автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Разработка и обоснование эффективности технологического светодиодного освещения птичника промышленного стада кур-несушек

На правах рукописи

Новоселов Иван Михайлович

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПТИЧНИКА ПРОМЫШЛЕННОГО СТАДА КУР-НЕСУШЕК

Специальность 05.20.02 - электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005009083

Ижевск 2011

005009083

Работа выполнена на кафедре «Электроснабжение» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Кочетков Николай Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Возмилов Александр Григорьевич

кандидат технических наук, доцент Ниязов Анатолий Михайлович

Ведущая организация - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГБОУ ВПО «Чувашская ГСХА»)

Защита состоится 16 декабря 2011 г. в 12-00 на заседании диссертационного совета КМ 220.030.02 при ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11, ауд. 3-201.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим высылать по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 11, диссертационный совет КМ 220.030.02. Телефон/факс 58-99-47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА, с авторефератом - на сайтах www.izhgsha.ru,http://vak.ed.gov.ru.

Автореферат разослан 14 ноября 2011 г.

Размещен на сайтах www.izhgsha.ru.http://vak.ed.gov.ru.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Птицеводство - динамично развивающаяся отрасль сельского хозяйства России. Объем производства куриных яиц постоянно растет и к 2011 году составил 40,6 млрд. яиц. При этом большинство яиц было произведено в птичниках закрытого содержания с использованием ламп накаливания для технологического освещения.

Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» устанавливает ряд ограничений в области использования ламп накаливания. В частности, с 1 января 2013 года на территории Российской Федерации запрещаются к обороту лампы накаливания мощностью семьдесят пять ватт и более, а с 1 января 2014 года - лампы накаливания мощностью двадцать пять ватт и более.

Очевидно, что со стороны птицефабрик, в связи с принятием ФЗ №261, появился отчетливый спрос на модернизацию системы освещения птичников. Существующие системы технологического освещения птичников промышленного стада кур-несушек не обеспечивают оптимальной освещенности кормушек ярусов клеточной батареи. До настоящего времени существуют различные мнения в оценке эффективности применения ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодов для технологического освещения птичников промышленного стада кур-несушек, в оценке оптимальной освещенности кормушек клеточных батарей в период продуктивности птицы. Остаются недостаточно выясненными вопросы влияния уровня средней освещенности кормушек в период яйценоскости на продуктивность кур-несушек различных кроссов.

Светодиодное освещение, особенно тепло-белого цвета, наиболее близко по спектру излучения и по влиянию на продуктивность кур-несушек к лампам накаливания. Светодиоды, несмотря на высокую стоимость, по многим показателям превосходят лампы накаливания и люминесцентные лампы. В связи с этим вопросы исследования и обоснования эффективности технологического светодиодного освещения птичников промышленного стада кур-несушек являются своевременными и актуальными.

Цель работы - исследование и обоснование эффективности технологического светодиодного освещения птичника промышленного стада при содержании кур-несушек в многоярусных клеточных батареях, обеспечивающего оптимальную освещенность кормушек и повышение продуктивности птицы.

Задачи исследования:

- провести обзор и анализ современного состояния технологического освещения птичников промышленного стада при содержании кур-несушек в многоярусных клеточных батареях;

- оценить влияние уровня освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи на продуктивность кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» и определить оптимальный уровень средней освещенности кормушек, соответствующий максимальной продуктивности птицы;

- разработать модель идеализированного светильника с линейками точеч-

ных направленных источников света для исследования светодиодной системы освещения многоярусных клеточных батарей;

- предложить конструкцию светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющую обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек на всех ярусах клеточной батареи;

- обосновать светотехнические параметры светодиодного светильника и системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей птичника промышленного стада кур-несушек;

- предложить рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек;

- оценить ожидаемую экономическую эффективность использования светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

Объект исследования - система технологического освещения птичника промышленного стада с содержанием кур-несушек в многоярусных клеточных батареях.

Предмет исследования - влияние уровня освещенности кормушек на продуктивность кур-несушек и закономерности пространственного распределения светового потока светодиодных светильников, обеспечивающие оптимальную среднюю освещенность на кормушках клеточных батарей.

Научную новизну результатов исследования составляют:

- математическая модель нелинейной регрессионной связи между средней освещенностью кормушек за период яйценоскости по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» при их содержании в многоярусных клеточных батареях;

- модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света;

- зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического освещения со светодиодными светильниками от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника.

Практическую значимость представляют разработанная конструкция светодиодного светильника, позволяющая обеспечить оптимальный уровень освещенности кормушек многоярусной клеточной батареи, и рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Выявленная нелинейная регрессионная связь между средней освещенностью кормушек за период яйценоскости по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун», позволяющая определить величину оптимальной средней освещенности кормушек, обеспечивающей максимальную продуктивность птицы.

2. Разработанная модель идеализированного светильника с линейками то-

чечных направленных источников света, позволяющая:

- установить зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического освещения со светодиодными светильниками от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника;

- разработать методику расчета параметров светодиодных светильников и системы освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

3. Предложенная конструкция светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющая обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек и заданную неравномерность освещения вдоль кормушек на всех ярусах клеточной батареи.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием основных законов светотехники, геометрии, тригонометрии, дифференциального и интегрального исчисления, специализированной компьютерной программы Dialux v.4.9. Обработка экспериментальных данных выполнена с использованием программы Microsoft Excel.

Реализация результатов исследований. Работа проведена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА по теме «Повышение эффективности работы технологических энергоустановок в сельском хозяйстве Удмуртской Республики», per. № 01200951811. Разработанные рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек приняты и используются при разработке технического задания и конструировании светодиодных светильников в ООО «Южно-Уральские технические системы управления», г. Челябинск.

