Электрообогрев животноводческого и птицеводческого хозяйства.

1. ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ И ПТИЦЕВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ

1.1.              Определение мощности нагревательной установки

Главными факторами успешного ведения животноводческого и птицеводческого хозяйства на промышленной основе являются микроклимат в помещениях для содержания скота и птицы и кормовая база. Что касается питания животных и птицы, это сфера ответственности зооинженера, а вот при решении вопросов, связанных с микроклиматом, решающее слово за энергетиком.

Микроклимат - совокупность физических и химических параметров (температура, влажность, подвижность воздуха, содержание углекислоты, аммиака, сероводорода, запыленность, наличие микрофлоры, ионосодержание и др.) воздушной среды, искусственно создаваемых в закрытых помещениях.

Температура воздуха - один из основных параметров микроклимата. Ее влияние на продуктивность животных и птицы во многом зависит от их породы и индивидуальных особенностей. Так, для крупного рогатого скота молочного направления оптимальной считают температуру в помещении 8-15 °С. У молочных коров при температуре воздуха выше 20-22 °С отдача молока снижается, а при более высокой температуре уменьшается его жирность. С понижением температуры до минус 5 °С потребление кормов коровами возрастает в 1,5-2 раза. При снижении температуры воздуха в свинарниках до 5 °С уменьшаются среднесуточные привесы на 40-60 г, а расход корма возрастает на 0,3-0,5 кормовой единицы.

Оптимальные температурные параметры воздушной среды помещений для содержания животных и птицы создают при помощи отопительных средств и устройств вентиляции, объединяемых понятием «отопительно-вентиляционная система».

Необходимая температура в помещениях для содержания животных и птицы создается электроотопительными системами, которые могут быть общего, местного и комбинированного обогрева. Системы общего обогрева предусматривают поддержание равномерной температуры во всем объеме помещения. Местный обогрев обеспечивает оптимальную температуру только в помещениях, где находятся животные и птица. Комбинированный обогрев осуществляется с использованием как общего, так и местного отопления. Отличительной особенностью работы такой схемы является то, что температура воздуха в местах нахождения животных и птицы отличается от вспомогательных помещений (кормохранилище, складские помещения, ремонтные мастерские и т. д.).

Большие животноводческие комплексы и птицефабрики обеспечиваются теплом, как правило, большими котельными, которые работают на угле, мазуте или газе. А для местного обогрева применяют электротермические и бактерицидные установки (калориферы, электрорадиационные панели и ультрафиолетовые лампы). Однако чаще применяют комбинированный обогрев, используя, наряду с теплом от котельных и малоинерционных электрообогревателей, доводчики, которые позволяют поддерживать температуру с высокой точностью в боксах с молодняком животных и птицы. С точки зрения электроснабжения, такой принцип обогрева является наиболее эффективным.

Для определения мощности системы электрообогрева помещений для содержания скота и птицы пользуются уравнением баланса тепловых потоков

Фт.о = Фт.п,              (1.1)

где Фт.о - общий тепловой поток источников теплоты, находящихся внутри помещения, Вт; Фт.п - суммарный тепловой поток потерь, Вт.

Тепловой поток внутри помещения создается в основном системой электроотопления, животными и птицей:

Фт.о = Фо + Фж,              (1.2)

где Фо - тепловой поток системы электроотопления, Вт; Фж - тепловой поток животных и птицы, Вт.

Тепловой поток потерь, Вт,

Фт.п = Фогр + Фв + Фи,              (1.3)

где Фогр - тепловой поток потерь через ограждения, Вт; Фв - тепловой поток потерь с вентиляцией, Вт; Фи - тепловой поток потерь на испарение влаги с различных поверхностей, Вт.

С учетом уравнений (1.2) и (1.3) тепловой поток системы электроотопления

Ф = Фогр + Фв + Фи - Фж.              (1.4)

Общий поток тепловых потерь через строительные ограждения определяют, используя удельный тепловой поток потерь (удельную тепловую характеристику здания) - тепловой поток, теряемый 1 м3 объема здания при разности температур внутреннего и наружного воздуха 1 °C. Расчет выполняют по формуле

Фогр = ФудV(tв - tн ),              (1.5)

где Фуд - удельный тепловой поток потерь, Вт/(м*°С); V - строительный объем здания, м3; tв и tн - расчетные температуры внутри помещения и наружного воздуха, °С.

