Нормы проектирования электрообогрева ферм
ВВЕДЕНИЕ
Микроклимат как совокупность условий внешней среды играет огромную роль в жизнедеятельности животных и птицы. Наибольшее влияние на продуктивность скота и птицы вместе с освещенностью оказывают температурно-влажностный режим, состав воздуха и скорость его движения в помещении.
Нормами технологического проектирования ферм крупного рогатого скота, птицеводческих и свиноводческих помещений предусмотрены параметры воздуха, которые должны обеспечиваться системами отопления и вентиляции.
Недостаточный обмен воздуха не обеспечивает удаления из помещения водяных паров и вредных газов. Излишняя подача воздуха приводит к большому расходу тепла на его нагрев, что связано с увеличением расхода электроэнергии и затрат на оборудование отопительно-вентиляционных систем.
Трудно переоценить влияние температурного фактора на сохранность молодняка и продуктивность взрослого поголовья животных и птицы.
Наиболее рациональными областями применения электрического обогрева следует считать выведение и выращивание молодняка животных и птицы (инкубаторы, свинарники-маточники, телятники, родильные отделения, цыплятники и др.), содержащие элитных, высокопродуктивных и больных животных и использование электрообогревательных установок как резервных.
По способу преобразования электрической энергии в тепловую различают системы прямого электрообогрева (с аккумулированием и без аккумулирования тепла) и косвенного электрообогрева (теплообменные системы вентиляции с дополнительным электроподогревом воздуха или без него, а также системы с электротепловыми насосами).
По устройству различают системы общего и местного электрообогрева помещений. Работа обогревательных и вентиляционных установок тесно связана между собой. Установки с электрическими калориферами используют в сельскохозяйственном производстве для сушки материалов и продукции сельского хозяйства, обогрева производственных помещений и др.
1. НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
По конструкции нагревательные элементы различны: открытые проволочные спирали, трубчатые нагревательные элементы и проволочные биспиральные элементы. Все они изготовляются с использованием нихрома, фехраля и других жаропрочных сплавов с высоким активным электрическим сопротивлением.
Так как при работе температура проволоки обычно превышает 400° С, то открытые проволочные спирали быстро окисляются и имеют сравнительно малый срок службы, меньше, например, чем трубчатые нагревательные элементы, в которых проволока защищена от воздействия на нее воздуха. У трубчатых нагревательных элементов низкий коэффициент теплоотдачи поверхности трубки. С целью повышения коэффициента теплоотдачи поверхности и уменьшения рабочей температуры нагревательной проволоки в настоящее время изготовляют оребрённые трубчатые нагреватели с развитой поверхностью нагрева и охлаждения. На рис. 1, а приведен трубчатый нагревательный элемент.
Более совершенны проволочные биспиральные элементы (рис. 1, б), применение которых дает возможность уменьшить температуру нагрева нихромового провода до 120º-150º С и расход его в 3-3,5 раза. При этом тепловая нагрузка остается такой же, как и в нагревателях, выполненных полностью из нихрома. Этот биспиральный элемент выполнен в виде спирали 1, навитой на изоляционный стержень 2 по винтовой линии и закрепленной с последним двумя нихромовыми проводами 3, проходящими внутри спирали. При этом стальная спираль служит главным образом для увеличения поверхности нагрева и несет только незначительную часть нагрузки (8-20%). Основную же нагрузку воспринимают нихромовый провод.
Рис. 1. Нагревательный элемент:
а - ТЭН, б - биспиральный: 1 - спираль, 2 - изоляционный стержень, 3 - нихромовый провод.
. ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНАЯ УСТАНОВКА СФОА-25
Электрокалориферные отопительно-вентиляционные установки широко используют для общего обогрева животноводческих помещений. Преимущество их состоит в том, что в одном агрегате совмещаются функции отопления и вентиляции. Они имеют простую регулировку теплового потока и количества подаваемого воздуха.
