Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Светодиодное освещение в промышленном птицеводстве. Монография
.pdf
и опытная (новый вариант) по 30 тыс. голов в каждой. В базовом
варианте источником света служили ЛН мощностью 75 Вт, стоимостью 6,80 руб. – 134 шт., а в новом варианте светодиодные лампы мощностью 4 Вт – стоимостью 825 руб., в количестве 134 шт.
Результаты производственной проверки показали, что с использованием светодиодных источников освещения сохранность увеличились на
1 %. Использование светодиодных ламп по сравнению с
лампами накаливания позволило повысить прирост живой массы
соответственно на 0,5 %. Конверсия корма уменьшилась на 1,1 %.
Экономический эффект за продуктивный период в новом варианте
в расчете на птичник 18×96 м и 1000 бройлеров составил 138140 и
4144,2 рублей соответственно.
Опыт ООО «Баевское» интересен тем, что предложено доста-
точно простое и
дешевое решение проблемы повышения энергоэффективности осветительной сети при напольном выращивании
птицы. Действительно, модернизация этой сети свелась, по существу, к замене ЛН в стандартных светильниках на эквивалентные
по светотехническим параметрам светодиодным лампам, имеющим тот же цоколь и то же рабочее напряжение питания. При этом
реализация режима «рассвет-закат»
решалась простейшим способом, путем поочередной коммутации разных групп ламп. В более
сложных и дорогих системах эти задачи решаются с помощью
специализированных микропроцессорных регуляторов, решающих заодно вопросы защиты светодиодной сети от заноса высоковольтных импульсов, способных одним разом уничтожить всю
дорогостоящую светодиодную аппаратуру.
5.2.2. Модернизация осветительной сети
птицеводческого хозяйства
СХА «Птицефабрика Кумская»
Представляет интерес опыт СХА «Птицефабрика Кумская» (КП) Георгиевского района Ставропольского края (директор
И. Р. Долгов, главный инженер-энергетик А. К. Чурсин, главный
инженер по птицеводству В. С. Усов).
В период 2010–2011 гг. на СХА «Птицефабрика Кумская» Георгиевского района Ставропольского края на курах промышленного
стада кросса «Радонит-3» проводилась производственная проверка
и внедрение в производство светодиодной осветительной техно-
логии (рис. 5.2) при выращивании и содержании кур-несушек.
81
Для проведения производственной проверки методом аналогов сформированы две группы кур-несушек яичного кросса «Радонит-3» в возрасте 22 недели в двух корпусах размером
18×96 м: контрольная группа (базовый вариант) и опытная (новый
вариант) по 52000 кур в каждом корпусе.
Рис. 5.2. Фотография одной из осветительных линий
вдоль крайней клеточной батареи в птичнике 18×96 КП
Птицы обоих групп с 17- до 70-недельного возраста содержались в клеточных батареях КП-12ЛМ по 6 голов в клетке. В базовом варианте источниками освещения служили лампы накаливания 60Вт, а в новом варианте– светодиодные линии красного
спектра свечения. В обоих вариантах кур содержали при прерывистом освещении, средняя
освещенность составляла 5-10лк. Другие
условия содержания и кормления были одинаковыми для птицы
обоих вариантов.
По результатам производственной проверки установлено, что
внедрение светодиодной осветительной сети, несмотря на существенные одноразовые затраты на ее изготовление, дает значительное снижение годовых расходов на электроэнергию для освещения
птичника. Кроме того использование светодиодных источников
82
освещения (новый вариант) по сравнению с лампами накаливания
(базовый вариант) позволило повысить яйценоскость на началь-
ную и среднюю несушку соответственно на 1,6 и 1,4 %, среднюю
массу яиц – на 0,9 г при снижении расхода корма на 1000 яиц и 1 ц
яичной массы соответственно на 0,7 и 3,2 % и себестоимости 1000
яиц на 11,8 %.
Экономический эффект за продуктивный период в
новом ва-
рианте в расчете на птичник 18×96м, 1000 начальных несушек и
1000 яиц – 3326400, 63969 и 210 руб. соответственно. В птичниках
18×96 м с семью четырехъярусными клеточными батареями КП-
12ЛМ была установлена собственного изготовления осветитель-
ная сеть, выполненная на светодиодных модулях (СМ).
Каждый СМ представляет собой герметичную сборку, стоящую
из трех СД,
включенных последовательно между собой и рези-
стивным балластом на 150 Ом (рис. 5.3).
Для промышленного стада были выбраны СМ красного цвета, а
для выращивания молодняка – зеленого цвета. Их параметры представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1
Параметры светодиодных модулей
Тип СМ Цвет
20NEF12SR3
20NEF12SG3
Красный
Зеленый
Кол-во
СД, шт.