При определении мощности системы отопления помещений животноводческого и птицеводческого хозяйства в зимний период за расчетную температуру воздуха принимают минимально допустимую температуру. Расчетная температура наружного воздуха берется в зависимости от климатического района расположения хозяйства. Удельный тепловой поток для помещений животноводческих комплексов и птицефабрик берут из расчета 0,6—1,4 Вт/(м*°С).

Тепловой поток, идущий на нагрев приточного воздуха, определяется по формуле

Фв = Lв ρвСв(tв – tн)              (1.6)

где Фв - объемная подача воздуха на притоке, м/с; ρв - плотность воздуха, кг/м3; Cв - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг*°С).

В холодный период объемную подачу приточного воздуха определяют по влажности, которая в помещениях птицефабрики или животноводческой фермы не должна превышать 80 %, и по предельной концентрации углекислого газа в воздухе помещений.

Тепловой поток, связанный с испарением влаги в помещении, определяют по формуле

Фи = nWиqи/36 000,              (1.7)

где n - количество животных (птиц) в помещении; Wи - количество влаги, испаряемой в помещении одним животным (одной птицей), г/ч; qи - теплота фазового преобразования воды в пар, Дж/г.

Тепловой поток, выделяемый животными (птицей), вычисляют как

Фж = nФ1              (1.8)

где n - количество животных (птиц) в помещении; Ф1 - тепловой поток, выделяемый одним животным (одной птицей), Вт.

Для определения мощности системы электроотопления пользуются зависимостью

Pо = Фо/ηт,              (1.9)

где ηт - тепловой КПД, учитывающий потери теплоты в системе отопления.

Тепловой КПД при использовании электрокалориферов, смонтированных в отдельных помещениях, принимают равным 0,95, а при использовании электрокотельных - 0,90-0,92.

Все исходные данные для расчета объемной подачи приточного воздуха и составляющих теплового баланса принимают в соответствии с нормативами и справочными материалами.

 

1.2.              Электрокалориферные установки

В животноводческих и птицеводческих хозяйствах применяют электрокалориферные установки двойного назначения, т. е. и для вентиляции, и для отопления. Причем приточная вентиляция помещений состоит из нескольких каналов, в которых размещают электрокалориферы. Такая система обеспечивает высокую надежность работы, даже если выйдет из строя не одна, а несколько установок одновременно. Данная система легко автоматизируется по теплообеспечению и подаче свежего воздуха, что позволяет поддерживать оптимальный микроклимат в помещении.

Электрокалорифер - устройство или аппарат, имеющий электронагревательные элементы (спирали или тэны) и вентилятор. Он предназначен для принудительного нагрева воздуха путем продувания его через электронагревательные элементы.

Электрокалориферы нашли широкое применение благодаря своей компактности и высокому теплообмену по сравнению с электронагревательными устройствами естественного теплообмена.

Рис. 1.1. Электрокалориферная установка типа СФОА: 1 - электрокалорифер; 2 - диффузор; 3 - мягкая вставка; 4 - вентилятор; 5 - заслонка-шифер; 6 - рама

 

Тепловой узел может состоять из спиралей, смонтированных на керамических изоляторах, и трубчатых простых или оребренных (обладающих развитой поверхностью нагрева) электронагревательных элементов. Отопительные калориферы предназначены для отопления, сушки воздуха, создания искусственного климата, а также применяются в сушильных камерах при различных технологических процессах.

На рис. 1.1 представлена электрокалориферная установка типа СФОА, широко применяемая как в животноводческих комплексах, так и на птицефабриках. Предельно допустимая температура поверхности нагревателей отопительно-вентиляционных электрокалориферных установок составляет 170-180 °С. При этой температуре кислород воздуха не выгорает, что соответствует санитарно-гигиеническим и зооветеринарным требованиям. Температура воздуха на выходе из электрокалорифера должна быть не больше 40-50 °С.

