Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Четошникова Лариса Михайловна

Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков
<
Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Четошникова Лариса Михайловна. Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков : Дис. ... д-ра техн. наук : 05.20.02 Барнаул, 2005 243 с. РГБ ОД, 71:06-5/216

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 7

1.1 Состояние энергопотребления в сельскохозяйственном производстве 7

1.1.1 Состояние энергопотребления и пути повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в животноводстве 12

1.1.2 Состояние энергоиспользования в растениеводстве 16

1.1.3 Пути и мероприятия по рациональному использованию топливно-энергетических ресурсов в отраслях АПК 19

1.2 Оценка использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях 24

1.2.1 Методы анализа и оценки потребления энергоресурсов 26

1.2.2 Проведение энергетических обследований на сельскохозяйственных предприятиях

1.2.3. Методическое обеспечение энергоаудиторской деятельности 29

1.2.4 Специфика проведения энергоаудита на сельскохозяйственных предприятиях 31

1.3 Задачи и цели исследования 36

Глава 2. Разработка и построение математической модели оптимизации структуры энергетических потоков предприятия 38

2.1 Математическое моделирование в решении задач экономии энергетических ресурсов

2.2 Математическое моделирование процессов в сельскохозяйственном производстве 42

2.2.1 Критерии оптимизации производства 42

2.2.2 Выбор основных направлений экономии энергоресурсов на сельскохозяйственных предприятиях

2.2.3 Диагностика резервов экономии энергетических ресурсов 51

2.2.4 Оценка эффективности использования энергоресурсов на сельскохозяйственных предприятиях 53

2.3 Предпосылки создания математической модели биоэнергетической оценки производства

2.4 Использование методов математического моделирования для решения задачи оптимизации энергетических потоков 66

2.4.1 Энергетический баланс предприятия 66

2.4.2 Постановка оптимизационной задачи 70

2.4.3 Математическая модель оптимизационной задачи 72

2.4.4 Определение потенциала энергосбережения 75

2.4.5 Оптимизация энергетических потоков на животноводческом комплексе 84

2.4.6 Решение оптимизационной задачи методом целочисленногс программирования 90

2.5 Многокритериальный метод оценки эффективности энергоиспользования 96

Глава 3. Биоэнергетическая оценка технологических процессов в сельскохозяйственном производстве 103

3.1 Особенности биоэнергетической оценки сельскохозяйственных технологий 106

3.2 Промышленное содержание сельскохозяйственных животных и биоэнергетика 108

3.3 Теоретические основы биоэнергетической оценки сельскохозяйственных технологий

3.4 Энергетические потоки в технологических процессах производства сельскохозяйственной продукции 115

3.5 Основные показатели биоэнергетической оценки 118

3.6 Биоэнергетический коэффициент эффективности 125

Глава 4. Тепловой баланс и анализ теплообмена в животноводческом помещении 136

4.1 Тепловой баланс животноводческого помещения 140

4.2 Потери тепла и мероприятия по их снижению 145

4.2.1 Определение основных составляющих потерь тепла 149

4.2.2 Анализ теплообмена в птицеводческом помещении 152

Глава 5. Оценка эффективности энергоиспользования путем оптимизации энергетических потоков на примере птицефабрики . 158

5.1 Общая характеристика объекта исследования 158

5.1.1 Балансовые уравнения предприятий-производителей энергии . 161

5.1.2 Балансовые уравнения предприятий-потребителей энергии 165

5.1.3 Определение верхних и нижних пределов потребления электрической энергии цехами птицефабрики 166

5.1.4 Определение пределов потребления тепловой энергии в цехах... 174

5.2 Определение оптимальной структуры энергетических потоков на предприятии 176

5.3 Расчет удельных затрат при использовании теплоты сгорания высушенного помета и биогаза 179

5.4 Оценка энергоиспользования на предприятиях сельскохозяйственного назначения по шкале энергетической эффективности 187

Общие выводы и результаты 201

Литература 204

Приложения 227

Введение к работе

Распоряжением Правительства РФ от 28.08.2003 № 1234-р разработана энергетическая стратегия России на период до 2020 года. Основной целью стратегии является максимально эффективное использование ресурсного и производственного потенциалов энергетического сектора для роста экономики и повышения качества жизни населения страны.

