ВВЕДЕНИЕ

    
    Разработанная методика обеспечивает проведение, прежде всего, инженерного энергомониторинга с последующей технико-экономической оценкой и выработкой рекомендаций. Упор делается на обследование машин, оборудования, электроприводов, электроосвещения и технологий сельскохозяйственных объектов. Приводятся нормы проектирования объектов, показатели эффективного использования энергетических ресурсов машинами и оборудованием объектов, даются рекомендации по совершенствованию инженерной части объектов.
    
    Методика (алгоритм) расчета резервов экономии ТЭР строится двухуровневой: на первом уровне определяются показатели резервов машин, оборудования раздельно по каждому виду энергопотребления (освещение, получение теплоты, электропривод или привод от двигателей внутреннего сгорания), на втором - по показателю энергозатрат на производство продукции и голову скота.
    
    Методика сопровождается примерами расчетов резервов экономии и потенциала ТЭР.
    

Термины, определения

    
    Мониторинг - контроль, Monitor - контролировать, следить (постоянно или время от времени), проверять, советовать и наставлять (см. Мультиплекс - говорящий словарь 2500000 слов и выражений).
    
    Энергосбережение - реализация правовых организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов.
    
    Эффективное использование энергетических ресурсов - достижение экономически оправданного минимума использования энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдение требований экологии для достижения производственной и социальной целей.
    
    Непроизводительный расход энергоресурсов - потери энергоресурсов, вызванные нарушением норм, стандартов, технологических регламентов и бесхозяйственностью.
    
    Показатель энергоэффективности - абсолютная или удельная величина потребления или потери энергоресурсов для производства единицы сельскохозяйственной продукции.
    
    Энергетическое обследование (энергоаудит) - обследование объектов с целью установления показателей эффективности использования ТЭР и выработки экономически обоснованных мер по их повышению.
    
    

1. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ РЕЗЕРВОВ
И ПОТЕНЦИАЛА ЭКОНОМИИ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

    
1.1. Обследование и сбор исходных данных на действующих объектах

    
    1. Сельскохозяйственные производственные объекты имеют пять назначений использования энергоресурсов: для получения света, тепла, привода в действие машин и механизмов, для получения информации о функционировании объекта и для электротехнологий. Если в производственной системе одно назначение использования энергоресурсов, назовем это процессом, если несколько - объектом.
    
    2. Для процессов составляют таблицы действующих норм и стандартов энергопотребления на единицу площади, объема или другую физическую величину. Наряду с этим проводят обследования процессов, составляют перечни применяемого оборудования, в которых отражают показатели эффективности использования энергоресурсов. Например, для освещения - Вт/люкс, обогрева - тепловой КПД, электропривода - электрический КПД, косинус фи и др. Приводят зависимости показателей энергоэффективности оборудования и установок от мощности (производительности), срока эксплуатации, технического состояния. По известным графикам работы и числу часов использования оборудования в сутки, сезон, год находят расчетные значения расходов энергоресурсов.
    
    3. Для объектов составляют таблицы действующих норм и стандартов энергопотребления не единицу производимой продукции, на голову скота. Объекты также обследуют и выполняют работы по п.1.2. Результаты заносят в таблицы и находят суммарные расчетные расходы энергоресурсов по процессам. Показатели расхода ТЭР делят на количество производимой продукции или на обслуживаемое поголовье животных и получают удельные расчетные показатели расхода энергоресурсов на данном объекте.
    
    Применяют следующие измерители (показатели) норм для обследуемых объектов:
    
    а) для животноводческих и птицеводческих предприятий с циклом производства более года:     

    
    для тех же производств, но имеющих цикл менее года:
    

[Дж/свино-место в год]; [Дж/ското-место в год];
[Дж/птицеместо в год];

    
    для пересчета измерителей норм со ското-места - на голову скота применяют переводной коэффициент:
    
    свинооткормочные фермы 2,3; фермы выращивания и откорма 2; производство бройлеров 4,3; птицефермы ремонтного молодняка кур 2,2;
    
    б) для защищенного грунта измеритель норм:
    

[Дж/м в год]

    
    в) для процессов сушки сельскохозяйственных продуктов измеритель норм:
    

[Дж/т сухого материала].

    
    Для каждого сельскохозяйственного объекта накоплен опыт технологического проектирования, позволяющий оценить расход ТЭР конкретного технологического процесса, установки, объекта. Этот опыт содержится в нормах проектирования, в нормах (или опыте) конструирования, в справочниках на сельскохозяйственное оборудование, литературных источниках и др. Эти источники используются при выполнении работ по п.2 и 3, и на их основе получают нормативные и расчетные показатели энергозатрат по объектам.
    
    Найденные значения расхода ТЭР дают ориентир для оценки расхода ресурса в конкретном объекте. Желательно найти ряд чисел, чтобы иметь среднее значение, среднеквадратические отклонения, а в некоторых случаях и закон распределения случайных величин или характеристики случайного процесса.
    
    Сбор статистических данных о фактических расходах ТЭР. Статистические данные по расходам ТЭР выбирают из бухгалтерских отчетов по объекту, отчетов энергетических служб объекта и хозяйства, журналов энергетиков хозяйства, так как это самые достоверные данные.
    
    Выписывают ряды цифр расходов ТЭР по часам, суткам, месяцам, годам. Это необходимо для полноценных статистических оценок объекта: средних расходов, среднеквадратических отклонений, законов распределения случайных величин и случайных процессов. Следует выписывать все фактические данные о расходах ТЭР, так как это самые достоверные сведения о работе объекта.
    
    Статистические данные в большинстве случаев содержатся в отчетных документах по всему объекту: животноводческой ферме, птицефабрике, тепличному комплексу и др. Выявить резервы сокращения расхода энергии можно путем разделения общего расхода по операциям, технологическим линиям, установкам.
    
    Разделение энергозатрат по операциям можно проводить на основании известных значений установленных мощностей и числа часов работы установки с установленной (номинальной ) мощностью за расчетный период:
    

                           (1.1)

    
    По этому соотношению общий расход, например, электроэнергии разделяется по операциям и проводится пооперационный анализ эффективности расхода энергии по методике [2].
    
    Исходные данные расхода энергии по операциям обеспечивают возможность проведения анализа его эффективности в целом и по элементам каждой операции. При этом могут быть выявлены непроизводительные расходы (потери) энергии внутри каждой операции.
    
    Сбор данных по другим однотипным процессам и объектам необходим для сопоставления энергозатрат обследуемого объекта с другими. При этом накапливаются статистические данные однотипных объектов и строятся статистические ряды показателей расходов энергии. Данные по однотипным процессам и объектам могут быть получены из литературных источников, бухгалтерских отчетов других хозяйств, проспектов фирм, протоколов испытания оборудования на машиноиспытательных станциях.
    
    5.* Обследование состояния и режимов работы энергетического оборудования. Известно, что состояние котельного оборудования, электроприводов машин и агрегатов, вентиляционных установок ферм и хранилищ овощей и фруктов, отопительно-осветительного оборудования теплиц и других объектов, а также установленные режимы их работы прямо влияют на расход ТЭР. Это положение справедливо и для биоэнергических установок ферм, птицефабрик, и для электрооборудования всех объектов. Поэтому оценка состояния энергетических установок обязательна.
_______________
    * Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
    
    Должны оцениваться:
    
    техническое совершенство установок - год выпуска, ремонта, совершенство принципа действия, техническое состояние, надежность работы, правильность эксплуатации и технического обслуживания;
    
    выбранные и установленные режимы работы - степень загрузки относительно паспортных данных, температурные пределы, графики расхода ресурса, согласованность с потребностями в ресурсе технологического объекта;
    
    необходимость замены (ремонта) деталей, узлов, агрегатов на типовые или более совершенные (модернизация).
    
    6. Приборная регистрация фактических расходов ТЭР особенно важна в случаях, когда отсутствуют статистические и отчетные данные о работе объекта, когда нет возможности даже экспертным путем установить расходы ТЭР, графики нагрузок по часам, суткам, годам.
    
    Должен быть спланирован эксперимент и выборочно зарегистрированы расходы и режимы работы энергетических установок. Эта операция дорогая и трудоемкая, поэтому должна быть детально спланирована, чтобы восполнить отсутствие статистической информации об объекте. (Составляется таблица с перечнем приборов, их краткой технической характеристикой и условиями применения).
    
    7. Сбор данных о работе аналогичных, однотипных, наиболее эффективно работающих установок, процессов, объектов в Российской Федерации и за рубежом.
    
    Изучают и находят примеры работы объектов с наилучшими показателями по расходам энергетических ресурсов и качеству работы. Эти показатели следует принимать за возможно достижимые.
    
