9К ВОПРОСУ ЭКОНОМИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА СИСТЕМЫ СОЛНЕЧНОГО И БИОГАЗОВОГО ОТОПЛЕНИЯ И СОЗДАНИЯ МИКРОКЛИМАТА ПТИЧНИКА
Ф. А. Намазов
ассистент, Самаркандский филиал Ташкентского государственного аграрного
университета, Самарканд
Ш. Б. Хайриддинов
Преподаватель, Каршинский государственный университет, Карши
Н. У. Негматов
Ассистент, Самаркандский филиал Ташкентского государственного аграрного
университета, Самарканд
АННОТАЦИЯ
В статье описаны экономические критерии технологии обогрева и микроклимата в гелиотеплице-птичнике, аналитические и численные методы, результаты экспериментальных исследований на научной и практической основе. Ообеспечиваются экономически наилучшее решение для энергетической технологии и для предприятия в целом между получаемой продукцией птицеводства расходуемым на обогрев поголовья энергоносителем любого вида
Ключевые слова: экономические критерии, гидроакккумулятор, птичник, плоская стенка, температурное поле.
ABSTRACT
The article describes the economic criteria for heating technology and microclimate in a solar greenhouse-poultry house, analytical and numerical methods, the results of experimental studies on a scientific and practical basis. It is provided the best economical solution for energy technology and for the enterprise as a whole between the resulting poultry products and any type of energy carrier consumed for heating the livestock.
Keywords: economic criteria, hydraulic accumulator, poultry house, flat wall, temperature field.
October 5-6
162
Для осуществления экономически оптимального управления гелио биоэнергетической обогревательной технологией в помещениях птицеводства нужны датчики температуры. При управлении общим обогревом помещения птичника достаточно иметь датчик температуры внутреннего воздуха. При системе солнечного отопления и создании микроклимата для выведения цыплят надо иметь еще как минимум датчик облученности или датчик лучистого теплового потока. При их наличии все равно необходимы математические модели, учитывающие вклад тепловых излучений в суммарный расчетный теплообмен птицы. Такие математические модели должны учитывать по возможности больше влияющих факторов среды, следовательно, быть либо чрезмерно сложными, либо оставаться недостаточно адекватными теплообмену живого организма. Тогда следует разработать специализированный датчик ощущаемой животным или птицей температуры помещения.
Известен способ автоматического управления температурным режимом в теплице[1]. Для повышения эффективности весь период выращивания растений делится на равные промежутки времени, для каждого вычисляется оптимальная из условия равенства нулю производной от экономического критерия температура внутреннего воздуха теплицы. Этот критерий эффективности (признак результативности) есть принятая авторами частичная прибыль, равная разности стоимости продукции в ценах реализации и стоимости затрат на обогрев теплицы, причем почему-то без учета температуры наружного воздуха, что при расчете теплообмена здания птичника-моноблока чревато большими ошибками. В соответствии со значением этой экономически оптимальной температуры автоматически устанавливается задание регулятора температуры внутреннего воздуха. Будущее сельскохозяйственной энергетики, электрификации, автоматизации и информатизации остается за экономически оптимально управляемым электрифицированным локальным и общим обогревом, процессами хозяйственно наилучшего управления кормлением, микроклиматом, многими другими технологиями сельского хозяйства. Цель исследований- управление экономически оптимальным солнечном обогревом-гелио птичника в том числе, например, с учетом вредного газа аммиака в воздушной среде помещения. Задачей является непрерывный в реальном времени автоматизированный поиск положения экономического баланса между стоимостью
October 5-6
эксплуатационных энергетических затрат на солнечном обогреве помещения для сельскохозяйственных птиц и расчетной стоимостью продукции в ценах ее реализации, достижение экономически оптимального и энергетически рационального режима обогрева птицеводческого помещения (рис.1).
Рисунок 1. Общая схема технологии гелиоптичника с аккумулятором водяного бака и подпочвенным аккумулятором тепла.