Современное состояние агропромышленного комплекса характеризуется резким спадом производства в животноводстве, растениеводстве, перерабатывающей промышленности. В то же время энергоемкость сельскохозяйственной продукции остается высокой. Удельные энергетические затраты растут быстрее, чем производительность труда, продуктивность животных и урожайность сельскохозяйственных культур. Одной из причин складывающейся ситуации является нерациональное использование топливно-энергетических ресурсов. Поэтому усилия следует направить на выработку как общей стратегии сбережения энергоресурсов, так и конкретных решений по осуществлению процессов и операций.

Ситуация на отечественном рынке складывается так, что обеспеченность населения продуктами питания уже не является проблемой. Задача производителей - обеспечить население необходимым количеством продуктов питания как растительного так и животного происхождения, затратив на это как можно меньше совокупной энергии.

Закономерности, которыми описываются процессы, происходящие в сельскохозяйственном производстве, необходимо корректировать с учетом требований энергетической стратегии. Научная задача заключается в получении знаний и закономерностей, на основании которых можно было бы оценить уровень энергоиспользования на предприятии, провести сравнительный анализ.

При решении задач текущего и перспективного планирования экономии топлива и энергии важное значение имеют методические вопросы. К настоящему времени накоплен методический материал на уровне утвержденных директивных документов и значительного количества разработок по различным вопросам, прямо или косвенно связанным с решением проблемы повышения эффективности энергоиспользования [Приложениеі]. Однако указанные директивные и методические документы касаются прежде всего наиболее энергоемких отраслей народного хозяйства. Для сельскохозяйственного производства проблема эффективного использования энергоресурсов и снижения удельных затрат энергии на единицу продукции стоит не менее остро. Для того, чтобы отечественная сельскохозяйственная продукция была конкурентоспособна на мировом рынке, необходимо обеспечить ее низкую себестоимость, в том числе и за счет снижения удельных энергозатрат. Для этого необходимо научное обеспечение нормативной базы анализа и количественной оценки энергетической эффективности деятельности человека при производстве сельскохозяйственной продукции.

Таким образом, в условиях роста энергоемкости сельскохозяйственного производства и неэффективного использования энергоресурсов особую значимость приобретают вопросы энергосбережения и разработки конкретных мероприятий по экономии топливно- энергетических ресурсов.

Состояние энергопотребления и пути повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в животноводстве

Одним из основных энергопотребителей в АПК является животноводство, где потребляляется 18-22% топлива и электрической энергии от всех энергоресурсов, используемых на производственные цели в сельском хозяйстве, а совокупные затраты энергии в отрасли составляют 70-75% от всего сельского хозяйства [4,17].

В программе стабилизации и развития инженерно-технической сферы России на период до 2005 года в области животноводства ставится задача за счет создания и применения энергосберегающих технологий, автоматизированных систем машин и оборудования снизить затраты труда на получение продукции в 2...2,5 раза, удельное потребление кормов на 30...40%, потребление энергии и топлива на 25...27%, материалоемкость машин и оборудования на 18...22% [16].

Анализ энергоемкости производства в сельском хозяйстве показывает, что прирост продукции за последнее десятилетие на 1% сопровождался увеличением энергопотребления на 1,55% и электропотребления на 2,5%. Отсюда следует, что рост энергоемкости продукции не ведет к увеличению эффективности использования энергоресурсов, а наоборот. Высокая энергоемкость сельхозпроизводства является следствием использования высокоэнергоемких технологических процессов, а также низкого уровня полезного использования энергии. Например, в технологических системах он составляет чуть более 10% [4]. Увеличению энергоемкости продукции животноводства способствовало также снижение продуктивности животных. По данным ВИЭСХ, к концу 90-х. годов молочная продуктивность коров уменьшилась в сравнении с 1990 годом на 28%, привесы свиней - на 34%, выход шерсти у овец - на 26% [7]. Основными технологическими процессами в животноводстве являются: содержание и поение животных, приготовление и раздача корма, доение и первичная обработка молока, уборка навоза, приготовление компостов, обеспечение микроклимата. В качестве основной в отрасли используется электрическая энергия. Это объясняется специфическими особенностями производства продукции животноводства, а именно, стационарный тип машин и оборудования, регламентированное по времени суток, сезонов и года выполнение технологических процессов обслуживания животных, ограниченность видов работы, их осуществление в зданиях, сооружениях и т.д.

Более 50% потребляемых в животноводстве топлива и электроэнергии используется на тепловые процессы, охлаждение и хранение продукции, обеспечение микроклимата в помещениях [17].