Наряду с электрокалориферной установкой СФОА в животноводческих и птицеводческих комплексах используют установки типа СФОЦ. По своим техническим характеристикам установки СФОА и СФОЦ незначительно отличаются друг от друга и поэтому обе широко применяются в соответствующих хозяйствах.

Установки названных типов состоят из унифицированного калорифера типа СФО, центробежного вентилятора Ц-4-70 (рис. 1.1) и шкафа управления. Электрокалорифер состоит из каркаса с вмонтированным в него блоком с тэнами общей мощностью 90 кВт и кожуха, изготовленного из листовой стали. Электропитание калориферных установок осуществляют от трехфазной сети переменного тока напряжением 0,4 кВ и в редких случаях напряжением 220 В.

Электрокалориферы СФОА и СФОЦ имеют схожие принципиальные схемы управления, позволяющие ступенчато регулировать потребляемую мощность нагревательными элементами, а следовательно, и тепловую производительность установки. В качестве элементов, контролирующих температуру помещений, используют биметаллические датчики типа ДТКБ-53. Схемой предусмотрено отключение нагревательных элементов при достижении ими температуры выше 180 °С с остановкой двигателя вентилятора. Для контроля за температурой тэнов устанавливают биметаллические датчики типа ТР-200 или другого типа с аналогичными характеристиками.

В электрокалориферной установке СФОЦ модификации И1 для ступенчатого регулирования мощности нагревательных элементов используют два электронных регулятора типа ТЭ3П и ТЭ4П. В установке СФОЦ модификации ИЗ применяют двухскоростной электродвигатель привода вентилятора для регулирования подачи воздуха в помещения для содержания животных и птицы, что существенно повышает эффективность эксплуатации данного типа электрокалорифера. Более того, в данной установке для регулирования потребляемой мощности из сети используют электронный регулятор напряжения, собранный на тиристорах.

Принципиальная электрическая схема электрокалориферной установки типа СФОЦ-ИЗ представлена на рис. 1.2. Схема включает в себя следующие элементы и блоки: блок UZ1, который имеет автоматический выключатель QF; плату AZ1 управления; трехфазный силовой ключ AZ2, выполненный на гибридных модулях, содержащих диод-оптронный тиристор, сигнальную лампу, предохранитель FU, защитные цепи R1C1-R6C6 электрокалорифера и электродвигателя вентилятора; плату AZ1, предназначенную для управления тиристорным ключом, отключающую автоматический выключатель QF по сигналам датчиков, установленных в силовой цепи, при возникновении аварийных ситуаций.

В блок UZ3 входят датчики температуры и базового сигнала, обеспечивающие минимальную теплопроизводительность электрокалорифера. В блоке предусмотрена световая сигнализация о режимах работы установки регулирования температуры воздуха в отапливаемом помещении для содержания животных (птицы): «Жарко», «Норма»,

«Холод». Входной сигнал формируется одним термопреобразователем BK5 или четырьмя термопреобразователями BK1-BK4, усредняющими температуру в отапливаемом помещении.

Блок UZ2 предназначен для ступенчатого изменения скорости вращения электродвигателя М привода вентилятора. Режим работы - ручной или автоматический - устанавливают переключателем VS1. В ручном режиме при помощи кнопок SB1, SB2 и магнитных пускателей выбирают требуемую скорость вращения вентилятора. В автоматическом режиме скорость вращения вентилятора регулируется в зависимости от температуры наружного воздуха, контролируемой термометром ВК2.

Рис. 1.2. Принципиальная схема электрокалориферной установки СФОЦ-И3: UZ1-UZ3 - блоки управления; AZ1 - плата управления; AZ2 - трехфазный тиристорный ключ ; AK - нагревательное устройство электрокалорифера; R1C1-R6C6 - защитные цепочки; VS1-VS3 - оптронные тиристоры; VD1-VD3 - диоды; BL1-BL3 - сигнальные лампы; SB1-SB3 - нажимные выключатели; SA1 - тумблер переключения режима управления; M - электродвигатель привода вентилятора; BK1-BK4 - датчики температуры; RK1-RK5 - преобразователи сопротивления; EK1-EK3 - нагревательные элементы 

Рис. 1.3. Электрокалориферная установка СФОО: 1 - вентилятор; 2 - калорифер; 3 - трубчатый оребренный электронагреватель

 

Электрокалориферные установки СФОЦ-И4 имеют нерегулируемый электропривод вентилятора, схема управления изменяет только мощность электрокалорифера в зависимости от температуры в отапливаемом помещении.