1-Солнечная батарея; 2-Дополнительная прозрачная поверхность; 3-Теплообменник для дополнительного обогрева с горячей водой, передающейся биогазовой установке; 4- Подпочвенный аккумулятор тепла; 5- Плоскостенный тепловой аккумулятор тепла с водяным баком; 6 -Труба подпочвенного аккумулятора тепла, изготовленная из композиционного материала диаметром d=0,2 м; 7-приточная вентиляция; 8-основная прозрачная поверхность; 9-Плоская стенка, изготовленная из теплоудерживающего (тростникового) композитного материала; 10- Окно вентиляции; 11-датчик температуры внутреннего воздуха гелиоптичника; 12-датчик относительной влажности внутреннего воздуха гелиоптичника; 13-помещения гелиоптичника; 14-датчик ощущаемой температуры помещения в зоне обитания птицы; 15-датчик концентрации аммиака.
Также задачей является получение наивысшего значения экономического критерия прироста прибыли при
October 5-6
164
автоматизированном управлении обогревом. В результате устанавливается такое значение ощущаемой животным или птицей температуры помещения, при котором обеспечивается наивысший на данный момент времени прирост прибыли при обогреве животных или птицы и производственного помещения
Материалы и методика исследований
От качества (точности) и количества (мощности) локального обогрева в птичнике существенно зависят технико-экономические показатели всей птицефабрики, связанные с сохранностью и темпами развития молодняка. Используются общеизвестные количественные отношения (математические модели) между энергетическими характеристиками внутренней и внешней среды (температурами внутреннего и наружного воздуха), потребляемыми мощностью и энергией для нагрева помещения, стоимостями биологической продукции птицеводства и израсходованной энергией. На рисунке 2 дана иллюстрация взаимного действия физических и экономических характеристик процесса управления обогревом: Твн - температура внутреннего воздуха в гелиоптичнике, 0С; Тнар - температура наружного воздуха, 0С; Пр-продуктивность птицы, кг/ед.времени; Цр- стоимость произведенной продукции птицеводства в ценах ее реализации, руб./ед.времени; Робогр-мощность обогрева помещения, кВт; Зэн - затраты энергии на обогрев птичника, кВтч; С-стоимость затрат энергии на обогрев птичника, руб./ед.времени; П=Цр - С - расчетная прибыль с учетом стоимости затрат только энергии на обогрев теплицы, руб./ед.времени; Твнтехнорт- технологически наилучшая (оптимальная) температура внутреннего воздуха в помещении (температурный режим наивысшей продуктивности птицы), 0С; Твнэконорт1| Тнар1-экономически (хозяйственно) наилучшая (оптимальная) температура внутреннего воздуха в птичнике (температурный режим наивысшей прибыли от выращивания поголовья) при более низкой температуре наружного воздуха Тнар1, 0С; Твнэконорт2| Тнар2- экономически (хозяйственно) наилучшая (оптимальная) температура внутреннего воздуха в теплице (температурный режим наивысшей прибыли от выращивания поголовья) при менее низкой (при более высокой) температуре наружного воздуха Тнар2, 0С; Тнар1< Тнар2, 0С.
Пр. кг/ед.времени; Цр,руб./ ед.времени; Робогр, кВт; Зэн, кВтч
С, руб./ ед.времени; П=Цр-С руб./ ед.времени
October 5-6
ЭГ.ОН |
¡¡ в н опт2| Тк ар2
ТЭКОН I
ен опт! 1 Тнар1
Рисунок 2.-Вид взаимосвязи физических и хозяйственных характеристик процесса обогрева гелиоптицеводческого помещения
На рисунке 3 приведена общая схема устройства: 1-датчик ощущаемой температуры помещения [2]; 2- датчик температуры наружного воздуха; 3 -датчик температуры внутреннего воздуха помещения; 4 - датчик относительной влажности наружного воздуха; 5 - датчик относительной влажности внутреннего воздуха; 6-вычислительный блок; 7-блок управления; 8-регулятор температуры; 9-обогреватели солнечные биогазовые и т.п.); 10-датчик концентрации аммиака; 11- блок задатчиков возраста поголовья, технологически допустимых наименьшего и наибольшего заданных значений ощущаемой температуры, времени опроса, сигнала сформированной величины ощущаемой температуры, констант; 12 - блок индикации стоимости потерь теплоты помещением с обогреваемыми птицей Э0 (г"зм) [3].