В структуре энергозатрат на производство молока и говядины наибольший процент приходится на энергию, овеществленную в кормах -свыше 70%, обогрев помещения и подогрев воды для производственных нужд - до 8%, доение коров - 2,3%, приготовление и раздачу кормов - до 2%. Затраты энергии на производство молока и говядины зависят, прежде всего, от продуктивности животных, которая обеспечивается полноценным кормлением, качественным водопоением, оптимальными условиями содержания и др. Анализ показывает, что в молочном скотоводстве на корову затрачивается в год 1050-1200 кВт-ч электрической энергии и 260-300 кг жидкого топлива [18,19].

Значительных энергозатрат требует производство свинины. Удельные затраты электроэнергии здесь зависят от уровня механизации производственных процессов, типа кормления и продуктивности животных. Большое количество энергии требуется для производства племенного молодняка и поросят-отъемышей. До 60% электроэнергии идет на поддержание микроклимата. В среднем затраты энергии на получение 1 тонны свинины составляют 34-36 МВт-ч. На получение 100 кг привеса свиней на фермах с полным циклом производства и годовым откормом от 3 до бтыс. голов затрачивается 210-300 кВт-ч электроэнергии и 110-140 кг жидкого топлива [20,21,22] Основной технологический процесс по потреблению электроэнергии - вентиляция помещений и обогрев поросят. На нее тратится 44-48% всей потребляемой электроэнергии. В потреблении топлива - приготовление влажных кормовых смесей и их раздача (75-82%) [23].

На подогрев приточного воздуха в животноводческих помещениях приходится 35-40% годовых внутрифермских затрат. Создание необходимого по нормам микроклимата в животноводческих помещениях по содержанию крупного рогатого скота и свиней, а также молодняка этих животных, в первую очередь достигается за счет поддержания нормированной радиационной температуры пола, а также соответствующего состава и температуры воздуха, подаваемого в зону дыхания животных. Поддержание указанных температур на необходимом уровне достигается путем использования разных технических средств: калориферов для подогрева приточного воздуха и электрообогревающих устройств для подогрева пола. Для обеспечения требуемого микроклимата в" животноводческих помещениях тратится от 40 до 70% всей потребляемой энергии в год [24-26].

Перевод птицеводства на промышленную основу потребовал роста энергетических затрат и повышения качества энергоснабжения. Особенно заметен рост потребления газа и электроэнергии, доля которых в энергобалансе составляет сейчас более 50%. Поэтому определение объемов использования энергоресурсов в птицеводстве имеет огромное значение.

Сегодня рыночная стоимость яиц и мяса птицы в России, а также стоимость комбикормов приблизилась к мировым ценам. У нас более низкие цены на энергоносители, хотя уже сейчас они считаются высокими. При этом в Европе доля энергоносителей в себестоимости птицеводческой продукции составляет 3-5%, в России -уже 12-16% [27]

По данным исследований [28-41], потребление электроэнергии будет продолжать расти, и в ближайшие 10-15 лет будет применяться главным образом для освещения, силового привода механизмов и машин, электротепло в небольших объемах - для инкубации яиц, в отдельных случаях - для нагрева воды, дополнительного обогрева птицы.

В условиях Урала и Сибири одной из основных энергоемких проблем является поддержание оптимальных параметров микроклимата в птицеводческих помещениях. Сезонный перепад температур здесь составляет 60С (зима-лето), а суточный, в осенне-весенний период - до 25С. Все это требует немалых затрат на установку и обслуживание специального оборудования. В соответствии с зоотехническими требованиями, оптимальная температура для взрослой птицы должна быть в диапазоне от 15 до 17С, а для цыплят, по мере их роста, должна изменяться от 35С до температуры, при которой содержится взрослая птица [42,43].

Математическое моделирование процессов в сельскохозяйственном производстве

Целью деятельности любого предприятия является получение максимальной прибыли. Принятие в качестве критерия оптимальности показателя прибыли бесспорно для рыночной экономики. Для экономики переходного периода оценка хозяйственной деятельности предприятия по одному показателю размера прибыли не всегда четко характеризует результаты деятельности предприятия. При известных условиях определение производственного плана по критерию максимума прибыли может привести к возникновению противоречий между интересами всего народного хозяйства и отдельного предприятия.

Эффективность хозяйственной деятельности предприятия можно выразить рентабельностью, показателем реализованной продукции, производительностью труда и другими показателями. Все эти факторы являются важными при оценке деятельности любого предприятия, хотя не лишены существенных недостатков.

