Обоснование параметров светодиодных светильников для животноводческих помещений

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.

ИАЭП. 2017. Вып. 92.

3. Кузнецов А. В., Магазинник Л. Т., Шингаров В. П. Структура и тарифное стимулирование управления режимамипотребления электрической энергии / Под ред. Л. Т. Магазинника. - Ульяновск: УлГТУ, 2003- 104 с.

4. В.Н. Судаченко, А.Ф. Эрк, Е.В.Тимофеев Методика обоснования мощности и

выбора оборудования источников аварийного энергоснабжения объектов

сельхозпроизводетва //Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2016. - № 92. - С.56-65.

5. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н, Тимофеев Е.В. Размук В.А. Методы повышения эффективности использования электрической энергии в животноводстве// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2016. - № 89. - С.23-31.

6. Валге А.М., Волков В.В., Эрк А.Ф., Эрк Ф.Н. Взаимодействие машин в управляемой технологической системе. // Теоретический и научно-практический журнал «Механизации и электрификации сельского хозяйства» - 1982.- №2.- С. 15-17

7. Эрк А.Ф., Максимов С.В. Методика оценки эффективности применения частотных регуляторов в составе оборудования гидросооружений.// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. -С-Пб, 2010. - № 82. - С.87-96

8. Эрк А.Ф., Размук В.А. Автоматизированная система стабилизации температуры воздуха в помещении для откорма телят с применением частотных регуляторов. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства/ ИАЭП. - С-Пб, 2015. - №86. - С.163-169

9. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Выбор типа энергосберегающих ламп для помещений сельскохозяйственного производства. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. -С-Пб, 2014. - №85. - С.93-100.

10. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Использование энергосберегающих ламп в системах освещения помещений животноводческого комплекса. //Межд. агропромышленная выставка-ярмарка «Агрорусь» - СПб, 2014. - С. 182-184

11. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н. Концепция создания демонстрационной зоны высокой энергоэффективности в Ленинградской области /А.Ф. Эрк, В.Н.Судаченко// Межд. агропромышленная выставка-ярмарка «Агрорусь» - СПб, 2015.-С. 6-7

УДК 631.152

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТИЛЬНИКОВ ДЛЯ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ

А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук; В.Н.СУДАЧЕНКО, канд. техн. наук; В.А. РАЗМУК;

Е.В. ТИМОФЕЕВ, канд. техн. наук

Федеральное государственное научное бюджетное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

12

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства________________________________________

В сельском хозяйстве Северо-Западного и Северных регионов России энергозатраты на производство продукции животноводства составляют до 70% всех энергозатрат сельхозпредприятия. Наиболее затратным энергоносителем, например, в молочном животноводстве, является электроэнергия (до 60%). Наибольший расход электроэнергии приходится на освещение, которое является составной частью технологии в секторе сельхозпроизводства (30-45%). В исследовании рассматривалась задача снижения расхода электроэнергии на освещение в животноводстве путем обоснования параметров наиболее энергоэффективных светодиодных светильников для эксплуатации в специфических условиях помещений фермы и технологиях содержания животных. При этом по результатам анализа действующих нормативных документов на освещение, экологическую, пожарную безопасность и с учетом опыта монтажа и эксплуатации систем технологического освещения в животноводстве обоснованы требования к светотехническим системам и светильникам, создаваемых для животноводства. На их основе разработаны исходные требования на светодиодные светильники специального исполнения для животноводческих помещений ферм крупного рогатого скота. По этим исходным требованиям совместно с предприятием ООО «Ледгелиос» разработана конструкторская документация, изготовлены опытные образцы светодиодных светильников для животноводства “Люмика Альба-4-У-50 С/Х” и решены вопросы организации производственных испытаний. В итоге с учетом технологий и требований к условиям содержания животных обоснованы параметры светодиодных светильников, использование которых позволит создать комфортные уровни освещенности животноводческих помещений при одновременном снижении расхода электроэнергии на освещение.В настоящее время такие светодиодные светильники проходят опытнопроизводственную проверку в ряде хозяйств Ленинградской области.

Ключевые слова: освещение; энергозатраты; электроэнергия; животноводческое помещение; нормативные документы; светодиодные светильники; исходные требования; производственные испытания.

JUSTIFICATION OF LED LAMPS PARAMETERS FOR LIVESTOCK HOUSES

A.F. ERK, Cand. Sc. (Engineering); V.N. SUDACHENKO, Cand. Sc. (Engineering);

V.A. RAZMUK; E.V. TIMOFEEV, Cand. Sc.

