Устройство обогрева сельскохозяйственных животных

 

Изобретений относится к сельскому хозяйству , г именно к животноводству, и может быть использовано в системах искусственного микроклимата, включающих обогревательное оборудование, при частой смене опытных партий выращиваемых животных различных видов, пород, возрастов . Цель изобретения - повышение точности регулирования температурного режима в зонах обитания животных. Устройство предусматривает регулирование температуры воздуха в животноводческом помещении в соответствии с требованиями зоотехнолоИзобретение относится к сельскому хозяйству , к области животноводства и может найти применение при обогреве животных, выращиваемых и содержащихся в помещениях , оборудованных установками искусственного климата для создания требуемых по зоотехнологическим нормативам тепловых условий в зонах обитания животных и птиц. Преимущественно данное изобретение предназначено для автоматического обеспечения и поддержания заданного режима теплоощущений сельскохозяйственных жигии по выращиванию и содержанию животных в помещениях, оборудованных обогревателями с различными видами теплопередачи. Устройство осуществляет измерение температуры воздуха (датчик 1), температуры поверхности ограждающих строительных конструкций помещения (датчик 2), инфракрасной облученности (датчик 3) и температуру обогреваемого пола или контактного обогревателя в зоне обогрева (датчик 4), а также скорости движения воздушной среды (датчик 5) Б помещении с обогреваемыми зонами обитания животных . На основании измеренных величин определяют в вычислительном блоке 6 действительное значение ощущаемой животными температуры, сравнивают вычисленное значение с заданным по технологии значением ощущаемой температуры в зависимости от вида и возраста животных и по результату сравнения корректируют режим обогрева зоны обитания животных с помощью первого и второго регуляторов 22, 23, воздействующих на две группы обогревателей 24, 25. 2 ил. вотных в зонах обогрева посредством многоканальной измерительной системы тепловых параметров микроклимата и двухканальной системы регулирования температурного режима обогреваемого пола зоны обитания животных и теплового лучистого потока от инфракрасного обогревателя в зоне обогрева. Целью изобретения является повышение точности регулирования температурного режима в зоне обитания животных. Ё XI О ю 00 ю Ч) ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (51)s А 01 К 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1690639 (21) 4824114/15 (22) 15.05.90 (46) 23.09.92. Бюл. М 35 (71) Хозрасчетная фирма "Кварц" при Научно-производственном объединении "Союзмединформ". (72) А.В. Дубровин (56) Авторское свидетельство СССР пк 1690639, кл. А 01 К 29/00, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЬ:Х ЖИВОТНЫХ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, э именно.к животноводству, и может быть использовано в системах искусственного микроклимата, вкл ючэющих обогревательное оборудование, при частой смене опытных партий выращиваемых животных различных видов, пород, возрастов. Цель изобретения — повышение точности регулирования температурного режима в зонах обитания животных. Устройство предусматривает регулирование температуры воздуха в животноводческом помещении в соответствии с требованиями эоотехнолоИзобретение относится к сельскому хозяйству,.к области животноводства и может найти применение при абогреве животных, выращивземых и содержащихся в помещениях, оборудованных установками искусственного климата для создания требуемых по зоотехнологическим нормативам тепловых условий в зонах обитания животных и птиц.

Преимущественно данное изобретение предназначено для автоматического обеспечения и поддержания заданного режима теплоощущений сельскохозяйственных жиЖ 1762829 А2 гии па выращиванию и содержанию животных в помещениях, оборудованных обогревателями с различными видами теплопередачи. Устройство осуществляет измерение температуры воздуха (датчик 1), температуры поверхности ограждающих строительных конструкций помещения (датчик 2), инфракрасной облученности (датчик

3) и температуру обогреваемого пола или контактного обагревателя в зоне обогрева (датчик 4), а также скорости движения воздушной среды (датчик 5) в помещении с обогреваемыми зонами обитания животных..На основании измеренных величин определяют в вычиалительном блоке 6 действительное значение ощущаемой животными температуры, сравнивают вычисленное значение с заданным по технологии значением ощущаемой температуры в зависимости от вида и возраста животных и по результату сравнения корректируют режим обогрева зоны обитания животных с помощью первого и второго регуляторов 22, 23, воздействующих на две группы обогревателей 24, 25. 2 ил. ватных в зонах обогрева посредством многоканальной измерительной системы тепловых параметров микроклимата и двухканальной системы регулирования температурного режима обогреваемого пола зоны обитания животных и теплового лучистого потока от инфракрасного обогревателя в зоне обогрева.