Система ограничений экономико-математической модели задачи определения производственного плана сельскохозяйственного предприятия должна учитывать ресурсы и специфические условия работы предприятия, народнохозяйственные потребности в его продукции.

Несмотря на то, что вводится совокупность критериев, на практике определяют производственную программу по каждому критерию в отдельности, а затем выбирают одну, наиболее значимую для предприятия. В идеальном случае следует стремиться к получению такого варианта производственной программы, в котором оптимально сочетались бы величины всех показателей оценки деятельности предприятия. Конечно, определенная таким образом производственная программа будет отличаться от оптимальных программ, полученных при решении задачи по каждому критерию оптимальности отдельно, но она будет наилучшим образом удовлетворять всей их заданной совокупности.

Работа по экономии и рациональному использованию энергетических ресурсов охватывает анализ структуры энергоиспользования, выявление и оценку резервов экономии ресурсов, планирование внедрения мероприятий по экономии указанных ресурсов, организацию реализации планируемых мероприятий по экономии энергоресурсов. Составляемые в настоящее время на предприятиях планы оргтехмероприятий по рационализации и повышению экономической эффективности хозяйства формируются в значительной мере случайным образом. Проведенный анализ показал следующее: 1) основные направления намеченных оргтехмероприятий зачастую не согласуются с основными направлениями технического перевооружения в сельскохозяйственной энергетике; 2) результат от запланированных энергосберегающих мероприятий не всегда оценивается должным образом с точки зрения экономической эффективности; 3) выбор мероприятий формируется без всестороннего анализа причин имеющихся недостатков; 4) практически не обосновывается последовательность выполнения составленного перечня мероприятий.

Основными причинами, приводящими к таким результатам, являются: во-первых, отсутствие целевой стадии планирования, увязывающей цели развития энергохозяйства как с задачами предприятия в целом, так и с основными направлениями научно-технического прогресса в сельскохозяйственной энергетике; во-вторых, недостаточная полнота анализа, производимого на предприятии в процессе подготовки планов. Это приводит к тому, что предприятия планируют мероприятия из года в год по одним и тем же направлениям НТП.

Поэтапный анализ по определению наличия на предприятии резервов и их диагностика дают ответы на вопросы, как достичь высокого уровня экономии энергоресурсов, по каким направлениям вести работу по их экономии, из каких слагаемых образуется экономия энергоресурсов, какова потенциальная возможность экономии, по каким критериям оценивать эффективность деятельности предприятия и т.д.

Промышленное содержание сельскохозяйственных животных и биоэнергетика

Перевод животноводства на промышленную основу характеризуется созданием искусственных антропогенных экотехнических систем, обладающих особенно высокой энергоемкостью. В таких системах не существует замкнутой цепи связей и их устойчивость зависит в основном от деятельности человека, а нормальное функционирование - от энергии, вносимой извне.

С точки зрения эффективности производства (увеличения валового продукта), следует стремиться к максимальному увеличению Е3. Достичь этого можно, используя на комплексах высокопродуктивных пород животных и птицы.

Перевод животноводства на промышленную основу позволил путем создания условий для развития особей, обладающих высоким генетическим потенциалом, достичь роста продуктивности животных. Произошло также значительное увеличение количества вносимой извне в экосистему энергии, особенно Е2.

В условиях неограниченных и дешевых энергоресурсов стремление увеличить Е3 за счет увеличения вносимой в экосистему энергии независимо от возрастания Е4 и Е5 было бы оправданно. Однако, исходя из требований рационального и экономного расходования энергоресурсов, этот путь неэффективен. Кроме того, высокая энергонасыщенность не приводит к росту полезного энерговыхода (см. 3.3).

Важный фактор повышения экономической эффективности промышленного животноводства - снижение удельного расхода энергии Е2, являющейся суммарным показателем. Помимо тепловой, электрической и механической энергии, Ег включает также энергию, заключенную в зданиях, сооружениях, стройматериалах, оборудовании и т.д. (рисунок 3.2). Такой комплексный подход к оценке Е2 указывает возможные пути снижения значительных удельных затрат энергии за счет перехода к менее материалоемким конструкциям, облегченным постройкам и т.п.

Любая технологическая деятельность человека сводится к процессу преобразования энергии с помощью некоторой технологической системы. Энергетическая модель такой системы представляет собой совокупность двух подсистем: 1) производство средств производства и 2) производство предметов потребления (рисунок 3.3)[139].

