Здесь Вы сможете общую информацию о системе

Системы рекуперации тепла в
животноводческих помещениях
Эта статья – попытка беспристрастной оценки потенциала экономии энергии в
сбалансированных системах рекуперации тепла на свинофермах.
Введение
В области законодательства, основных технологических процессов и физических условий на
современной свиноферме мы не видим существенного потенциала экономии энергии (например,
за счет усиленной изоляции). Есть над чем поработать в области регулировки (она должно быть
более гибкой, больше внимания следует уделять рациональному использованию энергии),
однако и это вряд ли приведет к существенной экономии энергии.
При этом 70–85% потерь энергии обусловлены вентиляцией помещений, необходимой для
поддержания концентрации вредных веществ на допустимом уровне. Потери на вентиляцию в
любом случае составляют большую часть всех потерь, поэтому вполне логично уделить этому
аспекту особое внимание.
Эту, казалось бы, безвозвратно потерянную энергию на самом деле можно вернуть – благодаря
воздушно-воздушным теплообменникам, КПД которых в зависимости от особенностей системы
составляет от 30 до 85%. При этом первостепенную значимость приобретает согласование
отвода отработанного воздуха, схемы отопления, а также способа подвода воздуха с системой
рекуперации тепла. Для достижения оптимальных результатов необходимо ставить реальные
цели и проектировать систему исходя из них.
Принцип действия
Основной принцип действия воздушно-воздушного теплообменника представляется очевидным.
Мимо (по возможности) узких теплопроводящих камер (модулей) циркулируют физически
разделенные потоки поступающего и отходящего воздуха. Поскольку воздушные массы по
законам термодинамики стремятся к равновесию, более теплый воздух стремится отдавать, а
более холодный – принимать энергию. За счет нагрева и охлаждения материала
теплообменника и связанного с этим теплообмена между воздушными массами происходит
выравнивание уровней энергии. Отходящий воздух охлаждается, поступающий воздух
нагревается.
Нетрудно понять, что теоретическая максимальная производительность воздушно-воздушного
теплообменника определяется передачей «избыточной» энергии от отходящего воздуха к
поступающему воздуху до достижения теплового равновесия между ними.
Количество энергии в потоке отходящего воздуха зависит преимущественно от пропускной
способности по воздуху, температуры и – поскольку вода очень хорошо аккумулирует тепло – от
влажности воздушной массы.
Важная информация
Чтобы оборудование работало максимально эффективно, нужно учитывать следующие
моменты:
1. Теплообменники должны быть рассчитаны на ожидаемое количество подаваемого воздуха.
При правильном планировании и использовании современных методов изоляции и регулировки
можно полностью отказаться от обогрева подсобных помещений. Применять целенаправленный
обогрев основных помещений имеет смысл только перед первым (повторным) содержанием в
хлеву. Однако общее время такого обогрева невелико – в зависимости от вида помещения (для
откормочных животных, для поросят, для свиноматок) оно составляет от нескольких дней до
нескольких недель. Очень приблизительно можно определить это как одну пятую от суммарного
расхода воздуха в течение лета.
2. Полученная энергия должна использоваться рационально.
Нет смысла снова подводить 120-килограммовым животным тепло, произведенное ими в
результате энергозатрат и отведенное из стойла. Теоретически это может представлять собой
какую-то выгоду в киловаттах, но на практике это не что иное, как перегрев животных их же
теплотой. Но если есть возможность выбора – куда направить эту массу поступающего воздуха,
– то открываются дополнительные возможности использования энергии. Например, вполне
логично направить энергию на обогрев более мелких и молодых животных – ведь им требуется
больше тепла для поддержания жизнедеятельности и здоровья. В традиционных системах такие
помещения отапливаются дополнительно; в нашем случае тоже, но без дополнительных затрат.
3. Системы рекуперации тепла работают уже при колебаниях температуры.