Целью изобретения является повышение точности регулирования температурного режима в зоне обитания животных.

1762829

Указанная цель достигается путем выполнения следующих приемов; измерение температуры воздуха в зоне обогрева, измерение температуры поверхности контактного обогревателя. размещенного в зоне обитания животных, внутренний нагрев контактного обогревэтеля. измерение температуры поверхности ограждающих строительных конструкций помещения, измерение величины радиационного теплового потока в зоне обогрева, задание ощущаемой поголовьем температуры в зоне обогрева в зависимости от возраста поголовья, регулирование мощности обогрева зоны обитания животных, причем с целью повышения точности регулирования температурного режима в зоне обитания животных, дополнительно измеряют скорость движения воздуха в помещении. определяют по данным измерений действительное значение ощущаемой температуры в зоне обогрева по формуле ! оп = Мв + В Тя + СЕ + 0 Т пол + MVg, где А, В, С, О, M — коэффициенты пропорциональности, зависящие от вида и возраста животных и от условий теплообмена в зоне обогрева; t« — действительное значение ощущаемой животными температуры в зоне обогрева, "»; t — текущее значение температуры воздуха в помещении с зонами обогрева, С; тя — текущее зна-:ение температуры поверхности ограждающих конструкций помещения, усредненное по их площадям, С; Š— текущее зна;енле ино фракоэсной облученности в зоне обогрева, Вт/м; t по — текущее значение температуры поверхности контактного обогревателя или обогреваемого пола в зоне обитания животных, С; J> — текущее значение ско рости движения воздуха в помещении на уровне размещения поголовья, м/с; сравнивают вычисленное и заданное значения ощущаемой температуры и по результату сравнения корректируют обогрев зоны обитания животных.

На фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — графическая зависимость мощности явных тепловцделений организма животного от температуры и скорости движения воздуха в животноводческом помещении.

Устройство содержит датчик 1 температуры воздуха. датчик 2 температуры поверхности ограждающих строительных конструкций, датчик 3 инфракрасной облученности, датчик 4 температуры поверхно55 входом сумматора, причем его второй вход соединен с выходом введенного пятого задатчика значения константы, первый вход которого подключен к выходу задэтчика возраста животных.

50 сти первой группы обогревателей, датчик 5 скорости движения воздуха, выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и шестым входами вычислительного блока 6 и, соответственно, с первыми входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого элементов 7, 8, 9, 10, 11 умножения, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого, второго, третьего, четвертого и пятого задатчиков 12, 13, 14, 15, 16 значения константы, а выходы — с соответствующими входами сумматора 17, причем вторые входы задатчиков 12, 13, 14, 15. 16 значения константы обьединены и подключены к седьмому входу вычислительного блока 6. к выходу задатчика 18 вида животных и ко второму входу задатчика 19 температуры, а их первые входы обьединены и подключены к пятому входу вычислительного блока 6, к выходу задатчика 20 возраста животных и к первому входу задатчика 19 температуры, выход к .торого соединен через двухвходовыл делитель 21 с неинвертирующими входами перього и второго регуляторов 22. 23, инвертирующие входы которых обьединены и подключены к выходу вычислительного блока 6 и к выходу сумматора 17, а к их выходам подключены соответственно первая и вторая группы обогревателей 24, 25.

Существенными признаками устройства являются:

Сходные с llpGTGTHAoM:

1. Наличие датчиков температуры воздуха„темпарлт:,. ры поверхности ограждающих строительных конструкций, инфракрасной облученности, температуры поверхности обогр- .вателя, выходь которых соединены с входами вычислительного блока.

2, Выход вычислительного блока соединен с инвертирующими входами регулятором с подключенными на их выходах обогревателями.

3. Неинвертирующие входы регуляторов соединены через двухвыходовый делитель "= выхода задатчика возраста животных.

Отличительные от прототипа признаки:

4, Введен датчик скорости движения воздуха.

5. В вычислительный блок введен пятый элемент умножения, первый вход которого соединен с выходом датчика скорости движения воздуха, а выход — с дополнительным

1762829

6. Вторые входы задатчиков значения константы присоединены к выходу дополнительно введенного задатчика вида животных и ко второму входу задатчика температуры.