Апробация результатов исследования. Материалы теоретических и экспериментальных исследований доложены и обсуждены на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (2008-2011 г.г.); на конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов ИжГСХА (2009 г.), на втором этапе Всероссийского конкурса научных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа (2010-2011 г.г.); на первом ежегодном форуме молодых ученых, инноваторов и специалистов Удмуртской Республики в ИжГТУ, г. Ижевск (2010 г.); на республиканском конкурсе «Молодой изобретатель Удмуртской Республики», г. Ижевск (2010 г.); на окружном этапе молодежного инновационного конвента по Приволжскому федеральному округу, г. Пермь (2010 г.), на III Всероссийском форуме «Российским инновациям - российский капитал», г. Ижевск (2010 г.).

Публикации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований отражены в 10 печатных работах, в том числе: в 3 статьях, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК, и 1 патенте на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 131 страницу машинописного текста, 37 иллюстраций, 28 таблиц, 4 приложения и список литературы из 159 наименований, в том числе 27 на иностранном языке.

Личный вклад автора. Модели, методика, результаты теоретических и экспериментальных исследований, их анализ и интерпретация, представленные в диссертации, получены автором лично.

Конструкция светодиодного светильника, выбор направления и методов исследования, формирование структуры и содержания работы выполнены при участии научного руководителя к.т.н., доцента Кочеткова Н.П.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, выделены объект и предмет исследования, а также приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса эффективности технологического освещения птичников промышленного стада кур-несушек и задачи исследования» рассмотрена история развития систем освещения в промышленном птицеводстве, проведен анализ существующих проблем в освещении птичников. В развитие светотехники и изучение влияния света на продуктивность кур-несушек значительный вклад внесен отечественными учеными светотехниками Юрковым В.М., Мешковым В.В., Кноррингом Г.М., Айзенбергом Ю.Б., Козин-ским В.А., Кавтарашвили А.Ш., Фисининым В.И., Шанциным В.А. и другими. Анализ и систематизация имеющихся литературных данных по рассматриваемым вопросам освещения птичников промышленного стада кур-несушек позволили определить и сформулировать задачи исследования.

Во второй главе «Экспериментальные исследования в птичниках промышленного стада кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» приведены результаты экспериментальных исследований на птицефабрике «Глазовская» города Глазова Удмуртской Республики за период 595 дней (с 25 февраля 2009 года по 13 октября 2010 года). Измерения проводились в четырех типовых птичниках промышленного стада на 50 тысяч кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» с одинаковыми четырехъярусными клеточными батареями «Техна» ТБК-В (Украина). В птичниках №67, №68 и №101 используются светильники НСП02 с лампами накаливания БК60, в птичнике №102 - светильники Comtech Fluorescent Line FL26/840 G13 с люминесцентными лампами.

Проведенные за весь период наблюдений измерения освещенности кормушек ярусов клеточных батарей в птичниках №101 и №102 показали, что:

- фактическая средняя освещенность кормушек соответствует рекомендуемым значениям диапазона освещенности только на втором ярусе клеточной батареи; на первом ярусе средняя освещенность кормушек меньше нижней границы рекомендуемого диапазона освещенности, на третьем и четвертом ярусах клеточной батареи фактическая средняя освещенность кормушек превышает верхнюю границу рекомендуемого диапазона освещенности;

- система технологического освещения с люминесцентными лампами (птичник №102) обеспечивает меньший разброс относительной средней освещенности первого и четвертого ярусов клеточной батареи (Е.срмИн = 0>58 и

Е»Ср шкс- 1,80) в сравнении с лампами накаливания (птичник №101) - Е.ср ми„= 0,62 и Е.срмакс 3,51,

- фактическая относительная неравномерность освещения кормушек на всех ярусах клеточной батареи превышает рекомендуемые значения и возрастает от первого к четвертому ярусу с Z»„„„ = 1,05 до Z.MaKC =1,11 Для системы с лампами накаливания и с Z.MHH = 1,02 до Z»MaKC = 1,08 для системы с люминесцентными лампами;

- средняя неравномерность освещения кормушек по всем ярусам клеточной батареи превышает рекомендуемые значения на 8,3% для системы освещения с лампами накаливания (птичник №101) и на 5,6% для системы освещения с люминесцентными лампами (птичник №102).

Результаты обработки измерений освещенности на кормушках ярусов клеточной батареи в птичнике №101 представлены на рисунке 1, где длинной горизонтальной полосой показан рекомендуемый диапазон (7-10 лк) освещенности кормушек, а короткими полосами с точками внутри - результат измерения освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи (среднее выборочное и доверительный интервал при вероятности Р = 0,99).

40 -1--------

35---------—

30-----------------------

25-----

20--- ■ ~------

15-------

10 - =---

5 ' =---

0 -;---;-.—:-

12 3 4

Ярус

Рисунок 1 - Уровни фактической освещенности кормушек клеточной батареи в птичнике №101

Сравнительная оценка эффективности применения ламп накаливания и люминесцентных ламп проведена по птичникам №101 и №102. Регистрировались два фактора: количество снесенных яиц и суммарные затраты на обслуживание и эксплуатацию технологического освещения за период наблюдений. По значениям суточных показателей рассчитывались недельные показатели. Полученные результаты обработки данных яйценоскости за период продуктивности приведены в таблице 1.