Напряже-
ние пита-
ния, В
3 12 140 120 8 48-18-15
3 12 200 120 8 48-18-15
Све-
товой
поток,
лм
Уго л
свече-
ния,
град
Ток, мАРазмеры
мм
Монтажные выступы на СМ были отрезаны, что позволило их
разместить в более узком пластиковом кабель-канале (20×15) с
крышкой. В днище короба кабель-канала просверливались по три
отверстия под выступающие линзы каждого СД, входящего в соответствующий СМ.
СМ укладывались в коробе кабель-канала через каждые 30 см.
Все СМ соединялись между
собой параллельно и через мостовой
выпрямитель подключались к понижающему трансформатору с
нестандартным выходным напряжением 8В (рис. 5.4).
83
(а)
(б)
Рис. 5.3. Принципиальная схема (а) и внешний вид (б)
светодиодного модуля (СМ)
Рис. 5.4. Принципиальная схема осветительной сети
в птичнике 18×96 м с клеточным содержанием птицы
Кабель-каналы подвешивались к поперечным балкам птичника на высоте клеточной батареи. При этом прежняя осветительная
сеть сохранена, что позволяет ее использовать в кратковременных
операциях по обслуживанию птичника.
84
Для семи батарей потребовалось восемь осветительных линий,
составленных из состыкованных кабель-каналов. Общая протяженность осветительных линий 8×89 м = 712 м.
Нестандартные параметры понижающего трансформатора
были обусловлены тем, что в клетке верхнего (четвертого) яруса
уровень освещенности при питании СМ номинальным напряжением 12В оказался выше допустимого для спокойного поведения птицы.
Разработчики
описываемой осветительной сети на СМ опытным путем подобрали номинальный, по их мнению, уровень освещенности в клетках четвертого яруса (10 лк), снижая напряжение
питания во вторичной обмотке трансформатора до 8 В. На этом и
остановились, отмотав лишние витки с вторичной обмотки.
Общие затраты, без учета оплаты труда своих электромонтеров,
на изготовление
осветительной сети на указанных СМ составили:
Стоимость СМ 1800 шт. × 18,25 руб. = 32850 руб.
Понижающий трансформатор 1 шт. × 900 руб. = 900 руб.
Кабель-канал 712 м. × 11 р. = 7832 руб.
Монтажные проводода,
изолента, припой, крпеж 8000 руб.
Итого: 52582 руб.
Очевидно, что если бы разработчики пошли путем замены в
светильниках ЛН на СЛ (с тем же цоколем), то одноразовые
затра-
ты составили бы 220 шт. × 825 руб. = 181500 руб.
5.2.3. Пути модернизации осветительной сети
СХА «Птицефабрика Кумская»
Безусловно, вариант осветительной сети с использованием
СМ, предложенный и реализованный службой главного энергетика КП, заслуживает одобрения, хотя бы потому, что снижает более
чем в 30 раз мощность осветительной сети без снижения и даже,
как показала экспериментальная проверка, с некоторым повышением производственных показателей.
Естественно, что вариант осветительной сети, внедренный на
КП
, допускает дальнейшую модернизацию. Рассмотрим возмож-
ные пути её совершенствования.
85
Следует выбрать понижающий трансформатор с выходным напряжением на 36 В, а СМ сгруппировать по четыре или три последовательные цепи, которые между собой соединены параллельно
(рис. 5.5).
Рис. 5.5. Варианты последовательно-параллельного включения СМ в
осветительной сети на 36 В
Это даёт следующее. Если сохранить общее количество СМ
(1800 шт. или по 225 шт. в одной линии), то, включив их по 4 шт.
последовательно, обеспечим по 9 В питания для каждого СМ, т. е.
практически сохраним рекомендации специалистов КП по уровню
освещенности верхнего яруса клеток.
Если последовательные цепи собирать из трех СМ, то
на каждый
из них будет подано напряжение 12 В, и СМ будет работать в номинальном режиме. Но тогда можно реже устанавливать сами СМ.
Априори можно рекомендовать по одному СМ на клетку, т. е. 140
в один ряд осветительной линии или всего для рассматриваемого
птичника 8 × 140 = 1120 шт. Следовательно, с учетом округления в
86
большую сторону в первом варианте в одном ряду осветительной
линии будет по 228 шт. СМ, сгруппированных в последовательные
цепи по 4 шт, в другом по 141 шт. СМ, соединенные по 3 шт. в каждой последовательной цепи.
Такое перераспределение СМ с чисто параллельного соединения в последовательно-параллельное позволит при той же потребляемой мощности снизить практически втрое ток вторичной цепи
и сечение её проводов. В осветительной сети птичника СХА «Птицефабрика Кумская» применялась с этой целью составная цепь
питания СМ, которая началась с провода сечением в 16 мм
последующим понижением сечения до 2 мм
2
.
