Технико-экономическое обоснование энергосберегающей системы обогрева в птицеводстве


подписаться на рассылку анонсов статей:
 
 
поиск по разделу «Статьи»

всего статей: 1513


Технико-экономическое обоснование энергосберегающей системы обогрева в птицеводстве



А. Дубровин, доктор технических наук,ВМЭСХ

Известные устройства обогрева молодняка сельскохозяйственных животных ориентированы на автоматическое поддержание заданного по технологии выращивания поголовья температурного режима среды обитания, или режима энергетической освещенности (облученности) обогреваемого животного или птицы.

Значение требуемой температуры среды или удельного инфракрасного теплового потока от средства обогрева на облучаемую поверхность для животного (птицы) определенного вида и возраста находят в нормах технологического проектирования животноводческих или птицеводческих предприятий. Это значение было определено зоотехнологами по результатам государственных испытаний обогревательного оборудования для условий получения наивысшей продуктивности поголовья. В действующем промышленном животноводстве и птицеводстве данное значение в виде сигнала устанавливают в датчике теплового режима автоматической системы обогрева.

Таким образом, современное автоматическое управление обогревательной технологией выполняется по экономическому показателю (критерию) наивысшей продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы. Между тем производственные помещения сельскохозяйственного назначения характеризуются значительными габаритными размерами и их относительно невысокой теплозащитой, поэтому энергозатраты и соответственно эксплуатационные расходы на обогрев помещений и молодняка по критерию наивысшей продуктивности, особенно в холодных климатических зонах страны, чрезвычайно велики.

Поэтому в условиях рыночной экономики необходимо применить более целесообразный критерий эффективности технологии обогрева. Очевидно, что таким критерием является прибыль или ее прирост. Критерий прироста прибыли приемлем для любой системы автоматизации конкретной технологии (но не всего предприятия в целом), потому что не изменяющиеся в ходе технологического процесса составляющие эксплуатационных затрат или издержек производства старой и новой технологий полностью взаимно компенсируются. Таким образом, можно отказаться от учета ненужной информации при управлении данной технологией и тем самым существенно снизить сложность и соответственно стоимость автоматизированной системы управления.

Ниже предлагается определить экономический баланс между текущими эксплуатационными энергетическими затратами на технологию конвективного или лучистого обогрева и соответствующей прогнозируемой расчетной стоимостью реализованной продукции, т. е. условия теоретического и практического достижения наивысшего значения технико-экономического критерия (прироста прибыли) в результате усовершенствования автоматизированного управления обогревательной технологией.

В птицеводческих помещениях, где традиционно одновременно использовали системы общего обогрева помещения и локального электрического обогрева поголовья, в настоящее время активно внедряют либо конвективную систему на основе воздушных пушек, либо хорошо известную систему только лучистого обогрева. В первом случае к потолку птичника подвешивают газовые теплогенераторы, которые подают нагретый воздух вдоль внутреннего периметра помещения в параллельной полуплоскости. Во втором примерно также размещают низкотемпературные электрические инфракрасные панели большой площади или высокотемпературные газовые облучатели части поверхности пола птичника. Условия теплового комфорта поголовья определяют комплексным показателем - ощущаемой температурой ton в зоне обитания, где необходимо устанавливать датчик этой температуры. Применение в качестве энергоносителя для таких систем обогрева (конвективного или лучистого) природного газа существенно снижает стоимость энергетических затрат на создание требуемого температурного режима.

Эффективность и ресурсосбережение чрезвычайно энергозатратной технологии обогрева можно существенно повысить путем автоматизации поиска оптимального значения выбранного критерия. Например, прибыль от использования новой автоматизированной системы:

Павт = Пcт + ∆П = (Цр мах - С) + (∆Ц+∆С), (1)

где П авт - новая годовая прибыль предприятия или технологии, руб./год;

Пcт - годовая прибыль старого варианта, руб./год;

Цр мах - рыночная цена реализованной за год продукции при действующей системе обогрева по условию получения наивысшей продуктивно¬сти поголовья, руб./год; 

С - годовые издержки производства по старому варианту, руб./год;

∆П - увеличение (прирост) прибыли при новой технологии, руб./год, ∆С - снижение затрат на энергию (экономия издержек или выигрыш в эксплуатационных расходах), руб./год;

∆Ц - неизбежно возникающие при новом методе экономической оптимизации потери продуктивности, руб./год.