Использование признаков 4, 5, 6 позволяет достичь цели изобретения в условиях изменения подачи приточной, либо вытяжной вентиляционной системы сельскохозяйственного производственного помещения, а также в случае смены вида обогреваемых животных, если таковая возможность допускается на предприятии, например, при острой необходимости либо в условиях машинно-испытательной станции, где проверяются различные технологические приемы и новое оборудование для их осуществления и необходимо поддерживать заданный тепловой режим для животных, не меняя при этом систему технических средств обогрева.

Пример осуществления устройства и обоснование его режимных параметров иллюстрируется нижеследующим.

В промышленном зале для напольного выращивания бройлеров. имеющем габаритные размеры 96 <18 к4 м. по проекту в две линии по 13 штук в линии расположены обогревательные зонть1 типа электробрудера БП-1А, тепловой поток от которых имеет заметную радиационную составляющую.

По требованию инструкции по эксплуатации зонт брудера должен быть поднят над уровнем древесно-стружечной подстилки, на которой размещаются цыплята, не более чем на 10Ä.15 см.

Однако; с целью облегчения контроля за павшей птицей и выбраковки некондици, онных цыплят, обслуживающий персонал поднимает зонты обогревателей на высоту до 1 м, что приводит, с одной стороны, к черезмерному перерасходу электроэнергии, т. к, брудеры оборудованы автономными регуляторами температуры типа РТБ-1, которые вынуждены непрерывно обеспечивать нагрев движущихся потоков воздуха, а с другой стороны — к появлению влияния на цыплят значительного воздействия охлажденных, особенно в зимнее время, стен и потолка помещения, а также возросшего движения ветра, или сквозняков, от которых опущенный вниз брудер защищает достаточно.

Таким образом, ощущаемая цыплятами температуре при использовании зонтичного обогревателя с лучистой составляющей теплового потока составляет:

- нижний край зонта нэ уровне подстилки, при этом ограждающие строительные конструкции помещения закрыты от цыплят зонтом. и их температуру учитывать не надо, также отсутствует влияния движения воздуха в помещении на цыплят: топ1 Atilt + В тй1+ CEt+ 0 хпол1+ М >О, (1)

- если цыпленок лежит;

ton2 = Атвуд+ В tpt + CEt + 0 > О+ М «О, (2)

10 - если цыпленок стоит, т. е. не касается оперением подстилки, поэтому не учитывается температурное влияние пола.

Зонт обогревателя поднят на высоту порядка 1 м, что и выполняется всегда при

15 применении чисто инфракрасных локальных обогревателей с лучистой теплопередачей от излучателя к обогреваемому объекту: топз = A42+ В tR2+ CE2+ D тпоп2+ МЧв2. (3)

- если цыпленок лежит; топ4 = Ats2 + В tR2+ СЕ2 + D к0+ МЧв2, (4)

25 -если цыпленок стоит.

В указанных вариантах приняты обозначения:

tB — температура воздуха под зонтом

30 брудера. В первые сутки выращивания по технологии принятоЪ1=35 С; E> — инфракрасная облученность в зЬне обогрева. У электообрудерэ она достигает порядка 50

Вт/м, хотя экранированием трубчатых

35 электронагревателей брудера можно превратить его в чисто конвективный для более точного соответствия теплового режима требуемому по зоотехнологии, т. е, для обеспечения top = ts> = 35 С в первые сутки, 40 тогда величина Е1 для наглядности поимерэ может быть принята: Е1 —; t>2— температура воздуха в помещении. По технологии выращивания цыплят в первые сут. ки тРебУетсЯ 1вг = 28 С; Ег — имфРэкРэснэЯ

45 облученность в зоне обогрева при поднятом электробрудера. В соответствии с предыду. щим и для облегчения расчета Ег = О Вт/м г для брудера БП-1А с эаэкрэнированными излучателями теплоты; t non — температура

50 подстилки, принята равной температуре воздуха в зоне обогрева, т. е. т по» "t» = 35 С;

Хп вг = t>2 = 28 С; Vâ — скорость движения воздуха в зоне обогрева. Принято, что при опущенном брудере V» = 0 м/с, при подня55 том Чвгмэксимальная издопустимых потехнологии; т, е. Чвг= 0,5 м/с; t R — температура ограждений, если зонг закрывает стены и пол, то следует t Rl принять равной температуре под зонтом, т.е. г я1=:35" С, г R2=28ОС.

