автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Энергосберегающая технология формирования микроклимата в животноводческих помещениях

На правах рукописи □03476995

САМАРИН Геннадий Николаевич

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Специальность: 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 7 СЕМ 2009

Москва 2009

003476995

Диссертация выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» (ФГОУ ВПО МГАУ).

Научный консультант академик РАСХН,

доктор технических наук, профессор Бородин Иван Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гришин Иван Иванович

доктор технических наук, профессор Викторов Алексей Иванович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Мурусидзе Джанико Николаевич

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации животноводства (ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии, г. Подольск).

Защита состоится 12 октября 2009 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д220.44.02 при ФГОУ ВПО МГАУ: 127550, г. Москва, ул. Лиственничная аллея, д. 16а, корп. 3, конференц-зал ИНТК МГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГАУ.

Автореферат разослан 11 сентября 2009 г. и размещен на сайте ВАК http://vak.ed.gov.ru/ru/announcements_l/technikal_sciences/index.php?id4=2127.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор / В.И. Загинайлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность проблемы. Основой продовольственной безопасности Российской Федерации является увеличение животноводческой продукции. Одно из направлений решения данной проблемы - улучшение условий содержания животных, в том числе улучшение микроклимата животноводческих и птицеводческих помещений.

Современные технологии содержания животных предъявляют высокие требования к микроклимату в животноводческих помещениях. По мнению ученых, специалистов животноводства и технологов, продуктивность животных на 50...60 % определяется кормами, на 15...20 % - уходом и на 10...30 % - микроклиматом в животноводческом помещении. Отклонение параметров микроклимата от установленных оптимальных пределов приводит к сокращению удоев молока на 10...20 %, прироста живой массы - на 20...35 %, увеличению отхода молодняка до 5...40 %, уменьшению яйценоскости кур - на 30...35 %, расходу дополнительного количества кормов, сокращению срока службы оборудования, машин и самих зданий, снижению устойчивости животных к заболеваниям, негативно влияет на обслуживающий персонал.

Фермы являются мощными источниками загрязнений окружающей среды и потребителями энергии: ежегодно из помещений животноводческих ферм РФ требуется удалять до 166 млрд м3 водяных паров, 39 млрд м3 углекислого газа, 1,8 млрд м3 аммиака, 700 тыс. м3 сероводорода, 82 тыс. т пыли, патогенную микрофлору.

В РФ за 2004 г. для удаления вредностей, образующихся в животноводческих помещениях, на вентиляцию было использовано около 2 млрд кВт-ч электроэнергии, на обогрев помещений дополнительно было израсходовано 1,8 млрд кВт-ч, 0,6 млн м3 природного газа, 1,3 млн т жидкого и 1,7 млн т твердого топлива. Общие затраты энергии на микроклимат составляют до 3 млн т у.т. в год, что равняется 32 % всей энергии, потребляемой в отрасли животноводства.

Кроме того, неблагоприятное состояние воздушной среды животноводческих помещений отрицательно сказывается на здоровье работников ферм. По данным Росстата, в организациях сельского и лесного хозяйства в 2006 г. ущерб от несчастных случаев и профзаболеваний составил 200 млн р.

Современные типовые отопительно-вентиляционные системы (ОВС) не обеспечивают нормативного микроклимата на фермах, так как они регулируют в основном температурный и влажностный режимы; их работа основана на кратности воздухообмена в помещении до 3...5 раз/ч, поэтому кпд использования теплоты внутреннего воздуха животноводческих помещений в зимний период не превышает 25...30 %, а в летний период ОВС не обеспечивают нормативной технологии содержания животных.

Для достижения максимальной продуктивности требуется создание и поддержание нормативных параметров микроклимата, которые индивидуальны для каждого вида животных и птицы, половозрастной группы, но это не гарантирует минимальной себестоимости производимой продукции. Поэтому в животноводческих помещениях следует поддерживать оптимальные параметры микроклимата. Однако существующие методы оптимизации микроклимата в

животноводческих помещениях пока учитывают один-два параметра микроклимата, как правило, температуру и влажность воздуха.

Таким образом, исследования, связанные с разработкой энергосберегающей технологии формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях, особенно в настоящее время, при высокой стоимости энергоресурсов, являются актуальными и решение этой проблемы связано с большим экономическим эффектом.

Решению этой проблемы посвящена настоящая работа, выполненная в период 1993-2009 гг. в рамках координационных планов региональной научно-технической программы при администрации Псковской области; по техническому региональному проекту «Разработка технологических и технических средств для производства продукции растениеводства и животноводства в условиях северо-запада Нечерноземной зоны РФ» раздел 3 «Энергосберегающие системы и технологии формирования микроклимата в животноводстве»; планам НИР ФГОУ ВПО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия» и ФГОУ ВПО МГАУ; конкурса молодых российских ученых - кандидатов наук при президенте РФ в области технических и инженерных наук по теме «Энергосберегающая технология формирования оптимальной среды обитания в животноводческих и птицеводческих помещениях» № гранта МК-1086.2007.8 на базе ФГОУ ВПО МГАУ.

Цель исследования. Повышение эффективности сельскохозяйственного производства в животноводстве путем совершенствования рециркуляционных отопительно-вентиляционных систем и оптимизации параметров микроклимата внутри животноводческого помещения.

Для достижения этой цели определены следующие задачи исследования:

- выполнить анализ отечественных и зарубежных тенденций совершенствования технологий и технических средств формирования микроклимата в животноводческих помещениях;

- обобщить и установить закономерности влияния параметров микроклимата на расход энергии, кормов и продуктивность животных и птицы;

- обосновать требования и условия работы систем кондиционирования воздуха применительно к действующим фермам;

- разработать математические модели систем кондиционирования воздуха и выявить их оптимальные конструктивно-технологические режимы работы;

- разработать математические модели оптимизации технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях;

- провести экспериментальные исследования и испытания систем кондиционирования воздуха в условиях действующих ферм;

- разработать рекомендации по внедрению и эксплуатации систем кондиционирования воздуха в животноводческих помещениях.

Объект исследования. Совокупность параметров микроклимата, биологические объекты, технология и технические средства микроклимата.

Предмет исследований. Оптимизация параметров технологических процессов и средства их электромеханизации.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. В работе использованы аналитические и экспериментальные методы, в основу которых положен системный подход. Разработка методологических основ расчета, проектирования и решения комплексной проблемы, имеющей инженерно-технические, зооинженерные и санитарно-гигиенические аспекты, базировалась и выполнялась с использованием положений, законов и методов классической электромеханики, физики, теплотехники, гидравлики и аэродинамики, химии, теории вероятностей, математического моделирования, статистики, оптимизации.

Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась на ПЭВМ при помощи прикладных пакетов компьютерных программ. Достоверность результатов работы подтверждена корректностью и адекватностью разработанных математических моделей, а также результатами государственных и сравнительных производственных испытаний.

Научная новизна. Выполненные в работе исследования позволили получить совокупность новых знаний:

• разработаны математические модели зависимостей расхода энергии, кормов и продуктивности животных и птицы от параметров микроклимата;

• разработаны математические модели систем кондиционирования воздуха для животноводческих помещений;

• получены математические модели оптимизации технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях по критерию минимума себестоимости произведенной продукции;

• изготовлены и проведены исследования систем кондиционирования воздуха в действующих животноводческих фермах.

Новизна технических решений подтверждена четырьмя патентами на изобретение и одним патентом на полезную модель.

Практическая ценность работы. Предложенный метод оптимизации технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях, реализованный в виде компьютерных программ, позволяет выбрать технологию и состав технологических линий по критерию минимума себестоимости произведенной продукции. Разработанные теоретические положения, математические модели и результаты лабораторных и производственных экспериментальных исследований позволяют проектировать системы кондиционирования воздуха для животноводческих помещений, которые могут поддерживать нормативные параметры микроклимата как в зимний, так и в летний период года. Разработанные системы микроклимата прошли государственные испытания и внедрены на ряде животноводческих ферм.

В отличие от типовых систем при данной технологии осуществляется очистка внутреннего воздуха животноводческого помещения в аэрогидродинамической камере кондиционера от аммиака, углекислого газа, сероводорода, пыли и микроорганизмов, что позволяет перейти на 75...80%-ную рециркуляцию внутреннего воздуха, вследствие чего экономится до 20 % и более энергии при одновременном формировании нормативного микроклимата в станках с животными.

Реализация результатов исследования. Разработанная энергосберегающая система формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях прошла государственные испытания в условиях телятника ОАО им. Куйбышева Великолукского района Псковской области (протокол №09-8-96 (10601123), Подольской машинно-испытательной станции МСХ РФ). Система формирования оптимального микроклимата рекомендована для очистки воздуха фермы от аммиака, углекислого газа, сероводорода, пыли и микробных тел и обеспечения энергосбережения за счет глубокой рециркуляции воздуха в течение зимнего и летнего периодов года. Изготовленные и внедренные установки успешно эксплуатируются в хозяйствах Псковской области, что подтверждено актами приемки и эксплуатации. Методические положения, конструктивные разработки и рабочие чертежи на системы кондиционирования воздуха переданы в ЗАО «Завод электротехнического оборудования», г. Великие Луки, начат выпуск опытных образцов.

Разработанные энергосберегающие технологии и системы формирования оптимального микроклимата в 2002 г. рекомендованы Псковским областным управлением сельского хозяйства к внедрению на фермах области.

Департаментом технической политики Министерства сельского хозяйства разработки данной работы включены в рекомендации по техническому перевооружению молочно-товарных ферм на 100, 200, 400 голов и свиноводческих ферм [утвержденные НТС Минсельхоза России (10.07.2002) и опубликованные в ФГНУ «Росинформагротех», 2003].

Апробация работы. Результаты работы доложены и одобрены на международных научно-практических конференциях: «Автоматизация сельскохозяйственного производства» (Углич, ГНУ ВИМ, 1997, 2008); «Энергосбережение в сельском хозяйстве» (Москва, ГНУ ВИЭСХ, 1998, 2000); «Научно-технический прогресс в животноводстве» (Подольск, ГНУ ВНИИМЖ, 1998); «Технологическое и техническое обеспечение производства продукции животноводства» (Москва, ГНУ ВИМ, 2002); III Международная научно-техническая конференция «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» (Москва, ГНУ ВИЭСХ, 2003); V Международная научно-техническая конференция «Энергосберегающие технологии в животноводстве» (Москва, ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии, 2006); IX Международная научно-практическая конференция «Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве» (Углич, ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, 2006); «Зоогигиена, ветеринарная санитария и экология - основы профилактики заболеваний животных» (Москва, ФГОУ ВПО МГАВМ и Б им. К.И. Скрябина, 2006); IX Международная научно-практическая конференция «Научно-технический прогресс в животноводстве - научное обеспечение реализации направления «Ускоренное развитие животноводства» приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (Москва, ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии, 2006); X Международная научно-практическая конференция «Научно-технический прогресс в животноводстве - машинно-технологическая модернизация отрасли» (Подольск, ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии, 2007); 59-я Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы

науки в агропромышленном комплексе» (Кострома, ФГОУ ВПО Костромская ГСХА, 2007); «Энергообеспечение, элекгротехнологии, электрооборудование и системы управления АПК» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина, 2008); VI Международная научно-техническая конференция «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве - Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике» (Москва, ГНУ ВИЭСХ Рос-сельхозакадемии, 2008) и на научно-практических конференциях: «Наука - возрождению сельского хозяйства в XXI веке» (Великие Луки, ФГОУ ВПО Великолукская ГСХА, 2001); «Совершенствование технологических процессов и рабочих органов машин в растениеводстве и животноводстве» (Санкт-Петербург, ФГОУ ВПО Санкт-Петербургский ГАУ, 2003); «Наноэлектротехнологии в сельском хозяйстве» (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина); «Достижения науки - агропромышленному производству» (Великие Луки, ФГОУ ВПО Великолукская ГСХА, 2007), 1-й Российский молодежный инновационный конвент (Москва, Министерство спорта, туризма и молодежной политики, 2008).

Работа прошла всероссийский уровень апробации, награждена в 1994 г. золотой медалью выставки ВВЦ г. Москва, дипломом Международной выставки «Агропродмаш-97» г. Москва в 1997 г. и успешно прошла государственные испытания в 1996 г. в условиях действующего телятника на 320 голов; награждена за разработку автоматизированной системы кондиционирования воздуха (АСКВ) в 1999 г. почетной грамотой Минсельхоза РФ.

За выполненную научно-исследовательскую работу по теме «Энергосберегающая система формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях» автор в 2004 г. удостоен звания лауреата Государственной премии Российской Федерации для молодых ученых за выдающиеся работы в области науки (Указ Президента РФ В.В. Путина № 1076 от 13 августа 2004 г.).

В 2007 г. соискатель стал победителем конкурса молодых российских ученых - кандидатов наук при президенте РФ в области технических и инженерных наук по теме «Энергосберегающая технология формирования оптимальной среды обитания в животноводческих и птицеводческих помещениях» грант №МК-1086.2007.8.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 49 научных работ, в том числе 11 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК Ми-нобрнауки РФ, и одна монография. Получено четыре патента на изобретение и один патент на полезную модель.

Личный вклад автора: постановка задач исследования и разработка методологии их решения; проведение теоретических исследований; участие в экспериментальных исследованиях в лабораторных и производственных условиях; участие в проектировании энергосберегающих систем формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях; участие в разработке систем кондиционирования воздуха для животноводческих помещений; разработка метода оптимизации моделированием технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях; содействие внедрению комплекса инженерных решений, позволяющих минимизировать себестоимость производимой продукции, на пяти животноводческих фермах Псковской области.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Она изложена на 353 страницах машинописного текста, содержит 119 рисунков, 40 таблиц и включает библиографический список из 351 наименования, в том числе 12 на иностранных языках.

На защиту выносятся основные положения диссертации:

- функциональные закономерности влияния параметров микроклимата на расход энергии, кормов и продуктивность животных и птицы;

- математические модели и результаты экспериментальных исследований систем кондиционирования воздуха для животноводческих помещений;

- метод оптимизации технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях;

- результаты энергетических и экономических оценок технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях.

СОДЕЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность совершенствования и разработки новых технологий и технических средств формирования оптимального микроклимата для животноводческих помещений. Определены цель и задачи исследования, охарактеризованы его научная новизна и практическая ценность, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Современное состояние и развитие систем микроклимата в животноводческих помещениях» дан обзор работ по исследованию технологии выращивания и содержания животных в животноводческих помещениях, рассмотрены современные технические средства формирования микроклимата, указаны их недостатки, намечены задачи исследования.