    Нахождение статистических или единичных данных об энергопотреблении на хорошо организованных объектах с передовыми технологиями имеет важное значение для сравнительных оценок энергопотребления действующих обследуемых объектов. (Составляется таблица передовых и перспективных объектов и их показателей энергопотребления).
    

Заключение по п.1.1.

    
    Мониторинг - постоянное наблюдение за каким-либо процессом с целью выявления его соответствия желаемому результату или первоначальным предположениям (Современный словарь иностранных слов. М., "Русский язык", 1992 г.).
    
    1. Исходя из определения обследование и сбор исходных данных, выполняемые по п.1, являются контрольными функциями. Главное в этом разделе - получение полноценной, своевременной и достоверной информации о работе объекта и затратах энергии на всех его участках, во всех звеньях.
    
    2. Информация в один момент времени дает ограниченное представление об объекте и быстро стареет. Поэтому важно постоянное наблюдение или периодическое (время от времени) и информация должна представляться в виде временных статистических рядов, которые более полноценно характеризуют энергетические показатели работы объекта.
    

1.2. Общая методика (алгоритм) энергетического мониторинга сельскохозяйственных процессов
и объектов при определении резервов потенциала экономии топливно-энергетических ресурсов

    
1.2.1. Понятия и расчетные зависимости для определения резерва и потенциала энергосбережения

    
    При проведении энергетического мониторинга выявляют резервы снижения энергозатрат и потенциал возможного снижения.
    
    Резерв снижения энергозатрат () будет - разность, выраженная в процентах, между фактическими затратами () и выраженными в отраслевых нормах расхода () или проектных нормах относительно фактических затрат:
    

,                                (1.2)

    
где и могут быть выражены в абсолютных (Дж) или в удельных (Дж/А) величинах (А - площадь в м или объем в м, или количество производимой продукции в тоннах и др.).
    
    Потенциал снижения энергозатрат - разность в процентах между фактическими затратами и затратами () на эталонном (лучшем для данного класса) объекте:
    

.                                (1.3)

    
1.2.2. Алгоритм расчета резерва и потенциала экономии энергоресурсов

    
    А. Методический подход к выбору величин , и из массивов исходных данных
    
    От правильности выбора этих величин во многом зависят получаемый результат - значение величин и и дальнейшие выводы и рекомендации по процессу и объекту.
    
    Величину часто трудно найти достоверной. Поэтому ее необходимо получать и оценивать в следующей последовательности:
    
    в первую очередь следует отдавать предпочтение данным первичного учета энергетических служб, которые получают их по показаниям электрических, тепловых, водяных и других типов счетчиков;
    
    во вторую очередь используют статистические данные отчетности энергетических служб и бухгалтерского учета, эти данные являются обобщенными, менее достоверными и могут несколько отличаться от первичных данных, выписывать статистические данные следует по процессам и объектам, при необходимости данные сверяют с данными на бланках первичной отчетности или из журналов первичного учета;
    
    если данных по первым двум позициям недостаточно, то могут быть проведены контрольные (по приборам и счетчикам) замеры фактических расходов энергоносителей, однако эти замеры кратковременные, эпизодические и не могут представительно и достоверно отражать суммарные годовые (или месячные) расходы энергоресурсов, поэтому они должны быть дополнением к статистическим данным энергетического и бухгалтерского учета;
    
    при полном отсутствии фактических данных с большим приближением их можно заменить расчетными по известным установленным мощностям оборудования и годовому числу часов использования установленной мощности по формуле 1.1.
    
    Величину выбирают из проектных норм, методических указаний, стандартов, рекомендаций по стандартизации [1-9].
    
    Норматив расхода энергии - номинальное значение расхода энергии на величину технологически связанного с ним параметра производства при заданных условиях протекания технологического процесса.
    
    Норматив отражает некоторое усредненное значение расхода энергоресурса для многих однотипных объектов, полученное на основе проектных данных.
    
    При разработке нормативов используется расчетно-аналитический метод. Поэтому нормы - это расчетные величины и их значения могут быть достигнуты на объектах и в технологических процессах в том случае, если объект или процесс выведены на проектные показатели.
    
    Таким образом, является усредненной величиной для однотипных технологий, объектов, процессов.
    
    Величину выбирают по экспериментальным, расчетным или паспортным показателям энергопотребления конкретных действующих процессов и объектов. Эталонным должен быть объект, у которого удельные показатели расхода энергоносителя существенно ниже нормативных.
    
    Величина отражает самый высокий современный научно-технический уровень развития процесса или объекта и, как следствие, минимальное энергопотребление на единицу произведенного ресурса (в процессах) и на единицу произведенной продукции (объектах). Поэтому равен .
    
    Выбрать эталонный процесс и объект можно по данным эксплуатационных показателей процессов и объектов (в каждой области, регионе, республике есть передовые хозяйства с минимальным энергопотреблением на их установках и объектах), по результатам госиспытаний установок и объектов, проспектам выставок, по литературным данным о зарубежном опыте.
    

Б. Алгоритм расчета резерва экономии энергоресурсов

    
    Резерв экономии энергоресурсов рассчитывается для конкретного процесса и объекта, который проходит энергетический мониторинг. Обязательным условием для проведения энергетического мониторинга являются обследование объекта и сбор исходных данных. Должны быть достоверно известны и . Расчет ведется по формуле 1.2. Определяется процент возможного снижения энергозатрат , что и является предметом расчета. Полученный процент экономии может быть выражен в абсолютных величинах:
    

кВт·ч.                                         (1.4)

    
    Для дробной оценки резерва экономии энергоресурса можно применить вероятностный метод расчета. Для этого вычисляют приближенное значение сигма:
    

.                                         (1.5)

    
    По известному значению сигма можно с заданной доверительной вероятностью определять реализацию имеющегося резерва экономии энергоресурса.
    
    В расчет должен быть введен поправочный коэффициент , характеризующий эксплуатационное состояние оборудования. Значение его для каждого вида оборудования различно и должно быть установлено при обследовании процесса (объекта).
    
    Алгоритм расчета резерва экономии для процесса имеет следующую последовательность вычислительных операций:
    
    - задаются условием, в каких величинах будет проводиться расчет - в абсолютных, например, в кВт·ч., или в удельных, например, кВт·ч/м, кВт·ч/т;
    
    - устанавливают расчетный интервал времени, на котором определяется резерв экономии энергоресурса, например, год;
    
    - выбирают из собранных исходных данных для рассматриваемой конкретной установки, агрегата, поточной линии (процесса) значение величины за заданный расчетный интервал времени, например, год;
    
    - из собранных исходных данных выбирают для рассматриваемой конкретной установки, агрегата, поточной линии (процесса) значение величины за заданный расчетный интервал времени, например, год;
    
    - на основании собранных исходных данных о техническом состоянии машин и оборудования, сроков их службы и надежности в работе для каждого вида оборудования находят коэффициент , отражающий отношение потребления энергии новой машиной (установкой, агрегатом, процессом) на единицу площади, продукции и т.д., к потреблению энергии старой машиной (оборудованием), находящейся в эксплуатации на период проведения энергетического мониторинга:
    

;                                                              (1.6)

    
    - определяют резерв экономии энергозатрат с использованием формулы 1.2:
    

, %,                               (1.7)

    
    с ведением коэффициента величина снижается;
    
    - для процессов, имеющих в своем составе однотипных машин, агрегатов, поточных линий, находят суммарный резерв экономии энергоресурсов:
    

.                         (1.8)

    
    Алгоритм расчета резерва экономии энергоресурса для объекта:
    
    - определяют количество процессов, входящих в объект, например, в объект входят три вида процессов, использующих энергию для освещения, привода машин и механизмов и производства тепла;
    
    - по приведенному выше алгоритму расчета резерва экономии энергоресурса для процессов находят:
    
    для процесса освещения
    
    для процесса привода
    
    для процесса получения тепла ;
    
    - находят общий резерв экономии энергоресурса для объекта:
    

                               (1.9)

    
    - найденное значение является резервом экономии энергоресурсов для всего объекта.
    
    В. Алгоритм расчета потенциала экономии энергоресурсов
    
    Потенциал экономии энергоресурсов определяется для конкретного процесса и объекта. Предварительно должно быть проведено их обследование и установлены значения величин и для каждого процесса и объекта.
    
    Алгоритм расчета потенциала экономии энергоресурса процесса имеет следующую последовательность вычислительных операций:
    
    - для каждой машины, установки, агрегата, поточной линии выбирают (в отдельных случаях рассчитывают) конкретные значения ;
    
    - для того же класса машин, установок, агрегатов, поточных линий находят значение по проспектам, каталогам, протоколам МИС, литературным и другим источникам;
    
    - по формуле (1.3) находят величины для каждого звена процесса;
    
    - находят сумму потенциалов всех звеньев процесса:
    

               (1.10)

    
    - найденная величина является искомой.
    
