Животноводческие комплексы

Энергетическое обследование животноводческого комплекса позволяет установить, как расход тепловой и электрической энергии связан с поддержанием микроклимата, содержанием животных и работой технологического оборудования. В отличие от сельскохозяйственного предприятия с преимущественно сезонными производственными операциями, животноводческий комплекс имеет непрерывные нагрузки: вентиляция, отопление и системы жизнеобеспечения должны поддерживать необходимые условия независимо от времени суток и интенсивности отдельных технологических операций.

Главная задача обследования — определить, какие энергетические затраты необходимы для здоровья животных и соблюдения условий содержания, а какие зависят от регулируемых режимов оборудования. Уменьшение расхода электроэнергии на вентиляцию не может считаться положительным результатом, если одновременно ухудшается качество воздуха. Поэтому энергопотребление оценивают совместно с температурой, влажностью, воздухообменом, численностью и группами животных.

Энергетические нагрузки животноводческих помещений

Микроклимат животноводческого помещения формируется под воздействием отопления, вентиляции и самих животных. В процессе жизнедеятельности животные выделяют тепло и влагу. Эти выделения необходимо учитывать при определении требуемого воздухообмена и тепловой нагрузки.

Количество выделяемого тепла и влаги связано с численностью и составом размещённых животных. Поэтому помещения с разной плотностью содержания могут требовать различных режимов вентиляции даже при одинаковой площади.

При обследовании специалист устанавливает численность и группы животных, изучает схемы помещений и сопоставляет фактические параметры воздуха с условиями, необходимыми для содержания соответствующих групп.

Рост электрической мощности вентиляционных установок в таком комплексе не обязательно означает неэффективную работу. Если плотность размещения животных увеличилась, потребность в воздухообмене также может возрасти. Чтобы установить причину изменения расхода, необходимо учитывать фактические условия содержания.

Взаимосвязь вентиляции и отопления

Вентиляция и отопление животноводческого помещения образуют взаимосвязанную систему. Вентиляция удаляет загрязнённый и влажный воздух, а отопление при необходимости компенсирует тепловую нагрузку, возникающую в том числе при поступлении наружного воздуха.

В холодный сезон увеличение воздухообмена может сопровождаться дополнительным расходом тепловой энергии. Однако уменьшать производительность вентиляции только ради сокращения отопительной нагрузки нельзя: недостаточный воздухообмен способен ухудшить качество воздуха и создать угрозу здоровью животных.

Специалист сопоставляет фактический расход воздуха с численностью животных, характеристиками помещения и необходимыми микроклиматическими условиями. Одновременно анализирует потребление отопления и температурные показатели.

Если теплопотребление увеличилось, необходимо определить, связано ли это с условиями наружного воздуха, режимом вентиляции или другими факторами. Повышенная тепловая нагрузка может быть обусловлена подготовкой приточного воздуха, а не недостаточной теплоизоляцией стен.

Например, при увеличении производительности вентиляции в холодный период отопительная система может расходовать больше энергии для поддержания необходимой температуры. Такой рост потребления сам по себе не доказывает наличие тепловых потерь вследствие дефектов ограждающих конструкций.

Поэтому результаты проверки вентиляции и отопления рассматривают совместно. Изменение настройки одной системы необходимо оценивать с учётом последствий для другой и для фактического микроклимата помещения.

Воздухообмен в разные сезоны

Требуемые режимы вентиляции изменяются в зависимости от наружных условий и состояния воздуха внутри животноводческих помещений.

В холодное время года необходимо обеспечить достаточный воздухообмен, одновременно учитывая связанную с ним тепловую нагрузку. В жаркий период потребность в вентиляции может возрастать для поддержания необходимых условий содержания животных.

Поэтому сравнение электрического потребления вентиляторов за разные сезоны без учёта температуры и требуемого воздухообмена может привести к неправильной оценке.

Например, повышение электрической нагрузки вентиляционных установок в жаркую погоду может быть технически обоснованным. Признать такой расход избыточным только из-за увеличения времени работы вентиляторов нельзя.