Достоверность статистических параметров оценки яйценоскости одной курицы-несушки кросса «Хайсекс Браун» за период яйцекладки подтверждена статистической проверкой гипотезы. Полученные результаты показали, что:

з

о» ю и

о

Таблица 1 - Результаты обработки данных яйценоскости кур-несушек

Оценка яйценоскости одной несушки за период яйцекладки Птичник №101 (лампы накаливания) Птичник №102 (люминесцентные лампы)

Среднее выборочное, шт. Те =332,74 Тв =306,80

Статистическая дисперсия выборки, шт.2 Ов(х) = 2522,6 Бв( у) =2340,4

- суммарные затраты на систему освещения с лампами накаливания более чем в 4,5 раза превышают затраты на систему освещения с люминесцентными лампами, что подтверждает низкую энергоэффективность ламп накаливания в сравнении с люминесцентными лампами;

- система технологического освещения птичника с лампами накаливания создает более благоприятный световой климат, позволяющий за период яйцекладки на 9,67% увеличить продуктивность кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в сравнении с системой освещения на люминесцентных лампах;

- система технологического освещения с лампами накаливания для птичника промышленного стада на 50 тысяч кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в сравнении с системой освещения на люминесцентных лампах позволяет получить дополнительный доход от реализации продукции на сумму более 4 миллионов рублей;

- замена ламп накаливания на люминесцентные лампы для птицеводства нецелесообразна; реальной альтернативой лампам накаливания являются све-тодиоды тепло-белого цвета, наиболее близкие к ним по спектру излучения и превосходящие их по эффективности воздействия на продуктивность кур-несушек, что показано в работах ведущих отечественных исследователей.

Оценка влияния средней освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи в период яйценоскости на недельную продуктивность кур-несушек проведена в птичнике №101 в течение 63 недель: с начала яйцекладки (16 неделя) до забоя (78 неделя). Результаты приведены на рисунках 2 и 3.

Полученные результаты измерений и их обработка показали, что:

- недельная продуктивность кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в период яйценоскости на каждом из ярусов клеточной батареи определяется, в основном, возрастом птицы; полученная зависимость продуктивности кур-несушек от их возраста согласуется с типовой кривой;

- корреляционное отношение т],х между средней недельной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» за период яйценоскости и средней освещенностью кормушек изменяется в диапазоне 0,1-0,2, что соответствует слабой корреляционной связи между указанными параметрами;

- минимальное изменение недельной продуктивности кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» за период яйценоскости наблюдалось на втором ярусе, средняя освещенность кормушек которого находится в диапазоне рекомендуемых значений (7-10 лк); на этом же ярусе к концу яйцекладки недельная продуктивность кур-несушек максимальна в сравнении с другими ярусами.

"" 1 ярус (ннжнии) —2 ярус —Зирус ярус (верши») 1 МП 1111,

Рисунок2 - Динамика изменения недельной продуктивно ста кур-несушек 1фосса«Хайсекс Браун» за период яйценоскости

1,10

01

° 1,05 2

0,80 ---■

0 5 10 15 20 25 30 35

Освещенность кормушки, лк

РисунокЗ - Зависимостьотноситедшой федней недельной продуктшосга кур-несушек )фосса «Хайсекс Бр^н» за период яйценосюсги отсреднейосвещенности гормушекярусов клеточной батареи

Оценка влияния федней освещенности юрмушек по ярусам клеточной батареи в пфиод яйценосюсш на сезонную продукшвность кур-несушек для получениядосговфньк результата в про веден а по трём птичниках (№67,№68 и №101) втечениебЗ недель: с начала яйцекладки (16 неделя) до забоя(78 неделя). Результаты обработки измфений сезонной продуктивности тур-несушек и

средней освещенности кормушек по ярусам клеточных батарей по трём птичникам за весь период наблюдений приведены на рисунке 4.

Корреляционное отношение между средней освещенностью кормушек и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» по ярусам клеточных батарей птичников №67, №68 и №101 за период наблюдений составило т],х= 0,803, что указывает на сильную нелинейную корреляционную связь между этими показателями. Вид нелинейной регрессии между средней освещенностью кормушек и относительной средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» по ярусам клеточных батарей в диапазоне освещенности кормушек от 5 до 30 лк с вероятностью Р = 0,90 адекватно описывается аппроксимирующей функцией: - 49 923

¡7, =-:-+ 209,223 - 0,449 ■ (Е + 222,015), (1)

где - относительная средняя сезонная продуктивность кур-несушек за период яйценоскости, o.e.; Е- средняя освещенность кормушек, лк.

s. а

5 ООО 4 950 4 900 4 850 4 800 4 750 4 700 4 650 4 600 4 550 4 500

0 5 10 15 20 25 30

Средняя освещенность кормушки, лк

35

101 птичник

67 птичник

68 птичник - -

- среднее

Рисунок 4 - Сезонная продуктивность кур-несушек по ярусам птичников №67, №68 и №101

Полученные результаты обработки опытных данных показали, что:

- суточная продуктивность кур-несушек - независимая случайная величина, а сезонная продуктивность за период яйценоскости по каждому ярусу клеточной батареи, как сумма независимых одинаково распределенных 439 случайных величин, согласно центральной предельной теореме, имеет закон распределения, близкий к нормальному;

- оптимальной средней освещенностью кормушек для существующих условий содержания кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» с вероятностью Р = 0,90 следует считать среднюю освещенность второго яруса клеточной батареи 10,00±1,05 лк, обеспечивающую максимальную среднюю сезонную продуктивность птицы за период яйценоскости;

1 о

X

со S £ 5

1,05

1,00

0,70 ■ "i

s

4

5 10 1S 20 25 30 35 Средняя освещенность на кормушке, лк

-аппроксимация

Рисунок 5 - Аппроксимация нелинейной регрессии между средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» и средней освещенностью на кормушке

- на первом ярусе клеточной батареи средняя освещенность кормушек составляет 0,54 от оптимальной, что приводит к снижению средней сезонной продуктивности кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» на 1,6%; на третьем и четвертом ярусах клеточной батареи средняя освещенность кормушек существенно возрастает (превышая оптимальную в 2,02 и 2,94 раза, соответственно), однако средняя сезонная продуктивность птицы снижается, соответственно, на 2,4% и 5,2%.