    Алгоритм расчета потенциала экономии энергоресурса объекта имеет следующую вычислительную последовательность:
    
    - рассчитывают суммарные потенциалы процессов по формуле (1.10);
    
    - определяют суммарный потенциал объекта:
    

;                (1.11)

    
    - полученный результат является искомым.
    

1.3. Общие рекомендации по реализации резервов
и потенциала экономии топливно-энергетических ресурсов

    
    1. Реализацию резерва экономии ТЭР следует рассматривать в следующей последовательности:
    
    - выполнение технологических графиков и режимов работы энергопотребляющего оборудования: светильников, нагревателей, электроприводов, транспортных средств; должна строго выполняться предусмотренная технологией продолжительность работы энергоустановок; важную роль играют обучение и производственная дисциплина персонала;
    
    - выполнение инструкций по эксплуатации машин, агрегатов, поточных линий и энергетического оборудования; своевременная смазка, замена неисправных узлов и деталей, протирка от пыли и замена перегоревших и потерявших номинальное световое излучение ламп и другие эксплуатационные меры обеспечивают поддержание проектных значений расходов энергоносителей;
    
    - своевременное проведение профилактических и капитальных работ технологического и энергетического оборудования, как правило, при этом повышается КПД производства и использования энергии.
    
    2. Реализацию потенциала экономии ТЭР осуществляют, проводя следующие мероприятия:
    
    - создание и применение передовых технологий производства сельскохозяйственной продукции, имеющих меньшие затраты энергии на единицу производимой продукции;
    
    - применение более совершенного энергетического оборудования, имеющего высокий КПД преобразования первичного энергетического ресурса во вторичный, используемый в сельскохозяйственных технологиях.
    
    3. Оценку экономической эффективности мероприятий по реализации резерва и потенциала экономии топливно-энергетических ресурсов следует проводить по методике, разработанной Институтом экономики и утвержденной Минсельхозпродом Российской Федерации (Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники, Москва, 1998 г.).
    

Заключение по п.1.

    
    Представленная общая методика энергетического мониторинга сельскохозяйственных объектов при определении резервов и потенциала топливно-энергетических ресурсов предназначена для применения при энергетической оценке различных сельскохозяйственных машинных технологий, цехов и предприятий. Она дает возможность выбрать и оценить фактические, нормативные и эталонные затраты и рассчитать величины резерва и потенциала экономии энергоресурса. Для реализации резерва и потенциала энергоресурса даются методический подход выбора мероприятий и последовательность действий лица, проводящего энергетический мониторинг.
    

Литературные источники и нормативные документы

    
    1. РД 50-374-82 Методические указания по составу и содержанию вносимых в стандарты и технические условия нормативов расхода топлива и энергии на единицу продукции (работы).
    
    2. Основные положения по нормированию расхода топлива, тепловой и электрической энергии в народном хозяйстве. - М.: Атомиздат, 1990.
    
    3. Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений. - М.: Колос, 1990.
    
    4. Общесоюзные нормы технологического проектирования птицеводческих предприятий ОНТИ 4-88. - М.: Госагропром СССР, 1988.
    
    5. Строительные нормы и правила. СНиП Б, п.2, разд.2. Строительная климатология и геофизика IIА-6*. - М.: Стройиздат, 1976.
______________
    * На территории Российской Федерации действуют СНиП 23-01-99. - Примечание изготовителя базы данных.
    
    6. Нормы расхода электрической энергии в сельскохозяйственном производстве на XII пятилетку. - М.: МСХ, 1983.
    
    7. Нормативы расхода электрической энергии на производство продукции (биофункциональные производственные системы птицеводства. Энергосбережение, рекомендации по стандартизации). - М.,1997.
    
    8. Нормы расхода теплоты и котельно-печного топлива в сельскохозяйственном производстве на XII пятилетку. - М., ВИЭСХ, 1983.
    
    9. Нормы расхода электрической энергии в сельскохозяйственном производстве на XII пятилетку. - М., ВИЭСХ, 1983.
    
    10. Методика проведения энергетических обследований (энергоаудита) бюджетных учреждений. - Нижний Новгород, 2000.
    
    11. Правила проведения энергетических обследований организаций Минтопэнерго, 25.03.1998.

    
    2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ В РАСТЕНИЕВОДСТВЕ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА, ВЫЯВЛЕНИЕ РЕЗЕРВОВ И ПОТЕНЦИАЛА ЭКОНОМИИ ТЭР

    
    В современных российских экономических условиях в структуре затрат на производство овощей в защищенном грунте значительный удельный вес занимает тепло (около 50%), что обусловлено резким ростом цен на энергоносители и энергоемкой спецификой производства (табл.2.1).
    
    

Таблица 2.1

    
Структура затрат, %

    
    
    Кроме того, большая часть теплиц эксплуатируется свыше 20 лет, а предельный срок их службы 20-25 лет. Отечественные теплицы имеют выход продукции с 1 м на 40% меньше, чем зарубежные, повышенное энергопотребление вследствие технической отсталости.
    
    Для выявления потенциала энергосбережения в защищенном грунте России и определения наиболее эффективных путей его реализации необходимо осуществлять энергетическое обследование крупных и средних тепличных комбинатов. Проведение аудита вызвано исполнением принятой в 1998 г. Минсельхозпродом Российской Федерации "Отраслевой целевой программы по развитию и повышению эффективности овощеводства и грибоводства защищенного грунта России на 1998-2005 гг.", в которой записано, что сокращение потребления ТЭР в защищенном грунте является одной из основных целей.
    
    По результатам энергетического обследования тепличных комбинатов необходимо разработать:
    
    оптимальный режим потребления ТЭР;
    
    программу по энергосбережению, включающую мероприятия по реализации основных направлений энергосбережения с указанием ожидаемых конечных результатов (в том числе исполнителей мероприятий программы и сроков их выполнения).
    
    Содержание энергетического обследования:
    
    оценка технического состояния конструкций теплиц;
    
    оценка технического состояния энергопотребляющего технологического основного и вспомогательного оборудования тепличных комбинатов, систем энергосбережения, распределительных систем;
    
    анализ обоснованности параметров энергетических потоков, используемых в технологическом процессе, и оценка возможности их снижения;
    
    анализ системы регулирования и учета расхода тепла и электроэнергии;
    
    разработка мероприятий по сбережению ТЭР в энергетической системе тепличных комбинатов.
    
    С целью снижения энергозатрат при эксплуатации теплиц желательно осуществлять контроль только двух основных энергоемких процессов, на долю которых падает почти 100% расхода энергии, обогрева и дополнительного облучения растений.
    
    Уровни освещенности в зависимости от фазы роста растений и продолжительности их облучения:
    
    всходы (непрерывно, 24 ч в сутки, 2-3 дня), =8000-12000 лк;
    
    сеянцы (не менее 300 шт. на 12-16 ч в сутки, 10-12 дней), =8000-12000 лк;
    
    нерасставленная рассада (16 ч в сутки, 10-15 дней), =5000-6000 лк;
    
    расставленная рассада (12-14 ч в сутки, 20-25 дней), =2500-3500 лк;
    
    светокультура (не более 20 ч в сутки, октябрь-март), =10000-15000 лк.
    
    Удельный расход тепла:
    
    блочные теплицы с металлическим каркасом - 1,093 гкал/м, ангарные - 1,46 гкал/м.
    
    Опыт практической работы ряда тепличных комбинатов, а также проведенные расчеты показывают, что без решения проблемы экономии тепла, а в конечном итоге автоматического управления микроклиматом теплиц внедрение всех прогрессивных технологий не даст той урожайности, на которую они потенциально способны.
    
    Учитывая, что проблема энергосбережения возникла буквально в последние годы, отечественные проектные институты о реконструкции теплиц не думали и в настоящее время они практически не имеют ни готовых проектно-технологических решений, ни перспективных разработок. Однако в передовых тепличных хозяйствах, таких как ГСП "Тепличный" (Ивановская обл.), ГУПК "Тепличный" (Владимировская обл.), ГСП "Дубки" (Ярославская обл.) и ряд других комбинатов, уже внедряются некоторые мероприятия, способствующие значительному снижению энергозатрат. Например, неплохой эффект можно получить при внедрении бокового ограждения теплиц из сотового поликарбоната.
    
    Научно-производственная корпорация защищенного грунта "Агроинжстрой" (генеральный директор Ю.М.Беликов) разработала проектно-технологическое решение реконструкции стальных теплиц АЗСТ (Антрацитовский завод сборных теплиц), которые составляют основу тепличного парка России. Реконструкция проводится на тепличном комбинате "Звенигород".
    