Электрокалориферные установки типа СФОО выпускают с оребренными тэнами, оборудованными осевыми вентиляторами (рис. 1.3). Калорифер 2 состоит из шести оребренных тэнов 3, расположенных в один вертикальный ряд и смонтированных на нагнетающем патрубке вентилятора 1. Максимальная температура воздуха на выходе - 40 °С. Электрокалориферные установки типа СФОО применяют в том случае, когда возникает необходимость повышенной вентиляции при сравнительно низкой температуре (4-12 °С) воздуха в помещении.

Комплектное оборудование типа ПВУ предназначено для автоматизированных приточно-вытяжных систем вентиляции и воздушного отопления различных помещений сельскохозяйственного назначения, в которых допускается частичная рециркуляция воздуха, удаляемого из помещения.

Приточно-вытяжная установка ПВУ (рис. 1.4) состоит из двух концентрически расположенных металлических цилиндров с зазором между ними и осевого вентилятора 4 специальной конструкции, находящегося внутри установки. Лопасти вентилятора смонтированы таким образом, что по внутреннему цилиндру воздух движется вверх и вытяжкой удаляется из помещения, а по зазору между цилиндрами воздух движется вниз, осуществляя приток наружного воздуха в помещение. Тэны 2, смонтированные в зазоре между цилиндрами, при необходимости подогревают приточный воздух. Размер выходных отверстий и направление движения потока можно менять.

Рис. 1.4. Приточно-вытяжная установка: 1 - приточные насадки; 2 - электронагревательные элементы; 3 - вентиляторная секция; 4 - вентилятор; 5 - рециркуляционные заслонки; 6 - электропривод заслонок; 7 - секция рециркуляционных заслонок; 8 - промежуточная секция; 9 – зонт

 

Недостатком отопительно-вентиляционных установок такого типа является то, что потребление электроэнергии осуществляется по свободному графику, т. е. в любое время суток, в том числе в часы максимума электрических нагрузок. Кроме того, они не допускают перерывов в электроснабжении на длительное время.

 

1.3. Установки местного обогрева

В зоне нахождения молодняка животных и птицы применяют местный обогрев, обеспечивающий повышенную температуру и пониженные влажность и концентрацию вредных газов по сравнению с остальным объемом помещения.

В зависимости от способа передачи тепла от устройства местного электрообогрева к животным и птице различают установки лучистого (инфракрасного), контактного, конвекторного, комбинированного обогрева и радиационные электронагреватели.

Установки лучистого обогрева.

В таких установках используют светлые и темные инфракрасные излучатели - электрические лампы и нагревательные элементы. Их рабочая температура - 300-500 °С, при этом большая часть теплоты от них отводится конвективно с потоком нагретого воздуха. Данные излучатели характеризуются высокой надежностью и механической прочностью. Они менее чувствительны к колебаниям напряжения. В качестве темных источников наиболее распространены тэны и керамические излучатели.

Устройства лучистого обогрева молодняка животных и птицы, имеющие зонтичную конструкцию корпуса, внутри которого размещены источники инфракрасного излучения, называют брудерами.

Брудеры БП-l и БП-1А предназначены для местного обогрева молодняка птицы. Источниками тепла служат четыре тэна общей мощностью 1 кВт. Для поддержания требуемого температурного режима 22-35 °С в брудере БП-1 применяют двухпозиционное тепловое манометрическое реле, а в брудере БП-1 А - двухпозиционный тиристорный регулятор температуры.

Брудеры ОКБ-1376, используемые для обогрева молодняка животных и птицы, имеют три тэна общей мощностью 1,2 кВт. Ступенчатое управление мощностью осуществляется вручную при помощи выключателей.

