Как в животноводческом помещении воздух сделать чистым

Предлагается конструкция электрического озонатора воздуха, работающего на основе коронирующего разряда, и системы озонирования воздуха для обеспечения высокого качества обеззараживания воздуха в животноводческих помещениях в соответствии с санитарными нормами. Отличительной новизной предлагаемой конструкции является модуль излучателя, выполненный как керамическое основание, на которое закреплены вольфрамовые электроды в виде сетки с сотовой формой ячейки. Достоинствами предлагаемой конструкции электрического озонатора воздуха являются обеспечение надежности работы за счет отключения в случае аварийной ситу- ации, защита от перегрева и критической концентрации озона внутри помещения в одном месте за счет флюгера, датчиков озона и температуры, блока центрального управления. Предлагаемая конструкция системы электрического озонирования позволит повысить эффективность дезинфекции и дезинсекции воздуха в производственных животноводческих помещениях, а также будет способствовать обеспечению равномерной концентрации озона по объему помещения за счет расположения озонаторов и их скорректированной работы по производительности и равномерности работы излучателя. Предварительные оценочные экспериментальные исследования по проверке работоспособности предлагаемого электроозонатора воздуха в производственном помещении площадью 1600 м2 показали, что его конструкция позволяет при повышении концентрации озона до 0,035 мг/м3снизить наличие микрофлоры в воздухе с 27520 до 240 колоний/м3, а также уменьшить содержание вредных газовых примесей сероводорода с 0,16 до 0,0003 мг/л; аммиака – с 0,13 до 0,05 мг/л; углекислого газа – с 10 до 0,2 мг/л.

Ускоренное развитие промышленного животноводства, применение интенсивных методов выращивания и содержания животных выдвинули перед наукой целый ряд важных проблем, в том числе проблему разработки технических средств, обеспечивающих обеззараживание воздуха в производственных помещениях. Заболевания сельскохозяйственных животных носят пандемический характер и серьезно ограничивают развитие животноводства, чем значительно дестабилизируют экономическое развитие сельскохозяйственных регионов страны. Достоверно установлено, что наиболь-

Рис. 1. Конструкция электрического озонатора воздуха:

1 – кнопка включения/выключения; 2 – предохранитель питающей сети; 3 – салазки; 4 – электрический двигатель переменного тока;

5 – вентилятор; 6 – озоноустойчивый воздуховод; 7 – блок центрального управления; 8 – жесткий каркас; 9 – флюгер; 10 – генератор высокого напряжения; 11 – экранированный проводник; 12 – излучатель; 13 – рабочий датчик озона; 14 – контрольный датчик озона;

15 – датчик температуры воздуха; 16 – монитор; 17 – устройство ввода.

шую опасность с точки зрения заражения сельскохозяйственных животных представляет воздух. В закрытых помещениях нормированы параметры микроклимата: температура – 10…28°C; влажность – 55…80%; скорость движения воздушных масс – 0,1…1 м/с; охлаждающая способность воздуха – 6,5…9,5 мкал/(см2·с); освещенность – 35…150 лк; ионизация – 150000…500000 ионов на см2 воздуха; газовый состав воздуха (сероводород – 5…10 мг/м3, аммиак – 5…20 мг/м3, углекислый газ – не более 2,5 мг/л); взвешенные пылевые частицы – 0,4… 1,5 мг/м3; микроорганизмы – 12000… 100000 колоний/м3.

В случае возникновения заражения животных болезнетворными микроорганизмами возникает опасность эпидемии, приводящей к ежегодному ущербу, причиняемому животноводству болезнями и падежом порядка 15…18% от стоимости продукции, спонтанной пневмонии, влекущей гибель до 20% особей. Поэтому разработка технологий, способов и технических средств для очистки и обеззараживания воздуха в животноводческих помещениях является актуальной научной задачей.

Озонирование – один из эффективных способов дезинфекции воздушных масс. Для обеззараживания и очистки воздуха в животноводческих помещениях эффективным является применение электрических озонаторов.

Цель исследований: разработка конструкции электрического озонатора воздуха, работающего на основе коро-нирующего разряда, и системы озони- рования воздуха в животноводческом помещении.

Материалы и методы

Исследования проводились на основе патентного поиска и анализа литературы о технических характеристиках устройств для электроозонирования воздуха в животноводческих помещениях.

«Прототипом» разработки выступал озонатор, включающий в себя источник высоковольтного переменного напряжения, электроды, вентилятор. Устройство имело существенные недостатки в виде невысокой производительности, низкого показателя надежности электродов, а также отсутствия защиты от включения и выключения работы устройства в случае отказа работы вентилятора или выхода из строя генератора высокого напряжения.

