Ресурсосберегающая система отопления и вентиляции на свинокомплексе

Ресурсосберегающая система отопления и вентиляции на свинокомплексе

Генеральный директор ООО «АгроПроектИнвест» И.В. Ильин
Ведущие специалисты ООО «АгроПроектИнвест», к.т.н. И.Ю. Игнаткин
к.с.-х.н. М.Г. Курячий

Аннотация
На свиноводческом комплексе львиная доля топливных затрат приходится на отопление производственных помещений. АгроПроекИнвест предлагает систему утилизации тепла, обеспечивающую экономию до 80% затрат на природный газ или другие энергоносители. Срок окупаемости такой системы составляет от 1,5 до 2-х лет. Кроме того, предлагаемые технические решения обеспечиваю т оптимальные параметры микроклимата равномерно по всему помещению, что способствует повышению естественной резистентности животных и как следствие показателей их продуктивности. Учитывая, что теплопотери с вентилируемым воздухом составляют до 80% от общей потребности в тепле, применение системы рекуперации весьма актуально.Описание работы системы рекуперации теплаРекуператор тепла вентиляционного воздуха — это теплообменник, в котором тепло от удаляемого из помещения воздуха, передается приточному. Отработанный воздух никогда не перемешивается со свежим. Воздушные потоки в теплообменнике организованы по принципу противотока, что в сочетании с большой поверхностью теплообмена и турбуленцией, дает возможность обеспечить интенсивный теплообмен.
Конденсат, образующийся при теплообмене, собирается в поддоне, к которому присоединяется сливной шланг.
Применяют как централизованные, так и децентрализованные рекуперативные системы.
meh013_1

meh013_2

В первом случае один производительный рекуператор обслуживает несколько помещений, во втором случае каждое помещение снабжено независимыми рекуператорами.
meh013_3
Проведённые расчеты показывают, что централизованная система вентиляции с утилизацией тепла обеспечивает более равномерное распределение воздуха в помещении, но сложнее и в среднем на 10-20% дороже децентрализованной.
Рекуперация тепла также может быть использована в системах с подпольной вентиляцией. Такое решение обеспечит снижение уровня вредных газов в зоне обитания животных, что особенно важно для молодняка, при максимальном уровне утилизации тепла.
Экономический эффект
Принимая решение о целесообразности внедрения любой новой технологии, руководитель обращается к опыту ее эксплуатации в аналогичных предприятиях. При этом опыта применения подобных в свиноводческих предприятиях России нет.
Поэтому мы поставили пред собой задачу провести исследования по разработке и оценке эффективности системы рекуперации тепла в свиноводческих предприятиях различных климатических зон.
Нами был разработан проект системы отопления и вентиляции для секции доращивания на базе свинокомплекса «Томский».
meh013_4

Рис.1 – Схема расположения оборудования системы отопления и вентиляции с рекуперацией тепла

В холодный период года предусмотрена система равного давления. Приток и вытяжка воздуха — принудительные через рекуператоры.
Производительность рекуператоров обеспечивает потребность в воздухообмене в диапазоне от зимнего до переходного периодов.
В переходный период, по мере увеличения потребности в воздухообмене, включаются вентиляторы, расположенные в торцевой стене помещения, начиная с минимальных оборотов с плавным, увеличением производительности в соответствии с потребностью, при этом дополнительный приток осуществляется с помощью приточных шахт установленных в кровле.
Общая производительность оконных вентиляторов и приточных шахт соответствует максимальному летнему воздухообмену.
После окончания отопительного периода рекуператоры автоматически отключаются.
Управление системой осуществляется с компьютора климат-контроля.
С целью получению максимально достоверных результатов в эксперименте была предусмотрена контрольная секция доращивания с одновозрастными животными без системы рекуперации. Обе секции были оборудованы газовыми счетчиками. В течение всего период регистрировалось потребление природного газа.
После введения объекта в эксплуатацию было проведено исследование эффективности системы. Все контрольные замеры проводились в период с 10.03.2011 по 25.03.2011 г. В соответствии с СТО АИСТ 31.2-2007.