В качестве примера можно привести довольно значительные колебания дневной и ночной
температуры летом. В этом случае системы рекуперации тепла делают климат в
животноводческих помещениях более ровным, полностью или частично сглаживая колебания
температуры. Во многих из наших систем рекуперация тепла активируется уже при наружной
температуре ниже 18°C. Если теплообменник не нужен, то, само собой, его можно полностью
или частично переключить на параллельный контур.
4. Системы рекуперации тепла улучшают качество воздуха.
Качество воздуха здесь не идет ни в какое сравнение с традиционными системами, что хорошо
не только для животных, но и для людей. На обычных предприятиях без рекуперации тепла
зимой, например, из соображений экономии энергии (высокие цены на газ) часто приходится
снижать количество поступающего воздуха до минимума, что приводит к высоким
концентрациям вредных веществ в воздухе. Новые технологии позволяют экономить без ущерба
для качества воздуха.
5. Системы рекуперации тепла снижают относительную влажность воздуха.
Влажность воздуха снижается примерно на 20%, что благоприятно влияет на здоровье
животных, в частности уменьшает частоту заболеваний копыт благодаря тому, что щель между
ними становится более сухой.
Если правильно применять принцип рекуперации тепла в течение всего года, но прежде всего в
переходные периоды (весна и осень) и при значительных колебаниях температуры, то мощность
теплообменника будет использоваться максимально эффективно.
Экономия энергии
На основе данных, любезно предоставленных нам некоторыми из наших клиентов, мы можем
сделать достаточно точные прогнозы относительно ожидаемой теплопроизводительности
системы.
Пример: измеренные значения для MFK 150 (зима 2010 года)
Расход электроэнергии с учетом
снижения напора нагнетательного
вентилятора (ок. 1 кВт)
Отходящее тепло
(бесплатно)
Теплопроизводительность
ок. 85 кВт (на 1 кВт)
Вихревой теплообменник hdt-
Достигнутая теплопроизводительность: 85 кВт
на 1 кВт электроэнергии
85 кВт на 1 кВт электроэнергии всегда в вашем
распоряжении для улучшения качества воздуха
Это означает ежегодную экономию 126 500 кВт—ч энергии
или уменьшение годовых выбросов CO2 E на 28 т
(при ежегодной загрузке 17% и использовании природного газа в качестве энергоносителя)
Ниже мы приводим описание некоторых из многочисленных реальных предприятий,
применяющих данную технологию, и достигнутые благодаря ей результаты.
Предприятие 1: ок. 170 воспроизводящих свиноматок
Янфрид Люке (Janfried Lüke), Essener Weg 51, 49325 Melle, тел.:05422 924905, сотовый: 0173
258 32 31, эл. почта: [email protected]
Результат оборудования новыми теплообменниками новых и старых производственных
мощностей:
Средний расход жидкого топлива: раньше – 20 000 л (мягкие зимы);
после переоборудования: 5000 л (суровые зимы). Выброс CO2 уменьшен на 46 т.
При тогдашней средней стоимости литра топлива 0,60 евро это дает ежегодную экономию
примерно 9000 евро. Относительно высокие капиталовложения – ок. 28 000 евро – вызваны
тем, что переоборудование обходится значительно дороже, чем оборудование «с нуля». Тем
не менее даже в этом случае расходы окупаются за три года.
Вот что говорит руководитель предприятия г-н Люке: „Эффективность выросла ощутимо,
при этом за счет более интенсивного воздухообмена зимой и сглаживания перепадов
температуры улучшилось здоровье животных. Благодаря продуманной системе мойки оба
теплообменника hdt не требуют много обслуживания“. Вот еще одно высказывание Люке:
„После этого я, уже нисколько не сомневаясь, установил новый вихревой теплообменник hdt в
моем недавно построенном помещении для откормочных животных“.