Исследованиям технологии выращивания и содержания животных посвящены работы отечественных и зарубежных ученых Г.К. Волкова, В.И. Георгиевского, A.A. Кузнецова, А.П. Онегова, Ф.А. Соловьева, С.И. Плященко, В.И. Шипила и др., в которых дается обоснование оптимальных сочетаний биологических показателей и параметров микроклимата, необходимых для нормального развития животных.

Следует, однако, отметить, что максимальная продуктивность - это потенциальная генетическая характеристика животных, которая определяется условиями окружающей среды, режимом питания животных и другими факторами. Однако эти данные разобщены и их трудно использовать при проектировании систем микроклимата ферм, поэтому в настоящее время инженеры учитывают только «главные» параметры микроклимата: температуру и влажность воздуха, скорость его движения и концентрацию углекислого газа внутри помещения, а другие важные параметры микроклимата, такие как газовый состав (аммиак, сероводород), микробиологическая обсемененность, запыленность, облученность и многие другие физико-химические факторы, не учитываются (см. рисунок 1).

Рисунок 1 — Биотехническая система микроклимата животноводческих помещений

Из изложенного следует необходимость исследований и серьезных разработок средств формирования микроклимата в животноводческих помещениях, обеспечивающих оптимальные условия содержания животных и санитарно-гигиенические условия труда для работников животноводства.

Проведенный анализ и глубокие исследования существующих систем микроклимата ферм (СМФ) отечественными учеными (И.Ф. Бородин, А.И. Викторов, В.А. Воробьев, И.И. Дацков, E.H. Живописцев, Н.И. Кирилин, A.A. Лебедь, А.К. Лямцев, Н.М. Морозов, Д.Н. Мурусидзе, A.M. Мусин, H.H. Новиков, Л.П. Прищеп, Ю.Н. Пчелкин, С.П. Рудобашта, В.Н. Расстригин, С.А. Растимешин, В.А. Самарин, P.M. Славин и др.) показали, что, несмотря на значительный объем выполненных исследований по данной проблеме вопросы математического моделирования тепломассообменных процессов в станках с животными и разработка энергосберегающих систем формирования оптимального микроклимата в данных объектах исследованы недостаточно. Проведенные исследования существующих СМФ показали, что данные системы работают с малой эффективностью, так как их работа основана на кратности воздухообмена в помещении 3...5 раз/ч, поэтому слишком энергоемки в зимний период (кпд использования теплоты внутреннего воздуха не превышает 25...30 %) и не обеспечивают нормативной технологии содержания животных в летний период. Отсутствует режим рециркуляции воздуха (по данным отечественных и зарубежных ученых, это позволяет экономить до 50 % затрат на отопление по сравнению с прочими ОВС). В то же время за последние пять лет за рубежом быстро развивается направление химической и биологической очистки рециркуляционного воздуха от вредных газов, пыли и микробных тел.

Одним из основных направлений в энергосбережении является разработка моделей СМФ. Это значительно экономит время и средства при выборе эффективных решений СМФ на стадии их обоснования и разработки. Большое количество исследований отечественных и зарубежных авторов посвящено совершенствованию энергетической и экономической оценок технологических процессов в животноводстве. Из них наибольшее значение имеют работы Е.И. Базарова, Н.В. Брагинца, Л.П. Карташова, A.A. Кивы, В.Г. Кобы, Н.М. Морозова, Д.Н. Мурусидзе, И.И. Свентицкого, М.М. Севернева, В.И. Сыроватой, Д.С. Стребкова и др.

Суммирование энергосберегающих мероприятий в одном проекте не является залогом наиболее эффективного решения. Каждое из решений может само по себе являться экономически выгодным, но их объединение в одном проекте может давать противоположный результат. Для выбора оптимального комплекса СМФ из ряда возможных необходимо использовать научный метод системного анализа, который заранее позволяет оценить последствия каждого решения.

Идея комплексной оптимизации систем микроклимата была предложена в работах В.Н. Богословского, О.Я. Кокорина, Л.В. Петрова, М.Я. Поза и др. На необходимость многовариантных расчетов при принятии решений в области сложных технических систем, каковыми являются СМФ, указывается в работах Б.В. Баркалова, М.И. Гримитлина, Е.Е. Карписа, А.Я. Креслиня, Г.М. Позина, A.A. Рымкевича, В.П. Титова и др.

В соответствии с изложенными задачами для снижения себестоимости и повышения конкурентоспособности производства продукции животноводства необходимо проведение экспериментально-теоретических исследований, направленных на совершенствование технологий и технических средств формирования оптимального микроклимата для животноводческих помещений.

Проведенный анализ состояния проблемы исследования позволил сформулировать цель и задачи настоящей диссертационной работы.

Во второй главе «Математическая модель энергосберегающей технологии оптимального микроклимата в животноводческих помещениях» изложены теоретические основы формирования процессов тепломассообмена: в станках с животными, определяющие аналитические зависимости влияния различных параметров микроклимата на продуктивность животных и птицы, расход кормов; в системе аэрогидродинамического кондиционирования воздуха; в системе микроклимата животноводческих помещений.

С учетом результатов выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработана математическая модель системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха (САКВ), которая определяется системой трех уравнений (1), (2), (3).

На основании математической модели САКВ разработаны алгоритм и программа расчета на ПЭВМ, которые позволяют оптимизировать основные конструктивно-технологические и энергетические параметры САКВ.

С целью оптимизации параметров микроклимата в животноводческих помещениях, при которых на их создание и поддержание потребуется наименьшее количество энергии при получении наибольшей продуктивности животных, разработана математическая модель СМФ, которая для наглядности представлена в общем графическом виде на рисунке 2.

Уравнения движения потока воздуха через установку

N=f](L29AP{L29, Р29. F, Aig}) Уравнения теплообмена 4г(29) -fl (G29, G18, ¡H(29b 'h(IS), Е) Уравнения массообмена Gk(29) =/З (G29, Gis, Ais, ИН|, Л¡)

Л О)

¿29 —> шах > -» (2) IVmin

J

(3)

где N - мощность привода, кВт;/,,^,/3 - функционал; Ь29 - объемный расход

воздуха через установку, м /с; АР - разница давлений на входе и выходе уста-

новки, Па; Р29 - плотность воздуха, кг/м3; F - площадь поперечного сечения установки, м2; £ - местный коэффициент сопротивления; /г18 - глубина погружения шлангов в воде, м; tK<29) - конечная температура воздуха на выходе из установки, °С; G29 - массовый расход воздуха через установку, кг/с; Gi8 - массовый

расход воды через установку, кг/с; /Н(29) - начальная температура воздуха на входе в установку, °С; /Н(18) - начальная температура воды на входе в установку, °С; Е - коэффициент эффективности теплообмена; - конечный массовый расход воздуха на выходе из установки, кг/с; цН1 - начальная концентрация аммиака, кислорода, сероводорода, углекислого газа и пыли в воздухе соответственно, кг/м3; т|, - коэффициент эффективности очистки воздуха от вредных газов и пыли; IV- расход энергии, Дж.

Стоимость полученной Продуктивность

продукции, р. > к (удой, М, привес, П, кг)

II \ ■

> V-у- Прибыль, р. Стоимость затраченной энергии, р. / IV / Параметры микроклимата

> 1 Расход энергии, IV, кВт-ч

Рисунок 2 - Пример построения номограммы для определения оптимальных параметров микроклимата

I квадрант. В нем представлены зависимости продуктивности животных и птицы от различных параметров микроклимата животноводческого помещения. Параболическая зависимость наблюдается при таких параметрах микроклимата, как температура и относительны влажность воздуха, скорость движения воздуха внутри фермы. Дуга наблюдается - содержание в воздухе вредных газов, пыли и микробных тел.

Обобщены разрозненные данные научных исследований различных ученых в области зоогигиены и ветеринарии и получены количественные зависимости влияния параметров микроклимата (температуры, относительной влажности и скорости движения внутреннего воздуха, концентрации вредных газов (углекислого газа, аммиака, сероводорода), освещенности и шумов на продуктивность животных (удой коров, привесы КРС и свиней, яйценоскость кур-несушек) и расход кормов. Также обобщены данные по влиянию электрофизических параметров среды обитания (ионизации воздуха, инфракрасного и ультрафиолетового облучения и др.) на продуктивность животных и птицы. На основании этих зависимостей получены уравнения регрессий для удоя коров, привесов

КРС и свиней, яйценоскости кур-несушек. Так, например, в таблице 1 представлены уравнения регрессий влияния параметров микроклимата на привес свиней и расход кормов.

Таблица 1 - Влияние параметров микроклимата на привес свиней и расход кормов

Показатель Уравнение регрессии и его погрешность Пределы параметров

С учетом температуры окружающего воздуха, /в, °С

Привес свиней, Кп, % Кп = -0,\931В2 + 5,81/в + 57,12, а2 = 0,95 -20 < /в < +40

Расход корма, Кк, % Кк = 0.064/в2 - 4,77/в + 170,58, а2 = 0,996 -20 < /в < +40

Ионизация воздуха, Кпш, % Кпш = -0,152/в2 + 4,93/в + 76,16, а2 = 0,98 -20 < 1в < +30

Ультрафиолетовое облучение, Кпуто, % Кпуаю = -0,152/в2 + 4,93/в + 74,16, а2 = 0,98 -20 < Гв < +30

Инфракрасное облучение, Яиись % Кпт = -0,152гв2 + 4,93/в + 69,16, а2 = 0,98 -20 <1в< +30

С учетом скорости движения воздуха V в пересчете на температуру, /в, °С

Привес свиней, Кп, % Кп = -0,16ГВ2 + 3,98/в + 79,84, а2 = 0,94 +5 < /в < +50 Зимой - 0,2 м/с Летом - 0,6 м/с

С учетом относительной влажности окружающего воздуха, <рв, %

Привес свиней, Кп, % Кп = -0,011 фв2 + 1,23фВ + 66,4, а2 = 0,986 | 50 < фв < 100

Расход корма, Кк, % Кк = 0,021 фв2 - 2,3 7фв + 164,2, а2 = 0,986 | 50 < фв < 100

С учетом концентрации углекислого газа во внутреннем воздухе, р44 (С02), %

Привес свиней, Кп, % Кп = 1,927ц442 - 27,4ц« + 97,4, а2 = 0,993 0 ^ щ4 < 6

С учетом концентрации аммиака во внутреннем воздухе, ц)7 (№13), мг/м3

Привес свиней, Кп, % Кп = -9,7- 10^ц,73 + 0,0028цп2 -- 0,887ц17 + 101,43, а2 =0,998 0<ц|7< 150

Расход корма, Кк, % Кк = 0,56 Цп + 100,2, а2 =0,995 0<ц,7<20

С учетом концентрации сероводорода во внутреннем воздухе, ц34 (Н28), мг/м3

Привес свиней, Кп, % | Кп = -0,1 ц34 + 100, а2 =0,999 | 0 < ц!4 < 1 ООО

С учетом освещенности помещения, Ео, лк

Привес свиней, Кп, % Кп = 0,000101£о3 - 0,013£02 + + 0,61£о + 90,21, а2 = 0,99 0 < Е0 < 80

Расход корма, Кк, % Кк = 0,0018 Ео2 - 0,28£о + 111,04, а2 = 0,96 0<£о^80

С учетом производственных шумов (звукового давления), ТА, дБ

Привес свиней, Кп, % | Кп = -0,0025^ + 0,052^ + 99,99, а2 = 0,99 0<2Я<80

II квадрант. Этот сектор системы координат отражает стоимость произведенной продукции за единицу времени (час, сутки, год).

III квадрант. Отображаются потребности в энергии на создание и поддержание заданного значения параметра микроклимата.

IV квадрант. В этом секторе системы координат отображается стоимость использованной энергии.

После сформирования всех четырех секторов системы координат можно определить: задаваясь значением параметра микроклимата (точка А) и двигаясь по указанными стрелками направлению - затраты энергии, прибыль.

В качестве критерия оптимизации принята целевая функция - энергетическая ценность полученной продукции от животного (продуктивная энергия) с учетом энергетического баланса организма

Wn = Ш + ZfV„ ± YWouc - 1ЖЫд - IW„ max, (4)

где 1ЖК - энергия, получаемая животными с кормом, МДж; Х'^выд - энергия, теряемая с отходами жизнедеятельности животного, МДж; - непроизводительные (вспомогательные) энергозатраты животного (обеспечение жизнедеятельности, движения и др.), МДж.

2Ж = И'эгж ÍR при Кн > (5)

¡=1

иг МДж гт „

где йэпк - энергетическая питательность кормов, ; лк - произведе-

к.ед. ¡=Г '

ние коэффициентов, учитывающее влияние параметров микроклимата на нормативный расход кормов (таблица 1); /Гн — нормативный сбалансированный расход кормов за период работы СМФ, к.е.; [/Гн] - минимально допустимый нормативный сбалансированный расход кормов за период работы СМФ, к.е.; XIVв - энергия, получаемая животными с водой, МДж; Ü^obc - энергия, получаемая от окружающей среды / отдаваемая окружающей среде, МДж;

SW'OBC = 3,6[(ФСТ + Фпол + Ф„ер)1,3 + Фнсп + Ф„ - Фосв] товс + 2WT, (6) МДж

где 3,6 —- коэффициент перевода, 1 кВт-ч = 3,6 МДж; Ф„ - тепловые по-кВт - ч

тери через стены, кВт; Фпол - тепловые потери через пол, кВт; Фпер - тепловые потери через перекрытие, кВт; Фвсп - тепловая мощность, расходуемая на испарение влаги, кВт; Фв - тепловая мощность, расходуемая на подогрев наружного воздуха, кВт; Фтв - тепловая мощность, выделяемая осветительными приборами, кВт; товс - продолжительность работы системы микроклимата, ч; EWT -энергия, затрачиваемая на оборудование системы микроклимата, кроме отопления, МДж.

