Современные способы агропромышленного производства, развиваются по пути индустриализации, концентрации и специализации, ведут к резкому увеличению антропогенной нагрузки на биосферу, как в зоне деятельности агропромышленных предприятий, так и на прилегающих к ним территориях.

Для индустриальных методов ведения животноводства характерна высокая концентрация животных и птицы, в результате жизнедеятельности которых в окружающую среду выделяется большое количество вреднодействующих веществ.

Концентрация пыли, микроорганизмов и вреднодействующих газов (аммиак, сероводород, углекислый газ, кишечные газы и др.) в животноводческих помещениях зависит от ряда факторов и, как правило, значительно превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) [7].

В результате увеличивается падёж, снижается прирост массы и сохранность животных, возрастает риск распространения аэрогенных инфекций. [6].

В настоящее время снижение уровня вредных примесей в воздухе животноводческих комплексов до рекомендованных значений осуществляется за счет механической принудительной приточно-вытяжной вентиляции. При этом в воздушный бассейн комплексов непрерывно выбрасывается большое количество различных загрязнений и тепловой энергии.

Одним из перспективных наиболее эффективных способов решения данной проблемы – рециркуляция вентиляционного воздуха[1], с системой высокоэффективной его очисткой и обеззараживанием.

В связи с многообразием требований, предъявляемых к воздушным фильтрам, разработано большое количество конструкций фильтров и фильтрующих элементов [3].

Основными показателями воздушных фильтров, являются их эффективность, удельная воздушная нагрузка, сопротивление и пылеёмкость [4].

Сравнение технических характеристик фильтров, показало, что наиболее полно зоотехническим требованиям к установкам очистки и обеззараживания рециркуляционного воздуха на животноводческих комплексах отвечает мокрый электрофильтр [1]

В предыдущих работах [1,2,5] исследовалась очистка рециркуляционного воздуха от пыли, микроорганизмов и вредных газов, однако режимы работы системы микроклиматом не рассматривались. С другой стороны система очистки воздуха, включает в себя довольно энергоемкое оборудование, такое как, электрофильтр, вентилятор, калорифер, газовый отопитель, сервопривод, приточный клапан и др. Поэтому для повышения энергоэффективности встает вопрос о регулировании производительности систем очистки рециркуляционного воздуха с целью экономии электроэнергии, что достигается внедрением системы автоматизации в структуру управления микроклиматом.

Основой системы автоматизации является контроллер микроклимата, который обеспечивает контроль и управление состоянием среды в животноводческих помещениях в режиме реального времени. В рабочем режиме контроллер получает данные о состоянии среды в животноводческом помещении с помощью различных датчиков и управляет исполнительными механизмами в соответствии с написанной программой, поддерживая заданные параметры микроклимата. Благодаря использованию таких программ возможно достижение значительной экономии электроэнергии.

Рассмотрены ряд серийных контроллеров SKOV (Дания), модели DOL 234 F и DOL 534; Big Dutchman (Германия), модели Viper и Viper Touch; DeLaval (Шведция), модели DF1300, FL250F, которого представлена на рис. 1.

а)                                                б)                                             в)

Рис

г)                                                  д)                                              е)

Рисунок 1 – Современные контроллеры микроклимата

а – SKOV DOL 234 F, б – SKOV DOL 534, в – Big Dutchman Viper, г – Big Dutchman Viper Touch д – DeLaval DF1300, е – DeLaval FL250F.

Анализ технических характеристик контроллеров микроклимата показал все они имеют общие функциональных характеристик, такие как:

• управление освещением;
  
• измерение температуры в помещении;
  
• управление отоплением;
  
• управление приточно-вытяжными вентиляторами;
  
• управление системами охлаждения и увлажнения;
  
• peгулирование минимальной вентиляции в зависимости от уровня содержания CO₂ и или NH₃ в воздухе;
  
• определение скорости движения воздуха;
  
• управление по paзpежению, т. е. регулирование подачи воздуха в зависимости от показаний датчиков, измеряющих aтмосфернoe давление снаружи и внутри помещения.
  

  В свою очередь из литературы известно [7], что в животноводческих помещениях выделяется значительное количество пыли и микроорганизмов, концентрации которых вышеперечисленные аппараты не контролируют. В связи с этим стает проблема контроля уровня пыли и микроорганизмов в данных помещениях.
  

  Известны датчики запыленности FW 100, ООО Экополис-Вест (Украина); ДЗВ-500 ЗАО Комтек (Россия); Brahme CCME (Бразилия); DT450G Yokogawa (Япония) которые позволяют произвести замеры пылевых частиц размером от 0,3 мкм, диапазоном измерений от 0,1 мг/м³ до 1 кг/м³. (рис. 2).
  

  
  

  а)                                                        б)
  

  
  

  в)
  

  Рисунок 2 – Датчики запыленности
  

  а – DT450G, б – ДЗВ-500, в – Brahme CCME.
  

Представленные датчики запыленности не предназначены для использования на предприятиях агропромышленного комплекса (АПК) и не имеют возможности подключения к вышеуказанным контроллерам микроклимата (Рис. 1). Таким образом встает задача в разработке инженерного решения позволяющего контролировать концентрацию пылевых частиц в животноводческих помещениях с необходимой точностью в режиме реального времени.

В свою очередь известна связь между концентрацией пыли и концентрацией колониеобразующих частиц (КОЕ) (рис. 3) [1].

Рисунок 3 – Связь микробной загрязненности воздуха и числа аэрозольных частиц

Зависимость представленная на рисунке 3 с достаточной точностью описывается выражением [1]:

,                    (1)

где -  число пылевых частиц с предельным размером 0,5 мкм и более.

Из формулы (1) видно, что зная   можно определить в воздушной среде животноводческого помещения. Таким образом имея возможность контролировать концентрацию пыли, возможно осуществлять контроль концентрации КОЕ.

Вывод: Современные контроллеры микроклимата разработанные для АПК не позволяют контролировать концентрации пыли и КОЕ в животноводческих помещениях. Таким образом, целью дальнейших исследований является разработка мероприятий и технических решений данной проблемы.

Для повышения эффективности работы системы очистки рециркуляционного воздуха необходимо разработать вариант управления микроклимата с учетом прямоточной и рециркуляционной вентиляции.

1. Андреев Л. Н. Разработка и исследование мокрого однозонного электрофильтра для очистки рециркуляционного воздуха животноводческих помещений: Дис. канд. техн. наук.- 05.20.02 / ЧГАА.- Челябинск, 2010
2. Возмилов А.Г. Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промышленном животноводстве и птицеводстве: Дис. …д-ра техн. на-ук: 05.20.02 / ЧИМЭСХ.- Челябинск, 1993.- 337 с.
3. Вестник УКЦ АПИК № 53 Воздушные фильтры и их классификация.
4. ГОСТ 30528-97. Системы вентиляционные. Фильтры воздушные. Типы и основные параметры. Дата введения 2002—01—01.
5. Звездакова О.В. Совершенствование двухзонного электрофильтра для очистки воздуха от пыли в сельскохозяйственных помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздушной среды: Дис. канд. техн. наук.- 05.20.02 / ЧГАУ. – Челябинск, 2009. – 164с.
6. Зоогигиенические нормативы для животноводческих объектов. Справоч-ник. Г.К.Волков, В.М.Репин, В.И. Большаков и др./ Под ред. Г.К.Волкова.- М.: Агропромиздат, 1986.- 303 с.
7. Селянский В.М. Микроклимат в птичниках. – М.: Колос, 1975.- 304 с.

Все статьи автора «Жеребцов Борис Викторович»