Алматы облысы Іле ауданы «Анжела» ЖШС ірі-қара фермасын, қорадағы кәдеге жарамсыз ауа жылуын жылу сорғыш қондырғысын пайдалану арқылы ғим

Ғимаратта микроклиматты қамтамасыз етуге  арналған қазіргі заманғы қондырғылар  өте энергия сыйымды. Сыртқы ауаның төмен температуралары кезінде, ғимаратты жылытуға энергия шығынын қысқарту үшін, жиірек ала алмасуды және ғимараттағы ауа температурасын, отынға шығындар қанағатсыз микроклиматтан малдардың өнімділігінің жоғалтуларынан асып кетеді деп жорамалдай отырып, шақтамалы деңгейден төмен азайтады. Сонда да ғимараттыжылытуға әр жылда органикалық отынның үлкен мөлшері шығындалады, олардың қорлары жерде шектелген екені жұртқа мәлім.

Отын-энергетикалық  ресурстарды үнемдеуге, соның ішінде энергияны үнемдеуге әлемде және біздің елде де, азық-түлік қауіпсіздігінің  мәселесін шешуден кем емес назар  аударылады.

Көрсетілген бағдарламалық міндеттерде, өнімнің  бәсекеге қабілеттілігінің көрсеткіштері  болып табылатын, мақсаттық индикаторлар болып елдің ЖІӨ энергия сыйымдылығының төмендеуі және еңбек өндірістілігінің 2015 жылға қарай 2000 жылмен салыстырғанда  сәйкесінше 2 және 3 есе жоғарылауы қабылданған. ЖІӨ 1 америка долларына электр энергияның шығындары бойынша, сонымен қатар экономика салаларында еңбек өндірістілігі бойынша Қазақстан кейбір индустриалды дамыған елдерден 7-10 еседен астам қалып келеді. Егер Қазақстанда 1 доллар ЖІӨ өндірісіне 2,8 киловатт-сағат дерлік шығындалса, онда Ұлыбритания, Германия, Италия және Жапония сияқты елдерде бұл көрсеткіш 0,22-0,3, АҚШ-та, Францияда, Түркияда, Кореяда – 0,4-0,6, Канада мен Қытайда – 0,8-1,2  киловатт-сағатты құрайды [2].

Берілген  жұмыста мал шаруашылығы ғимараттында жылыту мен микроклиматты тек  қана эленктр энергияның минималды  шығысы кезінді оны тұтыну есебінен қамтамасыз ету әрекеті жасалған. Бұған желдететін ауаның және жылу сораптың жылуын кәдеге жаратқышпен  қол жетеді.

Мал шаруашылығының ғимараттарындағы жылулық тепе-теңдік сөндірілген жылыту-желдету қондырғысы кезінде, қысқы кезеңде де, мал  шаруашылығының ғимараттарының көпшілігінде жылу бөлінулер олардың жылу жоғалтуларынан асып тұратындығын көрсетеді. Демек, ғимаратты  жылытуға шығындалатын барлық жылу, сонымен  қатар малдардың жылу бөлінулерінің  бір бөлігі ғимараттан, екінші энергетикалық  қорлар көзі деп есептеуге болатын, соратын желдеткіш ауамен әкетіледі. Соратын ауаның энергиясын құйылым  ауаны қыздыру үшін пайдалану  мақсатқа лайық. Осы мақсаттар үшін көптеген әр түрлі құрылғылар өңделіп  жасалған, оларды жылыту мен желдету  жүйелерінде қолдану ғимараттардағы микроклиматтың қамтамасыз етуге энергия  шығынын 20…30%-ға азайтуға мүмкіндік береді [3].

Соратын ауаның жылуының есебінен құйылым ауаны  қыздырудықамтамасыз ететін белгілі  құрылғылар жылубергіш беттердің мұздануынан  төмен сенімділікке және тиімділікке  ие болады [51; 28; 52; 22; 53; 39; 54; 55; 56; 32; 33; 57].