В третьей главе «Моделирование светового поля идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света» приняты исходные положения и основные допущения для параметров идеализированного светильника, который: 1) расположен параллельно кормушкам над проходом в середине между клеточными батареями; 2) является идеальной линией и имеет длину, равную длине клеточной батареи; 3) включает в себя несколько линеек идеальных точечных направленных источников света; 4) число линеек идеальных точечных направленных источников света равно числу освещаемых ярусов клеточных батарей; 5) осевая сила света каждой линейки идеальных точечных источников света направлена на кормушки освещаемого яруса клеточной батареи; 6) идеальный точечный направленный источник света имеет круглосимметричное светораспределение и кривую силы света, равную

Ia=I0-(cosa)m, (2)

где 10 — осевая сила света идеального точечного источника света, кд; а -угол между направлением осевой силы света и направлением на освещаемую точку рабочей поверхности, град.; 1а - сила света идеального точечного источника света в направлении угла а, кд; т- показатель степени, о.е.

Принятые допущения позволили смоделировать световое поле светильника в поперечной и продолшой плоскости симметрии.

Освещение юрл^шек многоярусной клеточной батареи в попфетной плосюсти идеализированного светильника показано нарисунке 6, где приняты следующие обозначения: (= 1...5- количество яруоов клеточной б агар ей; /г к-высота между юрмушками клеточной батареи, м; а - расстояние между клеточными батареями, м; Я„ - расстояние от пола до потолка птичника, м; Я -высотасветилшикаотюрмушки первого яруса, м;/г0- высотапервой гормуш-ки отпола, м;Яж = Я +Н0 - высота светил шика от пол а, м; расстояниеот источника света до кормушки /-го фуса клеточной батфеи,м; а,-угол между направлением о сею й силысветаи нормалью кповерхносш корешки ¿-го яру-

Теоретаческие исследования в попфечной плосюст симметрии показали, что выбранная модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источника в света позволяет:

- определить для каждого яруса клеточной батареи угол направления силы света линейки, при ютором оптималшой освещенности на кормушке клеточной батареи соответствует минимальное знгнение силы света;

- выбрать критерий оптимизации для определения высоты подвеса светильника, при котором оптимальной освещенности кормушек всех ярусов клеточной батареи соответствует минимум суммы осевых сил света точечных источников света, освещающих ярусы клеточной батареи;

- рассчитать высоту подвеса светильника для двух-, трех-, четырех- и пятиярусной клеточной батареи, обеспечивающую оптимальную освещенность кормушек всех ярусов клеточной батареи при её различных параметрах;

- получить математические модели зависимостей оптимальной высоты подвеса светильника (в метрах) от конструктивных параметров двух-, трех-, четырех- и пятиярусной клеточной батареи:

для двухъярусной клеточной батареи:

//„,„„ = 0.864482 ■ кк + 0,60572 ■ | + 0,001 \ (3)

для трехъярусной клеточной батареи:

Нопт = 1,839795- кк + 0,494992 ■ -+0,003; (4)

для четырехъярусной клеточной батареи:

Ншт = 2,845495 ■ + 0,408911 ■ | + 0,003; (5)

для пятиярусной клеточной батареи:

Нопт = 3,857842 ■ Ът + 0,343143 ■ у + 0,004 . (6)

Обобщенная формула для нахождения оптимальной высоты Нтт светильника (в метрах) для многоярусной клеточной батареи определена методом наименьших квадратов. Общее выражение для ярусов / = 2...5 имеет вид:

Нопт = [0,55 + (/-2)\- ЬК + (0,7827 - 0,09266 ¡) ~- (7)

Освещение кормушек многоярусной клеточной батареи в продольной плоскости идеализированного светильника показано на рисунке 7.

к с а в о в

г ТЬ^ "гЧ а\ и ¡В/аВ Уа-о

1 с / 5 I 1

Рисунок 7 - Освещение кормушек яруса клеточной батареи линейкой точечных источников света

На рисунке 7 приняты следующие обозначения: А, В, С, О, Р, О - точечные источники света; К- контрольная точка на кормушке яруса клеточной батареи, в которой определяется освещенность; /г - расстояние от линейки точечных источников света до кормушки яруса клеточной батареи, рассматрива-

ется как высота линейки, точечных источников света над кормушкой яруса клеточной батареи, м; I - расстояние между точечными источниками света в линейке, м; 1Л, 1В, Ic, Id, /л Ig - силы света от точечных источников света в направлении контрольной точки, кд; ал, ав, ас, ад, aF, ас, - углы, под которыми направлены силы света от точечных источников света к контрольной точке, град.; х - координата контрольной точки К на кормушке яруса клеточной батареи (0 <х <Г); X=l/h — относительное расстояние между источниками, o.e.

Теоретические исследования в продольной плоскости симметрии показали, что выбранная модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света позволяет:

- рассчитать максимальное Етш и минимальное Emin значения освещенности (в люксах) на кормушке вдоль яруса клеточной батареи, среднюю освещенность (в люксах) и неравномерность освещения (в o.e.) вдоль кормушки;

- определить зависимость светотехнически выгодного расстояния между точечными источниками света в линейке светильника от показателя степени модели кривой силы света (2) точечного источника света (рисунок 8)

Хтах = 0,2 +-—-, (8)

тах 0,886+ 0,163-т

обеспечивающую для различных значений показателя т допустимую неравномерность z < 1,214 освещения кормушки вдоль яруса клеточной батареи при минимальном числе точечных источников света в линейке светильника;

- получить неравенство

' 1235

+ 1

0,5m + lj

0.25 ..тш

•Я„,;„ + 1

>20,

(9)

определяющее достаточную точность и достоверность расчетов освещенности кормушек вдоль яруса клеточной батареи при учете ближайших к расчетной точке шести точечных источников света (рисунок 7);

2,0 п

d

Рисунок 8 - Зависимости lmax = f(m) и Я„,„ = f(m) 14

- определить диапазон оптимальных значений расстояния (в o.e.) между точечными источниками света в линейке светильника (рисунок 8)

Xmin <А <Amai (Ю)

для любого значения показателя т, обеспечивающий достаточную точность и достоверность расчетов освещенности кормушек вдоль яруса клеточной батареи при учете ближайших к расчетной точке шести точечных источников света.

