СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ЭЛЕКТРО- И ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИ СОДЕРЖАНИИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ БИООБЪЕКТОВ
OPTIMISATION OF ELECTRIC POWER CONSUMPTION AT MAINTENANCE OF AGRICULTURAL BIOLOGICAL OBJECTS

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к повышению точности определения затрат энергии и показателей энергоемкости сельскохозяйственной продукции, может быть использовано в АПК, а именно в отраслях промышленного животноводства при производстве продукции.
Энергетическая база и системы энергообеспечения играют все более значительную роль в экономике АПК страны, что связано с ежегодно возрастающими тарифами на энергоресурсы и невысокой эффективностью их использования. Это отрицательно сказывается на себестоимости сельхозпродукции, значительно увеличивая энергетическую составляющую в ее структуре.
Эффективность производства продукции во многом определяется технологией содержания биообъектов, обеспечивающей планируемый привес продукции, массы тела и затратами энергии, которые можно отслеживать с помощью показателей энергозатрат.
Совершенствование технологий и внедрение новой техники предопределяет пересмотр заявленных объёмов энергопотребления. Важным является учет расхода энергии по каждому подразделению, объекту, предприятию на единицу содержания биообъектов, а также на конечный результат - произведенную продукцию, что делает необходимой разработку нового подхода к расчету показателей затрат энергии, в том числе и электрической на единицу производственной мощности или массу привеса продукции.
Известен способ определения потребности в средствах электроснабжения для социального развития села (Методика определения потребности в средствах электроснабжения для социального развития села.- М.: Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. - 2003. - 128 с.), предназначенный для определения потребности в электроэнергии и средств электроснабжения для действующих в то время сельских энергопотребляющих объектов быта, приусадебных и фермерских хозяйств на разных уровнях организации. Недостатком данного способа является то, что потребность в электроэнергии приведена для типового объекта без анализа влияющих факторов, способ предназначен для определения оптимальной мощности трансформаторных подстанций.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известный способ определения расхода электрической энергии на одну голову биообъекта для наиболее распространенных в то время технологий и структур основных производств и в целом для предприятия, включающий определение уровней от технологического процесса к сумме технологических процессов, к предприятию, к отрасли в регионе, в стране в целом (Практическая методика определения энергозатрат и энергоёмкости производства продукции, а также потребностей в энергоресурсах. - М.: ФГНУ «Росинформагротех». - 2001. -56 с.).
Недостатком данного способа является то, что он не позволяет учитывать большое количество факторов, в том числе различные варианты сочетаний используемых технологий, типов и видов оборудования, сочетания электрифицированных и не электрифицированных процессов, влияющих на потребление энергии, и выявлять наиболее энергозатратные участки производства, анализировать расходы энергии по каждому процессу, виду оборудования, технологии, определять минимально необходимые объемы потребления энергии в конкретной ситуации.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения электро- и энергопотребления при содержании сельскохозяйственных биообъектов на разных уровнях контроля и учета энергопотребления в отдельных технологических процессах, группе процессов, помещении, группе помещений, предприятии.
В результате использования предлагаемого способа появляется возможность повышать точность определения затрат электроэнергии на единицу прироста продукции или электроемкости производимой продукции при содержании сельскохозяйственных биообъектов, выявлять электрозатратные участки производства, определять и обосновывать применение более современных и инновационных технологий с меньшими затратами энергии, определять необходимый объем энергопотребления.