В ходе исследования было решено изготовить излучатель в виде отдельно связанных модулей, выполненных как керамическое основание с закрепленными вольфрамовыми электродами в виде сетки с сотовой формой ячейки, что будет способствовать регулировке показателей производительности излучателя и увеличению надежности в целом. Были выявлены основные технические параметры проектируемого электрического озонатора (табл. 1).

Результаты и обсуждение

В Белгородском ГАУ разработана конструкция электрического озонатора воздуха (рис. 1), работающего на основе коронирующего разряда, и

системы озонирования воздуха для обеспечения обеззараживания воздуха в животноводческих помещениях.

Электрический озонатор воздуха состоит из озоноустойчивого воздуховода 6 , где установлен электрический двигатель переменного тока 4 с закрепленными лопастями вентилятора 5 . Для надежной фиксации и регулировки электрического двигателя переменного тока установлены салазки 3 . Лопасти вентилятора закреплены на электрическом двигателе переменного тока для засасывания воздушных масс извне и подачи их на флюгер 9 . Флюгер закреплен в озоноустойчивом воздуховоде 6 на жестком каркасе 8 . На флюгере установлены электрические контакты, которые подключены к генератору высокого напряжения 10 .

Генератор высокого напряжения закреплен в озоноустойчивом воздуховоде для формирования необходимого напряжения и обеспечения коро- ►

нирующего разряда на излучателе 12 , модули которого выполнены как керамическое основание с закрепленными вольфрамовыми электродами в виде сетки с сотовой формой ячейки. Экранированный проводник 11 соединен с генератором высокого напряжения и излучателем. Рабочий датчик озона 13 закреплен на выходе из излучателя, контрольный датчик озона 14 и датчик температуры воздуха 15 установлены в помещении. Блок центрального управления 7 размещен на внешней панели озоноустойчивого воздуховода. Кнопка включения/выключения 1 и предохранитель питающей сети 2 размещены в питающей сети устройства.

Особенностью предлагаемой конструкции электрического озонатора является модуль излучателя (рис. 2). Модуль излучателя выполнен как керамическое основание, на которое закреплены вольфрамовые электроды в виде сетки с сотовой формой ячейки, что

Рис. 3. Схема умножителя напряжения

обеспечивает равномерность работы излучателя.

Электрический озонатор воздуха работает следующим образом. В озоноустойчивом воздуховоде 6 устанавливается на салазки 3 электрический двигатель переменного тока 4 (220 В), на котором закрепляются лопасти вентилятора 5 . При нажатии кнопки включения/выключения 1 через предохранитель питающей сети 2 подается напряжение на блок центрального управления 7 , выбирается режим работы, и перенаправляется напряжение на электрический двигатель переменного тока 4 .

С его помощью раскручиваются лопасти вентилятора 5 и формируется давление воздуха, которое направляется по озоноустойчивому воздуховоду 6 на флюгер 9 , который устанавливается на жесткий каркас 8 . Давлением воздуха воздействуют на флюгер 9 , в ходе чего его контакты замыкаются, и сигнал о

Несоблюдение в закрытом помещении зоотехнических и ветеринарносанитарных установленных норм при прочих равных условиях может привести к снижению продуктивности, повышенному расходу кормов на единицу продукции, быстрому развитию болезнетворных микробов, распространению инфекций.

включении электрического двигателя переменного тока 4 подается на генератор высокого напряжения 10 .

В разрабатываемом озонаторе в качестве генератора высокого напряжения 10 был выбран импульсный источник. На конденсаторах развивается всего лишь удвоенное амплитудное значение входного напряжения. Соответственно конденсаторы и диоды схемы могут быть рассчитаны на необходимое напряжение. Располагать элементы умножителя нужно так, чтобы обеспечить максимальное расстояние между выходными выводами, а также между умножителем, схемой преобразователя, корпусом устройства и т.д. Напряжение на диодах и конденсаторах умножителя составляет 10000 В, что в зависимости из набора схемы можно изменять. Схема умножителя напряжения представлена на рисунке 3.

В генераторе высокого напряжения 10 формируют рабочее напряжение (10000 В) и по экранированному проводнику 11 направляют его на излучатель 12, где на керамическом основании с закрепленным вольфрамовым электродом в виде сетки с сотовой формой ячейки между модулями излучателя 12 создают электрический коронирую-щий разряд с током короны 0,4 мкА и напряжением короны 10000 В.