2
(!), с
В доступных источниках отсутствует более подробная информации о вольт-амперных и светотехнических характеристиках
применённых СМ. Поэтому мы сняли эти характеристики экспериментально в лабораторных условиях при комнатной температуре
о
+20
С. Полученные результаты представлены на рис. 5.6.
Рис. 5.6. Характеристики СМ
87
Во избежание дополнительных расчетов при проведении экс-
перимента (рис. 5.7) наибольшая освещенность Е
, фиксируемая
0
люксметром при номинальном режиме питания СМ, т. е. при 12 В,
была принята за 100 % и последующие показания люксметра при
изменении напряжения питания, принимались в сравнении с значением Е
. Расстояние L от датчика люксметра до СМ во время
0
опыта оставалось постоянным.
Рис. 5.7. Схема установки для получения характеристик СМ
Вариант с 8-вольтовым питанием и параллельным соединением
всех СМ практически характеризуется почти удвоенной мощностью по сравнению с расчетным значением (400 Вт фактически,
208 Вт по расчету) (табл. 5.2.). Причина в низком значении общего (также расчетного) значения сопротивления всей осветительной
сети (0,3 Ом). Силовой трансформатор практически работает в режиме короткого замыкания
по вторичной цепи. Сопротивление его
нагрузки (0,3 Ом) соизмеримо с его эквивалентным внутренним
сопротивлением, куда войдут и прямые сопротивления выпрямительных диодов, сопротивление проводов, контактные сопротивления в резьбовых соединениях.
88
Показатели различных режимов работы
отдельного СМ и всей осветительной сети
на сопротивл.
Таблица 5.2
тит. сети, В
Ток одного СМ, мА
Напряжение питания одного СМ и всей осве-
8/8 14,4
Количество СМ
и способ их соединения, шт.
1800, парал-
лельное
Световой поток, %
Общий ток осветит. сети, А
Расчетная активная мощность осветит. сети, Вт
Потеря активной мощности
на сопротивлении балласта одного СМ, Вт
Потеря активной мощности на
сопротивл. балласта всех СМ, Вт
Потеря активной мощности
Сопротивл. одного СМ, Ом
активной мощности осветит. сети, в %
балласта всех СМ относительно расчетной
40 6 208 0,031 56 27 555 0,3
Расчетное сопротивл. всей осветит. сети, Ом
1800 последо вате-
9/36 19,8
ль но-па-
54 8,9 320 0,059 106,2 33 454 4
рал ле льное
(4×450)
1120, пос-
ледо ва тель-
12/36 36
но парал-
100 13,8 496 0,194 217 43 333 2,6
лельное
(3×374)
Не случайно подобранный опытным путем режим работы СМ в
осветительной сети с позиций получения требуемого уровня освещенности (10 лк) в кормушках 4-го яруса достигался при большей
мощности.
Поэтому можно рекомендовать вариант с 9-вольтовым питанием. А вариант с 12-вольтовым питанием следует апробировать дополнительно.
89
6. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА
СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ
ПТИЧНИКА С КЛЕТОЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ
Недостатком выбранных СМ является большое значение
плоского угла излучения, α = 120
о
(к сожалению, в вопросах терминологии с этим углом наблюдаются разночтения в различных
источниках: угол яркости, угол излучения, угол свечения и др. Далее будем придерживаться термина «плоский угол излучения»).
По имеющейся информации, с другим плоским углом излучения
СМ не выпускаются.
Известно, что световой поток F можно рассчитать по формуле
α
,
2
где I, кд – сила света.
2 (1 cos )
FI
=π−
Из этой формулы видно, что при прочих равных условиях световой поток убывает с ростом плоского угла излучения α. Не случайно, в первых опытах на КП было отмечено, что при питании
СМ номинальным напряжением 12 В, клетки верхнего яруса попали в зону завышенной освещенности, что потребовало снижения
напряжения питания до
8 В, но при этом снизилась освещенность
нижних ярусов:
– 3 ярус до 8 лк;
– 2 ярус до 4 лк;
– 1 ярус до 2 лк.
Сами СМ изготавливаются в основном для оформления рекламных щитов, стендов в качестве источников декоративной подсветки. Для этих целей и нужен большой плоский угол излучения α.
В то же время, отдельные
СД с подобными электрическими и
спектральными характеристиками, но с различными плоскими углами α выпускаются производителями в широком ассортименте.
Поэтому, если подобрать отдельные СД с различными углами α
(табл. 6.1), можно устранить эти недостатки.
Под углом α принято принимать плоский угол излучения, по-
лучаемый в осевом сечении телесного угла, в
пределах которого
передается основная часть светового потока от точечного источника света, размещенного в вершине этого угла. Очевидно, что такой
90
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]