    В табл.2.2-2.4 представлены данные по расходу тепла при различных типах бокового ограждения и крыши теплицы. Экономия тепла достигается в результате не только применения новых ограждающих материалов, но и разделения систем отопления на независимые контуры (от трех до пяти).
    
    

Таблица 2.2

    
Динамика потерь тепла теплицами типа "Антрацит" площадью 1 га
в зависимости от конструкции ограждения
Москва (Тн= -32 °С)

    
    
Таблица 2.3

    
Динамика потерь тепла теплицами типа "Антрацит" площадью 1 га
в зависимости от конструкции ограждения
Кисловодск (Тн= -20 °С)

    
    
Таблица 2.4

    
Динамика потерь тепла теплицами типа "Антрацит" площадью 1 га в зависимости от конструкции ограждения.
Сургут (Тн= -47 °С)

    
    
    При проверке светотехнических установок в теплице необходимо замерить коэффициент неравномерности освещенности. В рабочей зоне он не должен быть меньше 0,8, а в краевых зонах - не менее 0,5. Для замера уровня освещенности можно рекомендовать люксметр Ю-116. Для перевода различных измерений освещенности (в люксах) в облученность в области ФАР (в Вт/м) можно использовать следующие переводные коэффициенты: для солнечного света - 0,00402, ДНаТ - 0,00245, ламп накаливания - 0,00397, ДЛРФ - 0,00262, МГЛ - 0,00305.
    
    Расчет требуемого числа светильников () для обеспечения (лк) может быть проведен по формуле
    

(шт.),

    
где - площадь теплицы, м;
    
     - количество ламп в одном светильнике;
    
     - световой поток одной лампы, лм (из каталога, ТУ);
    
     - КПД светильников;
    
     - КПД использования осветительных установок (например, =0,7);
    
     - коэффициент запаса, учитывающий старение лампы и спад светового потока за время эксплуатации (для МГЛ и ДНаТ можно принять, например, =1,2-1,25).
    
    Потери в балласте можно принять за 10% от мощности лампы.
    
    Необходимо также проверять: наличие компенсаторов реактивной мощности (можно рекомендовать отечественные компенсаторы реактивной мощности типа ККУ-0,38), соответствие источника света световой зоне региона, обеспечение минимального затенения естественного света.
    
    Однако наибольшего эффекта снижения энергозатрат можно достичь только при комплексном решении этой проблемы, включая и оптимальный подбор источников тепла, установку приборов учета тепловой энергии и т.п. Заслуживает внимания опыт работы ЗАО "Тепличное" (г.Екатеринбург), где тепличные комбинаты N 1-8 и 10 площадью 13 га обеспечиваются тепловой энергией через городскую теплоцентраль, а N 9 площадью 6 га получает ее от собственной газовой котельной. В этом хозяйстве был проведен анализ удельных расходов потребления тепловой энергии тепличными комбинатами за год. В табл.2.5 представлены данные по динамике затрат ТЭР в овощеводстве защищенного грунта ЗАО "Тепличное".
    
    

Таблица 2.5

    
Динамика затрат на ТЭР в овощеводстве защищенного грунта

    
    
    На тепличном комбинате N 10, где обогрев осуществлялся от городской теплоцентрали, удельный расход тепла составил 1,35 Гкал/м, а для блочных теплиц с металлическим каркасом он должен составлять 1,093 Гкал/м (превышение нормы на 23,5%). Рост теплопотребления в основном объясняется тем, что ТЭЦ не выдерживала температурный график.
    
    В тепличном комбинате N 9, который обеспечивался теплом от собственной котельной, удельный расход тепловой энергии составил 0,8-0,9 Гкал/м.
    
    Проведя анализ выпускаемых приборов коммерческого учета по тепловой энергии, хозяйство остановилось на приборах "ТАРАН-Т" (г.Обнинск). Они были установлены 01.01.1998 г. За январь-март 1998 г. израсходовано 81714,3 Гкал, что на 25% меньше потребления за тот же период 1997 г. - 102181,9 Гкал. Среднемесячная температура в 1998 г. была несколько ниже, чем в тот же период 1997 г.
    
    В результате проведенных мероприятий по снижению удельного расхода на единицу производственной площади по тепличным комбинатам N 1-8 и 10 удельный расход составил 0,2-0,28 тут/м, тогда как по комбинату N 9 всего 0,15-0,18 тут/м.
    
    Энергетический мониторинг в растениеводстве защищенного грунта показал, что в настоящее время с целью значительного снижения энергозатрат необходимо провести следующие основные энергосберегающие мероприятия.
    
    1. Реконструкция ограждений и систем обогрева существующих теплиц:
    
    применение для вертикального ограждения, кровли и форточек поликарбоната сократит потери тепла до 50%;
    
    применение многоконтурных систем отопления сократит потери тепла на 20-30%;
    
    установка экранов даст экономию тепла до 20%;
    
    применение погонажных герметиков снизит потери тепла на 7-9%.
    
    установка двухслойного ограждения по периметру теплицы с применением пленки, стекла или макролона уменьшит потери тепла на 4%.
    
    2. Строительство газовых котельных на тепличных комбинатах с целью обеспечения оптимального режима теплоснабжения, демонтаж газовых водонагревателей на полив (снижение удельного расхода энергоресурсов до 25%).
    
    3. Применение усовершенствованных отечественных светильников с лампами ДРИ-1000, ДРИ-2000, ДМ-1000, ДМ-3000 и др. (например, светильников УОРТ-15-400-ПОП-ДнаТ) позволит сэкономить до 320 тыс. кВт·ч на 1 га в год.
    
    4. Применение отечественных компенсаторов реактивной мощности ККУ-0,38 даст возможность снизить затраты электроэнергии до 2 млн кВт·ч в год.
    
    5. Обязательное применение приборов коммерческого учета по тепловой энергии (например, типа "ТАРАН-Т" в ЗАО "Тепличное" за три месяца в 1998 г. обеспечило уменьшение потребления тепла более чем на 25%).
    
    6. Повышение ответственности ТЭЦ за выдерживание проектных параметров теплоносителя, так как при нарушении температурного графика удельная норма теплопотребления в тепличных комбинатах может увеличиться до 20-25%.
    
    7. Внедрение передовых технологий выращивания растений и грибов.
    
    8. Применение тепловых насосов, использующих низкопотенциальное тепло окружающей среды (воды, воздуха, земли, солнца) для обогрева теплиц.
    
    

3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ ПЛОДООВОЩНОЙ ПРОДУКЦИИ

    
    Основная цель энергетического мониторинга технологии хранения - минимизировать удельные энергозатраты на единицу продукции при обеспечении ее максимального выхода от производителя к потребителю, с минимальными потерями при хранении. На производство любой плодоовощной продукции расходуются материальные (машины и оборудование, здания и сооружения, транспорт, инвентарь и семена), энергетические (топливо, электроэнергия) и трудовые ресурсы (прямые и косвенные затраты труда).
    

Энергоаудит действующих хранилищ плодоовощной продукции

    
    Разнообразие типов хранилищ затрудняет их энергетический мониторинг, однако, можно выделить основные группы производственных объектов, по которым следует проводить описание и оценку хранилищ по энергетическим ресурсам: здание хранилища, система вентиляции, технологические линии, система контроля и управления.
    
    Мониторинг здания хранилища включает: уточнение местоположения (географическая ориентация, дороги, производители и потребители продукции); выяснение номера типового проекта хранилища; срок эксплуатации хранилища; описание хранилища по видам и составу заложенной продукции; определение коэффициента использования объема хранилища (высоты загрузки продукции); проверку планировки хранилища (описание устройства стен, перекрытий, крыши, пола, материалов, из которых они сооружены, толщины теплоизоляционного слоя, его марки); установление общих нормированных энергетических показателей (табл.3.1).
    
    

Таблица 3.1

    
Энергоаудит типового хранилища картофеля
(N 703-1-5.86)

    
    
    При описании характеристики системы вентиляции указывают принцип ее действия (централизованная, децентрализованная, комбинированная). Основная характеристика принудительной вентиляции - кратность воздухообмена (норма воздухообмена 20-30 раз). Основной показатель системы активного вентилирования - удельная подача воздуха: для картофеля - 50-80 м/т·ч (4-6 раз в сутки по 30 мин), лука - 70-100 м/т·ч (2-3 раза в сутки по 40 мин), для капусты - 100-120 м/т·ч (5-6 раз в сутки по 40 мин). Далее осуществляется сбор данных по установленным в хранилище вентиляторам (марка, производительность, мощность электропривода). Оценивается равномерность вентилирования (конструкция и размещение воздухораспределителей, высота слоя насыпи, наличие в продукции примесей) и вентиляционные выбросы (рециркуляция, рекуперация).
    
