XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Сельскохозяйственное производство является крупным потребителем топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) в стационарных процессах в объеме около 10 млн. т у.т. Из них свыше 65% ТЭР используется в системах теплообеспечения множества производственных объектов: животноводческих ферм, птицефабрик, предприятий по сушке и переработке зерновых и технических культур, теплиц, предприятий по переработке и хранению сельскохозяйственной продукции, фермерских и личных подсобных хозяйств [1, 2]. В этих объектах теплота используется в технологических процессах обеспечения микроклимата, горячего водоснабжения и отопления, тепловой обработки кормов, сушки, хранения и переработки различных видов сельскохозяйственной продукции и ряде других технологических процессов (рис. 1).

Рисунок 1 — Структурная схема системы теплообеспечения объектов животноводства

Для подогрева приточного воздуха и нагрева воздуха в помещениях в холодный период года применяют теплогенераторы, калориферы, тепловентиляторы, работающие на твердом, жидком, газообразном топливе и на электроэнергии. При комплектации лучшими (в том числе импортными) горелочными устройствами, средствами автоматики, микропроцессорного управления и контроля эти технические средства не уступают мировым аналогам типа  AGA, RGA, ERA, GP фирмы Big Dutchman (Германия), EKI фирмы MEPU (Финляндия), TAS Termobile (Нидерланды) и др. [3].

Модульные теплогенераторы мощностью до 200 кВт предназначены, как для установки на открытых площадках, так и внутри сооружений и могут быть использованы как для стационарных систем отопления, так и для оперативного и временного обогрева различных зданий и сооружений. Высоконапорный вентилятор позволяет подсоединять воздуховоды и гибкие шланги общей длиной до 50 м.

Среди газовых горелок инфракрасного излучения получили распространение горелки типа ГИИ-2, ГИИ-4, ГИИВ, «Звездочка», мощностью 2…7 кВт [4]. За рубежом также широко используют ИК-нагреватели круглой и прямоугольной формы: Roberts Gordon (Великобритания), ABBI-SUN (Нидерланды), Fraccaro (Италия) [3].

Приточные и приточно-вытяжные установки (ПВУ) предназначены для использования в системах воздушного отопления и приточно-вытяжной вентиляции, а также для подготовки воздуха в различных технологических процессах. Установки могут состоять из 2-х блоков (ПУ) или 3-х блоков (ПВУ) [3].

Теплообменник серии WKT (Германия) применяют в составе ПВУ в помещениях с высокой влажностью для просушивания воздуха, а также для утилизации теплоты внутреннего воздуха. Благодаря оригинальной конструкции перекрещивающихся полимерных теплообменных труб обладает высоким температурным коэффициентом эффективности теплообмена [3].

Преимущества выработки тепловой и электрической энергии на станциях с поршневыми двигателями (когенерационные установки) заключаются в обеспечении автономного электро- и теплоснабжения (зависимость потребителя от систем топливо- и водоснабжения при этом сохраняется).

Тепловая мощность утилизируемого тепла выхлопных газов и охлаждающей жидкости поршневого двигателя соизмеримы с эффективной электрической мощностью агрегата. Дополнительная утилизация тепла, отводящегося с маслом и наддувочным воздухом, позволяет довести коэффициент полезного использования теплоты сгорания топлива до 85-90%.

При использовании поршневых двигателей для совместной выработки тепловой и электрической энергии существует жесткая зависимость между выработкой на электростанции тепла и электроэнергии, что у подавляющего большинства подобных агрегатов приводит либо к доукомплектованию их пиковыми котлами при работе по электрическому графику, либо к закупкам недостающего объема электроэнергии у предприятий большой энергетики при работе по тепло- вому графику [5].

Широкое применение когенерационных установок и тепловых насосов затруднительно по причине явно выраженного неравномерного характера суточных графиков потребления тепловой и электрической энергии на объектах жи- вотноводства, а также требует значительных единовременных капитальных затрат. В настоящее время срок окупаемости тепловых насосов в сельскохозяйственном производстве составляет около 10-15 лет [6].

Основными ограничениями внедрения тепловых насосов (ТН) являются высокие удельные капитальные вложения; ограничения по температуре на выходе из теплового насоса (65ºС); неоднородность теплового потенциала грунта в региональном разрезе; учет фактора охлаждения грунта при эксплуатации ТН [7].

Технические средства, формирующие в настоящее время электрические системы теплообеспечения объектов животноводства [8] и используемые проектными организациями, представлены на рисунке 2.

Рисунок 2 — Технические средства, формирующие электрические системы теплообеспечения объектов животноводства

Применяемые в системах обеспечения микроклимата технологии и технические средства имеют существенные недостатки:

-         не регулируется подача воздуха в помещениях в зависимости от наружной температуры, влажности, загазованности и температуры внутри помещений;

-         не используется теплота, выделяемая животными из-за ограниченного применения теплоутилизации, других современных методов снижения расхода энергии;

-         отсутствуют средства очистки и обеззараживания воздуха, что приводит к за грязнению воздушного бассейна вблизи ферм.

Животноводческие помещения имеют низкий уровень теплозащиты, что приводит к увеличению энергозатрат на обеспечение микроклимата, выпадению конденсата на внутренних поверхностях стен в зимний период и отрицательно сказывается на качестве работы оборудования [9].

Л и т е р а т у р а

1.   Энергетическая стратегия сельского хозяйства России на период до 2020г. / Ю.Ф. Лачуга, Д.С. Стребков, А.В. Тихомиров и др. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2009. – 64 с.

2.    Расстригин, В.Н. Направления развития энергоресурсосберегающих систем теплообеспечения в сельскохозяйственном производстве / В.Н. Расстригин // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 6-й Меж- дународной научно-технической конференции. – М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. –Т.3.– С. 3–10.

3.       Зарубежные машины и оборудование для животноводства: каталог / В.Ф. Фе- доренко, Д.С. Буклагин, Н.П. Мишуров, Т.Н. Кузьмина. – Ч.2. – М.: ФГНУ «Ро- синформагротех», 2007. – 176 с.

4.       Растимешин, С.А. Технические средства для местного обогрева / С.А. Расти- мешин. – М.: Росагропромиздат, 1990. – 78 с.

5.       Белобров, В. Обзор текущего состояния рынка энергогенерирующего обору- дования РФ [Электронный ресурс] / В. Белобров, К. Светлов, А. Макаров // Энер- горынок. – 2005. –№11. URL: http://www.e-m.ru/er/2005-11/ (дата обращения: 03.03.2014).

6.        Специфика Российского рынка тепловых насосов и перспективы его даль- нейшего развития / А.В. Суслов // Тепловые насосы. – 2011. – №3. – С. 31-39.

7.       Филиппов, С.П. Перспективы применения тепловых насосов в России / С.П. Филиппов, М.Д. Дильман, М.С. Ионов // Энергосовет. – 2011. - №5. – С. 41-45.

8.       Новые технологии и оборудование для технического перевооружения и стро- ительства свиноводческих ферм и комплексов. – М.: ФГНУ «Росинформагро- тех». – 264 с.

9.        Расстригин, В.Н. Основы электрификации тепловых процессов в сельскохо- зяйственном производстве / В.Н. Расстригин. – М.: Агропромиздат, 1988. – 255 с.