Анализ зависимостей показывает, что при низкой энергонасыщенности (примитивные технологии) затраты энергии на производство средств производства также незначительны. Рост энергонасыщенности (многоступенчатое сложное производство) требует значительных дополнительных энергозатрат, а, следовательно, увеличения энергетических потерь и снижения полезного энерговыхода.

Применительно к отраслям АПК можно сказать, что их насыщение все новыми, более крупными дозами энергии, снижает относительную величину производимой сельскохозяйственной продукции. Чем больше ступеней энергоконверсии, тем меньше энергии на выходе системы, Таким образом, рост энерговооруженности АПК не ведет к увеличению выхода сельхозпродукции. Выход - в разработке и внедрении в практику сельского хозяйства новых энергосберегающих технологий, снижение энергоемкости производства продукции.

Биоэнергетическая оценка технологий в сельскохозяйственном производстве имеет целью констатацию состояния энергобаланса и достигнутого в системе уровня энергосбережения, а также определение наиболее энергоемких составляющих системы и выявление направлений снижения энергозатрат, обеспечивающих необходимый обществу полезный результат. В ряде случаев удельные затраты биоэнергии могут быть значительно выше затрат технической энергии. Воздействие человека на них практически исключено. Биоэнергетическую оценку проводят по показателям, характеризующим технологический процесс и конечный продукт. Технологический процесс производства сельскохозяйственной продукции можно рассматривать как сложную биотехническую систему, состоящую из нескольких подсистем. Например: выращивание ремонтного молодняка, содержание родительского стада, инкубации яиц и т.д. (рисунок 3.5) [183]. На схеме цифрами обозначены: 1,2,3,4 - падеж; 5 -отходы, бой; 6,7,8 - технические отходы; 9 - содержание родительского стада; 10 - инкубация; 11 - выращивание ремонтного молодняка; 12 -откорм петушков; 13 - содержание промышленного стада; 14 - сушка яичного меланжа; 15 - товарная обработка яиц; 16-переработка птицы; 17 - утилизация отходов производства; 18 - выбракованная птица; 19 -некондиционные яйца; 20 - инкубационные яйца; 21 - суточный молодняк; 22 - откормленные петушки; 23 - выбракованная птица; 24 - молодняк и петушки для родительского стада; 25 - молодняк для промышленного стада; 26 - выбракованная птица; 27 - некондиционные яйца; 28 -пищевые яйца; 29 - мясо-костная мука; 30 - пищевые яйца, помет; 31 -помет; 32 - пищевые яйца; 33 — яичный порошок; 34 — мясо птицы, перо, пух.

Рассмотрим для примера технологический процесс производства продукции птицеводства. Это сложная биотехническая система, включающая несколько подсистем и потоков, выраженных, в соответствии с принципами биоэнергетической оценки, через энергетические эквиваленты, с одной стороны, зданий и сооружений, оборудования и машин, кормов и затрат труда обслуживающего персонала и, с другой -энергосодержанием птицеводческой продукции (рисунок 3.5). Уравнение энергетического баланса системы или подсистемы представляет собой равенство энергетического потока на входе и энергетического потока на выходе с учетом потерь энергии, связанных с жизнедеятельностью системы или подсистемы. Технологическая схема производства продукции птицеводства довольно сложная, где между подсистемами существуют не только прямые, но и обратные связи. Кроме того, анализ энергетических потоков усложняется еще и тем, что почти каждая из подсистем состоит из нескольких технологических операций.

Потери тепла и мероприятия по их снижению

При определенных условиях животные и птица способны обогреть себя сами. Как показывают расчеты, биологического тепла, выделяемого ими, достаточно для обогрева в зимний период приточного воздуха и ограждающих конструкций здания. От одной коровы в течение 1ч выделяется 700 Вт теплоты; свиньи на откорме - 270; курицы-несушки -10 Вт. Температура воздуха, удаляемого из животноводческих помещений в зимний и переходный периоды, составляет Ю...20С [150]. Системы вентиляции, использующие биологическую теплоту животных, без дополнительного обогрева приточного воздуха способны поддерживать постоянство температуры и относительной влажности в коровниках на 200 гол. и откормочниках молодняка крупного рогатого скота на 500 гол. при температуре наружного воздуха не ниже -20С.

Выше было показано, что сохранение тепла во многом зависит от теплоизоляционных свойств корпусов. Недостаточное термическое сопротивление ограждающих конструкций, а также значительная инфильтрация холодного воздуха через неплотности стен являются причиной больших потерь тепла. Использование оконных проемов в птичниках в качестве источников света при наличии системы искусственного освещения довольно сомнительно. Но то, что они являются причиной излишних потерь тепла в помещении - это факт.