    При описании характеристики технологических линий механизированных работ в хранилище описывают их организацию, обслуживающий персонал, указывают марку, производительность, установленную мощность линий (для загрузки и выгрузки продукции, послеуборочной обработки, товарной подготовки, переработки и фасовки, гибкие блочно-модульные линии).
    
    При описании биоэнергосберегающей функции системы контроля и управления режимами хранения определяются основные показатели по потерям продукции: естественная убыль, технический брак, абсолютный отход. Анализируются акт закладки и журнал наблюдений за условиями хранения.
    

Расчетные таблицы определения резерва энергосбережения

    
    Сравнительная оценка энергоемкости технологии хранения на городских базах и в местах производства показывает, что вариант хранения в местах производства энергоэкономичнее на 14%, что составляет 1270 мДж (табл.3.2).
    
    

Таблица 3.2

    
Энергоемкость уборки, послеуборочной обработки, товарной подготовки,
транспортировки картофеля и хранения его на городских базах и в местах производства

    
    
    В общей структуре энергозатрат (первый этап - возделывание-уборка, второй - послеуборочная доработка-хранение-товарная обработка, третий этап - транспортировка-переработка-реализация) технология хранения составляет 32%, при этом особенно высоки затраты электроэнергии (71%). Основные энергозатраты приходятся на товарную обработку и подготовку (табл.3.2).
    
    

Таблица 3.3

    
Оценка энергоемкости технологии хранения в системе воспроизводства плодоовощной продукции
(хранилище картофеля на 3 тыс. т)

    
    
    Сочетание процессов обработки, хранения и подготовки в едином комплексе на базе хранилища дает возможность экономии энергозатрат. Комплекс машин для "гибких" процессов подготовки, загрузки и выгрузки картофеля и овощей создан и выпускается в нашей стране и за рубежом. Его применение снижает потери продукции до 30%, себестоимость продукции и затраты труда - на 10-30%, повышает чистую прибыль в 1,5-3 раза и в целом обеспечивает конкурентоспособность сельскохозяйственных предприятий в рыночных условиях (табл.3.4). Основные направления дальнейшего совершенствования "гибких" линий: автоматизация процессов, уменьшение повреждений продукции, повышение качества подготовки продукции к хранению.
    
    

Таблица 3.4

    
Оценка энергозатрат блочно-модульных комплексов машин для подготовки
и загрузки плодоовощной продукции в хранилище

    
    
Потенциалы энергоресурсосбережения технологии хранения:

    
    - за счет высокой продуктивности сохраненного семенного материала в 1,5-2 раза;
    
    - за счет сокращения потерь продукции при хранении - с 30-50 до 10-15%;
    
    - за счет снижения расхода материально-энергетических ресурсов при хранении - на 15-25%;
    
    - за счет уменьшения затрат труда при хранении - в 1,5-1,6 раза;
    
    - за счет безотходности реализации сохраненной продукции - в пределах 80-90%.
    

Перечень основных энергосберегающих мероприятий:

    
    1. До закладки продукции на хранение осуществлять управление технологией возделывания продукции для формирования высокого урожая и однородного качества продукции в соответствии с требованиями потребителя и условий хранения.
    
    2. Хранение плодоовощной продукции и семян в местах производства.
    
    3. Применение прямоточной (комбайн-хранилище) технологии уборки, сокращающей процессы обработки и подготовки продукции к хранению.
    
    4. Использование накопительной вентилируемой площадки или секционных бункеров-накопителей для временного хранения, перераспределения и сортирования продукции, поступающей на раннюю реализацию или на длительное хранение.
    
    5. Адресное, дифференцированное размещение продукции в закромах, секциях и камерах хранилища в соответствии с планом и прогнозом хранения.
    
    6. Сочетание процессов приема, обработки, хранения, подготовки и реализации в едином комплексе на базе хранилища.
    
    7. Применение гибких машинных технологий (загрузка, обработка, выгрузка, подготовка и переработка продукции) с блочно-модульным способом компоновки типов КСП-15, ПК-94, ТЗК-30.
    
    8. Применение современных электротехнологий модификации качества продукции и воздушной среды (обеззараживание, дозревание, заживление повреждений, стимуляция прорастания семян).
    
    9. Утепление дверей, ворот, заполнение швов, внешнее покрытие теплоизолирующими материалами (минераловата, пенопласт, газосиликат, керамзит, полистеролбетон, ячеистый бетон).
    
    10. Сокращение сроков хранения нележкоспособной продукции.
    
    11. Использование электронно-оптических средств функционально-структурно-параметрической диагностики качества продукции и технологических процессов (определение оптимальных сроков уборки и окончания хранения продукции, определение сортовых температурно-влажностных режимов хранения, компоновка технологических линий обработки и подготовки продукции, прогнозирование и планирование процесса хранения с учетом условий производства и реализации продукции).
    
    12. Использование информационных баз данных АПК (сорта овощных культур; диагностика грибных, бактериальных и вирусных заболеваний растениеводческой продукции, управление формированием урожая и качеством картофеля, автоматизированная информационная система по нормативным требованиям к безопасности продукции, мировые цены на сельхозпродукцию, семена сельхозкультур).
    
    13. Оптимизация процесса вентилирования при неполной загрузке хранилища, выпадении конденсата, подогреве воздуха и просушивании, при рециркуляции и рекуперации.
    
    14. Применение водо-ледяных аккумуляторов естественного и искусственного холода в сочетании с холодильными установками.
    
    15. Применение современных средств автоматизации управления электроприводами, осветительными (локальные, программные, пониженной интенсивности) и облучательными установками.
    
    16. Применение многоуровневой системы управления микроклиматом, учитывающей сортовые особенности продукции, самосогревание, качественный состав поступившей продукции, биохимические и физиологические параметры, удовлетворяющие потребителя.
    
    17. Применение нетрадиционных видов энергии для вентиляции, подогрева, дополнительного и аварийного электроснабжения, питания контрольно-измерительных приборов.
    
    18. Применение современных биотехнологий переработки продукции.
    
    19. Использование биоотходов для корма животных и выделенных биокомпонент для пищевой промышленности.
    

    4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ,
ИСПОЛЬЗУЮЩИХ В КАЧЕСТВЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ ТЕПЛОТЫ
И ТЕХНОЛОГИЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ, ГАЗ И ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО,
ВЫЯВЛЕНИЕ РЕЗЕРВА И ПОТЕНЦИАЛА ЭКОНОМИИ ТЭР

    
    В данном разделе рассматривается энергетический мониторинг по оценке фактического состояния систем и технических средств теплоснабжения на действующих объектах и сравнение их показателей с расчетными (нормируемыми) или лучшими практическими результатами на примере животноводческих ферм.
    

4.1. Исходные данные и показатели для определения энергозатрат
в тепловых процессах животноводческих ферм

    
    На животноводческих фермах теплота используется в основном для обеспечения требуемых параметров микроклимата и приготовления горячей воды и пара на технологические нужды.
    
    При проектировании животноводческих ферм, в частности, систем их теплоснабжения, руководствуются отраслевыми нормами технологического проектирования (НТП) и нормами расхода тепловой и электрической энергии, в которых соответственно приведены требования к параметрам микроклимата и горячей воды, нормы расхода энергии в кВт·ч на одну голову животного.
    
    В табл.4.1 приведены нормы параметров внутреннего воздуха и требования к отоплению и вентиляции на фермах КРС.
    
    

Таблица 4.1

    
    
    Кроме использования теплоты на поддержание требуемых параметров микроклимата, необходимо подогревать воду. Температуру горячей воды для производственных нужд принимают: для подмывания вымени у коров - 40-45 °С, мойки молокопроводов, молочных резервуаров, ведер и т.п. - 55-65 °С, приготовления кормов в телятниках - 40-65 °С.
    
    Температура воды для поения: телят - 14-16 °С, остального поголовья - 8-12 °С.
    
    В табл.4.2 представлены нормативные параметры внутреннего воздуха и требования к отоплению и вентиляции помещений на свиноводческих фермах. Кроме того, для обогрева поросят - сосунов в станках для подсосных маток рекомендуется применять специальные системы локального отопления (обогрев пола, лучистый обогрев и др.).
    
    

Таблица 4.2

    
    
    Площадь обогреваемого пола принимается от 1 до 1,5 м на один станок, а температура в зоне нахождения поросят - от 30 °С (±2 °С) с постепенным снижением ее к отъему поросят от маток до 22 °С.
    
    В табл.4.3 представлены усредненные нормы расхода теплоты и топлива на животноводческих фермах для условий Центрального района европейской части России.
    
