Статьи

Цель исследования - апробация возможности использования кровли здания, имеющей двойное назначение, а именно как ограждающая конструкция и поглощающая поверхность солнечного коллектора для нагрева воды в сельскохозяйственном производстве. Для оценки эффективности применения солнечного коллектора для нагрева воды, используемой в технологических процессах, проводимых в животноводческих комплексах, были выполнены производственные испытания. Предложенная установка была апробирована в сельскохозяйственных организациях ООО «КМ АГРО» Княгининского района и ООО Племенной завод «Болыиемурашкинский» Болыиемурашкинского района Нижегородской области. Измерения проводились в безоблачный, малооблачный и облачные дни. Полученные результаты производственных испытаний позволили доказать эффективность использования солнечного коллектора. Температура нагрева воды в безоблачный день в коллекторе достигала максимального значения + 62,8 °С в 13 часов дня. В малооблачный день максимальная температура достигла 61,2 °С. В облачный же день вода в солнечном коллекторе нагрелась до 58,4 °С. Вода данной температуры может быть использована для технологических процессов в коровнике, таких как промывка доильного оборудования (60 °С). Разбавленная вода до 40 °С может применяться для подмывания вымени коров, а до 17-19 °С - для поения крупного рогатого скота. Предложенная конструкция солнечного коллектора, совмещенная с кровлей здания ранее не применялась для нагрева воды в сельскохозяйственном производстве. Такая конструкция солнечного коллектора может быть использована как самостоятельный водонагреватель, так и как первый этап подогрева воды. Однако именно такой способ использования кровли как поглощающей поверхности, позволит адаптировать солнечный коллектор в технологический процесс сельскохозяйственными предприятиями.

Сельское хозяйство относится к энергоемким отраслям, в которых электрическая энергия расходуется в больших количествах (работа различного оборудования, освещение, вентиляция, подогрев воды и др.), в связи с чем возникает потребность в более экономном ее использовании. Одним из аспектов проделанной работы является анализ энергосберегающих средств для подогрева воды для нужд животноводческих объектов, которые бы обеспечили снижение энергозатрат и, как следствие, энергоемкости и себестоимости сельскохозяйственной продукции. Представлены результаты проведенной аналитической работы по выбору устройства для нагрева воды, работающего за счет тепловой энергии, выделяемой животными в атмосферный воздух животноводческого помещения, и определению рационального места его размещения. Предложено использовать устройство, которое не предусматривает использование электрической энергии для нагрева воды, а работает за счет тепловой энергии КРС. В коровниках нагревается достаточно большой объем воздуха, поэтому требуется описать картину движения нагретой воздушной массы в распределенных слоях помещения. Чтобы упростить расчет, была представлена визуализация распространения нагретого воздуха в помещении на основе полученных опытных данных и данных тепловизионной съемки. Для определения характера движения воздуха были составлены проекции вектора скорости течения воздуха, введено поле значений показателей для описания отклонения температур. Рассчитаны параметры воздуха в коровнике на разных уровнях, а также критерии Рэлея и Нуссельта. Выполненный теоретический анализ условий теплообмена в животноводческом помещении позволяет сделать вывод, что предпочтителен вариант размещения устройства для нагрева воды, работающего за счет тепловой энергии, выделяемой крупным рогатым скотом, на высоте от 4,2 до 5,5 м от пола в верхнем слое, так как температура воздуха на этой высоте достаточна для нагрева питьевой воды до необходимого значения температуры - +10 °С.