Задача оптимизации экономических параметров СМФ в математическом плане сводится к поиску минимального значения принятой целевой функции -удельные приведенные затраты на создание и поддержание оптимального микроклимата Ш:

ПЗ' = ПЗ+ En KB —> min, (7)

где ПЗ - удельные прямые затраты на создание и поддержание оптимального микроклимата, р./ц;

773 = у 773 = + + + ^гс + (8)

h ' ВП

где Зк - затраты на корм животным за период получения валовой продукции (ВП), р.; Ззп - заработная плата обслуживающего персонала СМФ за период получения ВП, р.; За - отчисления на амортизацию технологического оборудования СМФ за период получения ВП, р.; Зт0 - отчисления на техническое обслуживание технологического оборудования СМФ за период получения ВП, р.; Зтэ - затраты на топливо и электроэнергию при работе СМФ за период получения ВП, р.; Зх и - затраты на химические вещества при работе СМФ за период получения ВП, р.; ВП-валовая продукция, полученная за период работы СМФ, ц;

ВП = \[КпПи, (9)

¡=1

п

где - произведение коэффициентов, учитывающее влияние параметров

¡=1

микроклимата на плановую продуктивность животного (таблица 1); Я„ - плановая продуктивность животного с учетом генетического потенциала за период работы системы микроклимата, ц; Е„ - нормативный коэффициент капитало-

п

вложений, Еп = 0,15; KB = - суммарные удельные капиталовложения в

¡=1

технологический процесс, р./ц.

На основании математической модели разработаны алгоритм расчета (рисунок 3) и программа расчета на ПЭВМ, которые позволяют оптимизировать методом последовательного анализа вариантов технологические, энергетические и экономические показатели различных технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях.

Прикладная программа выполнена в виде имитационной системы, позволяющей специалистам в режиме непосредственного диалога с ЭВМ рассчитывать возможные последствия принимаемых решений, анализировать результаты и вырабатывать наилучший вариант проектируемого объекта. В качестве среды программирования используется Microsoft Excel.

Разработанные программы выполняют для телятника на 120 голов в возрасте до 4 мес. и свинарника-откормочника на 500 голов в возрасте до 6 мес. следующие расчеты:

• расчет воздухообмена и теплового баланса помещения для зимнего и летнего периодов года при температурах наружного воздуха от -30 °С до +35 °С; расчет технологических режимов очистки воздуха от вредных газов (аммиака, сероводорода, углекислого газа) и пыли различными сорбентами; расчет температуры внутреннего воздуха в зависимости от температуры наружного воздуха при различных вариантах работы вентиляции и отопления (охлаждения) фермы; всего рассмотрено 13 наиболее распространенных вариантов (см. таблицу 2) - 7 вариантов для зимнего периода года и 6 вариантов для летнего (вариант 4 -САКВ без воздухоосушителя, вариант 5 - САКВ в полной комплектации); все нижеперечисленные расчеты выполняются для 13 вариантов;

Рисунок 3 - Укрупненная блок-схема алгоритма оптимизации

Таблица 2 - Варианты работы систем микроклимата ферм

в зимнее и летнее в ремя года

№ варианта Технологический процесс. Зимнее время года № варианта Технологический процесс. Летнее время года

ВО Плановый ВО Плановый

В1 Отопление (От.) - биологическое (кормами); приточная вентиляция (ПВ) - инфильтрацией

В2 От. - биологическое (кормами); ПВ - инфильтрацией; вытяжная вентиляция (ВВ) - естественная В2Л Охлаждение (Охл.) - нет; ПВ - естественная; ВВ - естественная

ВЗ От. - биологическое (кормами), водяное отопление (котел); ПВ -инфильтрацией; ВВ - естественная

В4 От. - биологическое (кормами), электрокалорифер; ПВ - инфильтрацией, механическая вентиляция (МВ) - очистка воздуха от газов; воздуховоды; ВВ - естественная В4Л Охл. - камера орошения (водно-химический раствор); ПВ - инфильтрацией, механическая - очистка воздуха от газов; воздуховоды; ВВ - естественная

В5 От. - биологическое, электрокалорифер; ПВ - инфильтрацией, механическая - воздухоосушение, очистка воздуха от газов, воздуховоды; ВВ - естественная В5Л Охл. - камера орошения (водно-химический раствор); ПВ - инфильтрацией, механическая - воздухоосушение, очистка воздуха от газов, воздуховоды; ВВ - естественная

В6 От. - биологическое, электрокалорифер; ПВ - инфильтрацией, механическая - типа СФО, воздуховоды; ВВ - естественная В6Л Охл. - нет; ПВ - инфильтрацией, механическая - типа СФО, воздуховоды; ВВ - естественная

В7 От. - биологическое, электрокалорифер; ПВ - инфильтрацией, механическая - типа ПВУ; ВВ - механическая - типа ПВУ В7Л Охл. - нет; ПВ - инфильтрацией, механич. - типа ПВУ; ВВ - механическая - типа ПВУ

• расчет привесов животного и расхода кормов (энергии) за время стояния температуры внутреннего воздуха, с учетом относительной влажности внутреннего воздуха, концентраций углекислого газа и аммиака в воздухе внутри фермы в течение зимнего и летнего периодов года;

• расчет средних удельных показателей за зимний и летний периоды года по-вариантно: привесы (П, кг/ч/гол.); расход кормов (К, к.ед./ч/гол.); расход энергии кормов и дополнительной энергии на оборудование (IV, МДж/ч/гол.); приведенных затрат (/73', р./ц) и сравнение вариантов.

По результатам расчетов на рисунках 4-7 мы видим, как повариантно изменяются привес и расход кормов.

Анализируя данные таблицы 3, мы видим, что минимальные удельные энергозатраты имеют системы микроклимата следующих вариантов: при выращивании телят до 4 мес. - вариант 5 (58,7 МДж/кг привеса), при выращивании свиней до 6 мес. - варианты 5 (45,34 МДж/кг привеса) и 4 (51,85 МДж/кг привеса).

Таблица 3 - Суммарный средний удельный расход энергии при выращивании телят до 4 мес. и свиней до 6 мес. при различных вариантах систем микроклимата

Показатель Варианты систем микроклимата

В.2 + 2Л В.З + 2Л В.4 + 4Л В.5 + 5Л В.6 + 6Л В.7 + 7Л

Суммарный средний удельный расход энергии, МДж/кг привеса: телят до 4 мес. свиней до 6 мес. 64,94 153,41 70,97 117,86 73,94 51,85 58,70 4534 65,62 109,50 64,99 108,68

В третьей главе «Методика проведения экспериментальных исследований» рассматриваются методики проведения экспериментальных исследований.

Исследование параметров микроклимата животноводческих объектов проводилось по общепринятым методикам ВИЭСХ и ЦНИИКА с использованием вероятностного метода.

В основу методики проведения исследования равновесных концентраций аммиака в системе воздух-вода положено воссоздание физических параметров, при которых будет в реальности происходить процесс абсорбции аммиака водой.

Проведение исследования по определению коэффициента эффективности процесса теплообмена при барботации осуществляли по методу НИИ сантехники [Баркалов, Б.В. Кондиционирование воздуха в промышленных и жилых зданиях / Б.В. Баркалов, Е.Е. Карпис. - М.: Стройиздат, 1982. - С. 88].

Коэффициент, характеризующий эффективность процесса теплообмена, определяли по формуле

Е = 1-'УШ~Ч (10)

'у,М1 'х1

где гу>Мь <у,м2 - начальная и конечная температура воздуха по мокрому термометру, °С; Гх1, <х2 - начальная и конечная температура воды, обрабатывающей воздух в оросительной камере, "С.

Достоверность результатов работы подтверждена корректностью и адекватностью разработанных математических моделей, а также результатами государственных и сравнительных производственных испытаний.

0,25

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00

-0,05

ЧЦ27

% 171

.0,232

T7S-0,175-0,175-Tfl 75-0,1

Средние удельные привесы, кг/ч/гол. Средний удельный расход кормов, к.ед./ч/гол.

Варианты

Рисунок 4 - Привесы и расход кормов при выращивании телят до 4 мес.

МДж/ч/гол.

2,00

1,80 1,60 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00

3,90

1,20

1,23

leca

0,93

0,92

0,47

0,92

KWI

0,78

1

0,92

3,94

0,92

0,92

I

0,92

В.0 В.1+1Л В.2+2Л ВЗ+2Л В.4+4Л В.5+5Л В.6+6Л В.7+7Л

П Средний удельный расход дополнительной энергии, МДж/ч/гол. Варианты

□ Средний удельный расход энергии кормов, МДж/ч/гол.

Рисунок 5 - Суммарный средний удельный расход энергии с кормом и дополнительной энергии на формирование микроклимата при выращивании телят до 4 мес.

0,30 0,25 0,2 0 0,15 0,10 0,05 0,00

1

-0,05

50.253

0,2 ¿У \

\ 54 0,1 54 0,1 54 0,1 54 0,1 У 1 ¡¡

«,138

¿«0.027 о,< 106 _^ 20 0,( 18 °'<J 23 ОД 22 о,с:

Ю В.1 1Л В.2 2Л BJ 2Л В.4 4Л В.5 -5Л В.6 •6Л В.7 -

Варианты

-о-Средние удельные привесы, кг/ч/гол. -в—Средний удельный расход кормов, к.ед./ч/гол.

Рисунок б - Привесы и расход кормов для свиней до 6 мес.

МДж/ч/гол.

3,00

0,73

1,21

1,34

rtv

1,60

0,81

1,61

«гто

1,59

0,10 0,81

0,21: 0,81

I

2,50 -2,00 1,50 1,00 0,50 0,00

В.0 В.1+1Л В.2+2Л В.З+2Л В.4+4Л В.5+5Л В.6+6Л В.7+7Л В Средний удельный расход дополнительной энергии, МДж/ч/гол. Варианты

□ Средний удельный расход энергии кормов, МДж/ч/гол.

Рисунок 7 - Суммарный средний удельный расход энергии с кормом и дополнительной энергии на формирование микроклимата при выращивании свиней до 6 мес.

20

0,81

0,81

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты лабораторных исследований и производственных испытаний САКВ.

Для решения модели САКВ проведены химические исследования по определению пригодности химических веществ для очистки воздуха фермы от вредных газов (аммиака, углекислого газа, сероводорода). Проанализировав большое количество химических веществ по критериям химической и экологической безопасности, экономической эффективности и технологичности использования, мы остановились на двух вариантах: очистка воздуха водой от аммиака, углекислого газа и сероводорода и очистка воздуха от углекислого газа гашеной известью (1,5 кг извести на 1 м3 воды). В ходе реакций получается в первом случае (11) гидрокарбонат аммония, а во втором (12) - гидрокарбонат кальция, которые экологически безопасны и могут использоваться в виде удобрений.

1. Поглощение аммиака, сероводорода, углекислого газа, пыли и микроорганизмов водой или раствором гашеной извести. Быстрее всех и полностью в воде растворится аммиак, так как у него самая высокая растворимость, потом сероводород (Н25). Затем получаем реакцию взаимодействия аммиака, углекислого газа и воды, в результате которой получается кислый углекислый аммоний (гидрокарбонат аммония):

Шз + С02 + Н20 -> Ш4НС03. (11)

2. Поглощение углекислого газа раствором гашеной извести Са(ОН)2:

Са(ОН)2 + 2С02 -» Са(НС03)2. (12)

С целью оптимизации процесса очистки воздуха от аммиака были проведены исследования по определению равновесной линии аммиака в системе воздух - вода при физических параметрах, соответствующих рабочим параметрам системы микроклимата (13). На основании полученных и обработанных экспериментальных данных получено уравнение регрессии зависимости концентрации аммиака в воде от концентрации его в воздухе:

У=1,86А,+ 3-104Лг, (13)

где У - концентрация аммиака в воде, кг/кг воды; X— концентрация аммиака в воздухе, кг/кг воздуха.

Средняя абсолютная ошибка - 2,3-1 (Г6 кг/кг воды, средняя относительная ошибка - 0,54 %; максимальная погрешность - 4,3 %.

Для оптимизации конструктивно-технологических параметров САКВ проведены экспериментальные исследования эффективности процесса теплообмена при аэрогидродинамическом смешивании на изготовленном макете установки. Математическая обработка данных эксперимента на ПЭВМ позволила выделить значимость входных переменных и получить адекватное уравнение регрессии:

Е = 0,807 - 0,026|х29Л8 + 0,032й18 + 0,0029|а29/18й18, (14)

где ц29/18 - коэффициент орошения, кг воздуха/ кг воды; И\% - высота столба воды, м.

На основании полученных экспериментальных данных были разработаны и изготовлены два варианта САКВ. Первый - аэрогидродинамический кондиционер с двухлопастным осевым вентилятором, второй - аэрогидродинамический кондиционер с двумя центробежными вентиляторами (рисунки 8, 9) - оказался наилучшим по технологическим параметрам.

При работе аэрогидродинамического кондиционера можно выделить следующие технологические режимы:

• нагрев и осушение воздуха осуществляется воздухонагревателем 4;

• охлаждение и увлажнение воздуха осуществляется в камере барботации кондиционера 2 водой или раствором гашеной извести;

• очистка воздуха - поток загрязненного воздуха вентилятором кондиционера через перфорированные шланги подается в водно-химический раствор, где увлажняется и очищается от аммиака, углекислого газа, сероводорода, пыли и микроорганизмов.

На основании экспериментальных данных таблицы 4 мы видим, что наилучший эффект при барботации наблюдается при глубине погружения шлангов 7... 11 см, так как при этом происходит максимально эффективная степень тепломассообмена.

Таким образом, проведенные исследования САКВ показали совпадение полученных рабочих характеристик с расчетными, что подтвердило верность основных гипотез и теоретических расчетов.

В воздухораспределительную систему

Ок(29)

Рисунок 8 - Принципиальная схема системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха: 1,5- вентиляторы; 2 - камера барботации; 3 - сепараторы; 4 - воздухонагреватель; 6 - соединительная вставка; 7 - перфорированные шланги;

-<-------- - загрязненный воздух из смесительной камеры воздухоосушителя;

-<--очищенный воздух;

-<•----------------- нагретый воздух

Рисунок 9 - Система аэрогидродинамического кондиционирования воздуха с двумя центробежными вентиляторами (внешний вид):

1 - вентилятор, подающий воздух в оросительную камеру; 2 - оросительная камера (камера барботации); 3 - вставка соединительная; 4 - электрокалориферная установка СФ01Д-40

Таблица 4 — Данные экспериментальных исследований САКВ

Глубина погружения шлангов, см Относительная влажность воздуха, %

до установки после установки

3 19,5/20/20 84/87/86

9 21/19,5/20 99/100/100

15 20,5/20/21 95/96/95,5

Натурные испытания САКВ в условиях действующего объекта показали, что эффективность очистки рециркуляционного воздуха от аммиака составляет 76...78 %, от углекислого газа - 62...64 %, от пыли - 100 %, что подтверждено актом испытаний комиссии и протоколом санэпидемстанции.

На основании экспериментальных исследований разработана САКВ, которая имеет следующие технические характеристики (таблица 5).