1762829

Таким образом, при опущенном зонте для цыпленка любого возраста: топ1= А 35+ В 35+ 0 35, С; (1)

ton2=A 35+ В 35=35 С. (2)

При поднятом зонте:

tong = А 28+ В 28+ О 28+ МЧв, С; (3)

Ьп4-А 28+ В 28+ М 0,5, С. (4)

Из уравнения (2) следует, что А + В " 1.

Из(1) известно, что В - 0,56 для цыплят при достаточных температурных окружающей среды. Отсюда А = 0,44.

Согласно графикам на фиг. 2 следует, что уравнение (4) может быть интерпретировано так: одинаковые теплоощущения при разных скоростях движения воздуха соответствуют разным значениям температуры воздуха, напримЕр, при ts2-28 С и Vs2 = 0,5 M/с:

ton4(ta2; Vs2)t Ve -0 « 17 С.

ДЛя ts2 - 28 С и Vsç = 0,3 м/с:

lon4(ts2; Vs3) ) Чв -0 23 C.

Это положение графика подтверждается результатами выравнивания по (2):

1оп4 = 40- {40- ts)(1 + 1,8Чв): т п4(28; 0,5) = 40 - (40 - 28)(1 +

+ 1,8 0.5) - 17.2 С;

tоп4(28; 0,3) = 40 - (40 - 28)(1 +

+ 1.8 0,3) = 21,52 С, Отсюда можно найти величину коэффициента М перед величиной скорости движения воздуха:

ton4 — Ats —  rR

17,2 — 0,44 28 — 0,56 28

Ф

Проверим M для данных при Чвз 0,3, ton4{28; 0.3) - 21,52 С:

„„21,52 — 28 — — 21.6

0,3

Таким образом, найдена величина

М = -21.6 для цыплят суточного возраста, т, е. при Тц = 1 сут.. где Тц — возраст цыплят.

Аналогично определяется М для животных произвольного возраста. Понятно, что с ростом цыплят улучшаются теплозэщитные свойства оперения и уменьшается степень зависимости теплоощущений цыплят от скорости движения воздушной среды. Покажем

5 зто численно. По (2) известна зависимость значения ощущаемой температуры цыпленка определенного возраста от факторов 1в и Чв.

10 оп(в Va, Тц) *40-(40- твф +

+ (1,81 - 0,01 1(Тф - 1))Ч,);

ton4(28, 0,5; 15) 40 - 12(1 +

+(1,81 -0,011 14) 0,5) = 18,06;

Лton4 = 18,06- 17,2 = 0,86 С, т. е. 15-суточная птица на 0,86 С меньше чувствует охлаждающее влияние движуще20 гося воздуха. Отсюда

18.06 — 28 19,88

0,5

25 Таким образом, рост Тц приводит к увеличению величины М и уменьшению ее абсолютного значения. Это важный практически вывод для построения устрой; ства: следует величину Тц с выхода задатчи30 кз 18 возраста животных подавать нз неинвертирующий вход эадатчика 16 значения константы М, причем этот задатчик 16 должен содержать одновременно и элемент смешения для получения отрицательного

35 значения величины M на своем выходе.

Остается определить величину константы О для цыплят, учитывающей влияние обогреваемого, либо холодного пола на теплоощущения ць плят. Очевидно, что величи40 на О, имеющая положительный знак, уменьшается с возрастом, так как более густое и длинное оперение становится худшим проводником теплоты от контактного обогревателя с возрастом. Соответственно, 45 величина возраста T»должна подаваться нз инвертирующий вход задатчика 10 значения константы D.

Аналогично. на первый вход задатчика

9 значения константы C подается величина

50 возраста животных, при росте которого упучшается теплозэщита от лучистой энергии инфракрасного источника дополнительного обогрева, размещенного в зоне обитания животных. Произведение СЕ с

55 возрастом уменьшается, что приводит к снижению расчетного значения ощущаемой температуры. Именно поэтому нет практически смысла стремиться поддерживать с ростом возраста поголовья животных неиэ1762829

10 откуда становится понятным, что А + В = 1 всегда, в том числе и для животных различ- 2 иых возрастов. Поэтому зависимость А и В от возраста животных практически отсутствует, что соответствует близкому к нулю коэффициенту передачи задатчиков 7, 8 зиаче,i;-.я -;.оистаиты А и В по их первым 3 входа