Результаты замеров для расчета коэффициента эффективности утилизации теплоты
meh013_5
Коэффициент эффективности утилизации теплоты (КПД рекуператора) показывает какая часть тепла воздуха, удаляемого из помещения, передается приточному. По рекомендациям производителя оборудования в расчетах следует принимать коэффициент 0,5 (50%).
Расчет фактического КПД рекуператора (Е) проводился по следующей формуле:
E=(t_пр-t_н)/(t_вн-t_н )×W_пр/W_выт ,

где
tн – температура наружного воздуха, ᵒС;
tпр – температура приточного воздуха на выходе из рекуператора, ᵒС;
tвыт – температура вытяжного воздуха (температура в помещении), ᵒС.
Wпр – подача приточного воздуха из рекуператора, м3/час;
Wвыт – объем удаляемого через рекуператор воздух, м3/час.

Для расчета воздухоподачи, были проведены замеры скорости движения воздуха в воздуховоде на выходе из вентилятора с известным сечением.
При равных показателях микроклимата расход газа за контрольные сутки с 17.03.2011 по 18.03.2011 составил в опытном помещении 9 м3, в контрольном 145 м3, таким образом, была достигнута 16 кратная экономия газа.
В среднем, за контрольный период потребление газа в опытной секции было в 5 раз ниже, чем в контрольной.
Такая разница в потреблении топлива обусловлена временем года, в которое проводился эксперимент. В секции с рекуператорами теплогенераторы практически не включались, в то время как в контрольной секции требовалась дополнительная подача тепла.
При минимальных температурах наружного воздуха, когда отопительное оборудование будет работать на полную мощность, потребление газа при использовании рекуперации будет на 50-60% ниже.
Для определения экономии топливных ресурсов мы сравнили годовое теплопотребление для системы отопления и вентиляции с рекуперацией тепла и классической системы, используя данные о среднегодовой продолжительности стояния температур в исследуемом регионе.
Проведённые нами расчеты наглядно показывают выгодную разницу в теплопотреблении системы отопления-вентиляции с рекуперацией тепла в сравнении с классической системой. В качестве примера приведены расчеты для городов с характерным для России климатом Ростова-на-Дону, Курск и Красноярск с расчетными температурами -22, -30 и -41 °С соответственно.
Площадь фигуры под кривой – годовые затраты тепла на отопление. А пространство между кривыми – расчетная экономия.
meh013_6

meh013_7

meh013_8
По результатам проведенных нами испытаний на действующем свинокомплексе в г. Томск рекуперация тепла обеспечивает 70-80% экономии топлива и окупается за 1,5-2 отопительных сезона.
Следует отметить, что наряду с энергоэффективностью системы, важное значение имеет обеспечение оптимальных параметров микроклимата равномерно распределенных по всему помещению.
В приведённой ниже таблице представлены результаты замеров температуры и влажности в помещении. Максимальная разница между двумя точками расположенными в разных концах помещения составляла 1,3 °С, а варьирование по относительной влажности воздуха не превышало 8%, что свидетельствует о равномерности обеспечения параметров микроклимата.

Параметры микроклимата внутри помещения 18.03.2011 16:00
meh013_9
При проектировании систем обеспечения параметров микроклимата недопустимо применение шаблонных решений, которые часто являются «бесплатной» опцией к оборудованию зарубежных поставщиков.
Применение систем рекуперации тепла обеспечивает дополнительную экономию капитальных вложений на систему тепла и газоснабжения, т.к. установленная мощность отопительного оборудования в 2 раза ниже.
В проектах «АгроПроектИнвест» использует различные системы отопления и вентиляции, в зависимости от географических и экономических условий, а также производственной мощности свиноводческого предприятия.