Проанализировав данные наших многочисленных исследований распределения концентраций вредных газов (аммиака, углекислого газа) в животноводческих помещениях в действующих объектах при естественной вентиляции, мы пришли к следующим выводам (рисунок 10): максимальная концентрация вредных газов на ферме достигается к утру и в моменты уборки навоза; в течение дня концентрация вредных газов, как правило, снижается вследствие повышения инфильтрации наружного воздуха по причине выполнения других технологических операций (раздача корма, уход за животными и др.); для очистки внутреннего воздуха ферм разработанную систему микроклимата можно

включать периодически для сглаживания максимумов концентрации вредных газов. Данные работы различных вариантов САКВ представлены также на рисунке 10.

Таблица 5 - Технические характеристики САКВ

Показатель Значение

Напряжение, В 380/220

Производительность по воздуху, м~7ч 4000

Мощность электродвигателей вентилятора, кВт 6,6

Мощность электронагревателей регулируемая, кВт 5...40

Давление вентиляторов, кПа 1,3...1,5

Регулируемая глубина погружения шлангов, мм 0...300

Количество шлангов, шт. 19...25

Диаметр шлангов, мм 28

Эффективность очистки рециркуляционного воздуха в кондиционере, %:

- от аммиака/ углекислого газа/пыли 76...78/62...64/100

- кислород из воздуха в водной среде кондиционера не поглощается

А/, мг/мЗ

/

/

! /

/

/ /

/ /

/ V

/ /

; _

■

N

/ 1- ч-

• 1 Г

• 1

| 1 а 1 1 1 1 -Г г г-; А, в .-1 -1 •1 '1

-т » -Г "1

1 1 1

Предельная нормативная концентрация газа для животных и птицы 0 Реальная концентрация газа внутри фермы

- • Реальная концентрация газа внутри фермы при одноразовой очистке воздуха и циркуляция воды " ' Реальная концентрация газа внутри фермы при двухразовой очистке воздуха и циркуляции воды

■ Реальная концентрация газа внутри фермы при одноразовой очистке воздуха и без циркуляции воды

■ " Реальная концентрация газа внутри фермы при двухразовой очистке воздуха и без циркуляции воды —•— Реальная концентрация газа внутри фермы при трехразовой очистке воздуха и без циркуляции воды —— Смертельная концентрация газа для животных и птицы

— — Теоретическая скорость нарастания аммиака в помещении '— — Теоретическая скорость нарастания аммиака в помещении с учетом инфильтрации

Рисунок 10 - Изменение концентрации аммиака внутри фермы теоретическое и реальное при различных режимах очистки воздуха САКВ

В пятой главе «Экономическая эффективность энергосберегающей технологии формирования микроклимата на ферме» приведены расчеты оптимизации экономических параметров СМФ различных вариантов (таблицы 6, 7), экономической эффективности природоохранных мероприятий и данные производственных испытаний разработанной САКВ в условиях действующего объекта.

По результатам расчетов (см. таблицы 6, 7) мы видим, что минимальные удельные приведенные затраты имеют системы микроклимата следующих вариантов исполнения: при выращивании телят до 4 мес. - вариант В.5 + 5Л (34,72 р./кг), при выращивании свиней до б мес. - вариант В.4 + 4Л (43,16 р./кг).

Таблица 6 - Среднегодовые удельные приведенные затраты на создание и поддержание оптимального микроклимата для телятника на 120 голов при выращивании телят до 4 мес. при различных вариантах систем микроклимата

Показатель

В.2 + 2Л В.З + 2Л В.4 + 4Л В.5 + 5Л В.6 + 6Л В.7 + 7Л

Средние прямые затраты на производство ВП в год, р./ц 5156,0 5512,6 3828,9 3095,2 4222,1 4981,3

в том числе:

на корм 5078,4 3852,7 3292,1 2590,8 2643,7 2643,7

заработная плата 0,00 477,96 27,54 0,00 0,00 0,00

отчисления на амортизацию 66,58 226,10 226,79 303,60 93,20 874,14

отчисления на ТО и ТР 11,01 37,37 37,49 50,18 15,40 144,49

на ГСМ, электроэнергию 0,00 918,44 235,26 125,37 1469,8 1319,0

на химические вещества 0,00 0,00 9,69 25,27 0,00 0,00

Капитальные вложения, р./ц 82,54 280,29 281,15 376,36 115,53 1083,6

Приведенные затраты в год, рЛ 5238,5 5792,8 4110,0 3471,6 4337,6 6064,9

Таблица 7 - Среднегодовые удельные приведенные затраты на создание и поддержание оптимального микроклимата для свинарника-откормочника на 500 голов при выращивании свиней до 6 мес. при различных вариантах систем микроклимата

Показатель Вариант систем микроклимата

В.2 + 2Л В.З+2Л В.4+4Л В.5 + 5Л В.6 + 6Л В.7 + 7Л

Средние прямые затраты на производство ВП в год, р./ц 21283,6 19397,4 3989,7 3996,4 7918,0 9844,2

в том числе:

на корм 20840,6 16135,1 3358,0 2930,3 4269,0 4269,0

заработная плата 0,00 610,23 29,71 0,00 0,00 0,00

отчисления на амортизацию 380,19 546,70 263,33 682,88 196,36 2162,8

отчисления на ТО и ТР 62,84 90,36 43,53 112,87 32,46 357,49

на ГСМ, электроэнергию 0,00 2015,1 282,71 237,88 3420,2 3054,8

на химические вещества 0,00 0,00 12,45 32,47 0,00 0,00

Капитальные вложения, р./ц 471,31 677,72 326,44 846,54 243,42 2681,2

Приведенные затраты в год, р. Л 21754,9 20075,1 4316,2 4842,9 8161,5 125253

Погрешность расчетов удельных приведенных затрат с учетом разницы сложности и надежности систем микроклимата, а для вариантов В.4, В.5, В.4Л, В.5Л с учетом степени очистки рециркуляционного воздуха составляет 5...13%.

На основании проведенных расчетов можно сделать выводы: в свинарнике-откормочнике эффективнее использовать механическую систему микроклимата, а в телятнике ее эффективнее использовать при стоимости кормовой единицы выше 1,32 р./к.ед. (или при соотношении стоимости кормовой единицы / кВт-ч - выше 0,6); вследствие низкой стоимости воды для хозяйств СевероЗападного и Центрального регионов (0,75 р./т) ее удельный вес в приведенных затратах при создании микроклимата на ферме по новой технологии составляет менее 1 %.

Экономическая эффективность природоохранных мероприятий при работе САКВ составляет для телятника на 120 голов - 730,4 р./год, для свинарника-откормочника на 500 голов - 692,5 р./год.

Производственные испытания САКВ в свинарнике-маточнике на 160 свиноматок с приплодом учхоза «Удрайское» Псковской области при сравнении с типовой системой микроклимата (ПВУ-4М) показали, что при создании нормативных параметров микроклимата на ферме эксплуатационные затраты уменьшились в 1,94 раза, при этом годовой экономический эффект составил 535 тыс. р. в ценах 2008 года. Результаты производственных испытаний оформлены актом и протоколом комиссии, а также протоколом вневедомственной организации - санэпидемстанция. В данном объекте САКВ успешно эксплуатируется по настоящее время более 10 лет.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Работа существующих типовых систем формирования микроклимата животноводческих ферм основана на управлении температурой и влажностью воздуха кратностью воздухообмена в помещении до 3...5 раз/ч, поэтому кпд использования теплоты внутреннего воздуха фермы в зимний период не превышает 25...30 %, а в летний период системы микроклимата не обеспечивают нормативной технологии содержания животных. При этом в окружающую среду выбрасываются вредные газы (аммиак, углекислый газ, сероводород), пыль и микробные тела.

2. С целью изыскания энергосберегающих технологий формирования параметров микроклимата среды обитания животных изучены и обобщены результаты научных исследований данного направления и разработаны математические модели, позволившие получить аналитические зависимости между расходом энергии, корма, продуктивностью животных и основными параметрами микроклимата: температурой, относительной влажностью, скоростью движения внутреннего воздуха в животноводческих помещениях, концентрацией вредных газов (углекислого газа, аммиака, сероводорода), освещенностью и шумами, а также обобщены данные по влиянию ионизации воздуха, инфракрасного и ультрафиолетового облучения на продуктивность животных и птицы.

3. Определена математическая модель системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха, на основании которой и проведенных исследований разработаны алгоритм и программа расчета на ПЭВМ, которые позволяют оптимизировать основные конструктивно-технологические и энергетические параметры системы кондиционирования воздуха в условиях сельского хозяйства.

4. Разработанные математические модели указанных зависимостей позволили получить математическую модель системы формирования микроклимата животноводческих помещений, алгоритм и программу ее расчета на ПЭВМ, позволяют выбрать, а затем оптимизировать методом последовательного анализа технологические и энергетические показатели выбранных технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях.

5. По результатам теоретических исследований и реализации математической модели созданы энергосберегающая технология формирования оптимального микроклимата и система аэрогидродинамического кондиционирования воздуха (САКВ), которая выполняет следующие технологические операции: нагрев и охлаждение, увлажнение и осушение воздуха, очистку рециркуляционного воздуха водой от аммиака, углекислого газа, сероводорода, пыли и вредных микроорганизмов. Для повышения эффективности очистки воздуха от углекислого газа может использоваться гашеная известь, концентрацией 0,15 %. В ходе реакций газов (аммиака и углекислого газа) с водой получается раствор гидрокарбоната аммония, тех же газов с гашеной известью - раствор гидрокарбоната кальция, которые экологически безопасны и могут использоваться для удобрения почвы.

6. Проведенными лабораторно-полевыми испытаниями САКВ установлено, что при давлении вентилятора 1,5 кПа оптимальный барботационный режим наблюдался при погружении шлангов на глубину 70... 120 мм, при этом достигалась максимальная эффективность тепломассообмена, эффективность очистки рециркуляционного воздуха от аммиака составляет 76...78 %, от углекислого газа -62.. .64 %, от пыли - 100 %.

7. Производственные испытания системы формирования оптимального микроклимата с аэрогидродинамическим кондиционером в свинарнике-маточнике на 160 свиноматок с приплодом учхоза «Удрайское» Псковской области при сравнении с типовой системой микроклимата (ПВУ-4М) показали, что при создании нормативных параметров микроклимата на ферме эксплуатационные затраты уменьшились в 1,94 раза, при этом срок окупаемости дополнительных капиталовложений составляет 0,81 года, а годовой экономический эффект - 535 тыс. р. (в ценах 2008 года). В данном объекте САКВ успешно эксплуатируется по настоящее время более 10 лет.

8. Использование САКВ позволяет сэкономить энергии при выращивании телят до 4 мес. до 20 %, свиней до 6 мес. до 60 % по сравнению с типовыми системами микроклимата. Экономическая эффективность природоохранных мероприятий при работе САКВ составляет для телятника на 120 голов 730,4 р./год, для свинарника-откормочника на 500 голов - 692,5 р./год.

9. За последние 15 лет разработано, изготовлено и реализовано на практике несколько систем кондиционирования воздуха для животноводческих по-

мещений, некоторые успешно эксплуатируются по настоящее время. Впервые разработанная на принципе орошения система кондиционирования воздуха прошла испытания в 1994 г. в телятнике на 320 голов АО «Великолукское» Великолукского района Псковской области, а в 1996 г. прошла Государственные испытания Подольской МИС в условиях телятника на 300 голов ОАО им. Куйбышева Великолукского района Псковской области протокол № 09-8-96 (10601123). Производство СКВ освоено по заказам на «ЗАО Завод электротехнического оборудования « (182100, г. Великие Луки, Псковской обл., пр-т Октябрьский, 79, ЗАО «ЗЭТО» E-mail: info@zeto.ru).

Основные опубликованные работы по теме диссертации В изданиях по перечню ВАК:

1. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология создания оптимального микроклимата в животноводческих помещениях [Текст] / В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2004. -№9.-С. 26-28.

2. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология формирования оптимального микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях [Текст] / Г.Н. Самарин // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина-

2006.-№3(18).-С. 49-50.

3. Самарин, Г.Н. Физико-химические основы энергосберегающих систем кондиционирования воздуха в животноводческих помещениях [Текст] / В.А. Самарин, Г.В. Макарова, В.Н. Фомин, С.М. Сукиасян, Г.Н. Самарин II Техника в сельском хозяйстве. - 2007. - № 2. - С. 38-39.

4. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая система оптимального микроклимата в животноводческих помещениях / В.А. Самарин, Г.В. Макарова, В.Н. Фомин, С.М. Сукиасян, Г.Н. Самарин // Техника в сельском хозяйстве. -

2007. - № 3. - С. 38-39.

5. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая система кондиционирования воздуха для ферм [Текст] / Г.Н. Самарин // Техника в сельском хозяйстве. - 2007. -№4.-С. 43-45.

6. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая система аэрогидродинамического кондиционирования воздуха в животноводческих и птицеводческих помещениях [Текст] / Г.Н. Самарин // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина. -2007. - № 2(22). - С. 34-35.

7. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая система аэрогидродинамического кондиционирования воздуха ферм с обеззараживателем воздуха [Текст] / Г.Н. Самарин // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина. - 2008. -№ 1(26).-С. 36-38.

8. Самарин, Г.Н. Контроль и управление основными параметрами микроклимата животноводческого помещения [Текст] / Г.Н. Самарин // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина. - 2008. - № 3(28). - С. 19-21.

9. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология формирования оптимального микроклимата в животноводстве и птицеводстве с керамическими на-

гревателями [Текст] / В.А. Самарин, Г.В. Макарова, В.Н. Фомин, С.М. Сукиа-сян, Г.Н. Самарин // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина. - 2008. -№ 3(28). - С. 34-35.

10. Самарин, Г.Н. Обеспечение параметров микроклимата в животноводческих помещениях [Текст] / В.А. Самарин, Г.В. Макарова, В.Н. Фомин, С.М. Сукиасян, Г.Н. Самарин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 1. - С. 14.

11. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая обработка воздуха в животноводческих помещениях [Текст] / Г.Н. Самарин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - № 3. - С. 26-28.

В прочих изданиях:

12. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология обработки воздуха в отопительно-вентиляционных системах животноводческих помещений [Текст] / В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Информационный листок. - Псков: ЦНТИ, 1995. -№91.-95.

13. Самарин, Г.Н. Расчет энергосберегающих режимов оптимального микроклимата для помещений с молодняком сельскохозяйственных животных [Текст] / В.П. Спасов, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Информационный листок.

- Псков: ЦНТИ, 1996. - № 138. - 96.