1
в
iB
iтp
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе повышения точности определения энергопотребления при содержании сельскохозяйственных биообъектов, включающем определение затрат энергии для технологических процессов, для суммы технологических процессов, для технологического модуля, по помещению, цеху, по предприятию в целом, формирование затрат энергопотребления производится «снизу вверх» - от технологического процесса к сумме технологических процессов, к технологическому модулю, к помещению, к цеху, к предприятию, выбор базовых показателей при содержании биообъектов для процессов освещения, вентиляции, работы транспортирующих устройств, расход электроэнергии на освещение определяют с учетом удельного светового потока осветительного устройства, отнесенного к единице мощности L; расход электроэнергии на вентиляцию определяют с учётом используемых схем организации воздухообмена и вида вентиляционного оборудования для подачи и удаления воздуха k, удельных затрат мощности на подачу и удаление одного метра кубического воздуха p; при этом расход электроэнергии на работу транспортирующих устройств определяют с учетом потребляемой мощности установки на обеспечение технологического процесса на одну голову биообъекта p; расход энергии по технологическому модулю или помещению определяется как сумма расхода энергии по процессам, входящим в технологический модуль или помещение.
В способе оптимизации энергопотребления при содержании сельскохозяйственных биообъектов, в зависимости от выбранных базовых показателей, определяют расходы энергии при содержании сельскохозяйственных биообъектов для процессов освещения, вентиляции, транспортирующего оборудования, в сумме для технологического модуля, для помещения, для цеха, для предприятия в целом, при этом расход электроэнергии на освещение определяют с учётом требуемой освещённости, затенённости технологическим оборудованием, с учётом типа используемого источника освещения, его параметра светоотдачи, удельного светового потока осветительного устройства, отнесенного к единице мощности, обосновывают мощность осветительных приборов согласно плотности размещения биообъектов, требуемой технологической освещённости, требуемой продолжительности светового дня из соотношения:
<mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>o</mi><mi>c</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>σ</mi><mi>j</mi></msub><mo>;</mo><msub><mi>E</mi><mi>i</mi></msub><mo>;</mo><msub><mi>L</mi><mi>l</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>−</mo><mi>T</mi><mi>n</mi></mrow></msubsup><mrow><msub><mi>T</mi><mrow><mi>д</mi><mtext> </mtext><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mstyle><mi>f</mi><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>B</mi><mi>i</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
где- расчетная мощность осветительных приборов, Вт/гол.,
2
i
l,
дi
i
n
как функция плотности размещения биообъектов(гол./м) и требуемой освещенности E удельного светового потока осветительного устройства, отнесенного к единице мощности - L лм/Вт; Т; - продолжительность светового дня как функция возраста биообъекта B, ч, Т- расчетный период, и выбирают менее электрозатратный вариант освещения;
вентиляции, в зависимости от возраста, массы биообъектов, требуемого количества вентиляционного воздуха, используемого вентиляционного оборудования, схем воздухообмена в зоне пребывания биообъектов, выбирают менее электрозатратный вариант организации воздухообмена, который будет соответствовать функциональной зависимости
<mrow><msub><mi>ω</mi><mi>в</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>К</mi><mi>m</mi></msub><mo>⋅</mo><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>0</mn></mrow><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><msub><mi>T</mi><mi>n</mi></msub></mrow></msubsup><mrow><mo>⋅</mo><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mi>min</mi></mrow><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mi>max</mi></mrow></msubsup><mo>⋅</mo></mstyle><msub><mi>P</mi><mrow><mi>b</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mi>f</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mrow><mi>н</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>;</mo><msub><mi>t</mi><mrow><mi>в</mi><mi>н</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>;</mo><msub><mi>k</mi><mi>B</mi></msub><mo>;</mo><msub><mi>B</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>j</mi><mi>i</mi><mo>,</mo></mrow></msub><mo>→</mo><mi>min</mi></mrow></mstyle></mrow>
m
bi
Hi
BHi
i
ji
n
в
где К - коэффициент, учитывающий условия климатических зон, Р - суммарная мощность вентиляционных установок, обеспечивающая требуемые параметры содержания биообъектов, зависящая от массы биообъектов, различных температур наружного воздуха, Вт/гол.·ч; t - температура наружного воздуха, °С; t - требуемая температура внутреннего воздуха,°С; B - масса биообъекта, кг; τ- продолжительность стояния температур °С в j диапазоне, ч;Т- продолжительность расчетного периода, ч; k - тип вентиляционной системы, для поддержания оптимального температурного режима;
от
для поддержания оптимального температурного режима расход тепловой энергии ω определяют с учётом характеристик сопротивления теплопередаче материалов ограждающих конструкций, объёмов помещения, приходящегося на один биообъект, тепла, выделяемого биообъектами, энергии, расходуемой на подогрев вентиляционного воздуха, числа часов отопительного периода для каждого возраста биообъектов. Расход тепловой энергии соответствует функциональной зависимости
<mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mi>I</mi></msubsup><mrow><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>T</mi><mrow><mi>t</mi><mi>n</mi><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mstyle></mrow>
от
ij
tni
где ω - расход тепловой энергии за расчетный период времени, Q - система расчётных показателей мощности теплового потока при температуре наружного воздуха i и объемной плотности размещения биообъектов j, обеспечивающая технологические требования по содержанию биообъектов; I - число часов отопительного периода, ч, T- число часов стояния наружной температуры i.