В четвертой главе «Выбор и обоснование конструкции светодиодного светильника и методики расчета параметров светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей птичника промышленного стада кур-несушек» предложена и обоснована конструкция светодиодного светильника, защищенная патентом № 99242 на полезную модель.__,

Рисунок 9 - Конструкция светодиодного светильника: а - вид спереди; б - вид снизу; 1 - основание; 2 - оптически прозрачная крышка; 3 - профиль светильника; 4 - радиаторные решетки; 5 - светодиодная линейка; 6 - светодиод; 7 - блок питания; 8 - торцевая крышка

Новым в предлагаемой конструкции светильника является то, что профиль выполнен в форме полуцилиндра, а изменение формы кривой силы света светильника достигается изменением числа светодиодных линеек, изменением их места положения на профиле и изменением количества светодиодов, расположенных на них линейно, равномерно и параллельно оси полуцилиндра. Данная конструкция светодиодного светильника позволяет обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек на всех ярусах клеточных батарей.

На основе экспериментальных и теоретических исследований предложены формулы инженерного расчета для определения параметров системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батареи (длина и количество световых магистралей, количество светильников в магистрали и в зале птичника, оптимальная высота подвеса светильников над кормушкой первого яруса клеточной батареи, величина и направление сил света светодиодов). Расчет параметров светодиодного освещения птичника на 50 ООО кур-несушек приведен для четырехъярусной клеточной батареи «Техна» ТБК-В.

а)

б)

Предложена инженерная методика для определения параметров светодиодного светильника, включающая конструирование заданной кривой силы света светильника, заданных углов излучения светодиодов, выбора типов реальных промышленных образцов светодиодов, определения мощности, светового потока светильника и всей системы светодиодного освещения в целом. Приведен пример расчета параметров светодиодного светильника для освещения четырехъярусной клеточной батареи.

В пятой главе «Оценка ожидаемой эффективности применения светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей с содержанием кур-несушек промышленного стада» представлены расчеты основных экономических показателей при оценке применения предлагаемой системы светодиодного освещения на основе известных методик.

Полезный эффект оценен с точки зрения повышения энергоэффективности системы технологического освещения и повышения продуктивности кур-несушек. Расчет экономических показателей проведен для птичника промышленного стада на 50 ООО кур-несушек с содержанием в клеточной батарее «Тех-на» ТБК-В. Расчетные значения экономических показателей равны:

- первоначальные капитальные вложения 1 391 ООО руб.;

- чистый дисконтированный доход, при ставке дисконта 15%, за 10 лет эксплуатации - 632 415,99 руб.;

- среднегодовая рентабельность проекта - 14,55 % /год;

- внутренняя норма доходности - 20,7 %;

- срок окупаемости первоначальных вложений - 1,6 года.

Полезный эффект от применения светодиодных линейных светильников в птичнике составит:

- от экономии электроэнергии - 83 045,46 руб./год;

- от повышения продуктивности кур-несушек - (2,3%/год) 784 051,52 руб./год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Замена ламп накаливания на люминесцентные лампы в системе технологического освещения птичника промышленного стада с содержанием кур-несушек в многоярусных клеточных батареях нецелесообразна, так как приводит к снижению продуктивности птицы. Реальной альтернативой лампам накаливания, несмотря на высокую стоимость, являются светодиоды тепло-белого цвета, наиболее близкие к ним по спектру излучения и превосходящие их по воздействию на продуктивность кур-несушек.

2. Существующие системы технологического освещения не обеспечивают оптимальной освещенности на кормушках клеточной батареи птичника промышленного стада кур-несушек. Поддержание оптимальной средней освещенности на кормушках всех ярусов клеточной батареи позволяет повысить продуктивность птицы. Существующие методы обеспечения оптимальной освещенности кормушек клеточной батареи системами светодиодного освещения нуждаются в дальнейшем совершенствовании.

3. Между средней освещенностью кормушек по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» существует сильная нелинейная корреляционная связь, характеризуемая корреляционным отношением т}а= 0,803.

4. Предложена математическая модель, адекватно аппроксимирующая вид нелинейной регрессии между средней освещенностью кормушек по ярусам клеточных батарей и относительной средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в диапазоне освещенности кормушек от 5 до 30 лк с вероятностью Р = 0,90.

5. Оптимальной средней освещенностью кормушек для существующих условий содержания кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» с вероятностью Р = 0,90 следует считать среднюю освещенность 10,00±1,05 лк, обеспечивающую максимальную среднюю сезонную продуктивность птицы за период яйценоскости.

6. Разработана модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света, позволяющая установить зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического светодиодного освещения от конструктивных параметров клеточной батареи и ггтичника.

7. Предложена конструкция светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющая обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек и требуемую неравномерность освещения вдоль кормушек на всех ярусах клеточной батареи.

8. Разработана инженерная методика по расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

9.Экономическая оценка ожидаемой эффективности применения предлагаемой светодиодной системы освещения показала, что первоначально вложенные средства окупаются за 1,6 года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТАХ

Издания в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Кочетков, Н.П. Модернизация системы освещения птичника / Н.П. Кочетков, И.М. Новоселов // Техника в сельском хозяйстве. - 2011. - №1. - С. 1011.

2. Кочетков, Н.П. Оптимизация освещения птичника / Н.П. Кочетков, И.М. Новоселов // МиЭСХ. - 2011. - №7. - С. 15-16.

3. Кочетков, Н.П. Исследование эффективности освещения птичника / Н.П. Кочетков, И.М. Новоселов // Техника в сельском хозяйстве. - 2011. - №5. - С. 27-28.

Другие издания:

4. Кочетков, Н.П. Перспективы применения полупроводникового освещения в птицеводстве / Н.П. Кочетков, И.М. Новоселов // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. - 2008. - №2 (16). - С. 26-28.