14. Самарин, Г.Н. Система управления микроклиматом в животноводческом помещении [Текст] / В.П. Спасов, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Информационный листок. - Псков: ЦНТИ, 1996. - № 142. - 96.

15. Самарин, Г.Н. Автоматизированная энергосберегающая установка микроклимата с очисткой воздуха от аммиака для фермерских хозяйств [Текст] / В.П. Спасов, И.Ф. Бородин, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Тезисы докладов международной научно-технической конференции. - Углич: ВНИИМСХ, 1997.

- Т. 2. - С. 27-29.

16. Самарин, Г.Н. Автоматизированный электрокалорифер-доводчик [Текст] / В.П. Спасов, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Информационный листок.

- Псков: ЦНТИ, 1997. - № 23. - 97.

17. Самарин, Г.Н. Устройство обработки воздуха небольших ферм сельскохозяйственных животных и птицы [Текст] / В.П. Спасов, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Информационный листок,- Псков: ЦНТИ, 1997. - № 25. - 97.

18. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология формирования микроклимата в животноводческих помещениях [Текст] / В.П. Спасов, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Информационный листок. - Псков: ЦНТИ, 1997. - № 24. -97.

19. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология обработки воздуха с использование экономайзера [Текст] /В.П. Спасов, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Информационный листок. - Псков: ЦНТИ, 1997. - № 39. - 97.

20. Самарин, Г.Н. Управление термодинамическими процессами кондиционирования воздуха в животноводческих помещениях [Текст] / В.П. Спасов, И.Ф. Бородин, С.П. Рудобашта, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Тезисы докладов Междунар. научно-технич. конф. - Т. 1. - М.: ВИЭСХ, 1998. - С. 207-208.

21. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях на базе автоматизированной системы кондиционирования [Текст] / В.П. Спасов, И.Ф. Бородин, С.П. Рудобашта, В.А. Самарин // Всерос. н.-и. и проект.-технол. ин-т механизации животноводства: сб. науч. тр. - Ч. 2 - Т. 7. - М, 1998. - С. 125-127.

22. Самарин, Г.Н. Кондиционер на ферме [Текст] / В.П. Спасов, И.Ф. Бородин, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Сельский механизатор. - 1999. -№ 11.-С. 23-24.

23. Самарин, Г.Н. Энергосбережение в системах отопления и вентиляции животноводческих помещений [Текст] / В.А. Самарин, В.П. Спасов, H.H. Просянов, И.Ф. Бородин, С.П. Рудобашта, В.А. Воробьев, Г.Н. Самарин// Энергосбережение в сельском хозяйстве: труды 2-й Междунар. научно-технич. конф. - Ч. 2. - М.: ВИЭСХ, 2000. - С. 38-39.

24. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология обеспечения микроклимата на фермах [Текст] / И.Ф. Бородин, В.П. Спасов, В.А. Самарин, В.Н. Фомин, Г.В. Макарова, Г.Н. Самарин // Наука - возрождению сельского хозяйства в XXI веке: Тезисы XXXIV Межвузовской научно-практич. конф. -Великие Луки, 2001. - С. 275-276.

25. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях [Текст] / И.Ф. Бородин, С.П. Рудобашта, В.А. Самарин, Г.Н. Самарин // Технологическое и техническое обеспечение производства продукции животноводства: научные труды ВИМ-Ч. 2.-Т. 142. - М.: ВИМ, 2002. - С. 113-115.

26. Самарин, Г.Н. Аэрогидродинамический кондиционер для животноводческих ферм [Текст] / Г.Н. Самарин // Технологическое и техническое обеспечение производства продукции животноводства: научные труды ВИМ - Ч. 2. -Т. 142.-М.: ВИМ, 2002.-С. 116-118.

27. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая система микроклимата с аэрогидродинамическим кондиционером для животноводческих помещений [Текст] / Г.Н. Самарин // Совершенствование технологических процессов и рабочих органов машин в растениеводстве и животноводстве: сборник научных трудов. -Санкт-Петербург, 2003. - С. 46-48.

28. Самарин, Г.Н. Энергосберегающие системы формирования микроклимата в животноводческих помещениях [Текст] / В.А. Самарин, В.Н. Фомин, Г.В. Макарова, Г.Н. Самарин, P.A. Наумов // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: труды 3-й Междунар. науч.-техн. конф. - Ч. 3. -М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003. - С. 460-461.

29. Самарин, Г.Н. Разработка технологических и технических средств для производства продукции растениеводства и животноводства в условиях северо-запада Нечерноземной зоны РФ [Текст] / В.А. Самарин, Г.Н. Самарин, В.Н. Фомин, Г.В. Макарова // МСХ РФ, Великолукская государственная сельскохозяйственная академия: отчет по НИР (промежуточный) 02-03/. - Великие Луки, 2004. - № ГР 01200106703.

30. Самарин, Г.Н. Разработка энергосберегающей нанотехнологии кондиционирования воздуха в помещениях для содержания молодняка животных и птицы [Текст]: итоговый отчет по государственному контракту № ГК-902-1/А от 08.12.2005г. Этап 2 // И. Ф. Бородин, Г.Н. Самарин, И.И. Гируцкий, А.Д. Горин, Р.Х. Хайретдинов, В.Г. Бурлаков // МСХ РФ, ФГОУ ВПО «МГАУ им. В.П. Горячкина»; науч. рук. темы И.Ф. Бородин. - М., 2005, - 79 е., ил., табл.; 30; 2 дискеты.

31. Самарин, Г.Н. Разработка технологических и технических средств для производства продукции растениеводства и животноводства в условиях северо-запада Нечерноземной зоны РФ [Текст] / В.А. Самарин, Г.Н. Самарин, В.Н. Фомин, Г.В. Макарова // МСХ РФ, Великолукская государственная сельскохозяйственная академия: отчет по НИР (заключительный): 02-03/. - Великие Луки, 2006. - 71 с. - № ГР 01200106703.

32. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая нанотехнология формирования оптимальных параметров микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях [Текст] / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин // Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике: 5-я Междунар. научно-практич. конф. - Ч. 3: - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. - С. 198-204.

33. Самарин, Г.Н. Разработка энергосберегающей нанотехнологии кондиционирования воздуха в помещениях для содержания молодняка животных и птицы [Текст]: итоговый научный отчет государственный контракт № ГК-902-1/А от 8.12.2005 г. / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин, И.И. Гируцкий, А.Д. Горин, Р.Х. Хайретдинов // МСХ РФ, ФГОУ ВПО «МГАУ им. В.П. Горячкина»; науч. рук. темы И.Ф. Бородин. - М., 2006. - 193 е., ил., портр.; 30; 1 компакт, диск.

34. Самарин, Г.Н. Разработка и внедрение энергосберегающей технологии и автоматизированного оборудования формирования оптимального микроклимата в животноводстве и птицеводстве [Текст] / В.А. Самарин, Г.В. Макарова, В.Н. Фомин, С.М. Сукиасян, Г.Н. Самарин // Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике: 5-я Междунар. научно-практич. конф. - Ч. 3: - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. - С. 204-206.

35. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология и автоматизированные системы создания микроклимата в животноводческих помещениях [Текст] / В.А. Самарин, Г.В. Макарова, В.Н. Фомин, С.М. Сукиасян, Г.Н. Самарин // Птица и птицепродукты. - 2006. - № 4. - С. 14-16.

36. Самарин, Г.Н. Технико-экономическая оценка автоматизации и механизации систем микроклимата животноводческих и птицеводческих помещений [Текст] / Г.Н. Самарин //Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве: сборник докладов IX Междунар. научно-практич. конф. - Ч. 1. - Углич, 2006. - С. 579-580.

37. Самарин, Г.Н. Аэрогидродинамический кондиционер для санитарной обработки воздуха животноводческих и птицеводческих помещений [Текст] / Г.Н. Самарин // Зоогигиена, ветеринарная санитария и экология - основы профилактики заболеваний животных: материалы междунар. научно-практич. конф. -М.: ФГОУ ВПО МГАВМ и Б им. К.И. Скрябина, 2006. - С. 311-313.

38. Самарин, Г.Н. Нанотехнологии формирования оптимальной окружающей среды в животноводческих помещениях [Текст] / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин // Наноэлектротехнологии в сельском хозяйстве: материалы на-учно-технич. семинара ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинже-нерный университет им. В.П. Горячкина». - М.: ФГНУ «Росинформагротех»,

2006.-С. 92-95.

39. Самарин, Г.Н. Влияние параметров микроклимата на продуктивность кур-несушек [Текст] / Г.Н. Самарин // Птица и птицепродукты. - 2007. -№2.-С. 37-39.

40. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая система отопления и вентиляции для животноводческих и птицеводческих помещений [Текст] / Г.Н. Самарин // Птица и птицепродукты. - 2007. - № 3. - С. 51-52.

41. Самарин, Г.Н. Технология и техника формирования микроклимата вновь строящихся животноводческих помещений [Текст] / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин // Научно-технический прогресс в животноводстве - Машинно-технологическая модернизация отрасли: сб. научн. Тр. 10-й Междунар. научно-практич. конф. - Ч. 4. - Т. 17. - Подольск: ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемия,

2007.-С. 73-78.

42. Самарин, Г.Н. Влияние управляемых параметров окружающей среды на продуктивность животных [Текст] / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин // Научно-технический прогресс в животноводстве - Машинно-технологическая модернизация отрасли: сборник научных трудов 10-й Междунар. науч.-практич. конф. - Ч. 4. - Т. 17. - Подольск: ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемия, 2007. -С. 78-86.

43. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология формирования климата [Текст] / Г.Н. Самарин // Животноводство России. - 2007. - № 9. -С. 69-70.

44. Самарин, Г.Н. Формирование оптимальной окружающей среды в животноводческих помещениях на основе нанотехнологии [Текст] / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин // Техника и оборудование для села. - 2007. - № 6. -С. 12-14.

45. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая система формирования оптимального микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях [Текст] / В.А. Самарин, Г.В. Макарова, В.Н. Фомин, С.М. Сукиасян, Г.Н. Самарин // Достижения науки - агропромышленному производству: материалы юбилейной науч.-практ. конф., посвященной 50-летию ВГСХА. - Великие Луки: РИО ФГОУ ВПО «Великолукская ГСХА», 2007. - С. 197 - 227.

46. Самарин, Г.Н. Аэрогидродинамический кондиционер для санитарной обработки воздуха животноводческих и птицеводческих помещений [Текст] / Г.Н. Самарин // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: материалы 59-й Междунар. научно-практич. конф.: в 5 т. - Т. 4. -Кострома, 2007.-С. 159-161.

47. Самарин, Г.Н. Управление средой обитания сельскохозяйственных животных и птицы [Текст]: монография / Г.Н. Самарин. - Великие Луки: ФГОУ ВПО Великолукская ГСХА, 2008. - 286 с, ил.

48. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая система микроклимата ферм с обеззараживателем воздуха [Текст] / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин // «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» - Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике: материалы 6-й Меж-дунар. научно-технич. конф. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. - С. 289-291.

49. Самарин, Г.Н. Энергосберегающая технология формирования оптимального микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях [Текст] / Г.Н. Самарин // 100 инноваций: 1-й Российский молодежный инновационный конвент. - М., 2008. - С. 216-217.

Авторские свидетельства и патенты:

50. Патент № 2244560 РФ. Способ санитарной обработки воздуха и установка для его осуществления [Текст] / В.А. Самарин, В.П. Спасов, И.Ф. Бородин, В.А. Воробьев, С.П. Рудобашта, Ю.А. Судник, H.H. Просянов, Г.Н. Самарин // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - Москва. - 20.01.2005 г.

51. Патент № 2244561 РФ. Установка для санитарной обработки воздуха [Текст] / В.А. Самарин, В.П. Спасов, И.Ф. Бородин, В.А. Воробьев, С.П. Рудобашта, Ю.А. Судник, H.H. Просянов, Г.Н. Самарин // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - Москва. -20.01.2005 г.

52. Патент № 2244562 РФ. Способ санитарной обработки воздуха в животноводческом помещении [Текст] / В.А. Самарин, В.П. Спасов, И.Ф. Бородин, В.А. Воробьев, С.П. Рудобашта, Ю.А. Судник, H.H. Просянов, Г.Н. Самарин // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - Москва. - 20.01.2005 г.

53. Патент № 2244563 РФ. Устройство для санитарной обработки воздуха в животноводческих помещениях [Текст] / В.А. Самарин, В.П. Спасов, И.Ф. Бородин, В.А. Воробьев, С.П. Рудобашта, Ю.А. Судник, H.H. Просянов, Г.Н. Самарин // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - Москва. - 20.01.2005.

54. Патент № 76227 РФ. Устройство для санитарной обработки воздуха [Текст] / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин, В.А. Самарин, Ю.А. Судник, И.И. Ги-руцкий, Р.Х. Хайретдинов // Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. - Москва. - 20.09.2008. - Бюл. № 28.