ij
потерь
вент
жив
вн
нi
i
жив
i
Q=f(Q, Q, Q)=f(q, t-t, V, j, L, c, q, N)
2
где q - сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, Вт/м·ч·°С;
3
j - объемная плотность размещения биообъектов, гол./м;
вн
t- температура внутреннего воздуха °С;
нi
t - температура наружного воздуха, °С;
3
V - объем помещения, м;
i
3
L - требуемый воздухообмен, м/час;
3
с -теплоёмкость воздуха Вт/м °С.
Выбирают схему поддержания температурного режима;
тр.yi
расход электроэнергии на работу транспортирующих устройств ω определяют в зависимости от объёма перемещаемой продукции, от типа устройства, его производительности, количества биообъектов, обслуживаемых технологическим оборудованием в помещении, из соотношения
тр
i
уст
тр
ω=f (Q; P; q; N)
i
тр
уст
где Q - годовое количество перерабатываемой продукции; q- часовая производительность оборудования; Р - потребляемая мощность агрегата; N - количества голов биообъектов; выбирают менее электрозатратный тип транспортирующих устройств, расход энергии на прочие процессы определяют в зависимости от используемых видов технологий, выбирают менее .затратный вариант потребления электроэнергии для обеспечения прочих процессов;
тр.yi
расход электроэнергии по технологическому модулю и по помещению «m» определяется как сумма затрат электроэнергии технологических процессов с учётом требуемой освещённости, затенённости технологическим оборудованием, с учётом типа используемого источника освещения, его параметра светоотдачи, удельного светового потока осветительного устройства, отнесенного к единице мощности, и обосновывают мощность осветительных приборов согласно плотности размещения биообъектов, требуемой технологической продолжительности светового дня и выбирают менее электрозатратный вариант освещения, в зависимости от возраста или массы биообъектов, требуемого количества вентиляционного воздуха на биообъект, используемого вентиляционного оборудования, схем воздухообмена в зоне пребывания биообъектов, расхода энергии на работу транспортирующих устройств ω в зависимости от типа устройства, расход энергии на прочие процессы в зависимости от использования инновационных технологий озонирования воздуха для обеззараживания воздуха, кормов, воды, способствующих росту продуктивности, обеззараживания рабочей одежды, помещения, общие затраты энергии по технологическому модулю и по помещению определяют из соотношения
с.в.v
расход энергии следующего уровня организационной структура для цеха, фермы определяют с учётом расхода энергии по помещению, содержащему биообъекты с соответствующей технологией, оборудованием для процессов освещения, вентиляции, поддержания температурного режима, работы транспортирующих устройств, наличия прочих процессов, поголовья биообъектов в помещениях с соответствующими технологиями и набором оборудования, общего поголовья по цеху, ферме или объёма конечной произведённой продукции, количества помещений в цехе или ферме, для следующего уровня организационной структуры - предприятия средневзвешенный показатель определяют с учётом удельных затрат энергии по цехам и фермам, содержащим биообъекты, удельных затрат энергии в помещениях, не содержащих биообъекты, объема производства продукции вспомогательных цехов, удельных затрат энергии в социально-бытовых помещениях, общий показатель деятельности предприятия, включающий поголовье биообъектов или массу конечной произведённой продукции, причём для отрасли определяют расход энергии ω на основании данных о поголовье биообъектов по отрасли в регионе или в стране, его распределении по типам производств, технологиям содержания и учитывают, исходя из средневзвешенных затрат энергии по предприятию, числу ферм, хозяйств, по отрасли в регионе, в стране, суммарного объема производства в виде поголовья или тонн выпускаемой продукции, и формируют необходимый объём энергопотребления на заданный период времени для обеспечения нормального функционирования сельскохозяйственного производства с содержанием биообъектов.