Инфракрасный электрообогреватель ЭИС-0,25-И1 (рис. 1.5) предназначен для локального обогрева животных.

Рис. 1.5. Электрообогреватель ЭИС-0,25-И1: 1 - корпус; 2 - теплоизоляция; 3 - цоколь; 4 - изолятор; 5 - нагреватель; 6 - отражатель; 7 - решетка

 

Металлический корпус 1, снабженный теплоизоляцией 2, соединенной с цоколем 3 изолятором 4, позволяет использовать его совместно с облучателями ССП-01-250, «Астра» и др. Внутри корпуса 1 находится нагреватель 5, представляющий собой керамическую плиту, в которую замурована проволочная спираль. Ее инфракрасное излучение концентрируется отражателем 6, а решетка 7 защищает животных и птицу от касания к раскаленной керамической плитке. Мощность нагревателя - 250 Вт при напряжении 220 В. Среднее превышение эффективной температуры над температурой окружающей среды на уровне пола в зоне обогрева площадью 0,7 м при высоте подвеса 0,6 м составляет не менее 8 °С.

Установки контактного электрообогрева.

К таковым относятся электрообогревательные полы, коврики и панели. При устройстве электрообогреваемого пола уплотняют грунт 7 (рис. 1.6, а), для выравнивания на него насыпают слой песка 4 толщиной 15-20 мм, а затем укладывают гидроизоляцию 6 в виде листов толя или полиэтиленовой пленки в один-два слоя. Поверх гидроизоляции насыпают слой песка, на котором размещают тепловую изоляцию 5 (котельный шлак или керамзит) толщиной 80-150 мм. Изоляцию 5 уплотняют и присыпают песком, после чего укладывают бетон 1. В слое бетона на глубине 4-6 см прокладывают нагревательные элементы 3 из проводов марки ПОСХВ, ПОСХП, ПНВСВ и др. При питании сетевым напряжением на глубине 2 см от поверхности над проводами закладывают стальную сетку 2, соединенную с нулевым проводом питающей сети. Сетка защищает нагревательный провод от повреждений в случае разрушения бетонного покрытия, а также служит для выравнивания потенциалов, защищая животных от шагового напряжения.

При использовании нагревательных элементов из стальной неизолированной проволоки диаметром 4-6 мм применяют пониженное (до 60 В) напряжение питания, что обеспечивает безопасность животных и людей без защитной сетки. Применение напряжения 60 В требует наличия понижающего трансформатора.

Конструктивное выполнение нагревательных элементов полов определяется назначением помещения. В свинарниках-маточниках обогреваемый пол выполняют в виде сплошной полосы шириной 1,2—1,7 м, проходящей под станками одного ряда со стороны противоположной кормушкам. Все станки делят на секции с самостоятельным управлением температурным режимом в зависимости от возраста поросят, и пол в этих секциях подогревают отдельными нагревательными элементами.

 

Рис. 1.6. Конструкция электрообогревательного пола (а), схема укладки нагревательного провода в свинарнике-маточнике (б) и схема управления температурным режимом (в): 1 - бетон; 2 - сетка-экран; 3 - нагревательный прибор; 4 - песок; 5 - теплоизоляция; 6 - гидроизоляция; 7 - грунт; 8-10,12 - площадки для отдыха поросят и кормления свиноматок; 11 - распределительная коробка

 

Нагревательный провод укладывают зигзагообразно по длине полос. Необходимая температура поверхности пола для поросят составляет 25-30 °С, для свиноматок - 18-20 °С, поэтому в местах расположения поросят шаг укладки проводов меньше, чем в зоне нахождения свиноматки (рис. 1.6, б).

В коровниках электрообогреваемые полы занимают всю площадь стойл, шириной до 0,6 м в каждом ряду. При выращивании бройлеров электрообогреваемые полы монтируют по всей площади помещения или сооружают электрообогреваемую полосу вдоль помещения по его центру.