Подписано к печати 24.10.08 Формат 60 х 84/16 Бумага офсетная Печать трафаретная Уч.-изд. л. 1,0 Усл-печ. л. 1,2 Тираж 100 экз. Заказ №352

Отпечатано в издательском центре

ФГОУ ВПО МГАУ

1276550, Москва, Тимирязевская, 58

Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц

Введение 9 1. Современное состояние и развитие систем микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях

1.1. Влияние параметров микроклимата на продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы

1.1.1. Значение корма для сельскохозяйственных животных и птицы

1.1.2. Значение воды для сельскохозяйственных животных и птицы

1.1.3. Влияние температурно-влажностных режимов на продуктивность и жизнедеятельность животных и птицы

1.1.4. Влияние скорости перемещения воздуха в животноводческих помещениях, на их продуктивность и параметры среды обитания

1.1.5. Влияние газового состава среды обитания на продуктивные функции животных

1.1.6. Влияние воздушной пыли на сельскохозяйственных животных и птицу

1.1.7. Влияние микрофлоры воздуха на сельскохозяйственных животных и птицу

1.1.8. Влияние производственных шумов на продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы

1.1.9. Влияние ионизирующего излучения на животных и птицу

1.2. Анализ современных систем микроклимата животноводческих и птицеводческих помещений

1.2.1. Системы и технические средства формирования микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях

1.2.2. Способы и технические средства химической и физической очистки воздуха от вредных газов

1.2.3. Способы и технические средства очистки воздуха от пыли

1.2.4. Способы и технические средства очистки воздуха от вредных микроорганизмов 1.3. Изучение систем микроклимата ферм на основе методов системного анализа

1.3.1. Численные методы решения задач оптимизации

1.3.2. Критерии оптимальности 123 Выводы по главе 1 126 Цель и задачи исследований

2. Математическая модель энергосберегающей технологии оптимального микроклимата в животноводческих помещениях

2.1. Математическая модель тепломассообмена в станках с животными

2.2. Математическая модель и оптимизация конструктивно-технологических параметров системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха

2.2.1. Исходные элементы математической модели аэрогидродинамического кондиционера

2.2.2. Процессы тепло- и массообмена в смесительной камере кондиционера

2.2.3. Процессы тепло - и массообмена в аэрогидродинамической оросительной камере кондиционера

2.2.4. Алгоритм расчета аэрогидродинамического кондиционера

2.2.5. Расчет системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха

2.3. Математическая модель и оптимизация технологических режимов системы микроклимата животноводческих помещений 177 Выводы по главе

3. Методика проведения экспериментальных исследований 215 3.1. Методика и приборы для определения параметров микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях

3.2. Методика проведения исследований равновесных концентраций аммиака в системе воздух - вода

3.3. Описание макета экспериментальной установки и методика проведения исследований эффективности процесса теплообмена

3.4. Методика определения степени очистки воздуха

3.5. Методика проведения натурных испытаний СКВ в условиях действующего объекта

3.6. Вероятностный метод для исследования параметров микроклимата ферм

4. Результаты экспериментальных исследований

4.1. Химические исследования

4.1.1. Определение пригодности химических веществ для очистки воздуха фермы от вредных газов (аммиака, углекислого газа, сероводорода)

4.1.2. Исследования равновесных концентраций аммиака в системе воздух —вода

4.2. Экспериментальное исследование эффективности процесса « теплообмена при барботации

4.2.1. Описание макета установки для определения коэффициента эффективности процесса теплообмена при барботации

4.2.2. Экспериментальные исследования эффективности процесса теплообмена при аэрогидродинамическом смешивании

4.3. Разработка и исследование систем кондиционирования воздуха

4.3.1. Лабораторные исследования системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха

4.3.2. Натурные исследования системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха в условиях действующего объекта

4.4. Производственные испытания и исследования систем кондиционирования воздуха в условиях действующего объекта

4.4.1. Разработка энергосберегающий технологии формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях

4.4.2. Описание работы система аэрогидродинамического кондиционирования воздуха с двумя центробежными вентиляторами

4.4.3. Разработка и исследование кондиционера на принципе орошения

4.4.4. Система аэрогидродинамического кондиционирования воздуха с двухлопастным осевым вентилятором

4.4.5. Исследование распределенности параметров микроклимата в различных животноводческих объектах

4.4.6. Проведение испытаний элементов технологии в условиях действующего объекта 285 Выводы по главе

5. Экономическая эффективность энергосберегающей технологии формирования микроклимата на ферме

5.1. Экономическая эффективность системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха

5.2. Оптимизации экономических параметров систем микроклимата

5.3. Экономическая эффективность природоохранных мероприятий

5.4. Режимы энергосбережения технологии формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях 317 Выводы по главе 5 320 Основные результаты и выводы 322 Литература 325 Приложения

Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц

Сокращения:

СМФ- система микроклимата фермы псв- приточная система вентиляции со- система отопления всв- вытяжная система вентиляции

АСКВ- автоматизированная система кондиционирования воздуха скв- система кондиционирования воздуха

САКВ- система аэрогидродинамического кондиционирования воздуха овс- отопительно-вентиляционная система онтп- общесоюзные нормы технологического производства кпд- коэффициент полезного действия тэн- теплоэлектронагреватель

ПВУ- приточно-вытяжная установка пдк- предельно-допустимая концентрация

СНиП- строительные нормы и правила эмп- электромагнитное поле к.ед. - кормовая единица

К.Р.С. - крупнорогатый скот

Обозначения: t - температура, °С ф - относительная влажность воздуха, d - влагосодержание воздуха, г/кг

V - скорость движения, м/с р. - концентрация вещества, %, мг/м3, кг/м

Е0 - освещенность, лк

Zd - звуковое давление, дБ

Ф - тепловой поток, Вт

W - энергия, Дж т - время, с, ч

Т - продолжительность периода, сут. и - содержание газа в воздухе помещения, г/(кг сух. воздуха)

G - массовый расход вещества, кг/с, кг/ч h - энтальпия, Дж/кг w - влаговыделения, кг/с, кг/ч п - поголовье животных и птицы, гол. m - масса, кг

L - воздухообмен, производительность по воздуху, м3/с, м3/ч

Q - расход воды, производительность по воде, м /с, м /ч

К - коэффициент

Км - коэффициент влияния параметров микроклимата на удой коровы

Кп - коэффициент влияния параметров микроклимата на привесы животных

Kn - коэффициент влияния параметров микроклимата на яйценоскость

Кк - коэффициент влияния параметров микроклимата на расход кормов

М - удой на корову, кг/сут.

П - привесы, г/ч, г/сут., кг/ч, кг/сут.

N - яйценоскость, шт./ч, шт./сут.

Рк - расход кормов, кг/ч, кг/сут., к.ед./ч, к.ед./сут.

ПЗ - прямые затраты, руб./ц, руб./гол.

ПЗ' - приведенные затраты, руб./ц, руб./гол.

KB - капитальные вложение, руб.

Ст - стоимость, руб.

Индексы:

0, нз - начальное значение кз - конечное значение н - параметры наружного воздуха в - параметры внутреннего воздуха п - продуктивность животного к - расход корма ср- среднее значение

1 - выделение одним животным

17- молекулярная масса аммиака NH3 =

18- молекулярная масса воды Н20 =

28- молекулярная масса азота N2 =

29- относительная молекулярная масса воздуха

32- молекулярная масса кислорода Ог =

34- молекулярная масса сероводорода H2S =

44- молекулярная масса углекислого газа СО2 =

Р- пыль м - микробные тела

Актуальность проблемы. Микроклимат в помещении — это климат ограниченного пространства, включающий в себя совокупность факторов среды: температура, влажность, скорость движения и охлаждающая способность воздуха, атмосферное давления, уровень шума, содержание взвешенных в воздухе пылевых частиц и микроорганизмов, газовый состав воздуха и др. [11, 59, 120, 171].

Создание и поддержание микроклимата в животноводческих помещениях связаны с решением комплекса инженерно-технических задач и наряду с полноценным кормлением являются определяющим фактором в обеспечении здоровья животных, их воспроизводительной способности и получении от них максимального количества продукции высокого качества.

Современные технологии содержания животных предъявляют высокие требования к микроклимату в животноводческих помещениях. По мнению ученых, специалистов животноводства и технологов, продуктивность животных на 50.60% определяется кормами, на 15.20% - уходом и на 10. 30%-микроклиматом в животноводческом помещении. Отклонение параметров микроклимата от установленных оптимальных пределов приводит к сокращению удоев молока на 10.20%, прироста живой массы — на 20.35%, увеличению отхода молодняка до 5.40%, уменьшению яйценоскости кур - на 30.35%, расходу дополнительного количества кормов, сокращению срока службы оборудования, машин и самих зданий, негативно влияет на обслуживающий персонал, снижению устойчивости животных к заболеваниям [11, 16].

Существующие типовые отопительно-вентиляционные системы (ОВС) животноводческих помещений обладают целым рядом недостатков. Во - первых, большая энергоемкость технологического процесса. Например, для поддержания нормативного микроклимата в комплексах на 108 тыс. свиней при действующих нормах воздухообмена зимой (ОНТП-2-90) требуется 11. 15 тыс. кВт-ч. Во - вторых, своими выбросами они загрязняют окружающую среду. Например, вытяжная вентиляция свиноводческого комплекса на 108 тыс. гол. выбрасывает в один час в атмосферу 1,5 млрд микробных тел, 159,0 KrNH3, 14,5кг H2S и, причем, часть этих выбросов вновь возвращается в помещение приточной вентиляцией, а оставшееся, распространяется в атмосфере, создает неблагоприятные условия для здоровья окружающего населения [171].

Фермы являются мощными источниками загрязнений окружающей среды и потребителями энергии: ежегодно из помещений животноводческих ферм РФ

3 3 отрасли требуется удалять до 166 млрд м водяных паров, 39 млрд м углекио т слого газа, 1,8 млрд м аммиака, 700 тыс. м сероводорода,,82 тыс. т пыли, патогенную микрофлору [143].

Для удаления вредностей, образующихся в животноводческих помещениях Российской Федерации, на вентиляцию за 2004 год было использовано около 2 млрд кВт-ч электроэнергии, на обогрев помещений дополнительно было израсходовано 1,8 млрд кВт-ч, 0,6 млн м3 природного газа, 1,3 млн т жидкого и 1,7 млн т твердого топлива. Общие затраты энергии на микроклимат составляют до 3 млн т у.т. в год, что равняется 32% всей энергии, потребляемой в отрасли животноводства [143].

В целом потребление энергоресурсов в сельском хозяйстве РФ представлено в таблице 1.

Таблица 1 - Потребление энергоресурсов в сельском хозяйстве РФ [108, 305]

Показатели Годы

1990 1995 2000 2005 2006 2007

Дизельное топливо, млн. т 20,0 6,7 5,0 4,4 5,1 4,2

Бензин, млн. т 11,3 3,0 1,8 1,7 1,7 1,4

Электроэнергия на производственные цели, млрд. кВт-ч 67,3 53,0 30,2 16,9 16,8 16,7

Несмотря на снижение общего потребления энергетических ресурсов в подотраслях животноводства сохраняется высокое удельное потребление энергии и других ресурсов на производство продукции, превышающее, по многим источникам, показатели западных стан в 2,5.3,5 раза (см. таблицу 2) [151], а удельный вес технологических процессов в совокупных затратах труда и энергии представлен в таблице 3 [149].

Таблица 2 - Удельные затраты ресурсов на производство 1 ц продукции животноводства

Ресурсы Молоко Привес свиней Привес скота

20012002 гг. 20042006 гг. 20012002 гг. 20042006 гг. 20012002 гг. 20042006 гг.

Корма, ц к.ед. 1,4-1,5 1,3-1,4 8,4-9,1 6,8-7,5 14,5-14,6 14,4-14,7 в т.ч. концкорма 0,35-0,40 0,34-0,35 7,5-8,4 6,3-6,8 3,2-3,6 3,3-3,4

Рабочее время, чел.-ч 8,7-9,1 9,1-9,2 14,1-14,2 16,0-18,0 13,0-15,0 14,0-16,0

Электрическая энергия, кВт-ч 32,0-35,0 43,0-45,0 270-360 185-200 95-130 80-85

Топливо, кг 8-10 14-16 160-200 140-145 45-60 40-41

Таблица 3 - Удельный вес технологических процессов в совокупных затратах труда и энергии, %

Молочные фермы Свиноводческие фермы

Показатели потребление потребление затраты труда электроэнергии топливо затраты труда электроэнергии топливо

1 2 3 4 5 6 7

Приготовление и раздача кормов 12-22 3-4 13-40 30-42 18-31 5-21

Продолжение таблицы 3

1 2 3 4 5 6 7

Уборка и утилизация навоза 21-23 3-5 50-55 20-32 10-15 10-15

Содержание животных 12-16 13-19 12-15 20-26 2-5

Воспроизводство стада, зоотехническое и ветеринарное обеспечение 11-17 2-3 4-6 15-17 4-6 2-3

Отопление и обеспечение микроклимата 2-3 41-57 - 3-8 48-62 70-80

Доение коров и обработка молока 25-27 22-32 5-6 - -

Поэтому в общем комплексе задач по экономии и эффективному использованию топливно-энергетических ресурсов одним из важных направлений является разработка и внедрение энергосберегающего оборудования для создания микроклимата в животноводческих помещениях.

В тоже время неблагоприятное состояние воздушной среды отрицательно сказывается на здоровье работников птицеферм. Так по данным Саратовского НИИ гигиены села и клиники профзаболеваний при СНИИСГ работники птицеферм, находящиеся под пылевым воздействием, средняя концентрация которого колеблется от 6,4 до 19,6 мг/м3, а в отдельных местах около 30,0 мг/м3, что превышает ПДК в 6. 10 раз, в течение трех лет и более, как правило, страдают хроническим бронхитом, бронхиальной астмой, пневмокониозами и др. формами заболеваний, которые приводят людей к частичной потери трудоспособности, различным группам инвалидности (по данным на 1.01.2002 г. этот показатель по-птицеводству* составлял 12,9%), сокращению4 жизни. На* лечение* заболевших, выплату разного рода пособий по инвалидности затрачиваются значительные средства (по расчетам более 26000 руб./год на 1 человека) [2].

По данным Росстата в организациях сельского хозяйства, охоты и лесного хозяйства в 2006 году у 331человек были установлены профессиональные заболевания. По Российской Федерации профзаболевания установлены у 6290 человек. Ежегодный ущерб от несчастных случаев и профзаболеваний составляет 4,0 . 4,5 млрд. рублей.

Современные типовые ОВС, обзор которых представлен в главе 1, не обеспечивают создания нормативного микроклимата на фермах, так как они управляют в животноводческих помещениях в основном температурным и влажностный режимы. Управление влажностью воздуха, его химическим составом (концентрацией в воздухе аммиака, углекислого газа и сероводорода), запыленностью и бактерицидной обсемененностью осуществляется подачей нагретого наружного воздуха в помещение, где он смешивается с загрязненным воздухом, потоками теплоты и через вытяжную вентиляцию выбрасывается наружу. Поэтому его обработка в животноводческом помещении по типовой технологии требует большого расхода энергии.

Для достижения максимальной продуктивности требуется создание и поддержания нормативных параметров микроклимата, которые носят индивидуальный характер для каждого вида животных и птицы, половозрастной группы, но это не гарантирует минимальную себестоимость производимой продукции. Поэтому в животноводческих помещениях следует поддерживать оптимальные параметры микроклимата. Однако существующие методы оптимизации микроклимата в животноводческих помещениях пока учитывают один — два (как правило, температура и влажность воздуха) оптимальных параметра микроклимата.

Таким образом, исследования, связанные с разработкой энергосберегающей технологии формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях, особенно в настоящее время при высокой стоимости энергоресурсов, являются актуальными и решение этой проблемы связано с большим экономическим эффектом.