5. Кочетков, Н.П. Проблемы оценки эффективности технологического освещения птичника / Н.П. Кочетков, И.М. Новоселов // Научный потенциал - современному АПК: материалы Всероссийской науч.-практич. конф. В 3-х т. / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2009. - Т 3.-С. 61-67.

6. Кочетков, Н.П. Современные проблемы технологического освещения птичника / Н.П. Кочетков, И.М. Новоселов // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Научный потенциал - современному АПК» в 3-х т. / ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2009. - ТIII. - С. 67-69.

7. Патент на полезную модель № 99242 Российской Федерации. МПК Н01 .1 33/00. Светодиодный осветительный прибор / И.М. Новоселов, Н.П. Кочетков. -Опубл. 10.11.2010. Б юл. № 31.

8. Кочетков, Н.П. Световой климат и продуктивность кур-несушек на птицефабрике "Глазовская" / Н.П. Кочетков, И.М. Новоселов. // Научное обеспечение инновационного развития АПК: материалы Всероссийской научн.-практ. конф. В 4-х т. Т. 3. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2010. -С.172-174.

9. Новоселов, И.М. Способы создания оптимальной освещенности клеточных батарей для содержания кур-несушек / И.М. Новоселов, Н.П. Кочетков // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции 16-19 февраля 2011 г. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011. Т 3. - С. 136-141.

10. Галлямова Т.Р. Математическое моделирование светодиодных источников освещения для многоярусных клеточных батарей / Т.Р. Галлямова, И.М. Новоселов // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции "Научное обеспечение развития АПК в современных условиях" 16-19 февраля 2011 г. - Ижевск: ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА, 2011. Т 3. - С. 60-63.

Подписано в печать 10 ноября 2011 г. Формат 60x84/16. Гарнитура Times New Roman Усл.п.л. 1,04. Уч.-изд. 0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 4220. ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ ПТИЧНИКОВ ПРОМЫШЛЕННОГО СТАДА КУР-НЕСУШЕК И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 История развития птицеводства в России и систем технологического освещения в промышленном птицеводстве.

1.2 Роль светового режима в создании микроклимата птичника.

1.3 Недостатки систем технологического освещения птичников промышленного стада и существующие способы их решения.

1.4 Параметры светового режима птичника промышленного стада и их влияние на продуктивность кур-несушек.

1.5 Выводы и задачи исследования.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПТИЧНИКАХ ПРОМЫШЛЕННОГО СТАДА КУР-НЕСУШЕК КРОССА «ХАЙСЕКС БРАУН».

2.1 Условия проведения опытов.

2.2 Оценка качества существующей системы технологического освещения птичников.

2.3 Оценка эффективности применения ламп накаливания и люминесцентных ламп в системе технологического освещения птичников.

2.4 Оценка влияния средней освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи в период яйценоскости на недельную продуктивность кур-несушек.

2.5 Оценка влияния средней освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи в период яйценоскости на сезонную продуктивность кур-несушек.

2.6 Выводы по главе.

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ СВЕТОВОГО ПОЛЯ ИДЕАЛИЗИРОВАННОГО СВЕТИЛЬНИКА С ЛИНЕЙКАМИ ТОЧЕЧНЫХ НАПРАВЛЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА.

3.1 Обоснование и выбор идеализированного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи.

3.2 Моделирование оптимального светораспределения идеализированного светильника в поперечной плоскости.

3.3 Моделирование оптимального светораспределения идеализированного светильника в продольной плоскости.

3.4 Выводы по главе.

4 ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

СВЕТОДИОДНОГО СВЕТИЛЬНИКА И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА

ПАРАМЕТРОВ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ МНОГОЯРУСНЫХ КЛЕТОЧНЫХ БАТАРЕЙ ПТИЧНИКА ПРОМЫШЛЕННОГО СТАДА КУР-НЕСУШЕК.

4.1 Обоснование конструкции светодиодного светильника для освещения многоярусных клеточных батарей.

4.2 Расчет параметров системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей.

4.3 Расчет параметров светодиодного светильника для освещения многоярусных клеточных батарей.

4.4 Выводы по главе.

5 ОЦЕНКА ОЖИДАЕМОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ ДЛЯ ОСВЕЩЕНИЯ МНОГОЯРУСНЫХ КЛЕТОЧНЫХ БАТАРЕЙ С СОДЕРЖАНИЕМ КУР-НЕСУШЕК ПРОМЫШЛЕННОГО СТАДА.

5.1 Исходные положения и принятые допущения.

5.2 Оценка энергетической эффективности.

5.3 Оценка полезного эффекта от повышения продуктивности кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» вследствие создания оптимальной освещенности на кормушках.

5.4 Определение ожидаемой эффективности применения светодиодных светильников в птичнике с содержанием кур-несушек кросса «Хайсекс Браун».

5.5 Выводы по главе.

Актуальность темы. Птицеводство — динамично развивающаяся отрасль сельского хозяйства России. За 2010 год в хозяйствах всех категорий страны получено 40,6 млрд. штук куриного яйца, что на 2,9% больше, чем за 2009 год и на 6,6% больше чем в 2008 году. Численность птицы во всех хозяйствах страны в 2010 году составила 449 млн." голов, что на 3,1 % больше, чем за 2009 год и на 10,9% больше чем в 2008 году [152]. При этом уровень производства яиц, по сравнению с 1990 годом, до сих пор остается ниже и составляет 86;2% от уровня производства в 1990 года [11]. Обеспеченность основными5 пищевыми продуктами по отношению к рекомендуемым рациональным размерам их потребления составляет (на 2009 год): мясо и мясопродукты -|68%, молоко и молокопродукты - 61 %, яйца - 88%, рыба и рыбопродукты -;56%, овощи и бахчевые - 76%, фрукты и ягоды - 72%. Потребление сахара, картофеля, хлебопродуктов соответствует нормам; [24].

Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и1 о внесении; изменений^ в отдельные законодательные: акты российской федерации»[114] устанавливает ряд ограничений в области {использования ламп накаливания. В частности, с 1 января 2013 года могут быть запрещены к обороту на территории Российской Федерации электрические лампы накаливания мощностью семьдесят пять ватт и более, а с 1 января 2014 года - электрические лампы накаливания мощностью двадцать пять ватт и более, которые могут быть использованы в цепях переменного тока для освещения; По оценке В. Л. Фисинина [116], их доля, по сравнению с другими источниками света^ в птицеводстве России составляет более 85%.

Очевидно, что со стороны птицефабрик, в связи с принятием ФЗ №261, появился отчетливый спрос на модернизацию системы освещения птичников. Существующие системы технологического освещения птичников промышленного! стада кур-несушек не обеспечивают оптимальной освещенности кормушек ярусов клеточной батареи. До настоящего времени существуют различные мнения в оценке эффективности применения ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодов для технологического освещения птичников промышленного стада кур-несушек, в оценке оптимальной освещенности кормушек клеточных батарей в период продуктивности птицы. Остаются недостаточно выясненными вопросы влияния уровня средней освещенности кормушек в период яйценоскости на продуктивность кур-несушек различных кроссов.

Светодиодное освещение, особенно тепло-белого цвета, наиболее близко по спектру излучения и по влиянию на продуктивность кур-несушек к лампам накаливания. Светодиоды, несмотря на высокую стоимость, по мно г гим показателям превосходят лампы накаливания и люминесцентные лампы. В связи с этим вопросы исследования и обоснования эффективности технологического светодиодного освещения птичников промышленного стада кур-несушек являются своевременными и актуальными.

Цель работы — исследование и обоснование эффективности технологического светодиодного освещения птичника промышленного стада при содержании кур-несушек в многоярусных клеточных батареях, обеспечивающего оптимальную освещенность кормушек и повышение продуктивности птицы.

Задачи исследования:

- провести обзор и,анализ современного состояния технологического освещения птичников промышленного стада при содержании кур-несушек в многоярусных клеточных батареях;

- оценить влияние уровня освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи на продуктивность кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» и определить оптимальный уровень средней освещенности кормушек, соответствующий максимальной продуктивности птицы;

- разработать модель идеализированного светильника с линейками то чечных направленных источников света для исследования светодиодной системы освещения многоярусных клеточных батарей;

- предложить конструкцию светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющую обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек на всех ярусах клеточной батареи;

- обосновать светотехнические параметры светодиодного светильника и системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей птичника промышленного стада кур-несушек;

- предложить рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек;

- оценить ожидаемую экономическую эффективность использования светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

Объект исследования - система технологического освещения птичника промышленного стада с содержанием кур-несушек в многоярусных клеточных батареях.

Предмет исследования - влияние уровня освещенности кормушек на продуктивность кур-несушек и закономерности пространственного распределения светового потока светодиодных светильников, обеспечивающие оптимальную среднюю освещенность на кормушках клеточных батарей.

Научную новизну результатов исследования составляют:

- математическая модель нелинейной регрессионной связи между средней освещенностью кормушек за период яйценоскости по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» при их содержании в многоярусных клеточных батареях;

- модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света;

- зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического освещения со светодиодными светильниками от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника.

Практическую значимость представляют разработанная конструкция светодиодного светильника, позволяющая обеспечить оптимальный уровень освещенности кормушек многоярусной клеточной батареи, и рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Выявленная нелинейная регрессионная связь между средней освещенностью кормушек за период яйценоскости по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун», позволяющая определить величину оптимальной средней освещенности кормушек, обеспечивающей максимальную продуктивность птицы.

2. Разработанная модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света, позволяющая:

- установить зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического освещения со светодиодными светильни' I I ками от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника;

- разработать методику расчета параметров светодиодных светильников и системы освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

3. Предложенная конструкция светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющая обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек и заданную неравномерность освещения вдоль кормушек на всех ярусах клеточной батареи.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием основных законов светотехники, геометрии, тригонометрии, дифферёнциального и интегрального исчисления, специализированной компьютерной программы Dialux v.4.9. Обработка экспериментальных данных выполнена с использованием программ Microsoft Excel.

Реализация результатов исследований. Работа проведена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА по теме «Повышение эффективности работы технологических энергоустановок в сельском хозяйстве Удмуртской Республики», per. № 01200951811. Разработанные рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек приняты и используются при разработке технического задания и конструировании светодиодных светильников в ООО «Южно-Уральские технические системы управления», г. Челябинск.

Апробация результатов исследования.- Материалы теоретических и экспериментальных исследований доложены и обсуждены на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (2008-2011 г.г.); на конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов ИжГСХА (2009 г.), на втором этапе Всероссийского конкурса научных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа (2010-2011 г.г.); на первом ежегодном форуме молодых ученых, инноваторов и специалистов Удмуртской Республики в ИжГТУ, г. Ижевск (2010 г.); на республиканском конкурсе «Молодой изобретатель Удмуртской Республики», г. Ижевск (2010 г.); на I окружном этапе молодежного инновационного конвента по Приволжскому федеральному округу, г. Пермь (2010 г.), на III Всероссийском форуме «Российским инновациям - российский капитал», г. Ижевск (2010 г.).

Публикации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований отражены в 10 печатных работах, в том числе: в трех статьях, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК, и одном патенте на полезную модель.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 131 страницу машинописного текста, 37 иллюстраций, 28 таблиц, 4 приложения и список литературы из 159 наименований, в том числе 27 на иностранном языке.

5.5. Выводы по главе t . !

По результатам проведенных расчетов можно сделать следующие выводы:

1. Применение предлагаемых светодиодных светильников для освещения клеточных батарей с содержанием кур-несушек в птичнике на 50 ООО кур-несушек является выгодным: Экономические показатели составили следующие значения:

Необходимые первоначальные капитальные вложения 1 391 ООО руб.