При содержании сельскохозяйственных биообъектов, включающем определение затрат энергии по таким уровням, как технологический процесс или операции, включая процессы создания требуемой освещённости и продолжительности светового дня, поддержания параметров микроклимата, а именно температурно-влажностного режима и допустимой концентрации вредных веществ в воздухе, включая процессы транспортирования массы кормов и уборки навоза, помёта, сбора, фасовки, укладки, перемещения яиц, работу вакуумных насосов, доильных аппаратов, охладительных установок, обеспечение подачи воды; технологический модуль определяют как сумму технологических процессов, согласно технологиям содержания определённого вида сельскохозяйственных биообъектов; помещение - сумма имеющихся технологических модулей, ферма-цех - группа однотипных помещений, предприятие или хозяйство по производству одного или нескольких видов продукции, предприятие по производству сельхозпродукции с биообъектами и вспомогательными производствами, отрасль в регионе, в стране.
Способ оптимизации электро- и энергопотребления при содержании сельскохозяйственных биообъектов осуществляют следующим образом. Энергопотребление сельскохозяйственных предприятий и отраслей классифицируют по следующим показателям: технологическому процессу или операции; технологическому модулю, т.е. сумме имеющихся процессов, помещению, как сумме технологических модулей, предприятию по производству одного вида продукции, предприятию по производству сельскохозяйственной продукции и вспомогательным производствам или цехам, отрасли в регионе, в стране, по структуре времени, структуре производства, формируют затраты электроэнергии «снизу вверх» - от технологического процесса к технологическому модулю, далее к предприятию по производству одного вида продукции, к предприятию по производству сельхозпродукции, имеющему вспомогательные производства или цеха, к отрасли в регионе, в стране в целом.
Сущность предлагаемого способа поясняется схемой, на которой приведены оптимизации и управления затратами энергии по предлагаемому способу на уровне технологических процессов, технологического модуля, помещения, предприятия.
0
BH
H
Схема содержит: блок освещение 1, включающий Е - параметры требуемой освещённости 2, σ - плотность размещения биообъектов на один метр квадратный 3, тип осветительного оборудования 4, Т - требуемая продолжительность светового дня 5, L - удельный световой поток на единицу мощности, в зависимости от типа светильника 6, Р - мощность освещения 7, количество электроэнергии, затрачиваемое на процесс освещения 8, блок микроклимата и воздухообмена 9, включающий количество выделяемых вредных веществ 10, как функция массы биообъекта, q - сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций 11, теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, t - внутренняя температура в помещении 12, t - наружная температура окружающей среды 13, L - количество требуемого воздухообмена 14, требуемое количество тепла 15, климатические условия, продолжительность стояния температур окружающей среды τ 16, схема организации воздухообмена в помещении 17, Р - мощность вентиляционных установок 18, количество электроэнергии, затрачиваемой на поддержание необходимого воздухообмена 19, количество электроэнергии, затрачиваемой на поддержание микроклимата в помещении 20, блок транспортирующих устройств 21, включающий Q объём продукции, которую необходимо перемещать 22, тип транспортирующего устройства 23, производительность устройства, технические характеристики по производительности 24, число часов работы оборудования 25, потребляемая мощность электроэнергии 26, объём электроэнергии, затрачиваемой на обеспечение транспортирования продукции 27, блок прочих энергопотребляющих процессов, включающий инновационные процессы обеззараживания кормов, воздуха, воды, рабочей одежды с помощью озона, ультрафиолета 28, блок, включающий расход электрической энергии на содержание сельскохозяйственных биообъектов по технологическому модулю 29, блок, включающий определение расхода электроэнергии на единицу продукции и анализ составляющих энергопотребления, выявление наиболее энергозатратных участков производства, принятия решения о замене имеющегося оборудования на более энергоэффективное при соблюдении всех необходимых требований по содержанию биообъектов 30, блок оценки показателя снижения энергозатрат на единицу продукции 31, блок, включающий сумму затрат по технологическим модулям для помещения 32, блок, включающий затраты энергии на работу цехов, не содержащих биообъекты 33, блок, включающий затраты энергии на единицу выпускаемой продукции в целом по предприятию 34.
