Брудер для обогрева сельскохозяйственных животных и птицы
Владельцы патента RU 2327344:
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к технологиям выращивания молодняка и содержания сельскохозяйственных животных и птицы. Брудер представляет собой жесткую конструкцию теплоизолирующего элемента с установленными под теплоизолирующим элементом источниками нагрева. По периметру конструкции брудера размещены вертикальные теплоизолирующие шторки, покрытые с обращенной к зоне обогрева их стороны лучеотражающим в диапазоне работы излучателей материалом, высота которых достаточна для касания их нижней кромкой пола зоны обогрева и установлена посредством их креплений на конструкции теплоизолирующего элемента. Шторки со стороны своей нижней кромки имеют вертикальные разрезы. По периметру конструкции брудера на дополнительных элементах крепления установлены вертикальные опоры. Конструкция брудера имеет возможность перемещения по высоте вдоль вертикальных опор. В центральных частях нижних кромок противоположных шторок брудера проделаны дополнительные отверстия для входа или выхода животных и птицы и для улучшения вентиляции зоны обогрева через шторки. В зоне обогрева брудером размещены разновысокие насесты для птицы, а в шторках по периметру брудера имеются прозрачные окошки из теплоизолирующего материала для наблюдения обслуживающим персоналом за жизнедеятельностью поголовья животных и птицы в зоне обогрева брудером. Упрощается обслуживание брудера, расширяются функциональные возможности. 3 ил.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, к технологиям выращивания молодняка и содержания сельскохозяйственных животных и птицы. Преимущественно изобретение относится к локальному электрообогреву крольчат, поросят-сосунов, ягнят, цыплят, гусят и индюшат брудерами.
Известен конвективно-радиационный электробрудер для цыплят в виде металлического зонта с установленными в его верхней части трубчатыми электронагревателями (см. Рекламный проспект «Брудер БП-1А». М.: Внешторгиздат. Изд. № П122/3086. 1986. 1 с.). Отличается высокой надежностью и электробезопасностью.
Недостатками этого широко распространенного брудера являются технологические неудобства при его эксплуатации из-за его значительных массогабаритных показателей и высокий расход электроэнергии из-за большого воздухообмена брудера.
Известен брудер-домик для поросят-сосунов в виде соприкасающегося с полом свинарника купола в форме половины разрезанного поперек и вертикально стоящего на цилиндрическом основании параболоида вращения из прозрачной пластмассы с установленными вблизи его вершины инфракрасной и ультрафиолетовой лампами (см. а.с. СССР №1340679, А01К 29/00. Домик для поросят-сосунов. / А.К. Лямцов, Р.Н. Торосян, В.В. Засыпалов. // БИ. 1987. №36. См. также: Засыпалов В.В., Лямцов А.К., Торосян Р.Н. Брудер для поросят-сосунов с ИК обогревом и УФ облучением. / Техника в сельском хозяйстве. 1989. №2. С.14-15). Для входа и выхода поросят имеется одно отверстие с также прозрачными шторками, которое расположено на уровне пола помещения. Данное техническое решение имеет явные энергетические преимущества перед известными обогревателями брудерного типа и еще большие энергетические преимущества перед обычными инфракрасными обогревателями с лучеотражающей арматурой за счет использования теплоты от нагреваемой излучателем подстилки внутри купола, отсутствия сквозняков и, соответственно, отсутствия большой конвективной теплоотдачи зоны обогрева, и удобства управления тепловым режимом.
Недостатками является потеря части лучистой энергии через прозрачные для излучения стенки конструкции брудера-домика и потеря части энергии нагретого воздуха путем кондукции через пластмассовые ограждения с их достаточно высокой теплопроводностью.
Указанные недостатки известного и аналогичных ему технических решений брудеров для сельскохозяйственных животных обусловлены, либо высокими массогабаритными показателями их конструкций, либо невысокой электрической безопасностью, либо потерей части лучистого теплового потока через прозрачные стенки, либо потерей части тепловой энергии конвекцией нагретого в зоне обогрева воздуха за счет сквозняков или кондукцией тепловой энергии через недостаточно теплоизолирующие стенки брудера.