    

Таблица 4.3

    
    
4.2. Методические положения по расчету энергозатрат на теплоснабжение животноводческих ферм

    
    Определение энергозатрат на теплоснабжение животноводческих помещений производят путем решения уравнения теплового баланса, в котором приходными статьями являются теплота, выделяемая животными и поступающая от отопительных установок, а расходными статьями - теплота, теряемая через ограждения помещений, на испарение с мокрых поверхностей пола и на подогрев приточного воздуха:
    

,                                           (4.1)

    
где - тепловой поток от отопительной установки, кВт;
    
     - поток свободной теплоты от животных, кВт;
    
     - тепловой поток потерь через ограждения, кВт;
    
     - поток теплоты на испарение влаги от смоченных поверхностей, кВт;
    
     - тепловой поток на обогрев приточного воздуха, кВт.
    
    Тепловой поток потерь через наружные ограждения здания для содержания животных определяют из выражения:
    

,      (4.2)

    
где - площади соответственно стен, потолка, пола, окон, дверей, м;
    
     - сопротивление теплопередаче стен, покрытий (потолка), пола, окон, дверей, К·м/Вт;
    
    , - температура внутреннего и наружного воздуха, °С.
    
    Экономически целесообразно при электротеплоснабжении сопротивление теплопередаче ограждения увеличивать до 2,5-3,5 К·м/Вт.
    
    Сопротивление теплопередаче через пол определяют по зонам:
    

                                            (4.4.3)

    
где - сопротивление утепляющих слоев пола толщиной с коэффициентом теплопроводности .
    
    Теплопотери на испарение влаги со смоченных поверхностей пола определяют из выражения
    

,                                   (4.4)

    
где - удельные влаговыделения за счет испарения со смоченных и открытых водных поверхностей навозных каналов, г/ч·м;
    
     - площадь соответственно смоченных и открытых поверхностей навозных каналов, м.
    
    Количество теплоты, необходимое на обогрев холодного приточного воздуха, определяют из выражения
    

,                                           (4.5)

    
где - количество приточного воздуха, кг/ч.
    
    Количество приточного воздуха для холодного периода года определяют из условий удаления избытков влаги из помещения по выражению
    

,                                           (4.6)

    
где - общие влаговыделения животных, г/ч;
    
     - влаговыделение внутреннего и наружного воздуха, г/кг.
    
    Общие влаговыделения животных определяют из выражения
    

,                                                        (4.7)

    
где - количество животных в помещении;
    
     - влаговыделение одного животного, г/ч (берут из НТП 1-99);
    
     - коэффициент изменения влаговыделений животных в зависимости от температуры внутреннего воздуха (принимают по НТП 1-99).
    
    Количество влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей, для существующих типов животноводческих помещений можно приближенно принять равным 10% от количества влаги, выделяемой животными. Тогда формула (4.6) примет вид
    

.                                           (4.8)

    
    Следует отметить, что для крупного рогатого скота величина воздухообмена из условия удаления влаги больше, чем из условия удаления углекислого газа.
    
    Величины и определяют по I-d диаграмме соответственно при допустимых значениях температуры и относительной влажности внутреннего воздуха и расчетных значениях параметров наружного воздуха.
    
    Годовой расход теплоты на создание искусственного микроклимата в помещениях фермы определяется продолжительностью и средней температурой отопительного периода для данного помещения в заданном районе. Для их определения для животноводческих помещений рассчитывают граничную температуру наружного воздуха (), при которой возникает необходимость в подогреве:
    

,                    (4.9)

    
где - поток свободной теплоты от животных, определяют из выражения
    

,                                         (4.10)

    
где - поток свободной теплоты от одного животного, Вт (принимают по НТП 1-99);
    
     - коэффициент изменения тепловыделений животными в зависимости от температуры внутреннего воздуха.
    
    В качестве внутренней температуры () берут расчетное (номинальное) значение, а не допустимое как при определении максимальной тепловой нагрузки.
    
    Поступление в помещение теплоты от животных значительно сокращает отопительный период для животноводческих помещений. Продолжительность его представляет собой сумму продолжительности стояния температуры наружного воздуха в часах, причем , a соответствует абсолютно минимальной температуре для данной местности. Интервал температуры равен 1 °С. Значение продолжительности стояния температуры наружного воздуха принимают в соответствии с Климатологическим справочником СССР или по данным местной метеостанции.
    
    В табл.4.4 представлена продолжительность стояния температуры наружного воздуха в часах при расчетной температуре наружного воздуха для отопления = -30 °С.
    
    

Таблица 4.4

    
    
    Среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период определяют из выражения
    

.                  (4.11)

    
    Годовой расход теплоты на вентиляцию (обеспечение микроклимата) животноводческого помещения определяют путем умножения среднечасового расхода теплоты на продолжительность отопительного периода .
    
    Среднечасовой расход теплоты рассчитывают по формуле
    

.                   (4.12)

    
    Тогда годовой расход теплоты
    

,                                                       (4.13)

    
где - коэффициент включения периодической вентиляции.
    
    Для определения энергозатрат на нагрев воды выбирают технологические операции, требующие ее подогрева, типы водонагревателей, количество дней их работы в году.
    
    Количество подогреваемой воды определяют путем умножения нормы потребления одним животным, принимаемое по технологическим нормам НТП 1-99, на количество животных.
    
    Максимальную тепловую нагрузку на горячее водоснабжение фермы () определяют исходя из суточных норм потребления горячей воды () и коэффициента неравномерности ее потребления в течение суток () по формуле
    

.                                (4.14)

    
    При нагреве воды в емкостных электроводонагревателях в часы спада нагрузки в энергосистеме их емкость принимают равной суточной норме расхода горячей воды для рассматриваемой фермы или ее половине при двукратной в течение суток зарядке. В этом случае
    

,                                (4.14а)

    
где - время зарядки, ч.
    
    Годовой расход теплоты на нагрев воды определяют по выражению
    

.                                           (4.15)

    
    Максимальную часовую потребность в паре () определяют на основании суммирования суточных графиков потребления пара по отдельным процессам.
    
    Расчетная тепловая нагрузка на получение пара для технологических целей определяется по максимальной часовой потребности в паре по формуле
    

.                                           (4.16)

    
    Годовой расход теплоты на получение пара составляет:
    

,

    
где - суточная норма потребления пара на i-процесс, кг;
    
     - время использования пара, дни.
    
    Суммарный годовой расход энергии в животноводческом помещении
    

.                                           (4.17)

    
    Результаты расчета для характерных помещений и технологических процессов фермы КРС на 400 голов приведены в табл.4.5.
    
    

Таблица 4.5

    
4.3. Определение фактических энергетических параметров и энергозатрат
по отдельным тепловым процессам и в целом по объекту

    
    Сравнительную оценку по использованию ТЭР в тепловых процессах животноводческих ферм рекомендуется проводить в соответствии с Методическими рекомендациями по следующей программе:
    
    а) уточнить исходные данные типового проекта, по которому построена исследуемая ферма (количество ското-мест, численность работающих, общая площадь помещений, годовой расход тепла на технологические нужды, расчетная электрическая мощность, годовой расход электрической энергии и т.д.);
    
    б) провести сопоставление на соответствие нормативных и расчетных показателей с фактическим их значением из годовых отчетов исследуемой фермы по позициям расхода топлива отопительным оборудованием и электроэнергии;
    
    в) выполнить контрольные измерения по определению расхода топлива отопительным оборудованием фермы и расхода электроэнергии электрообогревательными установками на осуществление конкретного технологического процесса;
    
    г) сопоставить нормативные (расчетные) и фактические показатели по расходу топлива и электрической энергии на производство животноводческой продукции за календарный год работы исследуемой фермы, сведя их к удельным расходам на одну голову животного;
    
    д) провести анализ нормативных и фактических данных по годовому потреблению ТЭР исследуемой фермы и дать рекомендации по их экономии.
    
    Расчет фактических энергозатрат осуществляется по бухгалтерским данным или путем измерения технологических параметров потребляемой мощности и часового (суточного) расхода энергии по отдельным процессам путем измерения с помощью счетчиков расхода тепловой и электрической энергии, а затем - определения годовых энергозатрат (по процессам и объекту в целом) в соответствии с расчетными формулами, приведенными в методических положениях по расчету энергозатрат.
    
    Примерная форма заполнения таблицы расчетных и фактических данных по энергозатратам дана на примере одного животноводческого помещения (коровника) в табл.4.6.
    
    

Таблица 4.6

    
Сводная таблица для заполнения фактических и расчетных показателей
по определению энергозатрат на конкретном объекте

    
    
    Результаты расчетных и фактических энергозатрат следует представить в виде табл.4.7, в которой в качестве примера приведены расчетные затраты на теплоснабжение, освещение и электропривод для молочных ферм на 400 голов (ТП 801-01-5).
    