Federal State Budget Scientific Institution “Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production” (IEEP), Saint Petersburg, Russia

In the agriculture of the North-West and Northern regions of Russia, power consumption in livestock farming accounts for up to 70% of all energy inputs of an agricultural enterprise. The most expensive energy source, for example, in dairy farming is electricity (up to 60%).The most electricity consuming process is lighting, which forms an integral part of any agricultrual technology (30-45%). The task is to reduce the power consumption for lighting in livestock farming by justifying the parameters of the most energy-efficient LED lamps to be used in specific conditions of animal premises and animal housing technologies. At the same time, after the analysis of the current regulatory documents concerning lighting, environmental and fire safety and taking into account the experience of installation and operation of technological lighting systems in livestock houses, the requirements for suitable lighting systems and fixtures were formulated. Following the terms of reference to design the special version of LED lighting fixtures for cattle houses the “Ledgelios” Company together with institute has prepared the engineering documents, manufactured the pilot models of lighting fixtures “Lumic Alba-4-U-50 S/H” and negotiated the organisation of performance tests. This activity, with due account for the animal housing technologies and animal welfare requirements, resulted in the scientifically grounded characteristics of LED lighting fixtures, which will provide the comfortable lighting levels of animal houses with lower electrical energy consumption. Currently the testing of such lighting devices is in progress on several farms in Leningrad Region.

13

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.

ИАЭП. 2017. Вът. 93.

Keywords. lighting;energy inputs; electricity; animal house; regulatory documents; LED lamps; initial requirements; performance testing.

ВВЕДЕНИЕ

Животноводство является крупным потребителем энергоресурсов. Оно на Северо-Западе России является приоритетом государственной политики в области сельхозпроизводства. Хозяйства молочного направления в регионе составляют 70-80% от всех сельхозпредприятий [1]. По результатам анализа состояния и перспектив развития отрасли молочного животноводства установлено [2], что наиболее затратным энергоносителем в молочном животноводстве в этих хозяйствах является электроэнергия (до 60%). Общие энергозатраты на животноводческие фермы достигают до 70 %. Кроме того, на стоимость производства продукции животноводства оказывает влияние и вспомогательное производство сельхозпредприятия, где доля электроэнергии в общих энергозатратах доходит до 20 %. Наибольший расход электроэнергии в хозяйствах приходится на электроосвещение (30-45 %)(рие.1)[3].Он вызван использованием

энергоемких осветительных приборов и низким уровнем их эксплуатации.

Рис. 1. Структура потребления электроэнергии на технологические нужды сельхозпредприятия

Нами проведен анализ энергоэффективности применяемых в настоящее время светильников в животноводстве, результаты которого подтверждают перспективность использования в животноводстве светодиодного освещения [4]. Отечественная промышленность производит большое разнообразие светодиодных осветительных приборов общего назначения. Для отрасли животноводства необходимы светодиодные осветительные установки рассчитанные на использование в специфических условиях помещений фермы и технологиях содержания животных.

Целью данной работы является обоснование технических требований к светодиодным светильникам для животноводства

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Скотоводство подразделяется на три основных направления (мясное, молочное и молочно-мясное), каждое из которых предъявляет свои требования к организации

14

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваы животноводства________________________________________

производственного процесса и освещению помещений [5]. Планировка коровника зависит от: технологии содержания животных, средств механизации и автоматизации

технологических процессов, системы оптимального проветривания и циркуляции воздуха в коровнике, конструктивных особенностей крыши зданий и т. д., что так же влияет на возможность освещения.

Оптимальная освещенность в животноводческих помещениях способствует сохранению здоровья животных. Для существенного увеличения производственных показателей освещенность должна быть не менее 200 Лк на уровне 0,5 метра от пола над кормушкой [6]. Такой уровень освещенности возможно достичь при использовании светодиодных светильников.

Для освещения сельскохозяйственных помещений приняты отраслевые строительные нормы

Таблица 1

Нормы освещённости для помещений фе эмы крупного рогатого скота

Помещения?участки Рабочая поверхность, для которой нормируется освещённость Плоскость, в которой нормируется освещённость Освещенность, Лк

1.1 помещения для содержания коров

-Зона кормления на уровне кормушек горизонтальная 200

- Стойла, секции, боксы на уровне пола горизонтальная 75

1.2.- помещения для содержания быков на уровне пола и кормушек горизонтальная 75

1.3. - помещения родильного отделения

-для отела коров пол горизонтальная 150

-для санитарной обработки коров пол горизонтальная 75

- помещения для содержания телят пол горизонтальная 100

1 А - телятники пол горизонтальная 100

1.5. -доильные залы На уровне вымени коров горизонтальная 150

1.6. - бойни На уровне рабочего стола горизонтальная 300

В процессе работы использованы методы математической статистики и анализа действующей нормативной документации, программа DIALux.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Светодиодные светильники для животноводства должны отвечать требованиям энергоэффективности; технологическим и экологическим требованиям к оборудованию помещений для содержания животных:

- иметь низкое энергопотребление и высокий показатель светового потока (желательно выше ЮОЛмЛВт);

15

ISSN 0131-5226.Теоретический и научно-практический журнал.

