CC BY
65
УДК 631.223.6:628.8+621.365
ЛОКАЛЬНЫЙ ОБОГРЕВ ПОРОСЯТ
С.А. Растимешин, Ю.Б. Каткова
Разработан электрообогреватель, обеспечивающий для поросят-сосунов требуемые значения температуры в зоне их размещения.
Ключевые слова: микроклимат, электрообогрев, поросята, энергосбережение.
В свинарниках-маточниках необходим тепловой режим, дифференцированный по возрасту животных.
Требуемый тепловой режим в свинарнике-маточнике
Возраст поросят, суток Температура, требуемая для поросят, °С Тепловой фон в помещении, °С
1...7 30...26 18...20
8...14 25...24 18
15...21 23...22 18
22...28 21...20 18
больше 28 20...18 18
Для обеспечения необходимых тепловых условий для поросят обычно применяются средства локального обогрева. К ним относятся инфракрасные обогреватели, обогреваемые полы и установки комбинированного обогрева.
Инфракрасный обогрев осуществляют при помощи различных облучателей и облучательных установок, которые сравнительно дешевы и в большинстве случаев при правильной эксплуатации высокоэффективны. Они обладают целым рядом преимуществ по сравнению с обогревателями других типов. Поскольку инфракрасное излучение мало поглощается воздухом, подавляющая часть направленной на обогреваемый объект энергии может быть им поглощена. Поэтому при правильном применении таких обогревателей открывается возможность достижения высокого к.п.д. использования энергии. Применение инфракрасных облучателей позволяет существенно снизить капитальные и эксплуатационные расходы на обогрев. Эти обогреватели малоэнергоемки, мало-материалоемки и достаточно просты по устройству. При выходе из строя нагревательных элементов (например, инфракрасных ламп) замена их в процессе эксплуатации не представляет трудности. Инфракрасный обогрев эффективен при условии ограничения теплопотерь от тела животного к полу. При выращивании молодняка на щелевых полах мощность инфракрасных облучателей
используется нерационально, так как часть лучистого потока через щели пола теряется в грунте. Кроме того, инфракрасные лучи, попадая на смоченный экскрементами пол, нагревают их и активизируют процессы выделения вредных газов и влаги.
В настоящее время инфракрасный обогрев является основным и наиболее распространенным способом создания требуемых тепловых условий в локальных зонах размещения молодняка сельскохозяйственных животных и птицы.
Источники инфракрасного обогрева обычно называют инфракрасными (ИК) излучателями. Для защиты излучателей от механических повреждений и капель влаги, а также в ряде случаев для перераспределения потока излучения в пространстве применяют специальную арматуру. Источник излучения вместе с арматурой принято называть облучателем. Комплект облучателей со щитом управления обычно называют облучательной установкой. Из "светлых" инфракрасных излучателей наиболее распространенными являются ламповые. По своей конструкции они аналогичны обыкновенным лампам накаливания. Колба лампы представляет собой стеклянный баллон параболоидной формы, внутри которого закреплена вольфрамовая нить. Последняя при работе нагревается до температуры порядка 2000°С, что на несколько сотен градусов ниже, чем у ламп накаливания. У ламповых инфракрасных излучателей до 70% потребляемой энергии преобразуется в инфракрасное излучение.
Пониженная температура нити накала у инфракрасных ламп снижает долю видимого излучения, уменьшает скорость испарения вольфрама. В результате срок их службы увеличивается до 4000-6000 ч (по сравнению с 1000 ч у обычных ламп накаливания). Для направления потока излучения в обогреваемую зону и формирования его в пространстве требуемым образом инфракрасные лампы имеют внутренний отражатель (часть колбы, прилегающая к цоколю, покрыта зеркальным слоем).
Эффективность использования инфракрасного излучения зависит от правильности сочетания оптических свойств излучателя и облучаемого объекта, а также от их взаимного расположения в пространстве (поглощающая способность поверхности животного уменьшается при увеличении угла падения излучения). Поэтому правильный выбор излучателя в соответствии с видом животных требует учета оптических свойств их поверхности. Наибольший эффект от использования инфракрасного обогрева может быть достигнут при соответствии максимума спектрального распределения энергии падающего потока от радиационного теплоисточника максимуму спектральной чувствительности поверхности животного.
Наиболее распространена лампа ИКЗК-220-250. Она, также как и более мощная ИКЗ-220-500, излучает концентрированный тепловой поток. Поэтому указанные лампы по сравнению с другими при прочих равных условиях дают больший эффект в более холодных помещениях при необходимости сильного обогрева сравнительно небольших площадей (рис. 1).
Рис. 1. Обогрев поросят облучателем на базе инфракрасной лампы ИКЗК-220-250
Значительным преимуществом "темных" инфракрасных излучателей перед светлыми является то, что в спектре излучения первых практически отсутствует видимый свет. Это преимущество объясняется тем, что при интенсивном освещении организм животных постоянно находится в напряженном состоянии, что оказывает на него отрицательное влияние.
Обязательное условие нормальной жизнедеятельности животного - правильное чередование бодрствования и сна, которое тесно связано со световым режимом в помещении. Суточный ритм активности животных, а также их физиологических отправлений, обусловлен естественным освещением - сменой дня и ночи. Очевидно, что бодрствование животных лучше протекает при ос -вещении, а отдых (сон) - при затемнении. Свет же от "светлых" ламповых излучателей мешает животным спать. Поэтому в зонах отдыха, требуемые условия теплового комфорта в которых должны создавать установки (устройства) локального обогрева, освещение (особенно яркое) нежелательно.
Из современных отечественных "темных" инфракрасных излучателей наибольший интерес представляют выпускавшиеся ранее ЭИС-0,25-И1 и ЭИС-0,25-И2. Эти излучатели относятся к типу "Ирис" (рис. 2).