Известен брудер для обогрева сельскохозяйственных животных и птицы, представляющий собой жесткую конструкцию теплоизолирующего элемента, с установленными под теплоизолирующим элементом источниками нагрева, причем по периметру конструкции брудера размещены вертикальные теплоизолирующие шторки, покрытые с обращенной к зоне обогрева их стороны лучеотражающим в диапазоне работы излучателей материалом, высота которых достаточна для касания их нижней кромкой пола зоны обогрева и установлена посредством их креплений на конструкции теплоизолирующего элемента, причем шторки со стороны своей нижней кромки имеют вертикальные разрезы.
Недостатками данного технического решения являются неудобство механического изменения высоты брудера с возрастом животного или птицы посредством обыкновенной системы подвеса брудера к потолку производственного помещения с помощью тросовой системы, не всегда достаточный воздухообмен внутри брудера, визуально полная закрытость конструкции и соответствующая невозможность слежения персоналом за животными или за птицей, использование из всего обогреваемого объема под зонтом брудера только поверхности плоскости пола под брудером.
Указанные недостатки обусловлены сложностью и неудобством регулировки высоты шторок в подвешенной конструкции брудера, чрезмерным повышением температуры внутреннего воздуха в производственном помещении в летний и в переходный тепловые периоды года и при авариях в системе общего обогрева и вентиляции помещения, отсутствием средств наблюдения за жизнедеятельностью поголовья, отсутствием технических средств уплотнения посадки поголовья в зоне обогрева.
Задачей изобретения является упрощение обслуживания брудера и соответствующее повышение технологичности процесса локального обогрева, улучшение воздухообмена зоны обогрева брудером, повышение удобства визуального контроля за жизнедеятельностью поголовья. Другой задачей изобретения является расширение функциональных возможностей энергоэкономного брудера при его работе в широком диапазоне изменения численности поголовья животных или птицы в производственном помещении за счет увеличения плотности посадки поголовья в зоне обогрева.
В результате использования изобретения брудер, который по существу просто стоит на полу помещения для животных или для птицы, легко перемещают по высоте путем передвижения его конструкции по вертикальным опорам с последующей фиксацией высоты брудера посредством дополнительных креплений. При этом высота брудера при малом возрасте и, соответственно, размерах обогреваемого поголовья минимальна в целях всемерной экономии электроэнергии. С возрастом поголовья высоту брудера приходится соответственно увеличивать, при этом растет выделяемая обогревателем тепловая мощность и временная инерционность при управлении тепловым режимом брудера, поскольку увеличивается обогреваемое пространство под более высоким брудером.
Вертикальные разрезы шторок позволяют животным без особенных усилий выходить из-под брудера, отклоняя или отгибая часть разрезанных участков шторки под действием своего тела, и так же входить в зону обогрева брудером, воздействуя на разрезанные участки шторки и отгибая их внутрь зоны обогрева. Без влияния тела животного шторки занимают вертикальное положение и отражают инфракрасную теплоту внутрь зоны обогрева, одновременно предотвращая конвективные потери теплоты брудером за счет перемещения воздуха между зоной обогрева брудером и остальным пространством помещения. Шторки имеют вертикальные разрезы, вследствие чего обеспечивают свободный вход животных под брудер и их выход из-под него. Однако в ряде случаев, например, при чрезмерном повышении температуры внутреннего воздуха в производственном помещении в летний и в переходный тепловые периоды года, или при авариях в системе общего обогрева и вентиляции помещения, может быть существенно ухудшен воздухообмен брудера. Это немедленно приведет к проблемам при дыхании поголовья и к соответствующей потере его продуктивности. Поэтому, несмотря на незначительную дополнительную потерю брудером теплоты, приходится прорезать в нижних центральных частях противолежащих шторок дополнительные отверстия для улучшения воздухообмена струями воздуха, проходящими через центральную часть зоны обогрева. Таким образом, результат использования изобретения в части, касающейся улучшения воздухообмена брудера, достигается применением дополнительных отверстий для передвижения поголовья и для дополнительной вентиляции зоны обогрева брудером.