Остальные составляющие эксплуатационных затрат (освещение, трудозатраты, транспортные расходы и др.) от ton зависят слабо или не зависят вообще. Составляющие (1) вычисляют по достаточно известным и модифицированным зависимостям. Эти зависимости включают в себя: иены на электрическую энергию или природный газ в данном регионе, цену мяса бройлеров на конкретной птицефабрике; параметры наружного воздуха - температуру tн и относительную влажность φн теплоизоляционные характеристики конструкции помещения - площади ограждающих конструкций Soгpi, их сопротивления теплопередаче Roгpi и объем инфильтрующегося сквозь притворы воздуха Gинф, параметры внутреннего микроклимата - температуру tв и относительную влажность φвн внутреннего воздуха; характеристики оборудования для лучистого обогрева - статическую характеристику передачи мощности Qл (tон, tв) инфракрасного обогревателя. Все эти составляющие эксплуатационных затрат известны.

Экономически оптимальное автоматизированное управление технологией выполняется следующим образом. Например, в сильный мороз обычная система конвективного или лучистого обогрева просто поддерживает нормативный технологический температурный режим ton max n, позволяющий получить наивысшую продуктивность поголовья. Расход электроэнергии или природного газа зависит именно от условий поддержания нормативного значения ton max n. Из-за большой суммарной теплоотдачи здания в целом расход энергии может достигнуть таких значений, что разность между наивысшей стоимостью (ценой) реализованной продукции Цр max и очень высокой стоимостью израсходованных энергоносителей С max окажется совсем малой. Следовательно, прибыль в данном случае будет небольшая:

Пс = Цр max - С max.

Система экономически оптимального управления автоматически выбирает такой режим расхода энергоносителя, при котором экономически оптимальная разность  (Цр орt - Сорt) всегда имеет наибольшее значение. Таким образом, при любых внешних метеорологических условиях прибыль при управлении по критерию максимума прибыли всегда максимальна:

Цорt = (Цр орt - Сорt).

Прирост прибыли, образовавшейся в результате оптимального автоматизированного управления обогревом помещения при пониженном по сравнению с tоn mах n экономически оптимальном значении ощущаемой температуры tоn орt,

∆П = ∆П(ton max n, ton opt) = Порt(ton opt) -  Пс(ton max n) = Цр орt - Сорt - Цр mах +

+ Сmах = = - ∆Ц +  ∆С).

При конкретном варианте наружных метеоусловий прибыль увеличивается в результате экономически оптимального управления лучистым обогревом:

П(ton max n, ton opt) = - ∆Ц1(ton max n, ton opt) + ∆С1 (ton max n, ton opt),            

где + ∆С(ton max n, ton opt) - экономия издержек энергозатрат в рассматриваемом варианте.

Система экономически оптимального управления конвективным или лучистым обогревом производственного помещения и сельскохозяйственного молодняка работает следующим образом. Вычислительный блок 6 по результатам измерения и задания параметров климата, помещения, микроклимата, оборудования, поголовья и искусственно сформированного сигнала ощущаемой температуры ton3 рассчитывает по целевую функцию оптимизации в выбранном диапазоне (ton 3 mах, ton 3 min) ее изменения за цикл опроса. Блок управления 7 находит экстремальное (максимальное) ее значение, т. е. экономически оптимальное значение расчетного прироста прибыли ∆П (ton 3 opt), и соответствующее ему значение аргумента ton 3 opt функции ∆П, затем подает его в качестве задающего сигнала на задающий вход регулятора температуры 8. При этом технико-экономическая эффективность технологического процесса оптимизируется, поскольку применяемые для управления математические соотношения и используемые в системе измеряемые и формируемые сигналы и константы несут в себе полную и точную информацию об управляемом процессе.

Настоящее методическое обоснование автоматизированной энергосберегающей системы обогрева показывает, что энерго- и ресурсосбережение не может быть самоцелью. В противном случае цена экономии энергии и ресурсов без учета баланса между этой экономией и прогнозируемой потерей готовой продукции может оказаться чрезмерно высокой. Это может привести не только к утрате конкурентной способности предприятия на внешнем и внутреннем рынках, но и стать причиной полного развала производства. Простое же следование полученным в совершенно других климатических условиях нормам технологического проектирования заведомо ставит расположенные севернее сельскохозяйственные предприятия в условия чрезмерных энергетических затрат на обогрев и просто исключает даже саму возможность их борьбы за энергосбережение, оставляя им только борьбу за собственное выживание.

Действующая по технико-экономическому критерию автоматизированная система позволяет достичь результирующего экономически обоснованного рационального энерго- и ресурсосбережения, поскольку управляет технологией не по ее тривиальным первичным характеристикам, а по конечному расчетному технико-экономическому показателю в его денежном выражении.

Источник: журнал «Птицеводческое хозяйство. Птицефабрика» №3, 2011 г.







 

администрация сайта: ООО «Фаулер»
ждем ваших писем: deneb@webpticeprom.ru

 
птицеводство
Webpticeprom птицеводство
  1. Главная
  2. Статьи про птицеводство
  3. Оборудование и техника для птицеводства
  4. › Технико-экономическое обоснование энергосберегающей системы обогрева в птицеводстве
 
Оборудование и техника для птицеводства
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
на сайте страниц: 12850