Устройство побуждения воздухообмена и кондиционирования для животноводческих ферм
DEVICE FOR INDUCING AIR EXCHANGE AND CONDITIONING FOR CATTLE-BREEDING FARMS

Изобретение относится к области животноводства и может быть использовано для обеспечения высокого качества воздушной среды в помещениях животноводческих ферм круглогодично.
Известна система охлаждения скота (US № 0037427, МПК A01K 1/00, 2014 г.), включающая установленные в ряд вдоль помещения для содержания животных осевые вентиляторы, причем поток воздуха, создаваемый вентиляторами, перпендикулярен линии их установки. При этом металлические конструкции – фермы, на которых закреплены вентиляторы, при помощи электроприводов, могут совершать вращательно-поворотные движения вокруг своей оси, изменяя направление воздушного потока в вертикальной плоскости. У каждого из вентиляторов располагаются элементы для мелкодисперсного распыления воды, к которым, при помощи водопровода, закрепленного на указанных металлических конструкциях, подается под давлением вода. Сочленения двух соседних участков водопровода производится гибким шлангом.
Охлаждение воздуха осуществляется за счет мелкодисперсного распыления воды в создаваемых вентиляторами воздушных потоках, направленных непосредственно на животных, что ограничивает возможную производительность используемых вентиляторов из-за существующих требований к максимально допустимой скорости воздушного потока. Использование вентиляторов с пониженной мощностью приводит к недостаточной интенсивности испарения воды, и, как следствие, недостаточному уровню охлаждения воздуха. Другими недостатками данной системы являются ограниченность условий применения, главным образом, это коровники с привязной технологией содержания животных, большой расход металла на производство ферм, к которым производится крепление вентиляторов, что отражается на себестоимости системы, наличие подвижных участков водопровода высокого давления, что снижает надежность работы системы.
Наиболее близким к заявляемому по технической сути и достигаемому результату является устройство для вентиляции коровника (RU 178643, МПК A01K 1/00, 2018 г.), которое включает осевые вентиляторы с электроприводом, установленные вдоль коровника с заданным расстоянием и углом наклона к вертикальной плоскости, датчики температуры и влажности, подключенные к блоку управления. При этом осевые вентиляторы установлены на шарнирах и снабжены регуляторами частот вращения лопастей, редуктором, служащим для поворота ряда осевых вентиляторов за счет кулисы, смонтированной на его выходном валу, причем кулиса и шарниры осевых вентиляторов посредством троса соединены с противовесом, установленным на противоположном конце от редуктора и обеспечивающим их обратное движение, при этом электропривод редуктора оснащен регулятором частоты вращения выходного вала. Осевые вентиляторы также снабжены туманообразующими элементами с форсунками, насыщающими воздушный поток водяными парами.
Известное техническое решение позволяет создать комфортную воздушную среду в животноводческом помещении в  теплый период, однако не может обеспечить этого в холодный и переходные периоды года, поскольку постоянный обдув животных при пониженной температуре воздуха лишь снижает уровень комфортности. Придание вентиляторам возможности поворота на установленный угол вокруг вертикальной оси привело к усложнению конструкции устройства за счет применения редуктора, кулисы, системы тросов и противовеса, и, в значительной мере, понизило надежность конструкции из-за подвижности отдельных участков водопровода высокого давления. Данным техническим решением не предусмотрено отведение воды от форсунок, при отключении насосной установки, что может приводить к попаданию воды на пол и, как следствие, к скольжению копыт животных и их травмированию, а также размножению патогенной микрофлоры, вызывающей рост числа кожных заболеваний.
Из анализа существующих технических устройств, предназначенных для создания комфортных условий в помещениях животноводческих ферм, выявлено, что представленными аналогами не обеспечиваются высокое качество воздушной среды в помещениях на протяжении всего календарного года и достаточный уровень конструктивной надежности их отдельных элементов.
Задачей настоящего изобретения является повышение качества воздушной среды в помещениях, предназначенных для содержания животных, что позволяет увеличить продуктивность животноводства.