Для оценки специалист сопоставляет замеры температуры, влажности и расхода воздуха по сезонам и часам. Полученные показатели рассматривают совместно с численностью животных и условиями их размещения.

Если фактический воздухообмен превышает необходимый при подтверждённых эксплуатационных условиях, появляется основание исследовать режим регулирования установки. Если же повышенная производительность требуется для поддержания качества воздуха, её сокращение не является допустимым способом энергосбережения.

Особенности отопления помещений молодняка

Требования к температурным условиям для молодняка могут отличаться от требований к помещениям взрослых животных. Поэтому общий режим отопления комплекса нельзя оценивать без разделения соответствующих функциональных зон.

При обследовании специалист устанавливает назначение помещений, группы размещённых животных и необходимые температурно-влажностные условия. Затем сопоставляет эти сведения с фактическими температурными измерениями и работой отопительного оборудования.

Если помещение молодняка потребляет больше тепловой энергии, чем зона взрослых животных, это не является самостоятельным доказательством неэффективности отопления. Различие может быть обусловлено необходимостью поддерживать разные условия содержания.

Для корректной оценки необходимо определить, соответствует ли фактический режим требованиям конкретной группы животных. Только после этого можно рассматривать технические возможности регулирования отопления.

Такой подход исключает необоснованное распространение единых температурных рекомендаций на все помещения животноводческого комплекса.

Непрерывные системы жизнеобеспечения и технологические циклы

Помимо отопления и вентиляции, животноводческий комплекс потребляет энергию для освещения, водопоения, приготовления и подачи кормов, мойки оборудования, транспортирования и удаления отходов.

Эти процессы имеют разные режимы работы. Часть систем обеспечивает непрерывные потребности животных, тогда как другие установки включаются в соответствии с суточным технологическим расписанием.

При обследовании необходимо разделить такие нагрузки. Например, потребление оборудования кормоприготовления следует сопоставлять с периодами выполнения соответствующих операций. Работа систем водопоения должна оцениваться с учётом необходимости постоянного доступа животных к воде и фактического режима оборудования.

Специалист анализирует профили электрического потребления кормового и насосного оборудования, освещения и других технологических установок. Затем сопоставляет изменение нагрузки с суточным циклом кормления, мойки и транспортирования.

Если энергопотребление оборудования сохраняется между технологическими операциями, необходимо установить, связано ли оно с необходимой функцией или особенностями управления. При этом наличие расхода в период без кормления или мойки ещё не доказывает неэффективную работу всей системы.

Разделение постоянных и периодических нагрузок позволяет определить, какие режимы требуют дополнительной проверки, не затрагивая функции непрерывного жизнеобеспечения.

Как устанавливают причины повышенного энергопотребления

При анализе животноводческого комплекса необходимо учитывать несколько возможных объяснений изменения энергетической нагрузки.

Рост потребления вентиляторов может быть связан с увеличением плотности размещения животных. Повышенный расход тепла может объясняться необходимостью нагрева приточного воздуха. Изменение электрической нагрузки технологического оборудования может происходить вследствие другого режима кормления или обслуживания помещений.

Поэтому специалист последовательно сопоставляет энергетические показатели с условиями, определяющими работу соответствующей системы.

Для вентиляции это расход воздуха, температура, влажность и численность животных. Для отопления — фактическая температура помещений и работа вентиляции. Для технологического оборудования — продолжительность соответствующих операций и потребление в рабочие и промежуточные периоды.

Например, если в холодный сезон расход тепловой энергии увеличился одновременно с изменением вентиляционного режима, необходимо проверить связь этих показателей. Без такого сопоставления нельзя обоснованно относить повышение теплопотребления к ограждающим конструкциям.

Аналогично увеличение потребления вентиляторов при изменении численности животных не следует автоматически считать техническим перерасходом. Сначала устанавливают необходимость соответствующего воздухообмена.

