Системный анализ процесса обеспечения микроклимата

Учение академика И. П. Павлова о реакции живого орга­низма на воздействия внешней среды позволяет количественно оценить влияние окружающих условий на животных. Для коли - чественнон оценки микроклимата весьма важное значение имеет раскрытие механизма обмена энергией между животными и средой их обитания, с одной стороны, и между животноводческим помещением в целом н внешней средой — с другой.

С позиций системного подхода легко представить, что звенья «животное — среда обитания — животноводческое помещение» в совокупности образуют замкнутую биотехническую систему, взаимодействующую через ограждающие конструкции с внешней средой. Целевая функция такой системы должна указать пути увеличения продуктивности и сохранности животных при мини­мальных затратах средств и энергии путем оптимизации режимов работы применяемого оборудования.

Результаты системного анализа, проведенного в НИПТИМЭСХе НЗ В. Б. Скуратовым, показывают, что в основе процесса обеспечения микроклимата (ПОМ) лежит преобра­зование тепловой энергии приточного воздуха в кинетическую энергию вытяжного потока. Такое преобразование происходит под воздействием биозвена (животных) как основного источ­ника тепловыделений и технических звеньев (отопительно-вен­тиляционного комплекта оборудования и помещения как ограж­дающего фильтра, через который происходит утечка теплоты во внешнюю среду). Температурно-влажностные параметры воз­душного пространства внутри помещения как среды обитания животных регулируются и поддерживаются в пределах норм, определенных зоотехническими требованиями.

Для составления математической модели ПОМ представим его в виде агрегативной системы, функциональная схема которой приведена на рис. 47. Под агрегатом в данном случае понимается элемент агрегативной системы (А-системы), имеющей входной полюс х, который воспринимает внешние воздействия (от внеш­ней среды) или других агрегатов. Агрегат имеет специальный полюс #1, принимающий управляющие воздействия. На полюсе у формируются выходные воздействия, передаваемые другим агрегатам или во внешнюю среду.

Рассматриваемая А-система состоит из: 1) отопительно­вентиляционного оборудования (включающего калорифер КЛ и систему вентиляции СВ) 2) обслуживаемого поголовья жи­вотных ЖВ со своей средой обитания СО; 3) помещения с наружными ОК„ и внутренними ОКвн поверхностями ограждаю­щих конструкций (стены, потолки, полы). Ее функционирование происходит следующим образом. Наружный воздух подается в калорифер, нагревается и поступает в помещение, обогревая в нем воздух, животных и внутренние ограждающие поверхности. В теплое время подогрев приточного воздуха не производится, и система вентиляции работает при отключенном калорифере.

Системный анализ процесса обеспечения микроклимата

Рис. 47. Функциональная схема агрегативной А-системы процесса обес­печения микроклимата в животноводческих помещениях:

I — система вентиляции; II — среда обитания; III — животноводческое помеще­ние

Избыточная теплота от животных и скрытая теплота от конденсации водяных паров, выдыхаемых вместе с воздухом, отводятся из помещения вытяжной вентиляцией через выходной полюс у и ограждающие поверхности. Тепловой поток от живот­ных как фактор их жизнедеятельности передается в окружающую среду в общем случае путем радиации, конвекции и кондукции воздуха и содержащихся в нем водяных паров. Для практических расчетов наибольшее значение представляют процессы конвек­тивного теплопереноса и ассимиляции влаги, выдыхаемой живот­ными с воздухом и испаряющейся с поверхности кожного, покрова.

Поток тепловой энергии в А-системе по конвективной со­ставляющей управляется сигналом £|, который регулирует по­дачу тепловой энергии от калорифера в помещение согласно формуле

7'в„ = Го. к + ДГ, (28)

Где Тв„ — температура внутреннего воздуха, К; Т0,к — температура по­верхности ограждающих конструкций, К; Д Т — перепад температуры между внутренним воздухом и поверхностью ограждений, равный 3...4 К.

Расход тепловой энергии, определяемый по уравнению (28), позволяет максимально использовать теплоту самих животных, обычно не учитываемую в расчетах воздухообмена.

Поток влаги в А-системе следует управляющему сигналу g2, который регулирует подачу воздуха в помещение согласно урав­нению

Е)_, = -9-^~..1гоТ" ' (29)

То, к

Где — объемная подача системы вентиляции (воздухообмен), м3/с;

— подача, необходимая для ассимиляции вредных газов, м3/с;

— коэффициент, учитывающий вид, поголовье животных и тепло­технические характеристики помещения, м!/с; Т„ — температура наруж­ного воздуха, К.

Обеспечение подачи воздуха по зависимости (29) создает в помещении требуемую влажность и устраняет возможность вы­падения конденсата на ограждающих поверхностях.

Совместное функционирование тепловентиляционного обору­дования обеспечивает создание в среде обитания животных нор­мируемого температурно-влажностного режима всей биотехни­ческой системы при минимальных энергозатратах.

Оставить комментарий