В результате использования изобретения брудер также оборудуется прозрачными окошками из теплоизолирующего материала, например, плексигласа или обычного ударопрочного стекла, которые размещены в шторках по периметру брудера для наблюдения обслуживающим персоналом за жизнедеятельностью поголовья животных и птицы в зоне обогрева брудером.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен брудер для обогрева сельскохозяйственных животных и птицы, представляющий собой жесткую конструкцию теплоизолирующего элемента с установленными под теплоизолирующим элементом источниками нагрева, по периметру конструкции брудера размещены вертикальные теплоизолирующие шторки, покрытые с обращенной к зоне обогрева их стороны лучеотражающим в диапазоне работы излучателей материалом, высота которых достаточна для касания их нижней кромкой пола зоны обогрева и установлена посредством их креплений на конструкции теплоизолирующего элемента, причем шторки со стороны своей нижней кромки имеют вертикальные разрезы, при этом по периметру конструкции брудера на дополнительных элементах крепления установлены вертикальные опоры, причем конструкция брудера имеет возможность перемещения по высоте вдоль вертикальных опор, в центральных частях нижних кромок противоположных шторок брудера проделаны дополнительные отверстия для входа или выхода животных и птицы и для улучшения вентиляции зоны обогрева через шторки, в зоне обогрева брудером размещены разновысокие насесты для животных и птицы, а в шторках по периметру брудера имеются прозрачные окошки из теплоизолирующего материала для наблюдения обслуживающим персоналом за жизнедеятельностью поголовья животных и птицы в зоне обогрева брудером.
На фиг.1 изображена схема прямоугольного варианта конструкции брудера, разрез в вертикальной плоскости.
На фиг.2 приведена схематически графическая иллюстрация принципа измерения полей ощущаемой цыпленком температуры и температуры воздуха в зоне обогрева брудером и вблизи брудера на уровне головы цыпленка. Использовался прошедший Государственные испытания прибор ВИЭТ «Вычислительное устройство управления температурой», построенный в полном соответствии с техническими решениями по а.с. СССР №1783567. Имитационная модель животного. G09В 1/00, 23/28, 23/36 А01К 29/00. БИ. 1992. №47 (на фиг.2 показана аббревиатура «ИМЖ»); по а.с. 1785619. Устройство коррекции параметров имитационной модели животного в процессе обогрева сельскохозяйственных животных. А01К 29/00. БИ. 1993. №1; по другим известным авторским свидетельствам СССР и по патентам РФ. Фактически показаны основные места расположения ИМЖ под брудером и вне брудера.
На фиг.3 показан принцип действия брудера с эпюрами полей теплового излучения и температуры воздуха в обогреваемом объеме. Животные и птица, например, цыплята, в зоне обогрева в процессе лабораторных испытаний брудера отсутствовали, и тепловыделений от них, соответственно, не было. Тем не менее, при высоте брудера 0,20 м для цыплят малых возрастов превышение ощущаемой температурой под брудером температуры воздуха в производственном помещении птичника составило tоп-tв=Δtmax=26,6-18,1=8,5°С даже без цыплят под брудером, что заметно превышает требования Российских норм технологического проектирования птицеводческих предприятий РНТП4-93: Δtmax норм=35-28=7°С с цыплятами под зонтом брудера. Поэтому брудер может способствовать значительной экономии тепловой энергии на обогрев птицеводческого помещения, позволяя снизить температурный фон помещения не менее чем на 1,5°С. При этом сам экспериментальный образец брудера тратит электричества по сравнению с широко известным промышленным брудером БП-1А, также рассчитанным на обогрев 500 цыплят на полу птичника, в (1,0 кВт у БП-1А/132 Вт у экспериментального брудера) 7,58 раза меньше, что резко снижает энергозатраты на локальный обогрев молодняка брудерами. Брудер удобен для технологического обслуживания поголовья (масса его не более 12 кг против 45 кг у брудера БП-1А), надежен в эксплуатации (низкотемпературный нагреватель недоступен птице), обладает расширенными энергетическими и функциональными возможностями. Фиг.3 также иллюстрирует анизотропные свойства ИМЖ под брудером и вне брудера при Н=0,20 (значки кружка без заливки - ИМЖ повернута на 90° в горизонтальной плоскости по сравнению с вариантом фиг.2).