В качестве побудителей движения воздуха используют осевые и центробежные вентиляторы, сочлененные с калорифером переходными вставками и конфузором. Для равномерного обдувания нагревательных элементов калорифер размещают перед входом в вентилятор. Нагревательные элементы выполняют из нихромовой или фехралевой проволоки, которую наматывают на изолирующее основание из огнеупорных материалов или свивают в спирали и крепят на изоляторах. В мощных калориферах нагревательные элементы выполняют из ленты, которая изгибается в виде зигзага длинной стороной сечения по направлению движения воздуха. Однако наиболее надежны и безопасны трубчатые нагревательные элементы, широко применяемые в электрокалориферах.
Трубчатые нагревательные элементы электрокалориферов изготавливают с гладкой и оребрённой наружной поверхностью. Например, алюминиевые диски-ребра, насаженные на трубчатый нагреватель, значительно улучшают отвод тепла и условия его работы. Еще более эффективно оребрение, выполненное методом накатки алюминиевого корпуса нагревателя и др.
Скорость движения воздуха через калорифер находится в пределах 10...15 м/с и выбирается из условия обеспечения допустимой температуры на поверхности нагревательных элементов (до 200°С) и отсутствия возгонки органической пыли.
Для отопления животноводческих помещений используют стационарные и передвижные электрокалориферные установки.
Рис.2. Электрокалориферная установка СФОА-25/0,5:
1 - рама; 2 - переходный патрубок; 3 - электрокалорифер;
- мягкая вставка; 5 - электровентилятор
Электрическая схема установки СФОА-25 приведена на рисунке 3. Установку включают под напряжение со щита управления автоматическим выключателем F1 и пускателем К.. Пакетный выключатель S3 позволяет отключать отдельно секции и этим регулировать мощность нагрева. Включение нагревателей можно производить вручную или автоматически. Автоматическое регулирование осуществляется по температуре помещения, которая контролируется термореле E1 и Е2, установленными в помещении. При температуре выше установленной контакты Е1 и Е2 размыкаются и отключают катушки пускателей К1 и К2, которые, в свою очередь, отключают нагреватели. Для защиты нагревателей от перегрева на выходе установлен электроконтактный манометрический термометр ЕЗ, который при температуре воздуха 50°С замыкает свой контакт и подает питание на реле К, реле срабатывает и
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема электрокалориферной установки СФОА-25/0,5:
Q - рубильник; F1 - автоматический выключатель; М - электродвигатель вентилятора; F2 ... F5 - предохранители; К ... КЗ - пускатели магнитные; H1... Н5 - лампы сигнальные; S1, S2 - переключатели универсальные; E1 - терморегулятор; Е2, Е3 -датчики температуры; RI... R5 - резисторы. отключает нагреватели. Повторное включение нагревателей возможно лишь при снятии напряжения с цепей управления и устранении причины перегрева. Включение нагревателей возможно лишь после включения вентилятора автоматом F1, блок-контакты которого включены в цепь реле Д7. При отключении автоматического выключателя двигателя вентилятора выключаются также и нагревательные элементы калорифера.
. ЭЛЕКТРОВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ
Чистый воздух в животноводческих помещениях - необходимое условие повышения продуктивности животных, обеспечение высокой устойчивости их к заболеваниям, гигиеничной и безопасной работы обслуживающего персонала.
Вентиляция бывает вытяжная, приточная и приточно-вытяжная, с естественным или искусственным побуждением. В качестве искусственных побудителей применяют электровентиляторы. Различают вентиляцию с механическим побуждением, вытяжную или приточную, приточно-вытяжную, а также калориферную с подогревом (огневым, паровым, электрическим) нагнетаемого воздуха.
При устройстве вентиляции с механическим побуждением электровентиляторы устанавливают в окнах, в приточных или вытяжных каналах, мощность электродвигателей до 1 кВт. В зимнее время, когда воздух в помещении подогревается только за счет выделения теплоты животными, вентиляционный обмен должен быть наименьшим, то есть таким, при котором температура помещения не снижалась ниже допустимой.