Исходные данные для обследования животноводческого комплекса

Для определения энергетических нагрузок необходимы сведения о животных, помещениях, инженерных системах и фактических условиях эксплуатации.

• Численность и группы животных. Позволяют установить особенности размещения и определить требования к микроклимату соответствующих помещений.
• Схемы животноводческих помещений. Необходимы для разграничения функциональных зон и определения границ энергетического обследования.
• Температурно-влажностные требования. Устанавливают условия, которые должны поддерживать отопление и вентиляция.
• Профили потребления вентиляционного оборудования. Позволяют сопоставить электрическую нагрузку вентиляторов с фактическим воздухообменом.
• Данные о потреблении отопления. Используются для оценки тепловой нагрузки во взаимосвязи с режимом вентиляции.
• Показатели работы освещения, кормового и насосного оборудования. Помогают разграничить непрерывные и периодические технологические нагрузки.
• Замеры температуры, влажности и расхода воздуха по сезонам и часам. Необходимы для проверки фактических условий содержания животных и оценки допустимости изменения режимов.

Эти сведения рассматривают совместно. Данные энергетического учёта показывают величину потребления, сведения о животных и помещениях определяют необходимые условия, а измерения воздуха позволяют проверить фактическую работу микроклиматических систем.

Без информации о численности и группах животных нельзя достоверно определить, соответствует ли воздухообмен их потребностям. Если отсутствуют измерения качества воздуха и микроклимата, рекомендации по сокращению работы вентиляции не имеют достаточного технического обоснования.

Карта обязательных и регулируемых энергетических нагрузок

Результатом энергетического обследования становится карта микроклиматических и технологических энергопотоков животноводческого комплекса. Она позволяет разграничить потребление, необходимое для непрерывного жизнеобеспечения животных, и нагрузки, режимы которых могут рассматриваться для регулирования.

В такой карте связывают работу вентиляции и отопления с температурой, влажностью, воздухообменом и фактическим размещением животных. Отдельно отражают энергопотребление освещения, кормоприготовления, водопоения и других технологических операций.

Для каждой рассматриваемой системы необходимо установить, какой режим подтверждён измерениями, какие эксплуатационные ограничения действуют и какие изменения требуют дополнительной проверки.

Это позволяет планировать управление оборудованием не по принципу минимального времени работы, а на основании соответствия фактической нагрузки технологическим и зоотехническим потребностям.

При этом карта энергопотребления не подтверждает гарантированную экономию. Для количественной оценки возможного результата необходимы измерения и проверка допустимости предполагаемых изменений.

Как принимать решения об энергосбережении без нарушения условий содержания

Решения об изменении энергетических режимов животноводческого комплекса должны основываться на совместной оценке расхода ресурсов и условий содержания животных.

Если обследование показывает необходимость дальнейшей проверки работы вентиляции, сначала устанавливают фактический воздухообмен и его соответствие потребностям животных. Затем оценивают взаимодействие вентиляции с отоплением и возможные последствия изменения производительности.

Если вопрос касается кормового, насосного или другого технологического оборудования, необходимо разграничить обязательные функции и управляемые периоды работы. Только после этого можно рассматривать корректировку эксплуатационного расписания.

Особенно важно сохранять различия между помещениями молодняка и взрослых животных, а также учитывать изменение потребности в воздухообмене между холодным и жарким сезонами.

Энергетическое обследование животноводческого комплекса позволяет определить направления повышения энергоэффективности, не подменяя требования содержания животных задачей механического сокращения расхода ресурсов. Практически значимый результат — подтверждённое понимание того, какие нагрузки необходимы постоянно, какие зависят от технологического расписания и где допустимо дальнейшее исследование режимов управления.

Для определения общих границ обследования предусмотрено направление «Сельское хозяйство и АПК». Комплексное исследование рассматривается в услуге «Энергоаудит предприятия». Проверка эксплуатационных режимов связана с задачей «Выявление неэффективных режимов работы оборудования». Дополнительное объяснение состава нагрузок представлено в материале «Что формирует энергопотребление животноводческого комплекса».