Анализ рекуператоров для систем вентиляции в птицеводстве

Введение.

Одной из самых важных и первостепенных задач в птицеводстве, является создание и поддержание оптимальных условий микроклимата в производственных помещениях при содержании птиц. Система вентиляции играет ключевую роль в поддержании оптимальных условий микроклимата в птичнике. Особенно актуальным является создание оптимального микроклимата в холодный и переходный периоды года. В эти периоды большое количество воздуха требует значительных затрат тепла на его нагрев. Нахождение путей по снижению потребления энергии в сельском хозяйстве приводит к развитию новых энергосберегающих технологий. Использование в приточно-вытяжной системе вентиляции теплообменных аппаратов – одно из перспективных технических решений в энергосбережении [1, 2, 3].

Материалы и методы.

В холодное время года, когда в птичниках необходимо поддерживать оптимальную температуру, часто используется принудительная вентиляция для вывода теплого воздуха. [4]

Таблица 1 - Минимальное количество свежего воздуха, подаваемого в птичник на 1 кг живой массы

Вид и возрастная группа птицы	Количество свежего воздуха, подаваемого в птичники, м 3 /ч на 1 кг живой массы
	Периоды года
	холодный	теплый
1	2	3
Взрослая птица
Куры яичных пород (в клетках)	0,70	6,0
Куры мясо-яичных пород (на полу)	0,70	6,0
Куры мясных пород (на полу)	0,75	7,0
То же (в клетках)	0,75	8,0
Индейки	0,60	6,0
Утки	0,70	7,0
Цесарки	0,70	7,0
Гуси	0,60	7,0
Перепела	0,75	0,8

В настоящее время существует техническое решение, которое за счет использования биологического тепла, выделяемого птицами, может значительно сократить энергозатраты на подогрев поступающего свежего воздуха, при обеспечении оптимального микроклимата.[5] Этот процесс называется утилизацией вытяжного воздуха или рекуперацией тепла. Идея утилизации вытяжного воздуха основана на том, что теплый воздух, который обычно просто выбрасывается из птичников, может быть использован повторно для подогрева воздуха, поступающего в помещение. Для этого необходимо установить специальные системы рекуперации тепла, которые позволят эффективно перерабатывать вытяжной воздух и передавать его тепло приточному воздуху. Принцип работы таких систем основан на использовании теплообменников. Вытяжной воздух, содержащий биологическое тепло, проходит через теплообменник, где его тепло передается приточному воздуху. Таким образом, теплый вытяжной воздух охлаждается, а приточный воздух нагревается, что позволяет существенно сэкономить энергию, которая обычно была бы затрачена на подогрев воздуха извне.

В системах приточно-вытяжной вентиляции используются различные типы теплообменников. Один из типов теплообменников - поверхностные теплообменники, в таких системах среды, обменивающиеся теплом, разделены твердыми стенками. Второй тип теплообменников - смесительные, где теплообмен происходит путем прямого смешивания сред. Поверхностные теплообменники, в свою очередь, подразделяются на рекуперативные и регенеративные. Рекуперативные теплообменники, также известные как рекуператоры, осуществляют теплообмен через стенки, разделяющие каналы. В зависимости от направления течения теплоносителя они бывают прямоточными, противоточными и перекрестными, что позволяет максимально эффективно передавать тепло.

Результаты и обсуждение.

В птицеводческих помещениях используются рекуперативные теплообменники. Это связано с тем, что удаляемый из помещения воздух, как правило, сильно загрязнен, и подобный контакт будет способствовать возврату в помещение нежелательной загазованной и загрязненной фракции.

Рынок рекуператоров представлен следующими компаниями: HDT Anlagenbau (Германия), HAKA VENTURING TECHNIK (Германия), REVENTA (Германия), АПИ АгроПроектИнвест (Россия), Tuffigo-rapidex (Франция), Vencomatic Group (Нидерланды), Big Dutchman (Германия).