Для автоматического управления температурным режимом электрообогреваемого пола применяют двухпозиционные регуляторы, датчики которых встраивают в массив пола между нагревательными проводами. Принципиальная электрическая схема управления температурным режимом секции обогреваемого пола представлена на рис. 1.6, в.

Электрообогревательные полы характеризуются хорошей теплоаккумулирующей способностью, что делает возможным их работу по принудительному режиму в часы минимальной загрузки систем электроснабжения, а также бесподстилочное содержание животных.

Кроме электрообогреваемых полов, которые выполняют при строительстве новых и реконструкции существующих животноводческих помещений, широко применяют съемные электрообогреваемые коврики и плиты. Их укладывают на бетонный или деревянный пол. Коврики изготавливают из двух слоев листовой резины площадью 0,6-0,8 м, между которыми укладывают нагревательный провод. Плиты представляют собой плоскую конструкцию той же площадью, образованную металлическим каркасом, залитую бетоном с вмонтированным внутри каркаса проволочным нагревательным элементом. Мощность нагревательных элементов - 150-200 Вт. Чтобы обеспечить электробезопасность, используют пониженное напряжение питания.

Основное преимущество плит и ковриков - удобство монтажа и эксплуатации, позволяющее применять их не только во вновь строящихся, но и, без значительных затрат, в существующих животноводческих и птицеводческих помещениях.

Конвекторные средства местного электрообогрева.

К таким средствам относятся электрообогревательные панели, электроконвекторы и электрические калориферы малой мощности.

Обогревательные панели, конструктивно незначительно отличающиеся от обогревательных плит и ковриков, используют для отопления производственных, вспомогательных и бытовых помещений животноводческих и птицеводческих объектов. Их устанавливают вертикально вблизи зоны нахождения молодняка на расстоянии 5-10 см от стен помещения.

Мощность электроконвекторов сельскохозяйственного назначения типа ЭОКС составляет 2 или 6 кВт. Они снабжены устройствами для автоматического и ручного управления температурным режимом в помещениях. Нагревательными элементами в конвекторах являются тэны, помещенные в общий оребренный корпус с развитой теплоотдающей поверхностью.

Небольшие вспомогательные и бытовые помещения можно обогреть электрорадиаторами. В них теплота от трубчатого нагревательного элемента передается корпусу промежуточным теплоносителем - минеральным маслом, которым заполнена нижняя часть полого корпуса. Нагрев и последующее охлаждение масла вызывают его циркуляцию и, следовательно, нагрев всей поверхности радиатора, через которую теплота передается в окружающую среду. Мощность электрорадиаторов составляет 0,5-1,25 кВт, напряжение их питания - 220 В. Они снабжены терморегулятором, изменяющим температуру нагрева теплоотдающей поверхности, максимальное значение которой Tmax = 90 °С, а также лампочкой, сигнализирующей о включении нагревательного элемента, и устройством аварийного отключения при температуре корпуса 130 °С.

Если для местного обогрева используют электрические калориферы небольшой мощности, то их устанавливают в производственном помещении таким образом, чтобы поток теплого воздуха направлялся в зону нахождения животных и птицы. Электрокалориферный местный обогрев применяют также для создания тепловых завес, препятствующих проникновению холодного наружного воздуха в помещение, где содержатся животные и птица, при открытии ворот.

Комбинированный электрообогрев.

При таком способе обогрева теплопередача животным и птице происходит одновременно излучением, контактно и конвекторно. В этом случае систему стремятся выполнить таким образом, чтобы животных обогревать и снизу (устройства контактного обогрева), и сверху (устройства лучистого и конвекторного обогрева). Это способствует снижению простудных заболеваний молодняка.

Установка ЭИС-11-И1 для местного комбинированного электрообогрева обеспечивает оптимальный температурный режим в зоне размещения поросят-сосунков в свинарниках-маточниках, отапливаемых системой общего обогрева, если температура воздуха в помещении не ниже 14 °С.