Чистый дисконтированный доход, при ставке дисконта 15%, за 10 лет эксплуатации составил 632 41'5,99 руб.

Среднегодовая рентабельность проекта составила 14,55 %/год.

Внутренняя норма доходности составила 20,7 %.

Срок окупаемости первоначальных вложений составил 1,6 года.

2. Полезный эффект от применения предлагаемых светодиодных светильников в птичнике составил:

От экономии электроэнергии: 83 045,46 руб./год.

От повышения продуктивности: увеличение на 2,3 %/год, или 784 051,52 руб./год в птичнике на 50 000 кур-несушек с содержанием в клеточной батарее «Техна» ТБК-В. 1 • 1

3. Учитывая то, что цена светодиодной продукции имеет тенденцию к понижению, эффективность применения светодиодных светильников в птичнике с содержанием кур-несушек с течением времени окажется более высокой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Замена ламп накаливания на люминесцентные лампы в системе технологического освещения птичника промышленного стада с содержанием кур-несушек в многоярусных клеточных батареях нецелесообразна, так как приводит к снижению продуктивности птицы. Реальной альтернативой лампам накаливания, несмотря на высокую стоимость, являются светодиоды тепло-белого цвета, наиболее близкие к ним по спектру излучения и превосходящие их по воздействию на продуктивность кур-несушек.

2. Существующие системы технологического освещения не обеспечивают оптимальной освещенности на кормушках клеточной батареи птичника промышленного стада кур-несушек. Поддержание оптимальной средней освещенности на кормушках всех ярусов клеточной батареи позволяет повысить продуктивность птицы. Существующие методы обеспечения оптимальной освещенности кормушек клеточной батареи системами светодиодного освещения нуждаются в дальнейшем совершенствовании.

3. Между средней освещенностью кормушек по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» существует сильная нелинейная корреляционная связь, характеризуемая корреляционным отношением т]2Х = 0,803.

4. Предложена математическая модель, адекватно аппроксимирующая

I . / вид нелинейной регрессии между средней освещенностью кормушек по ярусам клеточных батарей и относительной средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в диапазоне освещенности кормушек от 5 до 30 лк с вероятностью р = 0,90.

5. Оптимальной средней освещенностью кормушек для существующих условий содержания кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» с вероятностью р = 0,90 следует считать среднюю освещенность 10,00±1,05 лк, обеспечиваю 120 • ; щую максимальную среднюю сезонную продуктивность птицы за период яйценоскости.

6. Разработана модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света, позволяющая установить зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического светодиодного освещения от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника.

7. Предложена конструкция светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющая обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек и требуемую неравномерность освещения вдоль кормушек на всех ярусах клеточной батареи.

8. Разработана инженерная методика по расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.

9.Экономическая оценка ожидаемой эффективности применения предлагаемой светодиодной системы освещения показала, что первоначально вложенные средства окупаются за 1,6 года. I I 1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

1. Айзенберг, Ю.Б. Основы конструирования световых приборов: Учебное пособие для вузов АЮ.Б. Айзенберг.,- М.: Энергоатомиздат, 1996. -704 с.

2. Айзенберг, Ю.Б. Справочная книга по светотехнике / Ю.Б. Айзенберг. 3-е изд. М.: Знак, 2006. - 972 с.

3. Акатов, А.Е. Влияние освещенности на воспроизводительные качества яичных кур при люминесцентном освещении/А. Е. Акатов// Передовой научно-производственный опыт в птицеводстве. Экспресс информация, 1988, №6. Загорск. - С. 10-13.

4. Акатова, Е.В. Продуктивность клеточных несушек при режиме прерывистого освещения лампами ЛДЦ-36 и ЛДТД-18 : автореф. дис. . канд. с-х. наук / Е.В. Акатова. М., 1993. - 20 с.

5. Асриян, М. А. Ресурсосберегающая технология производства яиц: автореф. дис. . д-ра с.-х. наук / М. А. Асриян. Сергиев Посад, 1992. -28 с.

6. Асриян, М.А. Зоотехническая и физиологическая оценки различных световых режимов для кур-несушек промышленного стада / М.А. Асриян, A.B. Броерский, Т.С. Тагиев // с-х. биология. 1987. - № 7. - С. 49-56.

7. Асриян, М. Рациональные световые режимы для кур-несушек. / М. Асриян //Птицеводство.- 1987.- №7. С. 33-35.

8. Баринов, П. А., Кузнецов А. Ф. Влияние различного спектра освещения на рост, развитие и продуктивность кур // Сб. науч. трудов /Саратовского СХИ. 1975. С. - 64-70.

9. Барнев, В. Влияние уровня освещенности внутри клетки на показатели яичной продуктивности кур-несушек / В. Барнев // Науч.- произв. опыт в птицеводстве. 2001. - № 1. С - 16-17.

10. Блинов, Е.В. Разработка способа повышения однородности промышленного стада кур-несушек : автореф. дис. .'. канд. с.-х. наук / Е.В. Блинов. Краснодар, 2009. - 24 с.

11. Бондарь, О. О. Управление продовольственной безопасностью региона (на материалах краснодарского края) : автореф. дисс. . канд. э. наук. /. О.О. Бондарь. Ставрополь, 2010. - 24 с.

12. Буяров, B.C. Ресурсосберегающие технологии в птицеводстве Орловской области. Техника и оборудование для села. 2009. Т. 150. № 12. С. 17-18.

13. Валеев, Ф. Н. Повышение продуктивности кур-несушек за счет установления рационального режима освещения в птицеводческом помещении : автореф. Дис. . канд. техн. наук / Ф.Н. Валеев. Уфа, 2002. -20 с.

14. Веденяпин, Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных / Г.В. Веденяпин. М., 1967. 159 с.15