Параметры систем освещения выбирают для обеспечения требуемых характеристик. Расход электрической энергии на освещение зависит от типов осветительного оборудования, плотности размещения биообъектов, требуемой освещенности, продолжительности светового дня.
Расход электроэнергии на освещение определяют из функциональной зависимости
ocijl
j
i
l
j
i
l
дi
ni
n
2
где Pf(σ;E;L) - система расчетных показателей мощности осветительных приборов, Вт/гол., как функция плотности размещения биообъектов σ (гол./м) и требуемой освещенности Е, удельного светового потока осветительного устройства отнесенного к единице мощности - L, лм/Вт, Т - продолжительность светового дня как функция возраста B, ч, T - расчетный период.
Содержание биообъектов в замкнутом пространстве связано с повышенной концентрацией продуктов обмена веществ. Загрязненность воздуха отрицательно влияет на продуктивность биообъектов. Для создания микроклимата в помещениях используют различные вентиляционные и отопительные установки, системы организации воздухообмена в соответствии с технологическими требованиями к содержанию биообъектов, обеспечивающие необходимый воздухообмен и заданный тепловой режим.
3
Существует несколько способов оптимизации энергопотребления при воздухообмене при содержании биообъектов. В большинстве случаев требуются вытяжные или туннельные вентиляторы для удаления отработанного воздуха. Подачу атмосферного воздуха осуществляют или через шахты, находящиеся в перекрытиях здания, или крышными вентиляторами. Для современного оборудования используют показатели затрат мощности на подачу и удаление одного м воздуха. Используя эти показатели и требуемый воздухообмен на один биообъект, определяют расход электрической энергии на процесс вентиляции, который будет соответствовать функциональной зависимости
m
где К - коэффициент, учитывающий климатические условия расположения хозяйства,
bi
P - суммарная мощность вентиляционных установок, обеспечивающая требуемые параметры содержания биообъектов, зависящая от массы биообъектов, различных температур наружного воздуха, Вт/гол.·ч;
нi
Bi
t - температура наружного воздуха, °С; t - требуемая температура внутреннего воздуха;
i
B - масса биообъекта, кг;
ji
τ - продолжительность стояния температур °С в j диапазоне, ч;
n
T - продолжительность расчетного периода, ч;
B
k - тип вентиляционной системы.
iB
p - удельные затраты мощности на подачу и удаление одного метра кубического воздуха.
