Енергоспоживання системами створення мікроклімату в пташниках-бройлерниках - Автореферат

В даний час рядом науково-дослідних організацій України і за її межами проводяться роботи по обґрунтуванню і розробці енергозберігаючих технологій створення мікроклімату в пташниках-бройлерниках Розробка енергозберігаючих технологій створення мікроклімату утруднена через недостатність знань про закономірності протікання енергообмінних процесів в пташниках-бройлерниках та відсутність обґрунтованих методів оцінки енергоспоживання системами створення мікроклімату. Досягнення поставленої мети обумовило необхідність виконання наступних задач: - удосконалення методики аналізу та визначення енергоспоживання системами створення мікроклімату в приміщеннях для утримання бройлерів; Особливості підходу до виконання поставлених задач: - в якості показника енергетичної ефективності створення мікроклімату використовується коефіцієнт біоенергетичної ефективності, який застосовано при обґрунтуванні зміни чинників, які здійснюють вагомий вплив на енергоспоживання системами створення мікроклімату; в якості критерію оптимізації енергоспоживання системами створення мікроклімату, який застосовано при розрахунку раціональних варіантів просторового розміщення вентиляційно-опалювального обладнання та режимів його роботи, використовується мінімум енергозатрат; Наукова новизна одержаних результатів полягає у розробці методичного підходу до визначення енергоспоживання системами мікроклімату в пташниках-бройлерниках, який, при використанні засобів компютерного моделювання, дозволяє порівнювати різні варіанти реалізації систем створення мікроклімату з метою вибору раціонального з точки зору енергетичної ефективності.В першому розділі "СПОЖИВАННЯ ЕНЕРГІЇ СИСТЕМАМИ СТВОРЕННЯ МІКРОКЛІМАТУ В ПТАШНИКАХ ТА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ" встановлено, що проблемі енергоспоживання системами створення мікроклімату в пташниках присвячено велику кількість робіт, фундаментальними з яких є роботи Бабаханова Ю.М., Мурусидзе Д.М., Славіна Р.М., Бронфмана Л.І., Горбунова В. М., Давтяна Ф.А., Киви А.А., Мартиненка І.І., Пчолкіна Ю.М., Столляра Т.А. та інших. Проведено порівняльний аналіз технологічних схем систем створення мікроклімату з погляду забезпечення нормативних параметрів мікроклімату та енергозатрат на його створення. Висвітлено вплив параметрів мікроклімату на продуктивність бройлерів та енергоспоживання системами створення мікроклімату. Другий розділ "АНАЛІТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ СИСТЕМАМИ СТВОРЕННЯ МІКРОКЛІМАТУ" присвячено енергетичному аналізу систем мікроклімату і вирішенню питань мінімізації питомих енергозатрат та оптимізації режимів роботи технологічного обладнання для створення мікроклімату. Розрахунок втрат продукції від перерв електропостачання проведений за допомогою розробленої програми розрахунку енергетичних потоків при створенні мікроклімату на основі функціональних залежностей, які описують зміни приросту та ризики зменшення випуску продукції при зміні параметрів мікроклімату.Досліджено склад та структуру енергетичних потоків і факторів, які впливають на енергоспоживання системами створення мікроклімату в пташниках-бройлерниках та продуктивність бройлерів. Розроблена математична модель, яка характеризує енергоспоживання системами створення мікроклімату і придатна для використання при вирішенні задач оптимізації просторового розміщення вентиляційно-опалювального обладнання в обємі пташника та режимів його роботи Запропоновано методичний підхід та удосконалено методику визначення енергоспоживання системами мікроклімату, що при застосуванні засобів компютерного моделювання дає можливість порівнювати та оцінювати енерговитрати різними варіантами реалізації систем створення мікроклімату. В результаті розрахунків виявлено, що при клітковому утриманні курчат-бройлерів у порівнянні з підлоговим зниження питомих енергозатрат на створення мікроклімату досягає 40%.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

1. Досліджено склад та структуру енергетичних потоків і факторів, які впливають на енергоспоживання системами створення мікроклімату в пташниках-бройлерниках та продуктивність бройлерів. Виявлено, що енерговитрати за період циклу вирощування 24.03.-10.05.2001 по технологічних процесах складають: освітлення - 3,1 %;

електродвигуни вентиляторів та теплогенераторів - 1,4 %;

опалення - 95,5 %.

2. Розроблена математична модель, яка характеризує енергоспоживання системами створення мікроклімату і придатна для використання при вирішенні задач оптимізації просторового розміщення вентиляційно-опалювального обладнання в обємі пташника та режимів його роботи

3. Запропоновано методичний підхід та удосконалено методику визначення енергоспоживання системами мікроклімату, що при застосуванні засобів компютерного моделювання дає можливість порівнювати та оцінювати енерговитрати різними варіантами реалізації систем створення мікроклімату. Програма розрахунку реалізована в електронних таблицях EXCEL. В результаті розрахунків виявлено, що при клітковому утриманні курчат-бройлерів у порівнянні з підлоговим зниження питомих енергозатрат на створення мікроклімату досягає 40%.

4. Розроблено основні положення методики оцінки впливу перебоїв в електропостачанні птахівничих підприємств на ефективність виробництва продукції бройлерів. Виявлено, що гранична протяжність перерви електропостачання залежить від прийнятої технології вирощування курчат-бройлерів та факторів, які характеризують умови зовнішнього середовища. Найбільший ризик втрат продукції при клітковій технології утримання бройлерів. Допустимими межами перерви електропостачання є 5-7 хв., при цьому не відбувається значної (більше 5% від загального обсягу) втрати продукції. При збільшенні періоду перерви енергопостачання втрат продукції курчат будуть збільшуватися по експоненційному закону.