Установка состоит из 30 электрообогревательных устройств и общего для них пульта управления. Каждое обогревательное устройство (рис. 1.7) включает в себя инфракрасный электрообогреватель 1 типа ЭИС-0,25-И1, нагревательную панель 4 размером 120*62 см, мощностью 120 Вт, конструктивно объединенные при помощи кронштейна 3 с клеммной коробкой 2. В зоне нахождения поросят установка создает среднее превышение эффективной температуры над температурой окружающей среды не менее 16 °С, обеспечивая благоприятные температурные условия (около 30 °С) для животных разных возрастных групп. Общая мощность установки - 11-15 кВт, напряжение питания - 380/220 В.

Установка ЭИС-0,37-И1, предназначенная для местного обогрева 15 ягнят, содержит инфракрасный обогреватель ИЭИС-0,25-И1 и панель контактного обогрева размером 110*110 см, мощностью 120 Вт. При температуре в помещении 5 °С установка обеспечивает ягнятам комфортные условия с ощущаемой температурой 15 °С.

Рис. 1.7. Установка ЭИС-11-И1: 1 — электрообогреватель; 2 - клеммная коробка; 3 - кронштейн; 4 - нагревательная панель

Рис. 1.8. Электрическая схема управления установками местного комбинированного обогрева

 

Принципиальная электрическая схема управления установками местного комбинированного обогрева приведена на рис. 1.8. Ручной или автоматический режим работы схемы устанавливается переключателями SA1 и SA2. В ручном режиме электрообогреватели включаются кнопками SB3 и SB5, а выключаются кнопками SB2 и SB4.

В автоматическом режиме обогреватели начинают работать от сигнала двухпозиционных регуляторов температуры UK1 и UK2 типа Т419, датчики которых воспринимают тепловой поток инфракрасного обогревателя (ВК1) и температуру обогревательной панели (ВК2). Обогреватели могут включаться независимо один от другого в любом режиме. Дифференциальное реле AF1 (РУД-0,5) отключает установку при появлении потенциала на ее элементах.

Благодаря использованию устройств местного обогрева, работающих в автоматическом режиме, можно значительно снизить энергетические затраты на обогрев помещений животноводческих и птицеводческих хозяйств.

Радиационные электронагреватели широко применяются в различных отраслях промышленного производства и сельского хозяйства. Их работа основана на передаче тепловой энергии в виде инфракрасного излучения. Инфракрасные лучи, достигнув поверхности нагреваемого тела, поглощаются им, а их доставленная энергия превращается в тепловую. Глубина проникновения излучения и степень нагрева зависят от длины волны X и физических свойств тела.

Кратко рассмотрим типы радиационных излучателей.

Светлый ламповый излучатель состоит из лампы накаливания с вольфрамовой нитью и стеклянной колбой, нижняя часть которой имеет зеркальное покрытие для обеспечения направленного излучения. Температура вольфрамовой спирали составляет около 2 200 К. Максимум излучения наблюдается при X = 1,3 мкм. Основная же часть излучения энергии находится в диапазоне длин волн от 0,8 до 3,5 мкм.

Светлый кварцевый излучатель состоит из трубки, изготовленной из кварцевого стекла, внутрь которой помещают спираль из нихрома или вольфрама. Он отличается от лампового излучателя более длительным сроком службы и меньшими габаритами при одинаковой мощности, что позволяет увеличить плотность излучаемого потока до 50-60 кВт/м2.

Темный излучатель представляет собой обыкновенный тэн, размещенный в фокусе полированного отражателя. Рабочая температура на поверхности излучателя достигает 1 000 К, а максимум излучателя находится в диапазоне длин волн от 2 до 5 мкм.

Электрические сушила (установки для сушки) различных материалов и изделий бывают радиационного действия или смешанного, т. е. конвекторно-радиационного. При конвекторном нагреве применяют калориферы различных конструкций. Размещение их возможно как внутри помещения, так и снаружи. Поступление горячего воздуха в этих случаях осуществляется через трубы.

В панелях-излучателях в качестве нагревательных элементов используют, как правило, трубчатые нагреватели, лампы различных конструкций, кварцевые излучатели, а в некоторых случаях и открытые нагреватели в виде спиралей. Важным элементом панелей является отражающий экран, находящийся за источником теплового излучения, который обеспечивает направленное движение теплового потока в сторону нагреваемого изделия. Для уменьшения потерь тепла тыльную сторону панели покрывают теплоизоляционным материалом, например асбестом. С целью поддержания заданной температуры, электрическая схема панели-излучателя предусматривает два режима: постоянный и регулируемый (ручной и автоматический).