• О
October 5-6I
©
О
©
166
Рисунок 3.- Функциональная схема устройства управления солнечным и
биогазовым обогревом
На рисунке 4 дана дополнительная иллюстрация оценки технико-экономической эффективности обогревательной технологии по критерию прироста прибыли в результате суммирования стоимостей затрат на энергоноситель и прогнозируемых потерь продукции (с отрицательным знаком) в искусственно формируемом диапазоне изменения теплового режима по величине ощущаемой температуры помещения; ДП -прогнозируемый расчетный прирост прибыли в результате управления обогревом данной партии цыплят и данного птичника; tra- ощущаемая температура помещения в зоне обитания поголовья в результате действия обогревателей; t00nnm - t°Qnnm -экономически оптимальное значение tOT при соответствующих наружных метеоусловиях, теплозащите помещения здания птичника и данной концентрации аммиака; ^пмакс продукт - биологически наилучшее значение для получения режима наивысшей продуктивности поголовья птицы данных породы, кросса и возраста; ААПТ -изменение величины наивысшего прироста прибыли при изменении температуры наружного воздуха tn; ААПа -изменение величины наивысшего прироста прибыли при изменении (при увеличении) концентрации аммиака; ^-искусственно сформированный сигнал величины ощущаемой температуры помещения в выбранном диапазоне между технологически допустимыми наименьшим ^пз мин - и наибольшим из макс - ее заданными значениями.
October 5-6
167
m'o / о Л ffnönöuti
Рисунок 4.- Иллюстрация технико-экономической эффективности обогревательной технологии по критерию прироста прибыли в результате суммирования стоимостей затрат энергоносителя и прогнозируемых потерь продукции в искусственно формируемом диапазоне изменения
теплового режима
Результаты исследований
По результатам измерения и задания параметров климата, помещения, микроклимата, оборудования поголовья вычислительный блок 6 формирует значение ЛП(г0т, г"пы ) в диапазоне изменение г0т за цикл опроса Топр системой автоматизации рассматриваемой биотехнической системы. Вычислительный блок 6 по данным формирования искусственной величины оптимизации ЛП(Х0„,г"пдд ) в выбранном диапазоне (гОпё1,). Блок управления 7 находит экстремальное (максимальное) ее значение расчетного прироста прибыли ЛП(г0п,г[[дд ) и соответствующее ему значение аргумента функции г0пдй, и подает его в качестве задающего сигнала на задающий вход регулятора температуры 8. Одновременно вычислительный блок 6 рассчитывает ежесуточные затраты на обогрев производственного помещения и со второго выхода подает соответствующий им сигнал на блок индикации 12 для
October 5-6
168
информирования персонала и для дополнительного контроля издержек. Выводы
Технология обогрева и микроклимата идет по экономически наилучшей траектории. Обеспечивается экономически наилучшее решение для энергетической технологии и для предприятия в целом между получаемой продукцией птицеводства расходуемым на обогрев поголовья энергоносителем любого вида[4].
REFERENCES
1. Хайриддинов Б.Э., Холмирзаев И.С., Халимов Г.Г., Рысбаев А.С., Эргашев Ш.Х. Использование альтернативных источников энергии. Т.: "ADABIYOT UCHQUNLARI", 2018, 414 стр. (на узбекском языке)
2. Namаzov F.A., Xayriddinov B.E., Nurmatova D.J., Nematov I.L. Calculation of temperature field in helioglass poultryhouse flat wall water tank heat accumulator by analytical and numeral methods // Scientific -technical journal 2022, V5, №1 pp. 6671. (на английском языке)
3. Способ экономичного обогрева сельскохозяйственных животных или птицы и устройство для его осуществления: пат. РФ 2297761 С1, МПК А01К29/00 (2006.01) А.В. Дубровин, В.Р. Краусп, В.В. Борисов; заявитель ГНУ ВИЭСХ. -№20051364006/12; заявл. 24.11.2005, опубл. 27.04.2007// Изобретения. Полезные модели/ Официальный бюллетень ФГУ ФИПС. -2007.-№12
4. Дубровин А.В. Основы автоматизированного управления технологическими процессами в птицеводстве по экономическому критерию/ А.В. Дубровин. -Изд. 2-е, перераб.и доп.-М.: ФГБНУ ВИЭСХ, 2014.-544 с.
• О
October 5-6I
©
О
©
169