Решению этой проблемы посвящена настоящая работа, выполненная в период 1993 - 2009 гг. в рамках: координационных планов региональной научно - технической, программы при администрации Псковской области; по техническому региональному проекту: "Разработать технологические и технические средства для производства продукции растениеводства и животноводства в условиях Северо- Запада Нечерноземной зоны РФ" раздел 3 "Энергосберегающие системы и технологии формирования микроклимата в животноводстве"; планам НИР ФГОУ ВПО "Великолукская государственная сельскохозяйственная академия" и ФГОУ ВПО МГАУ; конкурса молодых российских ученых- кандидатов наук при президенте РФ в области технические и инженерные науки по теме "Энергосберегающая технология формирования оптимальной среды обитания в животноводческих и птицеводческих помещениях" № Гранта МК-1086.2007.8 на базе ФГОУ ВПО "Московский государственный агроинженер-ный университет им. В.П. Горячкина".

Цель исследований

- повышение эффективности сельскохозяйственного производства в животноводстве путем совершенствования рециркуляционных отопительно- вентиляционных систем и оптимизации параметров микроклимата внутри животноводческого помещения:

Для достижения этой цели определены следующие задачи исследования:

- выполнить анализ отечественных и зарубежных тенденций совершенствования технологий и технических средств формирования микроклимата в животноводческих помещениях;

- обобщить и установить закономерности влияния параметров микроклимата на расход энергии, кормов и продуктивность животных и птицы;

- обосновать требования и условия работы, систем кондиционирования воздуха применительно к действующим фермам;

- разработать математические модели систем кондиционирования воздуха и выявить их оптимальные конструктивно-технологические режимы работы;

- разработать математические модели оптимизации технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях;

- провести экспериментальные исследования и испытания в условиях действующих ферм систем кондиционирования воздуха;

- разработать рекомендации по внедрению и эксплуатации систем кондиционирования воздуха в животноводческих помещениях.

Объект исследования.

- совокупность параметров микроклимата, биологические объекты, технология и технические средства микроклимата.

Предмет исследований.

- оптимизация параметров технологических процессов и средства их электромеханизации.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. В' работе использованы аналитические и экспериментальные методы, в основу которых положен системный подход. Разработка методологических основ расчета, проектирования и решения комплексной проблемы, имеющей ин-жерно- технические, зооинженерные и санитарно-гигиенические аспекты, базировалась и выполнялась с использованием положений, законов и методов классической электромеханики, физики, теплотехники, гидравлики и аэродинамики, химии, теории вероятности, математического моделирования, статистики, оптимизации.

Научная новизна. Выполненные в работе исследования позволили получить совокупность новых знаний:

• математические модели зависимостей расхода энергии, кормов и продуктивности животных и птицы от параметров микроклимата;

• разработаны математические модели систем кондиционирования воздуха для животноводческих помещений;

• получены математические модели оптимизации технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях по критерию минимума себестоимости произведенной продукции;

• изготовлены и проведены исследования систем кондиционирования воздуха в действующих животноводческих фермах.

Новизна технических решений подтверждена 4 патентами на изобретение и 1 патентом на полезную модель.

Практическая ценность работы. Предложенный метод оптимизации технологий формирования микроклимата в животноводческих помещениях, реализованный в виде компьютерных программ, позволяет выбрать технологию и состав технологических линий по критерию минимума себестоимости произведенной продукции. Разработанные теоретические положения, математические модели и результаты лабораторных и производственных экспериментальных исследований позволяют проектировать системы кондиционирования воздуха для животноводческих помещений, которые могут поддерживать нормативные параметры микроклимата как в зимний, так и летний периоды года. Разработанные системы микроклимата прошли Государственные испытания и внедрены на ряде животноводческих ферм. В отличие от типовых систем при данной технологии осуществляется очистка внутреннего воздуха животноводческого помещения в аэрогидродинамической камере кондиционера от аммиака, углекислого газа, сероводорода, пыли и микроорганизмов, что позволяет перейти на. 75.80 % рециркуляцию внутреннего воздуха, вследствие, чего экономится до 20 и более % энергии при одновременном формировании нормативного микроклимата в станках с животными.

Реализация„ результатов исследования. Разработанная энергосберегающая система формирования оптимального микроклимата, в животноводческих помещениях прошла Государственные испытания в условиях телятника ОАО "Куйбышева" Великолукского района Псковской области (протокол №098-96 (10601123) Подольской машинно-испытательной станции МСХ РФ). Система формирования оптимального микроклимата рекомендована для очистки воздуха фермы от аммиака, углекислого газа, сероводорода, пыли и микробных тел и обеспечения энергосбережения за счет глубокой рециркуляции воздуха в течение зимнего и летнего периода года. Изготовленные и внедренные установки успешно эксплуатируются в хозяйствах Псковской области, что подтверждено актами приемки и эксплуатации. Методические положения, конструктивные разработки и рабочие чертежи на системы кондиционирования воздуха переданы в ЗАО "Завод электротехнического оборудования" г. Великие Луки, начат выпуск опытных образцов.

Разработанные энергосберегающие технологии и системы формирования оптимального микроклимата в 2002 году рекомендованы Псковским областным управлением сельского хозяйства к внедрению на фермах области.

Департаментом технической политики Министерства сельского хозяйства разработки данной работы включены в рекомендации по техническому перевооружению молочно-товарных ферм на 100, 200, 400 голов и свиноводческих ферм [утвержденные НТС Минсельхоза России (10.07.2002) и опубликованные в.ФГНУ "Росинформагротех", 2003].

Апробация работы. Результаты работы доложены и одобрены на международных научно-практических конференциях: "Автоматизация сельскохозяйственного производства" (Углич, ГНУ ВИМ, 1997, 2008); "Энергосбережение в сельском хозяйстве" (Москва, ГНУ ВИЭСХ, 1998, 2000); "Научно-технический прогресс в животноводстве" (Подольск, ГНУ ВНИИМЖ, 1998); "Технологическое и техническое обеспечение производства продукции животноводства" (Москва, ГНУ ВИМ, 2002); III Международная научно-техническая конференция "Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве" (Москва, ГНУ ВИЭСХ, 2003); V Международная научно-техническая конференция "Энергосберегающие технологии в животноводстве" (Москва, ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии, 2006); IX Международная научно-практическая конференция "Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве" (Углич, ГНУ ВИМ Россельхозакадемии, 2006);

Зоогигиена, ветеринарная санитария и экология — основы профилактики заболеваний животных" (Москва, ФГОУ ВПО МГАВМ и Б им. К.И. Скрябина, 2006); IX Международная научно-практическая конференция "Научно-технический прогресс в животноводстве — научное обеспечение реализации направления "Ускоренное развитие животноводства" приоритетного национального проекта "Развитие АПК" (Москва, ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии, 2006); X Международная научно-практическая конференция "Научно-технический прогресс в животноводстве — Машинно- технологическая модернизация отрасли" (Подольск, ГНУ ВНИИМЖ Россельхозакадемии, 2007); 59-я Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе" (Кострома, ФГОУ ВПО Костромская ГСХА, 2007); "Энергообеспечение, электротехнологии, электрооборудование и системы управления АПК" (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина, 2008); VI Международная научно-техническая конференция "Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве" - Энергосберегающие технологии в животноводстве и стационарной энергетике" (Москва,.ГНУ ВИЭСХРос-сельхозакадемии, 2008) и на научно-практических конференциях: "Наука - возрождению сельского хозяйства в XXI веке" (Великие Луки, ФГОУ ВПО Великолукская ГСХА, 2001); "Совершенствование технологических процессов и рабочих органов машин в растениеводстве и животноводстве" (Санкт- Петербург, ФГОУ ВПО Санкт-Петербургский ГАУ, 2003); "Наноэлектротехнологии в сельском хозяйстве" (Москва, ФГОУ ВПО МГАУ им. В.П. Горячкина); "Достижения науки - агропромышленному производству" (Великие Луки, ФГОУ ВПО Великолукская ГСХА, 2007), 1-й Российский молодежный инновационный конвент (Москва, Министерство спорта, туризма и молодежной политики, 2008).

Работа прошла Всероссийский уровень апробации, награждена в 1994г. золотой медалью выставки ВВЦ г. Москва, дипломом Международной выставки "Агропродмаш-97" г. Москва в 1997 г. и успешно прошла Государственные испытания в 1996 г. в условиях действующего телятника на 320 голов; награждена за разработку автоматизированной системы кондиционирования воздуха (АСКВ) в 1999 г. почетной грамотой Минсельхоза РФ.

За выполненную научно-исследовательскую работу по теме " Энергосберегающая система формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях" автор в 2004 г. удостоен звания Лауреата Государственной премией Российской Федерации для молодых ученых за выдающиеся работы в области науки (Указ Президента РФ В;В. Путина № 1076 от 13 августа 2004 г.).

В 2007 году соискатель стал победителем конкурса молодых российских ученых- кандидатов наук при президенте РФ в области технических и инженерных наук по теме "Энергосберегающая технология формирования оптимальной среды обитания в животноводческих и птицеводческих помещениях" Грант № МК-1086.2007.8.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 49 научных работ, в том числе 11 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК Ми-нобрнауки РФ и одна монография. Получено 4 патента на изобретение и один патент на полезную модель. Личный вклад автора:

- постановка задач исследования и разработка методологии их решения; проведение теоретических исследований;

- участие в экспериментальных исследованиях в лабораторных и производственных условиях;

- участие в проектировании энергосберегающих систем формирования оптимального микроклимата в животноводческих помещениях;

- участие в разработке систем кондиционирования воздуха для животноводческих помещений;

- разработка метода оптимизации моделированием технологий формирования^ микроклимата в животноводческих помещениях;

- содействие внедрению комплекса инженерных решений, позволяющих минимизировать себестоимость производимой продукции, на пяти животноводческих фермах Псковской области.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Она изложена на 353 страницах машинописного текста, содержит 119 рисунков, 40 таблиц и включает библиографический список из 351 наименования, в том числе 12 на иностранных языках.

Основные результаты и выводы

1. Работа, существующих типовых систем формирования микроклимата животноводческих ферм основана на управлении температурой и влажностью воздуха кратностью воздухообмена в- помещении до 3.5 раз/час, - поэтому К.П.Д. использования теплоты внутреннего воздуха,фермы в зимний период не превышает 25 . .30%, а в летний период не обеспечивают нормативной технологии содержания животных. При этом в окружающую среду выбрасываются вредные газы (аммиак, углекислый газ, сероводород), пыль и микробные телаи

2\. С целью изыскания энергосберегающих технологий формирования параметров-микроклимата среды обитания» животных, изучены, и обобщены результаты научных исследований: данного направления и разработаны математические модели, позволившие получить аналитические зависимости между расходом энергии, корма, продуктивностью животных и основными параметрами микроклимата: температурой,, относительной влажностью, скоростью движения внутреннего? воздуха в* животноводческих помещениях, концентрации вредных газов, (углекислого газа,.аммиака^ сероводорода)^ освещенности и шумов, а также обобщены данные по влиянию ионизации воздуха, инфракрасного и ультрафиолетового облучения на продуктивность животных и птицы.

3. Определена математическая модель системы аэрогидродинамического кондиционирования воздуха, на основании которой и проведенных исследований, разработаны алгоритм, и программа расчета на ПЭВМ, которая позволяет оптимизировать основные конструктивно-технологические и энергетические параметры системы кондиционирования: воздуха в условиях сельского хозяйства.

4. Разработанные' математические: модели указанных зависимостей позволили получить математическую' модель, системы^ формирования-: микроклимата животноводческих: помещений, алгоритм; и программу ее расчета на ПЭВМ, позволяют выбрать, а затем оптимизировать методом последовательного анализа технологические и энергетические показатели выбранных технологий формирования-микроклимата в животноводческих помещениях.

5. По результатам теоретических исследований и реализации математической модели созданы энергосберегающая технология формирования оптимального микроклимата и система аэрогидродинамического кондиционирования воздуха (САКВ), которая выполняет следующие технологические операции: нагрев и охлаждение, увлажнение и осушение воздуха, очистку рециркуляционного воздуха водой от аммиака, углекислого газа, сероводорода, пыли и вредных микроорганизмов. Для повышения эффективности очистки воздуха от углекислого газа может использоваться гашеная известь, концентрацией 0,15%. В ходе реакций газов (аммиака и углекислого газа) с водой получается раствор гидрокарбоната аммония, тех же газов с гашеной известью — раствор гидрокарбоната кальция,, которые экологически безопасны и могут использоваться для удобрения почвы.

6. Проведенными лабораторно- полевыми исследованиями САКВ? установлено, что при давлении вентилятора 1,5 кПа оптимальный барботационный режим наблюдался при погружении шлангов .на глубину 70. .120 мм, при этом достигалась максимальная эффективность тепломассообмена; эффективность очистки рециркуляционного воздуха от аммиака составляет 76.78%, от углекислого газа — 62.64'%, от пыли - 100 %.

7. Производственные испытания' системы формирования оптимального микроклимата с аэрогидродинамическим кондиционером в свинарнике- маточнике на 160 свиноматок с приплодом учхоза "Удрайское" Псковской области при сравнении с типовой-системой микроклимата (ПВУ-4М) показали, что при создании нормативных параметров микроклимата на ферме эксплуатационные затраты уменьшились, в 1,94 раза, при этом срок окупаемости дополнительных капиталовложений составляет 0,81 года, а годовой экономический эффект - 535 тыс. руб; (в ценах 2008 года). В данном объекте САКВ успешно эксплуатируется по настоящее время более 10 лет.

8. Использование САКВ позволяет сэкономить энергии при выращивании телят до 4 мес. - до 20%, свиней до 6 мес. — до 60%, чем при типовых системах микроклимата. Экономическая эффективность природоохранных мероприятий при работе САКВ составляет для телятника на 120 голов - 730,4 руб./год, для свинарника- откормочника на 500 голов - 692,5 руб./год.

9. За последние 15 лет разработано, изготовлено и реализовано на практике несколько систем кондиционирования воздуха для животноводческих помещений, некоторые успешно эксплуатируются по настоящее время. Впервые, разработанная система кондиционирования воздуха на принципе орошения, прошла испытания в 1994 г. в телятнике на 320 голов А.О. «Великолукское» Великолукского района Псковской области, а в 1996 году прошла Государственные испытания Подольской МИС в условиях телятника на 300 голов ОАО "им. Куйбышева" Великолукского района Псковской области протокол № 09-896 (10601123). Производство СКВ освоено по заказам на ЗАО "Завод электротехнического оборудования" (182100, г.Великие Луки, Псковской обл., пр-т Октябрьский, 79, ЗАО "ЗЭТО" E-mail: info@zeto.ru).

1. Агеев, В.Н: Промышленное птицеводство Текст./ В.Н. Агеев, Ф.Ф. Алексеев, М.А. Асриян и др. М.: Агропромиздат, 1985. - 479 с.