Рис. 2. Излучатель ЭИС-0,25-И1 «Ирис»
Источником инфракрасного излучения в них служит керамическая плитка, в которую запрессована нагревательная (нихромовая) спираль. Температура излучающего элемента около 750°С. Спектральная характеристика излучателя достаточно хорошо сбалансирована со спектральными характеристиками поверхности животных.
Излучатель может быть использован самостоятельно или в арматуре, разработанной для ламп типа ИКЗК-220-250. Характеристика излучателей типа "Ирис" близка к характеристике лампы ИКЗК-220-250, а по ряду показателей ее превышает. Дополнительным достоинством этого излучателя является практическое отсутствие в спектре его излучения видимого света, в связи с чем он не оказывает на животных слепящего воздействия.
Контактный обогрев осуществляется путем обогрева пола или отдельных его участков, а также применением различных напольных обогревателей (панелей, плит, ковриков, матов и др.). При расположении молодняка на нагретой до требуемой температуры поверхности значительно уменьшается отток теплоты от тела животного в пол, предупреждается переохлаждение жизненно важных органов. Это имеет существенное значение, так как поросята, например, около 70-80% времени суток находятся в лежачем положении. Контактный способ обогрева характеризуется высокой технологической эффективностью и низкой энергоемкостью. При его использовании, например, для обогрева поросят, можно полностью исключить применение подстилочных материалов.
Особый интерес представляют комбинированные электрообогреватели, сочетающие в себе «темные» ИК обогреватели о электрообогреваемую площадку пола. Правильное сочетание инфракрасных и контактных обогревателей в установках (устройствах) комбинированного обогрева позволяет устранить большинство недостатков, присущих этим средствам в отдельности, наиболее полно выразить их достоинства (рис. 3).
Правильное применение комбинированного обогрева в большинстве случаев позволяет получить и значительный технологический эффект (повысить сохранность молодняка, увеличить прирост массы животных без дополнительного расхода кормов при сравнительно низких энергетических затратах).
Рис. 3. Локальный комбинированный электрообогреватель автоматизированной установки ЭИС-11-И1 «Комби»
Однако, в настоящее время, отечественной промышленностью для нужд сельского хозяйства предлагаются практически только инфракрасные обогреватели на базе ламп типа ИКЗК или ИКЗ. В то же время многолетние исследования в этой области дают основания полагать, что имеет смысл с учетом большого опыта НИР создание эффективных энергоэкономных локальных электрообогревателей и автоматизированных обогревательных установок на современной элементной базе.
Исследования показали, что наиболее эффективными могут быть локальные электрообогреватели, состоящие из «темных» ИК облучателей и теплоизолированных участком пола (напольного покрытия). Последние позволяют уменьшить контактную теплоотдачу от тела поросенка в пол, а действенный тепловой поток от верхнего облучателя обеспечивает необходимое уменьшение явной теплоотдачи от тела поросенка в окружающую среду. Выбор требуемых энергетических параметров таких устройств должен быть осуществлен на основе математического моделирования теплообмена организма поросенка при внешнем тепловом воздействии.
Проведенные исследования позволили разработать такой электрообогреватель (рис. 4).
Рис. 4. Общий вид локального низкотемпературного электрообогревателя
Стендовые испытания электрообогревателя были проведены на лабораторной базе отдела сельскохозяйственной теплоэнергетики и микроклимата ГНУ ВИЭСХ. Использованная автоматизированная система измерения и регистрации полученных данных содержит следующие основные элементы: устройство контроля температуры УКТ-38; датчики температуры; адаптер интерфейса АС-2; персональный компьютер (ПК); автоматический выключатель соединительные кабели.
Восьмиканальное устройство контроля температуры УКТ-38 (изготовитель - предприятие ОВЕН) предназначено для построения автоматических систем контроля производственных технологических процессов в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства и в быту. В рассматриваемом случае регистрация температуры производилась с помощью первичных преобразователей (датчиков) в восьми различных точках. Ее значение отображалось на встроенном цифровом индикаторе, передающем информацию на персональный компьютер. В качестве датчиков температуры были использованы термоэлектрические преобразователи типа ДТПЬ011-0.5/5 с рабочим диапазоном температур -50.. ,+300°С.
Техническая характеристика электрообогревателя:
Установленная мощность, кВт 0,5
Высота подвеса, мм 500,0
Габаритные размеры, мм 600х70х70
Масса, кг
Нагревательный элемент Нихромовая спираль, помещенная в
трубку из кварцевого стекла Температура нагревательного элемента, °С 800 ... 850
В лабораторном стенде использован автоматический выключатель QF типа АВВ 231, рассчитанный на номинальный ток 2А, осуществляющий защиту электрической цепи автоматизированной системы измерения и регистрации от токов короткого замыкания и сверхтоков. SCADA (система OWEN PROCESS MANAGER (OPM)) - программное обеспечение, предназначенное для осуществления связи ПК с приборами УКТ 38, подключенные через адаптер интерфейса АС2. В период проведения эксперимента температура воздуха tв в помещении поддерживалась в пределах 18-20°С (рис. 5).
Проведенные испытания показали, что разработанный электрообогреватель обеспечивает для поросят-сосунов требуемые значения температуры в зоне их размещения в соответствии с ОНТП. В настоящее время утверждены исходные требования на комплектную автоматизированную установку локального обогрева поросят на базе рассмотренного электрообогревателя.
Растимешин Сергей Андреевич, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом
Каткова Юлия Борисовна, младший научный сотрудник
ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии
Тел. 8-903-762-35-91
E-mail: [email protected]
Developed by an electric heater, which provides for piglets required temperature in the area of their placement.
Keywords: climate, electric heating, piglets, of energy saving.