    

Таблица 4.7

    
Расчетные и фактические показатели энергозатрат на теплоснабжение, освещение
и электропривод механизмов на ферме КРС молочного направления на 400 коров
привязного содержания в климатических условиях Центральной зоны России

    
    
    При определении параметров микроклимата руководствуются Методическими рекомендациями по исследованию систем микроклимата в промышленном животноводстве и птицеводстве (см. список литературы). Для измерения температуры используют лабораторный ртутный термометр марки ТЛ (или аналогичный), влажности воздуха - аспирационный психрометр Ассмана МВ-4М, скорости движения воздуха - ручной крыльчатый анемометр АСО-3 или чашечный MC-I3, концентрации углекислого газа - универсальный газоанализатор УГ-2.
    
    Установленную мощность электротеплового оборудования измеряют переносным комбинированным прибором марки Ц 4505М (электроизмерительные клещи).
    
    Для определения расхода тепловой энергии удобен счетчик теплоты марки ТС4-1, предназначенный для коммерческого учета тепловой энергии, контроля теплоснабжения, расхода теплоносителя, контроля температуры прямой и обратной воды, тепловой мощности, времени наработки. Наиболее применим электромагнитный теплосчетчик "Комбиметр" (расход 0,00075 - 180 м/ч), а также СТЭМ-3 и ТРЭМ, выпускаемые заводом "Молния". Также могут быть использованы импортные теплосчетчики (например, MULTIKAL, MULTIKAL COMPAKT, CT1, СТ3 и др.).
    
    Для контроля горячей и холодной воды может быть использован электромагнитный счетчик СВЭМ.М (расход 0,2-200 м/ч, температура 4-150 °С), а также для холодной воды - счетчики ВСХ (расход 1,5-600 м/ч), горячей - ВСТ (расход 1,5-600 м/ч).
    
    Для контроля газа может быть использован счетчик газа СВГ.М (расход от 4 до 1600 м/ч).
    
    Для контроля расхода тепла могут быть использованы теплосчетчики СГСМ1 - ЭРИСВТ (тепловая нагрузка менее 0,5 Гкал/ч).
    
    Для контроля количества тепла, отданного индивидуальным радиатором в помещении, применимы теплосчетчики RMK-87 (капиллярного типа, с визуальным считыванием показаний), RVK-95 (электронного типа) или V-93 (регистрация тепловой мощности от 150 до 5000 Вт). Последний служит для контроля затрат на отопление.
    
    Автоматический учет расхода энергоресурсов объекта можно осуществлять с помощью специального микропроцессорного устройства регистрации (МУР), работающего в комплекте с теплосчетчиками, расходомерами (счетчиками) холодной воды, горячей воды и газа.
    

4.4. Основные способы и пути экономии энергоресурсов

    
    Рациональное использование энергоресурсов заключается в уменьшении энергоемкости производимой продукции. Использование газа и электроэнергии, например, в системах обеспечения микроклимата в животноводческих помещениях позволяет автоматически поддерживать параметры микроклимата на оптимальных уровнях. Это предотвращает значительные потери продукции, обусловленные нарушением микроклимата в помещениях для содержания животных.
    
    Мероприятия, направленные на экономию энергоресурсов в животноводстве:
    
    электронагрев воды для технологических нужд, т.е. в установках доения и первичной обработки молока, мойки посуды, поения животных осуществлять в основном без наружных тепловых сетей;
    
    для нагрева воды на технологические нужды использовать электронагреватели элементного типа или бойлеры, для отопления помещений - электроконвекторы;
    
    подогрев вентиляционного воздуха электронагревательными установками осуществлять в тех случаях, когда технология производства требует поддержания температуры воздуха с высокой точностью, а также с целью экономии энергии при необходимости поддерживать различную температуру воздуха в отдельных помещениях;
    
    при формировании систем обеспечения микроклимата необходимо везде, где это возможно, использовать зонный принцип, при котором требуемый температурно-влажностный режим поддерживается не во всем помещении, а в конкретных зонах размещения животных (птицы) - особенно это касается молодняка раннего возраста. При этом снижается среднее значение температуры внутреннего воздуха, а следовательно, и потребность в теплоте. В помещениях с молодняком животных это обеспечивается путем комбинированного электрообогрева зоны (зон) размещения животных с помощью электрообогреваемых площадок пола и источников лучистого (ИК) нагрева при электрокалориферном подогреве приточного воздуха и использовании электроконвекторов;
    
    тепло, поступающее в животноводческие помещения от животных и обогревающих устройств, должно быть максимально утилизировано с помощью теплообменных аппаратов рекуперативного типа, применение наиболее совершенных теплообменных устройств позволяет утилизировать до 50-60% теплоты удаляемого вентиляционного воздуха;
    
    электротепловые установки и системы, обслуживающие комплекс помещений, должны быть максимально децентрализованы с целью выработки теплоты непосредственно в месте ее потребления и возможности индивидуального регулирования теплового режима, что за счет исключения потерь в теплотрассах дает экономию энергозатрат до 30%;
    
    в системах вентиляции животноводческих помещений следует широко применять прямоточные системы воздухораздачи, позволяющие использовать осевые вентиляторы, что способствует снижению расхода электроэнергии на вентиляцию до 20%;
    
    в помещениях для откорма КРС и свиней, где при наружной температуре от 0 до -10 °С не наблюдается дефицита теплоты, возможно применение рециркуляции воздуха до 30%;
    
    для поддержания температуры и влажности воздуха в животноводческих помещениях на оптимальном уровне следует применять автоматическое многоступенчатое или плавное регулирование мощности и воздухопроизводительности установки;
    
    при выращивании молодняка животных раннего возраста (телят, ягнят, поросят) во всех животноводческих помещениях необходимо применять местный (локальный) комбинированный электрообогрев, что дает экономию энергозатрат до 15-20%;
    
    повышение термического сопротивления ограждающих конструкций (утепление);
    
    проведение ряда организационно-технических мероприятий, направленных на устранение неоправданных потерь энергии, это, прежде всего, установка счетчиков потребления воды, газа, электроэнергии и постоянный контроль энергетических параметров и за потреблением ТЭР. Практика показывает, что экономия ТЭР в этом случае составляет около 10%;
    
    мониторинг режимов работы огневого теплоэнергетического оборудования по определению его фактического КПД и сравнение с паспортными данными.
    

4.5. Рекомендуемое энергосберегающее оборудование. Резервы и потенциал экономии ТЭР
и их влияние на технико-экономические показатели объекта

    
4.5.1. Рекомендуемое оборудование

    
    С учетом указанных мероприятий и рекомендаций по экономии ТЭР предлагается к использованию на животноводческих фермах сельскохозяйственных объектов тепловое оборудование, представленное в табл.4.8.
    
    

Таблица 4.8

    
    
4.5.2. Резервы и потенциал экономии ТЭР и их влияние на технико-экономические показатели объекта

    
    Уже были указаны основные способы и пути снижения энергозатрат на производстве животноводческой продукции и рекомендуемое энергетическое оборудование. Из материала следует, что одним из наиболее эффективных технических средств является теплоутилизационное оборудование. Использование его позволяет экономить до 50% энергозатрат в течение отопительного периода для обеспечения нормируемых параметров микроклимата в животноводческих помещениях.
    
    Значительный эффект (экономия до 20-30%) дает также применение децентрализованных систем отопления животноводческих помещений, когда полностью исключаются потери в теплотрассах, так как этих теплотрасс просто не существует.
    
    Весомый вклад в экономию энергозатрат на энерготеплообеспечение - использование местного (локального) обогрева молодняка сельскохозяйственных животных и птицы - до 15%. Это достигается за счет снижения общего температурного фона, при обеспечении требуемого температурного режима в месте нахождения животных.
    
    Показатели экономии энергии, получаемые за счет внедрения новых экономичных способов и рекомендуемых технических средств, можно рассматривать как выявление резервов и потенциала экономии энергозатрат.
    
    Приведенные показатели экономии энергии, выраженные в процентах, по процессам и оборудованию имеют значение только для конкретных процессов и, следовательно, различную весомость по отношению к общим энергозатратам. Другими словами, для определения экономии энергозатрат по объекту в целом указанную экономию в процентах по отдельным процессам нельзя суммировать арифметически. Поэтому для определения общей экономии энергозатрат по объекту в целом () суммируются показатели экономии энергии в кВт·ч по отдельным процессам ():
    

кВт·ч.                                             (4.18)

    
    Уровень экономии энергозатрат или потенциал обычно выражают в процентном отношении, как
    

, %.                                             (4.19)

    
    При этом общая экономия энергозатрат может быть определена для конкретного объекта как разница между фактическими затратами на действующем объекте и расчетными (нормативными):
    

.                                                      (4.20)

    
    В другом случае при сравнении разных объектов как
    

,                                                      (4.21)

    
где - энергозатраты в базовом варианте;
    
     - в новом варианте систем теплоснабжения.
    