Расход тепловой энергии соответствует функциональной зависимости:
<mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>о</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mrow><mi>i</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mi>I</mi></msubsup><mrow><msub><mi>Q</mi><mrow><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>T</mi><mrow><mi>t</mi><mi>n</mi><mi>i</mi></mrow></msub></mrow></mstyle></mrow>
от
ij
tni
где ω - расход тепловой энергии за расчетный период времени, Q - система расчетных показателей мощности теплового потока при температуре наружного воздуха i и объемной плотности размещения биообъектов j, обеспечивающая технологические требования по содержанию биообъектов; I - число часов отопительного периода, ч; T - число часов стояния наружной температуры i,
систему расчетных показателей мощности теплового потока при температуре наружного воздуха определяют из функциональной зависимости:
ij
потерь
вент
жив
0
вн
нi
i
жив
i
Q=f(Q, Q, Q)=f(q, t-t, V, j, L, c, q, N),
потерь
вент
жив
0
вн
нi
i
i
2
3
3
3
3
где учитываются удельные потери теплоты через ограждающие конструкции Q, затраты теплоты на подогрев вентиляционного воздуха Q, теплота, выделяемая биообъектами Q ; q - сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, Вт/м.ч.°С; j - объемная плотность размещения биообъектов, гол./м; t - температура внутреннего воздуха, °С; t - температура наружного воздуха, °С, V - объем помещения, м; L - требуемый воздухообмен, м/чac; с - теплоемкость воздуха Вт/м °С, N - поголовье;
Расход энергии на работу транспортирующих устройств определяют из соотношения
тр
i
iтр
ω=f (Q; p; q; N),
i
где Q - годовое количество перерабатываемой продукции,
q - часовая производительность оборудования,
iтр
Р - потребляемая мощность на обеспечение технологического процесса на одну голову биообъекта,
N - объем производства продукции.
Расход энергии по помещению «m» определяют как сумму расхода энергии по составляющим процессам
помm
освijl
вентij
тр.уj
прочиеk
ω=ω+ω+ω+ω
Расход энергии для цеха, фермы определяют как средневзвешенную сумму расхода энергии по помещениям и группам помещений:
<mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>ц</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mrow><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mn>1</mn><mi>z</mi></msubsup><mi>ω</mi></mstyle></mrow><mrow><mi>m</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mi>n</mi><mrow><mi>m</mi><mi>i</mi></mrow></msub></mrow><mi>N</mi></mfrac></mrow>
,
mi
mi
где ω - расход энергии по помещению, содержащему сельскохозяйственные биообъекты, кВт·ч/гол., n - поголовье биообъектов в помещении с соответствующей технологией, гол., N - общее поголовье по цеху ферме или объем конечной произведенной продукции, гол., z - количество помещений в цехе (ферме).
Учитывая базовые затраты электроэнергии по технологическим процессам и технологическому модулю определяют средневзвешенный показатель для предприятия по формуле:
<mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>i</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>ц</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mn>1</mn><mi>j</mi></msubsup><mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>в</mi><mi>с</mi><mi>n</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>G</mi><mrow><mi>в</mi><mi>с</mi><mi>n</mi><mi>i</mi></mrow></msub><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mn>1</mn><mi>z</mi></msubsup><mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>с</mi><mi>б</mi><mi>j</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>с</mi><mi>б</mi><mi>j</mi></mrow></msub></mrow></mstyle></mrow></mstyle></mrow><mi>N</mi></mfrac></mrow>
,
цi
всni
всn
сб
2
где ω - удельные затраты энергии по цехам и фермам содержащим биообъекты, кВт·ч/гол., ккал/гол., ω - удельные затраты энергии в помещениях, не содержащих биообъекты, кВт·ч/ед. изм., ккал/ед. изм., G - объем производства продукции или работы вспомогательного помещения или цеха, ω - удельные затраты энергии в социально-бытовых помещениях, кВт.ч/м, N - общий показатель деятельности предприятия (поголовье биообъектов или масса конечной произведенной продукции).
Для отрасли определяют расход энергии на основании данных о поголовье биообъектов по отрасли в регионе или в стране, его распределении по типам производств, технологиям содержания по формуле:
<mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>с</mi><mo>.</mo><mi>в</mi><mo>.</mo><mi>ν</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mstyle displaystyle="true"><msubsup><mo>∑</mo><mn>1</mn><mi>n</mi></msubsup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mtext> </mtext><mi>i</mi><mo>*</mo><msub><mi>n</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mstyle></mrow><mi>N</mi></mfrac></mrow>
с.в.ν
где ω - средневзвешенные затраты энергии для отрасли, кВт·ч/тонну (голову), ккал/тонну (голову), n - число анализируемых объектов (ферм, хозяйств, предприятий, и т.д.), N - суммарный объем производства (общее поголовье или объем конечной произведенной продукции).