Указанная задача решается за счет того, что заявленное устройство побуждения воздухообмена и кондиционирования для животноводческих ферм, включающее установленные в ряд над зонами содержания животных на заданном расстоянии один от другого осевые вентиляторы с электроприводом, водопровод высокого давления, форсунки для мелкодисперсного распыления воды, насосную установку, фильтр для очистки и деминерализации воды, датчики температуры и влажности и блок управления, согласно изобретению, оно снабжено реверсивным электромагнитным пускателем, трехходовым электромагнитным клапаном, двумя запорными электромагнитными клапанами и резервуаром для воды, содержащим регулятор уровня воды, блок управления снабжен синхронизатором циклов нормальной и реверсивной работы вентиляторов с циклами распыления воды форсунками, находящимися по разные стороны от вентиляторов и регулятором продолжительности распыления воды в пределах цикла вентилирования по информации датчиков температуры и влажности воздуха в помещении, осевые вентиляторы установлены неподвижно, при этом оси вращения лопастей вентиляторов ориентированы в горизонтальной плоскости вдоль помещения, распылительные форсунки размещены с обеих сторон от вентиляторов.
Устройство поясняется чертежом, на котором приведена схема расположения устройства в животноводческом помещении (вид сверху).
Устройство побуждения воздухообмена и кондиционирования для животноводческих ферм содержит осевые вентиляторы с электроприводами 1, установленные в ряд на заданном расстоянии один от другого, датчики температуры 2 и влажности 3, подключенные к блоку управления 4, насосную установку 5, фильтр для очистки и деминерализации воды 6, резервуар для воды 7, реверсивный электромагнитный пускатель 8, обеспечивающий возможность реверсивной работы вентиляторов, трехходовой электромагнитный клапан 9, регулирующий режим подачи воды по веткам водопровода высокого давления 10 и 11,  два запорных электромагнитных клапана 12, 13, распылительные форсунки 14, 15, предназначенные для мелкодисперсного распыления воды и установленные со стороны нагнетаемого вентиляторами воздушного потока в нормальном режиме работы и в реверсивном, соответственно.
Устройство побуждения воздухообмена и кондиционирования для животноводческих ферм работает следующим образом.
В жаркий период по команде от блока управления 4 включаются электроприводы ряда осевых вентиляторов 1, параллельно блок управления 4 подает сигнал на насосную установку 5, трехходовой электромагнитный клапан 9, и вода из резервуара 7 подается по ветке водопровода высокого давления 11 к распылительным форсунками 15, расположенным по направлению нагнетаемого вентиляторами потока воздуха при нормальном режиме работы вентилятора, где происходит распыление воды. Запорные электромагнитные клапаны 12, 13 при этом находятся в закрытом состоянии. После истечения установленного времени работы вентиляторов в нормальном режиме, по команде блока управления 4 электроприводы  вентиляторов 1 останавливаются, параллельно прекращается нагнетание воды по ветке водопровода 11 насосной установкой 5, открывается электромагнитный клапан 12 и происходит сброс воды, находящейся в ветке водопровода 11 в резервуар 7.  После полной остановки вращения лопастей вентиляторов, по команде блока управления 4 реверсивный электромагнитный пускатель 8 осуществляет запуск  электроприводов осевых вентиляторов 1 в реверсивном режиме. Параллельно с этим, по команде блока управления 4 трехходовой электромагнитный клапан перекрывает ветку высоконапорного водопровода 11 и открывает ветку 10 после чего, по команде блока управления 4, запускается насосная установка и по водопроводу 10 нагнетается вода к форсункам 14, расположенным по направлению нагнетаемого вентиляторами потока воздуха при реверсивном режиме работы. Форсунки 14 производят мелкодисперсное распыление воды. Продолжительность распыления воды форсунками зависит от показаний датчиков температуры 2, и влажности 4 воздуха, расположенных в помещении. Распыление воды прекращается при достижении установленных значений температуры либо влажности воздуха. После истечения установленного времени работы вентиляторов в реверсивном режиме, аналогичным образом выполняется их переключение в нормальный режим работы.
В холодный и переходные периоды года работают только осевые вентиляторы 1, а при помощи блока управления 4 выполняется переключение режимов их работы.  Мелкодисперсное распыление воды в эти периоды года не производится.
Систематическое изменение направления движение воздушного потока обеспечит разрушение застойных зон в воздушном объеме помещения, повысит ассимиляционную способность воздуха и улучшит его качественные показатели, повысит локальные скорости турбулентных воздушных струй в воздушном объеме и, следовательно, повысит уровень комфортности микроклимата для животных на протяжении всего календарного года, что, в совокупности, повысит производительность животноводства.
Исключение из конструкции устройства подвижных участков высоконапорного водопровода позволит повысить надежность его работы, а сброс воды из водопровода в резервуар после прекращения процесса нагнетания предотвратит увлажнение пола в зоне размещения вентиляторов.