Брудер для обогрева сельскохозяйственных животных и птицы представляет собой жесткую конструкцию теплоизолирующего элемента 1 с установленными под теплоизолирующим элементом 1 источниками нагрева 2, причем по периметру 3 конструкции брудера размещены вертикальные теплоизолирующие шторки 4, покрытые с обращенной к зоне обогрева их стороны лучеотражающим в диапазоне работы излучателей материалом 5, высота которых достаточна для касания их нижней кромкой пола зоны обогрева и установлена посредством их креплений 6 на конструкции теплоизолирующего элемента 1, причем шторки 4 со стороны своей нижней кромки имеют вертикальные разрезы 7, вертикальные опоры 8 соединены с конструкцией брудера посредством дополнительных креплений 9, причем конструкция брудера имеет возможность перемещения по высоте вдоль вертикальных опор 8, в центральных частях нижних кромок противоположных шторок 4 брудера проделаны дополнительные отверстия 10 для входа или выхода животных и птицы и для улучшения вентиляции зоны обогрева через шторки, в зоне обогрева брудером размещены разновысокие насесты 11 для цыплят, а в шторках по периметру брудера имеются прозрачные окошки 12 из теплоизолирующего материала для наблюдения обслуживающим персоналом за жизнедеятельностью поголовья животных и птицы в зоне обогрева брудером.
Брудер работает следующим образом. Высота брудера определяется в основном размерами обогреваемых животных и с учетом требуемого для дыхания животных воздухообмена может быть минимальной по сравнению с другими локальными обогревателями, поскольку в брудере могут применяться низкотемпературные источники нагрева. Поэтому и объем обогреваемого пространства под брудером сравнительно небольшой. В результате приходится снижать мощность источников лучисто-конвективного нагрева для восстановления требуемых по технологии выращивания сельскохозяйственных животных тепловых условий под брудером, то есть уменьшать его энергопотребление. Достаточная для дыхания животных под брудером вентиляция достигается и даже облегчается в штатных условиях эксплуатации в производственном помещении посредством вертикальных разрезов шторок и заявляемых дополнительных отверстий в них. Отверстия и разрезы в шторках позволяют к тому же животным осуществление широко известного, например, в свиноводстве, явления: поросята лежат под локальным обогревателем, высунув наружу лишь одни свои «пятачки». В этом заключается принцип улучшенного воздухообмена и энергоэкономии данного брудера. Оценочные расчеты для различных условий теплообмена подтверждают экономию энергии брудером на 3...5% по сравнению с энергетически наиболее эффективным до сих пор брудером-домиком и не менее чем на 10...15% по сравнению с обычным инфракрасным облучателем с отражательной арматурой.
Таким образом, брудер обладает по сравнению с известными локальными обогревателями явными технологическими и массогабаритными преимуществами, имея при этом расширенные функциональные возможности по применению в охлажденном сверх нормативов животноводческом или в птицеводческом помещении. Его тепловой режим слабо зависит от тепловых свойств окружающей среды, причем за счет введенных в зону обогрева насестов может быть существенно повышена плотность посадки птицы как под брудером, так и в производственном помещении.
Брудер для обогрева сельскохозяйственных животных и птицы, представляющий собой жесткую конструкцию теплоизолирующего элемента, с установленными под теплоизолирующим элементом источниками нагрева, по периметру конструкции брудера размещены вертикальные теплоизолирующие шторки, покрытые с обращенной к зоне обогрева их стороны лучеотражающим в диапазоне работы излучателей материалом, высота которых достаточна для касания их нижней кромкой пола зоны обогрева и установлена посредством их креплений на конструкции теплоизолирующего элемента, причем шторки со стороны своей нижней кромки имеют вертикальные разрезы, отличающийся тем, что по периметру конструкции брудера на дополнительных элементах крепления установлены вертикальные опоры, при этом конструкция брудера имеет возможность перемещения по высоте вдоль вертикальных опор, в центральных частях нижних кромок противоположных шторок брудера проделаны дополнительные отверстия для входа или выхода животных и птицы и для улучшения вентиляции зоны обогрева через шторки, в зоне обогрева брудером размещены разновысокие насесты для птицы, а в шторках по периметру брудера имеются прозрачные окошки из теплоизолирующего материала для наблюдения обслуживающим персоналом за жизнедеятельностью поголовья животных и птицы в зоне обогрева брудером.