Предприятие 2: ок. 880 свиней
Вольфганг Шультен (Wolfgang Schulten), Feldhausen 1, 49740 Haselünne-Flechum, тел.: 05962
695, Fax: 05962 695, эл. почта: [email protected]
Предприятие в конце 2009 года было дооборудовано теплообменником hdt-MFK (помещение
для откормочных животных (построено в 2004 году)). До этого были довольно высокие
затраты энергии из-за вентиляции кормового прохода с конвекторным отоплением.
Средний расход газа: раньше – от 26 000 до 28 000 м³ (мягкие зимы),
после переоборудования: ок. 1600 м³ (суровые зимы). Выброс CO2 уменьшен на 59 т CO2.
Кроме того, благодаря переоборудованию системы вентиляции с увеличением поперечного
сечения каналов (≤ 3 м/с) и применению измерительных вентиляторов расход
электроэнергии в течение того же периода уменьшился примерно на 30%.
Предприятие 3: ок. 450 воспроизводящих свиноматок
Братья Матиус (Maathuis GbR), Kanalstraße 5, 49846 Hoogstede, тел.: 05944 9605, сотовый
(младший): 0162 3250508, сотовый (старший): 0173 25 30 989, эл. почта: [email protected]
Теплообменники hdt-MFK во всех трех видах свинарников: для свиноматок, для опороса, для
поросят.
Очень низкие производственные расходы на поросенка.
Последние данные на 2011 год: 1,22 евро на поросенка до 25 кг
Предприятие 4: ок. 4200 мест для поросят:
Grafemeyer Sauenhaltung GmbH & Co. KG, Vor dem Moore 7, 49401 Damme-Osterfeine, тел.:
05491 7649, сотовый: 0160 12 56 769, эл. почта: [email protected]
Два теплообменника hdt-MFK
Очень низкие производственные расходы на поросенка.
Последние данные на январь 2011 года: расходы на отопление – ок. 0,20 евро на поросенка
Предприятие 5 ок. 2000 свиней и 1000 мест для поросят:
Клеменс Хакер (Clemens Haker), Bahnhofsstraße 2, 49688 Lastrup-Hemmelte, тел.: 04477 369,
сотовый: 0152 08978212, эл. почта: [email protected]
Два теплообменника hdt-MFK дополнительно установлены в помещении для откормочных
животных, один теплообменник hdt-MFK дополнительно установлен в свинарнике для
поросят.
Значительное снижение расходов на отопление в помещении для откормочных животных и в
свинарнике для поросят при одновременном улучшении качества воздуха в обоих из них.
Основные принципы эксплуатации систем рекуперации тепла
Для достижения приведенных выше впечатляющих результатов необходимо, чтобы поток
поступающего воздуха был направлен непосредственно на животных, а поток отходящего
воздуха поступал непосредственно в теплообменник. Система должна транспортировать
большие массы воздуха – носителя отведенного тепла – без потерь на большие расстояния,
чтобы подвести это тепло к нужным помещениям. Поэтому настоятельно рекомендуется уделить
особое внимание теплоизоляции воздушных каналов в обоих направлениях. Нарушения
герметичности недопустимы, поэтому обратите особое внимание на проблемные места: каналы,
двери, заслонки и т. д.
Схема регулировки также должна быть адаптирована к особенностям системы. Рекомендуется
предусмотреть для вытяжных вентиляторов две регулировочных группы. Первая из них,
расположенная в самом теплообменнике, должна самостоятельно достигать основной нагрузки.
Вторая выполняет все функции, связанные с регулировкой. Если имеющейся массы воздуха
недостаточно, подключается второй вентилятор, и вторая регулировочная группа регулирует
расход воздуха в сторону уменьшения, обеспечивая оптимальный общий расход. Та же схема
регулировки применяется при подключении остальных групп вентиляторов. Требуемая общая
производительность по воздуху обеспечивается и регистрируется современной системой
регулировки, определяющей и применяющей требуемую мощность для каждой группы
вентиляторов.