5. На прикладі промислових пташників з різними технологіями утримання курчат-бройлерів проведено аналітичні дослідження залежності енергетичної ефективності створення мікроклімату від зміни енергоємних складових процесу забезпечення мікроклімату для перехідного періоду року. При цьому виявлено, що: із збільшенням опору теплопровідності огороджуючих конструкцій значення коефіцієнту біоенергетичної ефективності створення мікроклімату зростає по експоненційному закону і досягає раціональних значень при величині коефіцієнту теплопередачі огороджуючих конструкцій не більше 13 КДЖ/м2?год??С, в той час як в типових пташниках 18-25 КДЖ/м2?год??С;

при збільшенні норм повітрообміну енергетична ефективність створення мікроклімату знижується по експоненційному закону, так, при збільшенні повітрообміну від 1,5 до 3,5 м3/год при підлоговій технології утримання відбувається зниження ефективності на 40 %, а при клітковому утриманні - на 65 %;

при зміні температурного режиму у пташниках в зоотехнічно-допустимих межах максимальні значення коефіцієнту енергетичної ефективності створення мікроклімату знаходяться в області зменшення значень температури від рекомендованих на 3-4 °С;

при зміні вологісного режиму у пташниках в зоотехнічно-допустимих межах максимальні значення коефіцієнту енергетичної ефективності створення мікроклімату знаходяться в області оптимальних значень вологості внутрішнього повітря.

6. На основі даних експериментальних досліджень отримано адекватну з вірогідністю Р = 0,95 регресійну залежність питомих енерговитрат на створення мікроклімату від значень температури та вологості внутрішнього повітря, а також повітрообміну в середовищі пташника.

7. Обгрунтовано заходи, направлені на зниження питомих енерговитрат при створенні мікроклімату в промислових пташниках з прийнятими технологіями утримання. При цьому виявлено, що: при досягненні раціональних значень коефіцієнту опору теплопередачі огороджуючих конструкцій питомі енергозатрати зменшуються в середньому на 30 % ;

зменшення норм повітрообміну при вирощуванні курчат-бройлерів з 3 до 2 м3/кг зменшує питомі енергозатрати на 35 %;

відхилення температурного режиму пташника від рекомендованого на 4?С в бік зменшення знижує питомі енергозатрати в середньому на 30%;

застосування обладнання для утилізації теплоти вентиляційного повітря з коефіцієнтом ефективності, рівним 0,3, дозволяє зменшити питомі енергозатрати в середньому на 25 %.

8. Розроблено технічні засоби та програмне забезпечення, що дозволяє реалізувати поточний розподілений контроль параметрів мікроклімату та енергоспоживання у пташнику-бройлернику. Інвестиційні кошти на впровадження розробленої інформаційно-вимірювальної системи контролю параметрів мікроклімату та витрат енергоресурсів в 12-ти промислових пташниках ВКФ “Варто” відшкодовуються менш ніж за 1 рік. Ставка дисконтування IRR рівна 35 %. Запас міцності проекту складає 77,2 %. З факторів ризику найбільш критичним є збільшення змінних витрат на виробництво продукції курчат-бройлерів.

Гарасимчук І. Д. Споживання енергії системами створення мікроклімату в птахівничих приміщеннях // Науковий вісник Національного аграрного університету, вип. 13, Київ.- 1999.- С. 234-239. ;

Гарасимчук І. Д. Методичний підхід до визначення витрат енергії на створення мікроклімату в приміщеннях для вирощування бройлерів // Загальнодерж міжвід. наук.-тех. зб. ”Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин”, вип. 29, Кіровоград.- 2000.- С. 225-233.;

Гарасимчук І. Д., Панцир Ю. І. Метод і технічні засоби для диференційованого тарифного обліку витрат електроенергії // Вісник ХДТУСГ “Питання електрифікації сільського господарства”, вип. 3, Харків.- 2000.- С. 121-124. ;

Андреев А. А., Гарасимчук И. Д. Моделирование процессов управления температурными режимами в закрытых помещениях // Сб. трудов межд. симп. “Наука и предпринимательство”, Винница - Мукачево.- 2001.- С. 237-239. ;

Гарасимчук І. Д. Розрахунок енерговитрат при створенні мікроклімату в пташниках-бройлерниках // Тези Міжнародного наукового конгресу молодих вчених та студентів “Здоровя села - здоровя держави”.- Львів - Дубляни: Львівський державний медичний університет ім. Д. Галицького, Львівський державний аграрний університет.- 2000.-С. 41.;

Гарасимчук І. Д. Методичний підхід до визначення втрат продукції при перервах в електропостачанні під час вирощування курчат-бройлерів // Зб. наук. праць Подільської державної аграрно-технічної академії, вип. 9, Камянець-Подільський.- 2001.- С. 440-442;

Гарасимчук І. Д., Панцир Ю. І. Інформаційно-вимірювальна система контролю параметрів мікроклімату та обліку витрат енергоресурсів // Зб. наук. праць Подільської державної аграрно-технічної академії, вип. 9, Камянець-Подільський.- 2001.- С. 451-454;

Гарасимчук І. Д. Аналітичні дослідження ефективності створення мікроклімату в пташниках-бройлерниках // Зб. наук. праць Подільської державної аграрно-технічної академії, вип. 9, Камянець-Подільський.- 2001.- С. 454-458.