ИАЭП. 2017. Вып. 93.

- светильники для коровника должны быть изготовлены из материалов, устойчивых к химически агрессивным средам (воздействию аммиака);

- окупаемость вложений в проект установки светодиодных светильников для коровников должна составлять не более трех лет;

- иметь длительный срок эксплуатации (более 50 ООО часов работы), высокую устойчивость к вибрациям и механическим повреждениям, высокую степень защиты от воздействия окружающей среды (IP-67) (данный фактор актуален для коровников, где технология требует постоянной чистки помещений мощным напором воды, в том числе с применением специализированной техники);

- корпуса светодиодных светильников должны быть экологически безопасными (продукция должна изготавливаться из экологически чистых материалов и не требовать особых условий утилизации);

- светодиодные светильники должны отвечать повышенным требованиям пожарной безопасности;

- высокую надежность коммутационной аппаратуры с учетом необходимости многократного включения и выключения освещения в условиях реальной эксплуатации в условиях фермы; широкий диапазон рабочих температур (от -15 до +50 градусов);

- иметь кривую силы света(КСС) с углом половинной мощности 120 градусов, регулируемую интенсивность освещения;

- цветовая температура светодиодных светильников должна быть не менее 5000К.

Освещения животноводческих помещений светодиодными светильниками имеет свои особенности [8]. При выборе освещения в ночной период следует заметить, что для коров идеальным вариантом считается отсутствие света, для их более полноценного отдыха. Целесообразно использовать красный свет в ночное или вечернее время, когда обслуживающий персонал находится на ферме. Выбирая освещение, нужно обращать внимание не только на мощность, но и на цвет лампы. Целесообразно использовать светодиоды со светом, максимально близким к естественному.

С учетом вышеизложенного материала и многолетнегоопыта монтажа и эксплуатации осветительных приборов в условиях сельскохозяйственного производства определены основные технические требования на светодиодные светильники для животноводства:

- корпус светильника и рассеиватель - из экологически чистых материалов не подверженных агрессивному воздействию окружающей среды, с высокой степенью пожарной безопасности и не требующих особых условий утилизации;

- монтаж - на трос или крюк, т.е. подвесной или потолочный;

- предпочтительный размер - ширина от 200 до 600 мм; длина от500 до 1200 мм.; высота от 180 до 500 мм;

- потребляемая мощность - от 50 Вт до 300 Вт;

- цветовая температура - 5000 К;

- световой поток - не менее 12000 Лм;

- степень защиты - IP-67;

- предпочтительная высота подвеса в коровнике от 3 до 6 м.

ИАЭП разработал исходные требования на светодиодные светильники для животноводческих помещений. По этим исходным требованиям совместно с предприятием ООО «Ледгелиос» разработана конструкторская документация, изготовлены опытные

16

Технологии и технические средства механизированного производства продукции пастениеводстваи животноводства_________________________________________

образцы светодиодных светильников для животноводства “Люмика Альба-4-У-50 С/Х”(рис. 2) и решены вопросы организации производственных испытаний.

Рис. 2. Светодиодный светильник для животноводства

Светильник соответствует требованиям пожарной безопасности иможет устанавливаться на любую поверхность из нормально воспламеняемого материала. Светильник соответствует требованиям безопасности СТБ IEC 60598-1-2008, СТБ ЕН 55015-2006, СТБ IEC, 61547-2011, ТОСТ 30804.3.2-2013, ТОСТ 30804.3.3-2013. Потребляемая мощность - 55 Вт. Кривая силы света соответствует ТОСТ 17677-82 Д.(рис.З).

Рис.З. Кривая сипы света

Коэффициент пульсации освещенности, согласно СП 52.13330.2011 до 5%.Еабаритные размеры (ДхШхВ), мм, не более 1000*80*80.

На рис.4 представлены зависимости уровней освещенности и площадь освещения обеспечиваемые одним светильником от высоты подвеса[9]. По этим зависимостям определяется количество светильников необходимое для создания нормативной освещенности при заданной высоте подвеса светильников.

17

ISSN 0131-522б.Теоретический и научно-практический журнал. ИАЭП. 2017. Вып. 93.