Тепло расходуется также на испарение влаги с поверхностей, которая возникает при влажной уборке помещений и оборудования, в результате разлива воды в системе поения.

Одна из возможностей резко сократить расход энергии - уменьшение в несколько раз нормативного воздухообмена при направленном потоке. Как показали исследования [174], данное мероприятие не привело к повышению концентрации вредных примесей в воздухе. Объясняется это тем, что чистый воздух подавался в клетки непосредственно на птицу, откуда с испарениями и вредными примесями направлялся в вентиляционный канал, а из него в атмосферу.

Значительной величины достигает количество тепла, удаляемого из помещения с отработанным вентиляционным воздухом. Для птицефабрик на 600 тысяч кур-несушек, содержащихся в клеточных батареях, эта цифра достигает более 250 Гкал в год.

Известно, что для обеспечения санитарно-гигиенических норм (снижение концентрации пыли, микроорганизмов и вредных газов в воздушной среде) требуется приток свежего воздуха в зависимости от вида и возраста животных от 0,17 до 1,05 м /ч на килограмм живой массы. При этом минимальная потребность наружного воздуха с физиологической точки зрения составляет всего 0,03 - 0,16 м3/ч-кг. Это значит, что для обеспечения санитарных норм по загрязнителям в воздушной среде помещений необходимо подавать наружного воздуха в 6,5 раз больше требуемого по физиологическим нормам.

Использование систем очистки воздуха, работающих в режиме рециркуляции, позволяет обеспечить санитарно-гигиенические требования по чистоте воздуха при сокращении кратности воздухообмена в 5-6 раз и снизить затраты энергии на отопление помещений.

Поэтому в данном процессе поиск путей снижения энергозатрат оправдан. Одним из таких путей является направленная подача свежего воздуха в зону нахождения птицы и локальным удалением отработанного. В результате этого снижается воздухообмен в птичнике, что ведет к значительному уменьшению потребления электроэнергии вентиляционным оборудованием и расхода топлива на подогрев приточного воздуха в зимний период.

Наиболее эффективный способ снижения энергозатрат на создание микроклимата - утилизация теплоты удаляемого из помещения воздуха. Однако оборудование утилизации теплоты не всегда используется в связи с их невысокой экономической эффективностью, несовершенством конструкции, ненадежностью работы при низких температурах наружного воздуха, неудовлетворительной защитой теплообменных поверхностей от обмерзания и загрязнения, снижающей надежность работы всей системы микроклимата при низких температурах наружного воздуха. Промышленные утилизаторы теплоты рассчитаны, как правило, на работу при высоких перепадах температур воздушных потоков ДТ=40...60С и температурах наружного воздуха не ниже tH=-10...-12C, что нехарактерно для животноводческих помещений. Поэтому уже при температуре —15...-18С наблюдается интенсивное обмерзание теплообменных поверхностей промышленных утилизаторов теплоты, что приводит к резкому уменьшению их тепловой мощности и повышению расходов энергии на привод вентиляторов.

Перспективным направлением экономии энергии является содержание животных и птицы в неотапливаемых помещениях, но с дополнительным уплотнением стен и потолка. Результат такого направления - экономия энергии. Экономия тепла может быть достигнута за счет уменьшения теплопотерь через скаты кровли птицеводческих корпусов и в защитном слое изоляции теплопроводов, т.к. именно на этих участках наблюдается интенсивное снеготаяние, что говорит о недостаточном слое теплоизоляции.

Основные потери тепла происходят через наружные стены ограждений и скатов. Тепловой поток через вертикальные стены ограждения не одинаков по высоте: в нижней части он ниже, чем в верхней. Нижней зоне соответствуют теплопотери через вертикальные ограждения на участках от поверхности пола до верхнего уровня нагревательных воздуховодов. Верхней зоне соответствуют теплопотери от верхнего уровня нагревательных воздуховодов до скатов здания. Температура боковых ограждений верхней зоны больше, чем нижней на 5-15. Вертикальные ограждения в нижней зоне получают тепло в результате конвекции от воздуха, который омывает стену потоком охлаждаемого воздуха, направленного вниз. Суммарные удельные потери тепла через строительные ограждения птицеводческих помещений достигают 40-60 Ккал/м ч.

Похожие диссертации на Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на сельскохозяйственных предприятиях путем оптимизации энергетических потоков