Корпус теплообменника компании HDT Anlagenbau изготовлен из изоляционных композитных панелей с покрытием из стекловолокна, что сводит к минимуму потери тепла и создает жесткий и прочный корпус. Основная часть теплообменника, изготовлена из высокопрочного АБС-пластика методом глубокой вытяжки. В среднем теплообменники имеют энергоэффективность на уровне 65%. С двумя различными типоразмерами hdt WT-ITK 1110 и 2 x hdt WT-BTK 125 обеспечивается расход воздуха от 400 до 4000 м3/ ч.[6]

Рисунок 1 – Теплообменники фирмы HDT Anlagenbau

Особенность трубчатого теплообменника фирмы REVENTA в простой конструкции и эффективной работе. Основу теплообменника составляет связка ПВХ труб. Теплообменник может устанавливаться как на новых объектах, так и докомплектовываться в уже существующие. Таким образом уже существующие трубопроводы могут использоваться и дальше, т.е. нет необходимости в изменении системы вентиляции.[7]

Рисунок 2 – Установка трубчатого теплообменника REVENTA на птицеферме

Ротационный теплообменник фирмы REVENTA, вращающийся аккумулирующий

тепло барабан из алюминия дополнительно покрыт пластмассой для предотвращения коррозии. Всасывание свежего воздуха происходит через большое отверстие с защитной решеткой и жалюзи с обтекаемыми ламелями, которые предотвращают проникновение дождя, листьев и птиц.[7]

Выпуск охлажденного

Рисунок 3 – Ротационный теплообменник фирмы REVENTA

Рекуператор фирмы АПИ имеет ряд конструктивных особенностей: постоянный КПД 50%, за счёт вертикального исполнения и промывки, автоматическая очистка и промывка поверхностей теплообмена; уверенная работа от +20 °С до –50 °С, за счёт системы предотвращения обмерзания.[8]

Рисунок 4 – Рекуператор компании АПИ

Теплообменник Big Dutchman Earny Type работает как рекуперативный теплообменник с перекрестым потоком. Установка снабжена фильтрующим элементом, что обеспечивает поступление в теплообменник только чистого воздуха, и системой автоматической очистки фильтрующих картриджей. Теплообменник изготовлен из алюминия с покрытием и имеет ребристую структуру.[9]

Рисунок 5 –Теплообменник Earny Type компании Big Dutchman

Технические характеристики рекуператоров для птицеводства представлены в таблице 2. Все рекуператоры имеют противоточную схему движения теплоносителей, для достижения большей эффективности. Практически все рекуператоры оборудованы системой автоматической промывки, что позволяет поддерживать оборудование в чистоте, удаляя накопившиеся загрязнения и предотвращая образование налёта

Таблица 2 - Технические характеристики рекуператоров

Компания	Тип конструкции	Схема движения тепло носителей	Расположен ие рекуператор а	Система автома - тическо й промыв ки	Минимальн ая наружная температур а работы, °С	КПД рекупер а - ции	Материал рекупера тора	Объемн ый расход воздуха, м 3 /ч
HDT Anlagenbau	Пластинчатый	Противоточн ая	Вертикальное	Да	-	0,65	АБС - пластик	400-4000
HAKA VENTURING TECHNIK	Пластинчатый	Противоточн ая	Вертикальное	Да	-	-	Пластик	8000 20000
REVENTA	Ротационный	Противоточн ая	Вертикальное	Да	-	0,70	Алюмини й покрытый пластмасс ой	10000 20000
REVENTA	Трубчатый	Противоточн ая	Вертикальное	Нет	-	0,57	ПВХ	7500 20360
АПИ АгроПроектИн вест	Пластинчатый	Противоточн ая	Вертикальное	Да	-50	0,50	Пластик	10000 20000
Tuffigo - rapidex	Трубчатый	Противоточн ая	Вертикальное	Нет	0	-	Пластик	5000
Vencomatic Group	Пластинчатый	Противоточн ая	Горизонтальн ое	Да	-	0,70	Пластик	До 30000
Big Dutchman	Пластинчатый	Перекрестны й ток	Горизонтальн ое	Нет	-	0,57	Алюмини й	До 20000

Заключение.

Создание оптимальных условий содержания птиц и обеспечение микроклимата в помещениях для содержания птиц являются важными факторами для повышения эффективности производства. Одно из направлений экономии энергоресурсов в птицеводстве – утилизация тепла, содержащегося в воздухе птицеводческих помещений.

Анализируя данные технических характеристик существующих рекуператоров, в птицеводстве наиболее часто используют пластинчатые и трубчатые конструкции, с противоточной схемой движения теплоносителей и вертикальным расположением. Рекуператоры рассчитаны на большой воздухообмен от 400 до 30000 м ³ /ч. КПД рекуператоров варьируется от 50 до 70%, наибольшим обладает пластинчатый рекуператор Vencomatic Group и ротационный рекуператор REVENTA.