2. Акатов, А.А. Совершенствование локальной очистки воздуха в инкубаториях птицефабрик с помощью электрокоронного фильтра повышенной эффективности Текст.: дис.канд. техн. наук / А.А. Акатов. — Саратов, 2003. — 252 с.

3. Алборов, И.Г. Зоогигиеническая оценка комбинированного ультрафиолетового облучения»в птичниках Текст.: дис.канд. вет. наук / И.Г. Алборов. — Спб: С-Петербург. вет. ин-т, 1994. — 135 с.

4. Алексеев, Ф.Ф. Промышленное птицеводство Текст. /Ф.Ф* Алексеев, М.А. Асриян, Н.Б. Бельченко и др.: сост.: В.И. Фисин, Г.А. Тардатьян. М.: Агропромиздат, 1991. -544с.: ил.

5. Антонов, А.П. Анализ режимов работы вентиляционных установок на фермах Текст. / А.П. Антонов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1983. - №10. -С. 23-26.

6. Антонов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1987. - № 10. - С. 41-43.

7. Афанасьев, В.Н. Практическое руководство для сельскохозяйственных предприятий по охране окружающей среды Текст. / В.Н. Афанасьев, П.А. Суханов, А.В. Афанасьев и др. Спб: СЗНИИМЭСХ, 2005. - 272 с.

8. Афанасьев, Д.Е. Энергосбережение в сельском хозяйств. Якутии Текст.: дис. доктора техн. наук / Д.Е. Афанасьев. М.: МГАУ, 1995. - 279 с.

9. Ахмед Ибрагим Альбанки. Влияние генотип-средового взаимодействия на продуктивные качества кур яичного направления Текст.: дис.канд. с.-х. наук / Ахмед Ибрагим Альбанки. Жодино: Белорус. НИИ животноводства, 1994. -148 с.

10. Баланин, В.И.' Зоогигиенический контроль микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях Текст. / В.И. Баланин. Л.: Агропромиздат, 1988. - С 5.

11. Банхиди, JI. Тепловой микроклимат помещений Текст.: пер. с венг / JL Банхиди. М.: Стройиздат, 1981.-248 с.

12. Баркалов, Б.В. Кондиционирование воздуха в промышленных и жилых зданиях Текст. / Б.В. Баркалов, Е.Е. Карпис. М.: Стройиздат, 1982. - С. 180 - 191.

13. Бароев, Т.Р. Электрифицированные системы локального микроклимата для молодняка сельскохозяйственных животных Текст.: дис.д-ра техн. наук / Т.Р." Бароев. М.: ВИЭСХ, 2002. - 364 с.

14. Бароев, Т.Р. Установка для инфракрасного и ультрафиолетового облучения молодняка Текст. / Т.Р. Бароев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1985. - №4. - С. 48 - 49.

15. Бароти, И: Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах Текст. / И. Бароти, П. Рафан. М.: Агропромиздат, 1988. - 227с.

16. Батмангхелидж, Ф. Вода для здоровья Текст. / Ф. Батмангхелидж: пер. с англ. О.Г. Белошеев. Мн.: «Попурри», 2006. - 288 с.; ил.

17. Башагиров, М.И. Микроклимат в коровнике Текст. / М.И1 Башагиров // Сельское хозяйство Казахстана: 1985. - №11. - С. 24 - 26.

18. Белоглазова, Т.Н. Многовариантное проектирование комплекса инженерных систем обеспечения .микроклимата: На примере цехов холоднойобработки металлов Текст.: дисс. канд. техн. наук / Т.Н. Белоглазова. Пермь, 2000. - 230 с.

19. Беляева, G. К. Исследование энергетики'технических средств.локального обогревав свинарниках-маточниках Текст. : автореф. дисс. . канд. техн. наук / С.К. Беляева. -М.: ВИЭСХ-, 1978. 20 с.

20. Богословский, В.Н; Кондиционирование воздуха,и холодоснабжение Текст. / В.Н. Богословский, О .Я. Кокорин, Л.В. Петров. М.: Стройиздат, 1985. - 225 с.

21. Богословский, В.Н. Строительная теплофизика. Теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования»воздуха Текст. / В.Н. Богословский. М.: Высшая школа, 1982. - 368 с.

22. Бодунов, А.В. Обеспеченность параметров микроклимата в сельскохозяйственных зданиях с воздухопроницаемыми наружными ограждениями Текст.: дис.канд. техн. наук / А.В. Бодунов. Н.Новгород, 2003. - 173 с.

23. B.П. Горячкина. М.: ФГНУ Росинформагротех, 2006. - 116 с.

24. Бородин, И.Ф. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов Текст. / И.Ф. Бородин, Н.И. Кирилин. М.: Колос, 1977. - С. 81, 129.

25. Бородин, И.Ф. Проблемы энергосбережения Текст. / И.Ф. Бородин // Современные энергосберегающие технологии и оборудование: научные труды. МГАУ, 1999.

26. Бородин, И.Ф. Формирование оптимальной окружающей среды в животноводческих помещениях на основе нанотехиологии Текст. / И.Ф. Бородин, Г.Н. Самарин // Техника и оборудование для села. — 2007. № 6. — С.12.

27. Бородин, И.Ф. Электроозонирование воздушной среды в животноводстве Текст. / И.Ф. Бородин, Н.В: Ксенз, Т.П. Шубина // Механизация и-электрификация сельского хозяйства. 1995. - №7. - С. 18.

28. Бородуля, В:В. Твердотопливный теплогенератор ТГТ 100 Текст. / В.В. Боролуля // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1992. - №2. - С. 20.

29. Бронфман, Л.И. Методы и средства-формирования рационального микроклимата в животноводческих помещениях Текст.: дис.д-ра техн. наук / Л.И: Бронфан. -Челябинск, 1990: 365 с.

30. Брух, С.В. Вероятностный метод выбора расчетной температуры внутреннего воздуха при проектировании многозональных систем кондиционирования Текст. /С.В. Брух.-Пермь, 2002. Зс.

31. Будзко, И.А. Экономические основыэлектрификации животноводства'Текст. / И.А. Будзко, P.M. Славин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1980. -№ 4. - С. 28.

32. Булавин, С.А. Математическая модель выращивания телят Текст. /С.А. Булавин, А.Ф: Пономарев // Техника в сельском хозяйстве. 1995. - № 6

33. Быстрицкий, Д.Н. Зонный > комбинированный обогрев поросят- сосунов Текст. / Д.Н. Быстрицкий, К.Е. Лещенко // Энергетика животноводческих ферм: научн. тр. -М.: ВИЭСХ, 1982. 55 с.

34. Быстрицкий, Д.Н. Расчет комбинированного обогрева молодняка Текст. / Д.Н. Быстрицкий, В.Н. Расстригин, К.Е. Лещенко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1987. - № 3. - С. 46.

35. Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных Текст.'/ Г.В. Веденяпин. М.: Колос, 1967. - 152 е.: ил.

36. Вентиляция и кондиционирование воздуха Текст.: справочник. М.: Стройиздат, 1978.-С. 119-150.

37. Викторов, П.И. Методика и организация зоотехнических опытов Текст. / П.И. Викторов, B.C. Менькин.- М.: Агропромиздат, 1991. С. 37 - 55.

38. Волков, Г.К. Охрана воздушного бассейна животноводческих ферм и птицефабрик Текст. / Г.К. Волков, Л.Ф. Силенок, П.П. Козура // Ветеринария. 1975. - №9. - С. 32 - 36.

39. Волкова, Н.А. Биоритмы физиологических функций у коров при различных параметрах микроклимата Текст.: дис.канд. вет. наук / Н.А. Волкова. М.: ВНИИ вет. санитарии, 1997. - 168 с.

40. Вольф, Н. Водяной обогрев логова поросят Текст. / Н Вольф // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1988. - №7. - С. 63.

41. Воробьев, В. А. Электрификация и автоматизация, сельскохозяйственного производства Текст.: учебники и учеб.1 пособия для студентов с.-х. высш. учеб. заведений / В.А. Воробьев. М.: Колос, 2005. - 280 е.: ил.

42. Гайдук, В.Н. Практикум по электротехнологии Текст. / В.Н. Гайдук, В.Н. Шмигель.-М.: Агропромиздат, 1989:- 168'с.

43. Галушко, B.C. Проблемы микроклимата и продуктивность животных (сводный реферат) Текст. / B.C. Галушко // Сельское хозяйство за рубежом. Животноводство. -, 1973.-N 10.-С. 28-63.

44. Гарькавый, К.А. Исследования тепловлажностного режима животноводческих помещений и разработка энергосберегающих мероприятий для обеспечения микроклимата Текст.: дис.канд. техн. наук/К.А. Гарькавый. Ростов н/Д, 2003. - 131с.

45. Гатуева, К. К. Разработка и исследование системы панельно-лучистого локального электрообогрева молодняка КРС Текст.: автореф. дисс. . канд. техн. наук / К.К. Гатуева. М.: МИИСП, 1977. -16 с.

46. Георгиевский, В.И. Автоматические системы кондиционирования воздуха Текст. / В.И. Георгиевский, Ф.А. Соловьев, Т.Е. Бурделев, Н.С. Воробьев, В.А. Самарин // Ветеринария. 1988.- № 5. - С. 24 - 25.

47. Георгиевский, В.И. Оптимизация микроклимата в животноводческих комплексах на базе автоматических промышленных кондиционеров Текст. / В.И. Георгиевский, В.А. s Самарин, Н.С. Шевелев. Тбилиси: Грузинский СХИ, 1982.f

48. Георгиевский, В.И. Физиология сельскохозяйственных животных Текст. / В.И. Георгиевский.- М.: Агропромиздат, 1990. С. 334 - 378.21

49. Гирченко, М.Т. Исследование и определение оптимальных режимов общего и местного обогрева свинарников-маточников с автоматическим регулированием температуры Текст.: автореф. дисс. . канд. техн. наук / М.Т. Гирченко. Киев: УСХА, 1974. - 23 с.

50. Гичев, Ю.П. Влияние электромагнитных полей на здоровье человека Текст.: аналит. обзор / Ю.П. Гичев, Ю.Ю. Гичев // СО РАН, ГПНТБ: сер. экология Вып. 52: -Новосибирск, 1999. - 90 с.

51. Гоголин, В.А. Исследование процесса охлаждения и осушения воздуха в орошаемых регулярных насадках для систем кондиционирования воздуха Текст.: автореф. дис. канд. техн. наук / В:А. Гоголин. М.: НИИсантехники, 1986.

52. Горбачев, B.C. Теплоэнергетическое оборудование для животноводческих ферм Текст. / B.C. Горбачев, Н.Е. Колобов^// Достижения науки и техники АПК. 1989. -№5.-С. 50-51.

53. Горячев, О.Н: Исследование животноводческих помещений как объектов автоматического регулирования Текст.: автореф. дисс. канд. техн. наук / О.Н. Горячев. М.: МИИСП, 1968. - 29 с

54. Грачева, Л.И. Использование солнечной энергии для теплоснабжения ферм Текст. / Л'.И. Грачева; С.В. Чеботарь, М.И. Городов // Зоотехния. 1990. - №4. - С. 73 - 75.

55. Григорьев, Ю.Г. Человек в электромагнитном поле, существующая ситуация, ожидаемые биоэффекты и оценка опасности Текст. / Ю.Г. Григорьев // Радиац. биология. Радиоэкология. -1997. Т.37. - № 4. - С. 690 - 702.

56. Турецкий, Н.И. Химия: краткий учебный справочник Текст. / Н.И. Турецкий. М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2004. - 62с., табл. 60.

57. Дацков, И.И. Корреляционный анализ температурного режима животноводческих ферм Текст. / И.И. Дацков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -1976. № 9. - С. 27 - 28.

58. Дехнич, Н.Н. Рационализация режимов эксплуатации < отопите льно вентиляционных установок Текст. / Н.Н. Дехнич // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1989. - №1. - С. 24 - 26.

59. Драганов, Б.Х. Использование возобновляемых и вторичных энергоресурсов в сельском хозяйстве Текст. / Б.Х. Драганов. Киев: Выща школа, 1988.-56с.

60. Драганов, Б.Х. Применение теплоты в сельском хозяйстве Текст. / Б.Х. Драганов, В.В. Есин, В.П. Зуев. Киев: Выща школа, 1990. - 319 с.

61. Драганов, Б.Х. Теплотехника и применение теплоты в сельском хозяйстве Текст. / Б.Х. Драганов, А.В. Кузнецов, С.П. Рудобашта. М.: Агропромиздат, 1990. - 463 е.: ил.

62. Дытнерский, Ю.Н. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию Текст. / Ю. Н. Дытнерский: под ред. Ю.Н. Дытнерского. М.: Химия, 1991.-498 с.

63. Дьяконов, В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ Текст.: справочник / В.П. Дьяконов М.: Наука. Гл. ред. физ. -мат. лит., 1989. - 240 с.

64. Егиазаров, А.Г. Общая теплотехника, теплоснабжение и вентиляция» Текст. / А.Г. Егизаров. М.: Стройиздат, 1982. - 215 с.

65. Егиазаров, А.Г. Отопление и вентиляция» зданий и сооружений сельскохозяйственных комплексов Текст. / А.Г. Егизаров. М.: Стройиздат, 1981.

66. Егиазаров, А.Г. Отопление и вентиляция сельскохозяйственных зданий Текст. / А.Г. Егизаров, О .Я. Кокорин, Ю.М. Прыгунов. Киев: Буд1вельник, 1976. -234с.

67. Егоров, Г.И. Повышение процессов и технических средств для обеспечения местного микроклимата в животноводческих помещениях Текст.: дис.канд. техн. наук / Г.И. Егоров. Чебоксары, 1999. - 197 с.

68. Живописцев, Е.Н. Об использовании устройств местного обогрева с бесконтактными регуляторами температуры Текст. / Е.Н. Живописцев. М.: МИИСП, 1979. - т.15. - С. 93 - 96.

69. Животноводство Текст. / Под. ред. Е.А. Арзуманяна. М.: Колос, 1976.

70. Животноводческая ферма Текст. / З.И. Жук и др.: А.с. № 685226 СССР. опубл. 1979. Бюл. № 42.29

71. Жильцов, В.И. Экономические режимы работы вентиляционных установок в животноводстве Текст. / В.И. Жильцов, A.M. Зайцев. М.: Агропромиздат, 1988. -С.109- 165.

72. Жуков, В.П. Исследование и разработка многоканальных систем автоматического управления микроклиматом теплицы Текст.: автореф. дис. . канд. техн. н.:05.411 / В.П. Жуков. М.: МИИСП, 1972. - С. 21.85.