. 352 s.
20. Mamedova R.A. Faktory upravleniya energopotreble-niem na molochnyh fermah // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2022. № 1(45). S. 22-26.
21. Energosberegayushchaya tekhnologiya obogreva pola telyatnika / Osmonov Y.D. i dr. // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2022. № 1(45). S. 39-44.
22. Kirsanov V.V., Coj YU.A., Pavkin D.YU. Razrabot-ka avtomatizirovannogo i robotizirovannogo kompleksa mashin i oborudovaniya s intellektual'nymi cifrovymi tekhnologiyami dlya razvitiya molochnogo zhivotnovod-stva // Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2022. № 2(46). S. 24-31.
THE MODERN APPROACHES TO LIVESTOCK PREMISES' AIR PROVIDING SYSTEMS PARAMETERS V.V. Kirsanov, RAS corr.-member, doctor of technical sciences, professor I.M. Dovlatov, candidate oftechnical sciences I.V. Komkov, specialist S.S. Yurochka, junior research worker FGBNY "Federal scientific agroengineering center VIM"
Abstract. The microclimate parameters' indicators in different periods of the year influence on the animals physiological state and their production has been studied. Methods of influencing in them are considered and described. These proposed methods advantages and disadvantages are studied, as well as the ways of them solving are formulated and justified. It was revealed that about 57% of the systems are not automated, and also have energy consumption's high degree (up to 35%) in relative to the nearest analogues. A more competent way of existing problem solving has been found, it related to animals' keeping room microclimate necessary parameters in agriculture monitoring and adjusting. Partially, the energy consumption problem by the heating air being naturally removed from the room is solved. A scientifically based technical solution for microclimate parameters providing is given. The heat exchanger scheme has been developed, its design and location in the system have been substantiated, that makes it possible its energy efficiency to predict, the main nodes of the system have been formed and their functions explained, as well as the components they consist of have been identified. This device monitoring tasks have been formed. A number of tasks for further research have been identified. The authors conducted a literature sources' brief analysis on this issue, a solution in the form of air parameters providing automated system developing and proposing, a structural-and-functional scheme of the proposed system parameters providing, a control block of the controller, heat exchanger circuit scheme had developed.
Keywords: microclimate, dairy herd, air exchange, automation, heat exchange process, recuperator, air masses, temperature and humidity, air purity, production.
For citation: The modern approaches to livestock premises' air providing systems parameters / Kirsanov V.V. et al. // Machinery and technologies in livestock. 2022. No. 4(48). p. 61-71.