400

350

N

5 300 | 250

8 200 о

I150

2 100

л

50

0

Рис.4. Зависимости уровней освещенности площади освещаемого помещения от высоты

подвеса светильника

В настоящее время такие светодиодные светильники проходят опытнопроизводственную проверку в ряде хозяйств Ленинградской области.

ВЫВОДЫ

С учетом технологий и требований к условиям содержания животных обоснованы параметры светодиодных светильников, использование которых позволит создать комфортные уровни освещенности животноводческих помещений при одновременном снижении расхода электроэнергии на освещение.

Разработанные исходные требования к светодиодным светильникам для животноводства реализованы в созданных опытных образцах, которые проходят производственные испытания в хозяйствах Ленинградской области.

Установлены зависимости уровней освещенности и площадь освещения обеспечиваемая одним светильником от высоты подвеса,по которым определяется количество светильников необходимое для создания нормативной освещенности в животноводческом помещении.

ЛИТЕРАТУРА

1. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н.Концепция энергосбережения и повышения энергоэффективности сельскохозяйственного производства животноводческого направления Северо-Западного региона России // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства/ ИАЭП. -С-Пб, 2015. -№87. -С.225-233.

2. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., Бычкова О.В. Структура энергопотребления сельскохозяйственных предприятий/ Межд. агропромышленная выставка-ярмарка «Агрорусь» - СПб, 2014. - С. 220-221

532

\зз 84,6,

ЗЛ6> <$9Д

9,4

1 2 3

338,3

2Ъ4Э^

150А/

! 'I'l 9

21,3 14,8

600

500

О

400 “Л

_а

&

300 I сЗ £

200 g

о

О

100

о

4 5

Высота подвеса светильника, м

-Площадь освещения

Освещенность

18

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства________________________________________

3. Эрк А.Ф., Судаченко В.Н., РазмукВ.А.,Бычкова О.В. Результаты энергетического обследования сельхозпредприятий // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2014. - № 85. -

С.100-105.

4. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Выбор типа энергосберегающих ламп для помещений сельскохозяйственного производства.// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. -С-Пб, 2014. - №85. - С.93-100.

5. В.В. Гордеев,В-Е. Хазанов,А.Ф. Эрк,В.А. РазмукОценка освещенности в коровниках для фермы на 1200 дойных коров// Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. - С-Пб, 2017. - № 9. -

С.153-157.

6. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Использование энергосберегающих ламп в системах освещения помещений животноводческого комплекса.//Межд. агропромышленная выставка-ярмарка «Агрорусь» - СПб, 2014. - С.182-184.

7. Нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений- ОСН АПК 2.10.24.001-04

8. Кочиш И.И., Калюжный Н.С., Волчкова Л.А., Нестеров В.В. Зоогигиена: Учебник / Под ред. И.И. Кочиша. - СПб.: Издательство «Лань», 2008. - 464 с.: ил. - (Учебники для вузов. Специальная литература).

9. Программное обеспечение DIALux International http://www.dial.de/DIAL/en/dialux-intemational-download/russkii.html

УДК 631.17

АНАЛИЗ ФЛУКТУИРУЮЩЕЙ АСИММЕТРИИ БИЛАТЕРАЛЬНЫХ ПРИЗНАКОВ СЕЯНЦЕВ ОГУРЦА, ВЫРАЩЕННЫХ ПОД РАЗЛИЧНЫМ СПЕКТРАЛЬНЫМ СОСТАВОМ ИЗЛУЧЕНИЯ

А.П. МИШАНОВ; С.А. РАКУТЬКО, д-р техн. наук; Е.Н. РАКУТЬКО;

А.Е. МАРКОВА, канд. с.-х. наук

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

В статье рассматривается выбор и анализ билатерального признака, значение флуктуирующей асимметрии (ФА) которого реагирует на изменения в спектральном составе источника облучения. Исследования проводили на сеянцах огурца сорта Safaa F1, выращиваемых в контролируемых условиях до появления второго настоящего листа. Уровень облученности в обоих вариантах опыта составлял 22,5 Вт-м-2. Процентное соотношение в поддиапазонах цветов спектра синего (кВ), зеленого (kG) и красного (kR) для Облучателя №1 составило: kB:kG:kR=33%:34%:33%, для Облучателя №2 kB:kG:kR= =08%:54%:38%. Из десяти выбранных для анализа билатеральных признаков только признак оптической плотности на семядольных листах при пропускании света в синем диапазоне (Db) можно использовать для оценки качества спектральной среды выращиваемых растений огурца. Значения величины ФА для признака Db в опыте имеют различие в 1,87 раза и

19