    Расчеты и опыт применения новых энергосберегающих систем и технических средств электротеплообеспечения показывают, что общая экономия энергозатрат для различных объектов (животноводческих ферм) может быть достигнута в пределах 20-40%.
    
    Если рассматривать экономию энергозатрат в системах теплоснабжения уже действующих объектов, то здесь проявляются несколько иные пути и способы экономии энергии. Это, прежде всего, устранение неоправданных потерь электрической и тепловой энергии в результате нарушения правильной эксплуатации систем и технических средств. Например, несвоевременное проведение (или отсутствие) очистки паровых котлов и другого оборудования обусловливает снижение эксплуатационного КПД на 10-15% и более.
    
    Отсутствие надлежащего контроля и учета за потреблением электрической и тепловой энергии приводит также к их перерасходу до 15-20%, а в ряде случаев и более. В основном это проведение целого ряда организационно-технических мероприятий, направленных на устранение лишних потерь энергии. Главное - наведение порядка и строгое соблюдение требований по поддержанию нормативных параметров в технологических процессах и правил эксплуатации оборудования. Поэтому, как уже отмечалось, фактическое определение энергозатрат на существующем объекте сводится к использованию бухгалтерских данных или путем постановки в тепловых процессах специальных раздельных счетчиков тепловой и электрической энергии и получения данных за интересующий период времени. Сравнение этих данных с расчетными, полученными с учетом норм, дает величину перерасхода или экономии энергии.
    
    Применение эффективных энергосберегающих систем теплообеспечения животноводческих ферм позволяет наряду с экономией энергозатрат не допустить снижения продуктивности и сохранности животных, перерасхода кормов и т.д.
    
    Все это и экономия топливно-энергетических ресурсов существенно влияют и на технико-экономические показатели объекта в целом. Например, в себестоимости животноводческой продукции доля оплаты за энергию составляет в ряде случаев 15-20%. Следовательно, отмеченная выше возможная экономия энергозатрат на уровне 20% даст снижение себестоимости на 4%.
    
    Дальнейшие резервы экономии энергозатрат связаны с разработкой нового теплового оборудования, использующего энергию возобновляемых источников: ветра, солнца, воды и т.п.
    
    

5. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ, ВЫЯВЛЕНИЕ РЕЗЕРВОВ И ПОТЕНЦИАЛА ЭКОНОМИИ ТЭР

    
    Сельскохозяйственное водоснабжение - это комплекс инженерных, санитарно-гигиенических, зооветеринарных и природоохранных мер, направленных на обеспечение населения и производственных нужд агропромышленного комплекса водой в необходимом количестве и соответствующего качества.
    
    Новые системы сельскохозяйственного водоснабжения того или иного объекта (населенного пункта, животноводческих промышленных комплексов, ферм, предприятий по первичной переработке продукции и ремонту сельхозтехники, водопойных пунктов на природных пастбищах, полевых станов и др.) представляют собой комплексы водопроводных сооружений, выполненных с учетом самых последних достижений науки и техники.
    
    Вопросы энергосбережения являются неотъемлемой частью снижения энергозатрат в системах сельскохозяйственного водоснабжения. Для определения мероприятий по энергосбережению предлагается следующая методика: по нормам водопотребления определяется расход воды общий и по объектам (животноводческая ферма, населенный пункт и т.д.). Затем рассчитывается расчетный расход электроэнергии по формуле
    

кВт·ч,                                               (5.1)

где - ускорение силы тяжести;
    
     - плотность подаваемой жидкости, кг/м;
    
     - подача;
    
     - напор;
    
     - полный к.п.д. насоса;
    
     - время, ч.
    
    Для предварительных расчетов =0,5.
    
    Сравнивая действительный расход электроэнергии и расчетный по времени определяют возможные мероприятия по энергосбережению.
    
    Основными мероприятиями должны быть правильность выбора насосного оборудования и средств автоматизации, ликвидация утечек, использование технической и оборотной воды на ферме, несоблюдение напоров и расходов и т.д. После сравнения общих расчетных и действительных данных проводят более четкое сравнение по раздельным объектам и затем составляют мероприятия по энергосбережению.
    

Нормы водопотребления

    
    Состав водопотребления в системе АПК характеризуется большим разнообразием объектов с различными требованиями как к количеству, так и качеству воды. Один из основных потребителей воды в этой системе (40-60% общего потребления) - сельское население. Оно расходует воду на хозяйственные (коммунальные) нужды, содержание скота и птицы, полив улиц, зеленых насаждений и приусадебных участков.
    
    К водоемким производствам и объектам колхозов и совхозов относятся: животноводческие комплексы и фермы, птицефабрики; теплично-парниковые хозяйства; звероводческие фермы; машинно-тракторный парк, автотранспорт; полевые (бригадные) станы; водопойные пункты на природных пастбищах; предприятия по первичной переработке сельскохозяйственной продукции (винзаводы, консервные заводы, молочные заводы и др.); механические мастерские; котельные; заводы по ремонту сельскохозяйственной техники; заводы по ремонту грузовых автомобилей; станции технического обслуживания сельскохозяйственной техники, транспортных средств и животноводческого оборудования; специализированные предприятия по ремонту поливной техники; транспортные предприятия; предприятия по изготовлению сборного железобетона, кирпича, столярных изделий; складские хозяйства и базы; предприятия сельхозхимии. Сюда же входят многочисленные предприятия кооперации, хлебоприемные пункты, различные промыслы и строительные организации. Все они получают воду из сельских систем водоснабжения, поэтому их требования к количеству и качеству воды должны учитываться при расчетах водопотребления.
    
    Среднесуточное водопотребление животноводов и членов их семей, временно или постоянно проживающих непосредственно на водопойном пункте (на природных пастбищах), составляет 30-50 л на одного человека в зависимости от климатических условий и дебита источника. При определении расчетного расхода воды в системах водоснабжения сельских населенных пунктов необходимо установить диктующий в водопотреблении период года (теплый или холодный). Расчетный усредненный расход в сутки воды (л) на хозяйственно-питьевые нужды населения центральной усадьбы, отделения или райцентра вычисляют по формуле
    

,                                         (5.2)

    
где - расчетный среднесуточный за год расход воды на одного жителя в зависимости от степени благоустройства районов жилой застройки (табл.5.1);
    
     - % жилой застройки в населенном пункте по видам благоустройства.
    
    

Таблица 5.1

    
Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в соответствии со СниП

    
    
    Расчетный расход воды в сутки (м) наибольшего водопотребления:
    

                                          (5.3)

    
    Коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели, принимают равным =1,1...1,3; =0,7...0,9.
    
    Расчетный часовой расход воды (м):
    

                                          (5.4)

    
    Коэффициенты часовой неравномерности водопотребления:
    

                                          (5.5)

    
где - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия;
    
    =1,2-1,4,
    
    =0,4-0,6;
    
     - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте (табл.5.2).
    
    

Таблица 5.2

    
Коэффициенты, учитывающие число жителей в населенном пункте

    
    
    Суточный расход воды в населенном пункте при наличии районов с различной степенью благоустройства жилой застройки вычисляют как сумму суточного расхода воды по отдельным районам, определяемого по соответствующей норме водопотребления и числу жителей. Коэффициент при нахождении расхода воды для расчета сооружений и сети, включая сети внутри квартала или микрорайона, принимают в зависимости от числа обслуживаемых ими жителей, а при зонном водоснабжении - с учетом числа жителей в каждой зоне.
    
    Нормы водопотребления для животных, птиц, зверей (табл.5.3) выбирают из таблицы, составленной в соответствии с требованиями российских норм технологического проектирования и с учетом возможного использования воды с повышенным солесодержанием (>1 г/л) и воды питьевого качества (1 г/л).
    
    

Таблица 5.3

    
Нормы водопотребления в сутки (л) на одну голову животных, птиц и зверей, содержащихся на фермах

    
    
    Нормы расхода воды на технологические операции на животноводческих предприятиях приведены в табл.5.4, нормы водопотребления и водоотведения - в табл.5.5. Рекомендуется применять при проектировании ферм и комплексов: КРС по производству молока - до 2 тыс. голов, выращивания и откорма молодняка в год - от 5 до 10 тыс., телок и нетелей - от 3 до 6 тыс.; свиноводческих по выращиванию и откорму свиней в год - от 12 до 100 тыс.; овцеводческих различного направления - от 3 до 15 тыс. голов и птицеводческих средних и крупных (табл.5.6).
    
    

Таблица 5.4

    
Нормы расхода воды на животноводческих предприятиях на технологические операции