Коронирующий разряд в излучателе 12 пропускают через поток воз-

Таблица 1. Основные технические параметры проектируемого электрического озонатора

Параметр	Показатель
Концентрация озона на выходе, мг/м3	0,01…3
Производительность, г/ч	5…150
Объем помещения, м3	350…3600
Продолжительность работы, ч	0,1; 0,25; 0,5; 1; 2; 4
Потребляемая мощность, Вт	500…4000
Температурный диапазон, ºС	от –10 до +35
Напряжение, В	220

духа от лопастей вентилятора 5, которые приводят в движение электрическим двигателем переменного тока 4, и получают озон. Образованный озон направляют от излучателя 12 потоком воздушных масс от лопастей вентилятора 5, которые приводят в движение электрическим двигателем переменного тока 4 далее по озоноустойчивому воздуховоду 6 на датчик озона 13 (MQ-131), который размещают на выходе из озоноустойчивого воздуховода 6. Затем озон подают в помещение на контрольный датчик озона 14 (ADT-53-1190) и датчик температуры воздуха 15 (E+E Elektronik ЕЕ461). Датчиком озона 13 определяют концентрацию озона на выходе из излучателя 12, контрольным датчиком озона 14 и датчиком температуры воздуха 15 определяют концентрацию озона и температуру воздушных масс в помещении. Показатели датчиков отправляют на блок центрального управления 7, где по показаниям датчиков рассчитывают параметры работы электрического двигателя переменного тока и генератора высокого напряжения, исходя из режима работы. Сигнал с блока центрального управления 7 подают на устройство вывода информации в виде монитора 16, где выводят на экран графики и параметры работы. При помощи устройства ввода 17 вносят корректировки в режимы работы и

Рис. 4. Функциональная схема работы системы электрического озонирования производственного помещения:

ЗО – задающий орган (задатчик); ПР – программный регулятор; УУ – управляющее устройство (озонатор); ОУ – объект управления (животноводческое помещение); ВО – воздействующий орган (датчики измерения); t нар.возд. – температура наружного воздуха;

S пом. – площадь производственного помещения

ЖИВОТНОВОДСТВО

отправляют их на блок центрального управления 7 , с помощью которого корректируют работу озонатора.

Датчики 13, 14, 15 применяются для обеспечения стабильности работы электрического озонатора воздуха. Для осуществления корректной работы предложена функциональная схема работы системы электрического озонирования производственного помещения (рис. 4).

Для упрощения конструкции системы электрического озонирования предлагается ее комбинировать с системой вентиляции и кондиционирования производственного помещения, что позволит обеспечить равномерную концентрацию озона за счет компоновки расположения озонаторов и их скорректированной работы по производительности, а также увеличить качество обеззараживания воздуха.

Таблица 2. Средние значения показателей воздушной среды в производственном помещении

Средние показатели воздушной среды в производственном помещении	До озонирования	После озонирования
Озон, мг/м3	0,0015	0,026
Сероводород, мг/л	0,16	0,0003
Аммиак, мг/л	0,13	0,005
Углекислый газ, мг/л	10	0,2

Были проведены оценочные экспериментальные исследования по проверке работоспособности предлагаемого электроозонатора воздуха. Замеры показателей воздушной среды осуществлялись в центре производственного помещения и по четырем контрольным точкам в углах помещения (площадью 1600 м2). Для измерения концентрации озона использовался газоанализатор «ЭЛАН О3», для измерения газового состава воздуха в помещении – газоанализатор ALTAIR-5X. Средние значения показателей воздушной среды в производственном помещении представлены в таблице 2.

Достоинствами предлагаемой конструкции электрического озонатора воздуха являются:

обеспечение надежности работы за счет отключения в случае аварийной ситуации;

защита от перегрева и критической концентрации озона внутри помещения в одном месте за счет флюгера, датчиков озона и температуры, блока центрального управления;

обеспечение равномерности дезинфекции помещения благодаря выполнению излучателя в виде керамического основания с закрепленным на нем вольфрамовым электродом – сетки с сотовой формой ячейки.

Выводы

Предлагаемая конструкция системы электрического озонирования повысит эффективность дезинфекции и дезинсекции воздуха в производственных животноводческих помещения, а совмещение ее с системой вентиляции и кондиционирования позволит обеспечить равномерную концентрацию озона по производственному помещению и будет способствовать достижению высокого качества обеззараживания воздуха в соответствии с требованиями санитарных норм.

Источнк: Агроинженерия f