 

1.4.              Эксплуатация электротермического оборудования для создания микроклимата

При разработке электротермических установок и устройств, предназначенных для создания микроклимата, необходимо строго выполнять правила электро- и противопожарной безопасности. Техническое обслуживание таких установок и устройств проводят электромонтеры, имеющие по технике безопасности квалификационную группу не ниже третьей.

Техническое обслуживание электрокалориферных установок отопительно-вентиляционных систем включает в себя проверку температуры на выходе электрокалорифера и в отапливаемом помещении. Температура воздуха на выходе из электрокалорифера не должна превышать 50 °С, а температура воздуха в помещении должна соответствовать заданному значению. В отключенном калорифере проверяют надежность контактов и целостность тэнов. Чтобы обеспечить электробезопасность, корпус электрокалориферной установки присоединяют к нулевому проводу питающей электросети. Металлические воздуховоды, с которыми возможно соприкосновение людей и животных, также подключают к нулевому проводу и соединяют с другими металлоконструкциями и технологическим оборудованием, расположенным в помещении, или с устройством выравнивания электрических потенциалов.

Особое внимание обеспечению электробезопасности уделяют в животноводческих помещениях с электрообогреваемыми полами, так как повреждение нагревательных проводов может привести к массовому поражению обслуживающего персонала и животных электрическим током. В помещениях с электрообогреваемыми полами при питании нагревательных элементов напряжением 380/220 В для выравнивания электрических потенциалов применяют металлическую экранирующую сетку, монтируемую над нагревателями на расстоянии не менее 30-40 мм от поверхности пола, а также стальные проводники, прокладываемые вдоль проходов. Число проводников зависит от ширины прохода. Расстояние между проводниками в проходе, а также между экранирующей сеткой и продольными проводниками не должно превышать 1,2 м в помещениях для крупного рогатого скота и 0,8 м в помещениях для свиней. Продольные потенциаловыравнивающие проводники соединяются сваркой с экранирующей сеткой, между собой, с заземляющим проводником, металлоконструкциями зданий и технологическим оборудованием. Сопротивление постоянному току петли, образованной между двумя потенциаловыравнивающими проводниками, должно быть не более 1 Ом. Потенциаловыравнивающие проводники изготавливают из стальной проволоки диаметром не менее 6 мм, а экранирующую сетку - из проволоки диаметром не менее 3 мм.

В процессе эксплуатации электрообогреваемых полов контролируют устройства выравнивания потенциала и шаговое напряжение прикосновения, возникающее при нормальных и аварийных режимах. При эксплуатации средств местного электрообогрева проверяют состояние контактных соединений, работу терморегуляторов, надежность присоединения нулевого провода. Высоту подвеса устройств лучистого обогрева регулируют при отключении питающей сети.

Для успешного ведения животноводческого и птицеводческого хозяйства на промышленной основе одним из главных факторов является микроклимат в помещениях для содержания животных и птицы.

Оптимальные температурные параметры помещений для животных и птицы, как правило, создаются электроотопительными системами общего, местного и комбинированного обогрева. При этом применяются электрокалориферные установки двойного назначения - для вентиляции и отопления. В зоне нахождения молодняка животных и птицы применяют местный обогрев - это установки лучистого обогрева: светлые и темные инфракрасные излучатели, электрические лампы и нагревательные элементы. Нередко в помещениях устанавливают электрообогревательные полы, которые отличаются хорошей теплоаккумулирующей способностью и удобством в эксплуатации. Наряду с этими средствами электрообогрева местного назначения применяют электрообогревательные панели, электроконвекторы и электрические калориферы малой мощности.

Не менее важную роль играет электроэнергия и в растениеводстве. В первую очередь это относится к сооружениям защищенного грунта. О применении электричества в них и пойдет речь в следующей главе.