Расчет освещения для животноводческой фермы

В настоящее время специалисты выделяют более 20 параметров микроклимата в животноводческих помещениях, которые оказывают значительное влияние на продуктивность животных. Исследуя энергосберегающие методы формирования параметров микроклимата, мы обобщили данные научных исследований ученых в области ветеринарии и зоогигиены [1, 2]. Одним из таких параметров микроклимата является – освещенность внутри животноводческого помещения, например, коровника. Особенно это важно при высокой стоимости энергоресурсов, так как решение этой проблемы связано с большим экономическим эффектом.

Освещение бывает искусственным, естественным и смешанным. Освещение естественное, создаваемое природным световым источником, меняется в значительных пределах в зависимости от времени суток и года, состояния атмосферы, географической широты местности и т.д. Нормы минимальной освещенности: для коров – 50-75 лк; для телят – 20-50 лк [3].

Данные проведенной нами работы представлены на рисунке 1.

На рисунке 1 мы видим, что при низкой освещенности помещения снижается удой коровы и увеличивается до 30% перерасход кормов. При высокой освещенности помещения продуктивность коровы увеличивается на 10%.

В качестве примера, расчет общего освещения помещения ведем для коровника с лампами накаливания по типовой методике – методу удельной осветительной нагрузки.

Исходные данные: производственное помещение – коровник с доильной площадкой; размеры помещения а = 80 м, b = 16 м, h = 3,5 м; тип светильника – лампа накаливания.

Различают три системы освещения – общее, местное и комбинированное.

Удой, М, %                           -«-Расход корма, К, %

Рисунок 1 – Влияние освещенности животноводческого помещения на удой коровы и расход корма

Система общего освещения применяется для всех помещений. Общее освещение может быть равномерным или локальным. Равномерное освещение - когда по всему помещению или на его части создается одинаковая освещенность. Локальное освещение – это когда в отдельных местах помещения создается различная освещенность.

Для расчета электрического освещения в производственном помещении необходимо выбрать систему и вид освещения, типы светильников и их размещение, а затем определить мощность источников света, обеспечивающих требуемую освещенность рабочих поверхностей.

Светильники в помещении могут быть размещены в горизонтальной плоскости различными способами: по углам квадрата или прямоугольника, – если размещаются лампы накаливания или ДРЛ (дуговые ртутные лампы), рядами, – если размещаются люминесцентные лампы. Положение светильников по высоте характеризуется высотой h, т.е. расстоянием по вертикали между уровнем рабочей поверхности и источником света. Размещение светильников в горизонтальной плоскости характеризуется расстоянием 1 между светильниками или между их рядами. Значения h и 1 определяют расчетную мощность источника света.

Высоты подвеса hР светильника над рабочей поверхностью hр = h – hС,                                            (1)

где h с – расстояние от точки подвеса до светильника, для ламп накаливания h С = 0,5 м, для люминесцентны – h С = 0,3 м [4].

h р = 3,5 – 0,5 = 3,0 м.

Расстояние L(м) между лампами накаливания

L = λ ⋅ h р ,                                                   (2)

где λ – оптимальное относительное расстояние между светильниками (для ламп накаливания λ = 2,6, для люминесцентны – λ = 2,0 [4]).

L = 2,6 ⋅ 3,0 = 7,8 м.

Число радов светильников n1 = b / L = 16 / 7,88 = 2,05.(3)

Число светильников в ряду n2 = a / L = 80 / 7,8 = 10,26.(4)

Общее число светильников в помещении

N = n1 ⋅ n2 = 2,05 ⋅ 10,26 = 21,04.(5)

Расчетная электрическая мощность всей осветительной установки

РΣ = РУД ⋅ S,(6)

где Р УД – удельная мощность осветительной нагрузки, Р УД = 4 Вт/м² приложение 3 [4];

S – площадь помещения. S = 80 ⋅ 16 = 1280 м².

Р Σ = 4 ⋅ 1280 = 5120 Вт.

Мощность одной лампы

Р Л = Р Σ / N = 5120 / 21,04 = 242,36 Вт

Выбираем лампу накаливания с Р Л = 300 Вт.

Количество люминесцентных ламп рассчитывается по методике минимально допустимой освещенности.

После расчета по выше приведенным формулам (1 – 5) принимаем общее количество светильников N = 32 шт.

Для выбора мощности светильников используем метод коэффициента использования светового потока.

F Л = (Е MIN ∙ К ∙ S ∙ Z)/(N ∙ η ),                   (7)

где Е MIN – минимально допустимая освещенность, по таблице 3.26 [5] для животноводческих помещений Е MIN = 60 лк;

К – коэффициент запаса [5]

К = 1,2;

S – площадь помещения, м2;

S = а ⋅ b = 80 ⋅ 16 = 1280 м²;               (8)

Z – коэффициент минимальной освещенности,

Z = 1,1 таблица 3.28 [5];

η – коэффициент использования светового потока, η = 0,7 см. таблицу 3.29 [5].

F Л = (60 ∙ 1,2 ∙ 1280 ∙ 1,1)(32 ∙ 0,7) = 4526 лм.

По каталогу выбираем люминесцентную лампу белого цвета ЛБ-80, которая имеет техническую характеристику, представленную в таблице 1.

Таблица 1 – Техническая характеристика люминесцентной лампы ЛБ-80

Показатель	Значение
Цвет	белый
Мощность лампы, N Л , Вт	80
Ток, А	0,87
Напряжение, В	99
Световой поток, F Л , лм	5200
Срок службы, ч	12000

Окончательно принимаем по световому потоку 28 люминесцентных лампы ЛБ-80. В заключении делаем вывод: в коровнике лучше использовать освещение при помощи люминесцентных ламп, так как расходуется меньшее количество энергии. Однако методика расчета более современного освещения, например, светодиодного освещения, в настоящее время не разработана.