На рисунке 3 дана схема вентиляционной установки для неотапливаемого помещения. В центральном приточном канале помещают вентилятор 1. Для регулирования количества поступающего воздуха в канале предназначена заслонка 2. Терморегулятор, установленный в животноводческом помещении, открывает и закрывает заслонку. Электродвигатель можно включить вручную и автоматически.
Ручное управление осуществляется, когда тумблер SA переключен на контакт Р. Переключение тумблера SA на контакт А соответствует автоматической работе вентиляции. При этом включение и выключение электродвигателя вентилятора осуществляется датчиком температуры ВК. При замыкании контакта SK датчика ВК катушка К замыкает свой контакт К, магнитный пускатель включает двигатель в работу.
Рис. 4. Электрическая схема вентиляции неотапливаемого помещения.
При снижении температуры воздуха внутри помещения ниже установленной датчик ВК размыкает цепь катушки К, при этом размыкается контакт К и магнитный пускатель отключает электровентилятор.
На рисунке 5 показана схема отопительно-вентиляционной установки. При устройстве вентиляции по этой схеме электровентилятор работает все время, а электрокалорифер, установленный в приточной трубе, включается или отключается датчиком температуры ВК в зависимости от температуры воздуха внутри помещения. Реле потока воздуха SP замыкает цепь катушки магнитного пускателя только тогда, когда вентилятор работает. Если вентилятор отключен, то реле SP размыкает цепь катушки магнитного пускателя и электрокалориферы не включаются.
Вентиляторы, предназначенные для перемещения воздуха. Побудителем движения воздуха в вентиляторах является рабочее колесо с лопатками или лопастями, заключенными в специальный кожух. Колесо приводится во вращение электродвигателем. При этом лопатки или лопасти приводят в движение воздух, несколько сжимая его, в результате чего ему сообщается скорость и давление.
Рис. 5. Схема отопительно-вентиляционной установки:
ЕК - электронагреватель; SP - реле потока воздуха; ВК - датчик температуры.
Вентиляторы по принципу действия и конструктивным особенностям разделяют на центробежные, осевые и крышные.
Центробежный вентилятор представляет собой спиральный кожух, внутри которого вращается колесо (турбина) с лопатками, которые расположены радиально (по радиусу), отогнуты назад или вперед. Колесо с лопатками, загнутыми вперед, создает большее давление, а с лопатками, загнутыми назад, имеет более высокий КПД и создает меньше шума. Центробежные вентиляторы применяют с сетью воздуховодов. Работает центробежный вентилятор следующим образом. При вращении колеса (турбины) воздух засасывается через боковое входное отверстие, захватывается лопатками, сжимается и под действием центробежных сил отбрасывается с определенной скоростью в направлении выпускного патрубка вентилятора.
Осевые вентиляторы предназначены для перемещения больших объемов воздуха при относительно низком перепаде давления в системах вытяжки. Осевые вентиляторы устанавливают в качестве вытяжных вентиляторов в продольных стенах животноводческих помещений.
Осевой вентилятор состоит из крыльчатки, заключенной в цилиндрический кожух и надетой на вал электродвигателя. Вращаясь, крыльчатка уплотняет и проталкивает воздух между лопатками в осевом направлении. По сравнению с центробежными осевые вентиляторы - создают меньшее давление, больший шум и имеют меньший кпд.
Крышные вентиляторы предназначены для установки на крышах зданий. Они бывают центробежные и осевые. Центробежные - применяют для подачи воздуха по воздуховоду, осевые - без сети воздуховодов.
4. МОНТАЖ ЭЛЕКТРОКАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК
Электрокалориферные установки поставляются в собранном виде. При разгрузке и монтаже установок нельзя допускать ударов по установке и резко ставить ее на пол во избежание повреждения отдельных элементов. Установку монтируют в отдельном помещении.