Пример использования способа оптимизации электро- и энергопотребления при содержании биообъектов на процессе освещения. Затраты энергии формируют путем выбора требуемой освещенности для значений плотности размещения биообъектов, с учетом затененности технологическим оборудованием, типа используемых источников освещения, параметров их светоотдачи, отнесенного к единице мощности, обосновывают мощность осветительных приборов на содержание одного биообъекта.
Мощность осветительных приборов, Вт/гол.
Таким образом, при использовании ламп накаливания и требуемой освещенности 30 лк требуется мощность осветительного прибора 1,6 Вт/гол. при плотности размещения биообъектов 2,8 - голов на один метр квадратный, при плотности размещения биообъектов одна голова на один метр квадратный - 4,5 Вт/гол., при продолжительности светового дня 8 часов расход электроэнергии на одну голову составит за зимний период - 4 месяца (ноябрь, декабрь, январь, февраль) - 1536 Вт.ч/гол. при плотности размещения биообъектов - 2,8 голов на метр,, а во втором случае, при плотности размещения 1 голова на 1 метр квадратный - расход электроэнергии на одну голову за зимний период (4 месяца) составит - 4320 Вт.ч/гол.
При использовании люминесцентного оборудования и соответствующей плотности размещения биообъектов 2,8 голов на метр квадратный и 1 голова на 1 метр квадратный, требуемой освещенности в 75 лк, мощность осветительных приборов составит 3,4 Вт/гол и 9,6 Вт/гол. Расход электроэнергии соответственно составит 3264 Вт.ч/гол, 9216 Вт.ч/гол при продолжительности светового дня 8 часов за 4 зимних месяца.
При использовании компактных люминесцентных ламп для обеспечения освещенности 75 лк соответственно затраты мощности составляют 0,8 Вт/гол. и 2,3 Вт/гол. Расход электроэнергии 768 Вт.ч/гол. при плотности размещения 2,8 голов на метр квадратный и при плотности размещения 1 голова на метр квадратный - 2208 Вт.ч/гол. за зимний период, при продолжительности светового дня 8 часов.
При использовании светодиодных осветительных приборов для создания освещенности в 75 лк мощность осветительных приборов составляет 0,3 Вт/гол. при плотности размещения 2,8 голов на метр квадратный и 0,8 Вт/гол. при плотности размещения 1 голова на метр квадратный. Таким образом, затраты электроэнергии за зимний, четыре месяца, период составят соответственно 288 Вт.ч/гол. при плотности размещения 2,8 голов на метр квадратный и 768 Вт.ч/гол. 1 голова на метр квадратный при продолжительности светового дня 8 часов. Выбирают наиболее энергоэффективное осветительное оборудование, которое обеспечивает необходимый уровень освещенности и принимают решение о замене устаревшего оборудования на более современное и эффективное.
Тип осветительных приборов
Лампы накаливая
Люминесцентные лампы
Компактные люминесцентные лампы
Светодиодные светильники
Плотность размещения биообъектов
1,0
2,8
1,0
2,8
1,0
2,8
1,0
2,8
Требуемая освещенность, лк
30
30
75
75
75
75
75
75
Удельная мощность светильников, Вт/гол.
4,5
1,6
9,6
3,4
2,3
0,8
0,8
0,3
Расход электроэнергии за зимние месяцы (ноябрь, декабрь, январь, февраль), Вт.ч/гол.
4320
1536
9216
3264
2208
768
768
288
При различной плотности размещения биообъектов и требуемой освещенности выбираем наиболее энергоэффективное осветительное оборудование, обеспечивающее необходимые технологические требования по содержанию биообъектов.
Литература
1. Методика определения потребности в средствах электроснабжения для социального развития села. - М.: Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. - 2003. - 128 с.
2. Практическая методика определения энергозатрат и энергоёмкости производства продукции, а также потребностей в энергоресурсах. - М.: ФГНУ «Росинформагротех». - 2001. -56 с.