Вторые входы всех задатчиков 7, 8, 9, 10, 11 значения константы связаны с задатчиком 18 вида животных. Обогреваемыми могут быть цыплята, поросята и вообще лю- 3 бой молодняк животных и птиц различных пород, линий и кроссов. Понятно, что поросята, не имеющие шерстяные покрова. Сильнее подвержены влияии.о радиационных и контактных обогревателей и воздействию 4 сквозняков, чем, например, ягнята с достаточно плотным волосяным покровом. Поэтому необходимо при переходе от одного вида животных к другому изменять значения соответствующих констант, что легко осуществить в устройстве изменения коэффициентов передачи задатчиков 7, 8, 9, 10, 11 значения константы по их вторым входам.

Устройство работает следующим образом, Задатчик 18 вида животных устанавливает величины констант иэ выходах эадатчиков 12, 13, 14, 15, 16 значения констант, Задатчик 20 возраста животных отсчитывает время выращивания поголовья животных и изменяет значения констант А, B. С, О, M. Датчики 1. 2, 3, 4, 5 подают на входы элементов 7, 8, 9, 10, 11 умножения сигналы о температуре воздуха, о темпераменной величину ощу.цаемой температуры с помощью достаточно энергоемких инфракрасных обогревателей, и по существующим рекомендациям даже снижают лучистый поток по мере роста возраста животных. Таким образом, первый вход задатчика 9 значения константы С должен быть ин вертирующим.

Коэффициенты А и В характеризуют условия теплообмена животных путем конвекции с малоподвижной или даже неподвижной воздушной средой температурой ъ и с учетом радиации с ограждающих поверхностей имеющих температуру т я, Например, в климатической камере без вынужденной кон векции и без источников лучистой энергии и при температуре стенок камеры т R равной температуре воздуха t и в ней ощущаемая стоящим биологическим объектом температура равна температуре воздуха, т, е. акоп = Ate + В TR = (А + В)тв = (в, туре поверхностей ограждающих строительных конструкций в помещении, усредненной по их площадкам, о инфракрасной облученности в зоне обитания животных, о

5 температуре обогреваемого пола или обогревателя контактного типа, о скорости движения воздуха в животноводческом помещении.

Сигналы произведений с выходов эле10 ментов 7, 8, 9, 10, 11 умножения подаются на сумматор 17, на выходе которого получается сигнал об ощущаемой животными температуре помещения в зоне обогрева. Этот сформированный в соответствии с (1), (2)

15 сигнал подается на управляющие входы регуляторов 22, 23, на задающие входы которых через делитель 21 подается сигнал заданной по технологии ощущаемой температуры с задатчика 19 температуры. В ниж20 них, контактных, обогревателях 24 первой группы и верхних, инфракрасных, обогревателях 25 второй группы выделяются тепловые мощности, обеспечивающие требуемый тепловой режим животных, причем в поме5 щении создается со всех сторон достаточно равномерное по интенсивности тепловое поле.

При .:..=.. .а--:еиии в результа" е действия случайных факторов любого из измеряемых

0 параметров микроклимата устройство автоматически корректирует режим. обогрева и устанавливает новое состояние динамического равновесия при обогреве температурного поля в помещении животных.

5 Таким образом, устройство позволяет достичь любого заданного теплового режима обогрева животных и поддерживать его автоматически в условиях отклонений измеряемых параметров микроклимата, чем

0 обеспечивается высокая точность технологии обогрева поголовья и соответствующее повышение его продуктивности.

Формула изобретения

45 Устройство для обогрева сельскохозяйственных животных по авт. св. M 1690639, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования температурного режима в зоне обитания живо50 тных, оио снабжено датчиком скорости движения воздуха B животноводческом помещении, пятым элементом умножения, задатчиком вида животных и пятым задэтчиком значения константы, первый вход ко55 торого соединен с выходом задатчикэ возраста животных, а выход последнего подключен к вторым входам задатчиков значенияя констант и задатчика температуры, при этом выходы датчика скорости воздуха в животноводческом помещении и пятого

1762829

12 задатчика значения константы связаны со- пятого элемента умножения, выход котороответственно с первым и вторым входами го соединен с пятым входом сумматора.

1„ с

Редактор В.Козлова

Заказ 3398 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Ъ ф (l

1 3

Составитель A.Äóáðîâèí

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.ВоРович