Құйылым ауаның төмен температуралары кезінде, оларда мал шаруашылығының ғимаратынан  лақтырылатын ауа тек қана +3…+6⁰С температураға дейін салқындыйды, яғни ғимараттан әкетілетін жылудың тек кішкене бөлігі ғана пайдаланылады. Соратын ауаның тереңірек салқындауы үшін кәдеге жаратқыштың жылубергіш беті 0⁰С-ден төмен температураға ие болуы керек, бұған жол бермеу керек, себебі бұл кезде жылубергіш бетте соратын ауаны салқындату кезінде конденсацияланатын ылғал мұзданатын болады және кәдеге жаратқыш жұмыс істеуін тоқтатады.

Жылу  сорабы шығындалған электр энергияның әр киловатт сағатына температурасы  төменірек ортадан температурасы  жоғарырақ ортаға 2…6 кВт*ч жылу энергияны тасымалдайды. Жылу сорабын қодану жылудың төменпотенциалдық көзінің мәселесін шығарады.

Осы көз  ретінде атмосфералық ауаны пайдалану  кезінде буландырғыштың мұздану  мүмкіндігі пайда болады, қысқы кезеңде  жерүсті көздердің суынан көп  жылуды сондай-ақ алуға болмайды, себебі осы судың темперпатурасы 0⁰С-ге тең. Топырақтың жылуын пайдалану үлкен күрделі салымдармен байланысты.

Жұмыста, мұзданусыз соратын ауаны салқындатуға мүмкіндік беретін, жылуды кәдеге жаратқыштың  макеттік үлгісі өңделіп жасалған және зерттелген.

Малдардың жылуын кәдеге жаратудың негізгі  заңдылықтары өңделіп жасалған, қондырғының  жылу өндірістілігінің негізгі формулалары  алынған. Эксперименталдық зерттеулерді орындаудың бағдарламасы мен әдістемесі өңделіп жасалған, эксперименталдық зерттеулер өткізілген, негізгі тәуелділіктер  алынған. Ұсынылатын құрылғының тиімділігінің  техника-экономикалық есептеулері  жүргізілген.

 

 

1 Жобалау нысанының қысқаша сипаттамасы  және дипломдық 

жобада қарастырылатын мәселелер

 

1.1  Жалпы мағлұматтар

 

Ғимараттың  микроклиматы деп ағзаға белгілі  бір әрекет көрсететін ішкі метеорологиялық  жағдайлардың кешенін есептеу керек. Микроклимат көптеген факторлардың – ауаның температурасының, ылғалдылығының, қозғалыс жылдамдығының және газдық құрамының үйлесуімен, онда шаң мен  микроағзалардың болуымен, радиация деңгейімен, атмосфералық қысыммен, жарықтанғындықпен, ауаның иондалуымен және басқа факторлармен сипатталады. Ғимараттағы микроклимат  жергілікті сыртқы ауадан, қоршау конструкциясының жылуқорғауыш қасиеттерінен, құрамының  технологиясынан, ауа алмасудың  деңгейінен, желдету тиімділігінен  және басқа факторлардан тәуелді  болады.

Микроклимат факторларының ағзаға әрекет етуі физиологиялық  процестердің терең және маңызды  өзгерулерінде: тыныс алуда, газ  алмасуда, зат алмасуда, термореттеуде, қан айналымда білінеді, ол өз кезегінде  ағзаның резистенттілігіне және өнімділігіне әсер етеді. Қанағатсыз микроклимат  кезінде өнімділік 20...30%-ға азаятындығы анықталды, жоғары ауру-сырқаулық байқалады, өнім бірлігінің азығына шығындар ұлғаяды, өлім-жітім өседі [4].

Физиологиялық күйге және өнімділікке әсер ететін микроклимат факторларының бірі ғимараттағы ауаның температурасы  болып табылады. Қолайлы температуралық тәртіп – ағзадағы зат алмасудың  қалыпты өтуінің қажетті жағдайы. Төмен температура кезінде дененің  жылубергіштігі ұлғаяды, соның салдарынан ағзаны тұтыну ұлғаяды, оның энергиясы  жылуды өндіруге шығындалады. Азық ең қымбат отын болып табылады: азықтың  есебінен алынған 1 кДж жылу электр энергияны тұтыну есебінен алынғаннан 4...5 есе қымбат [5]. Жоғары температура кезінде ағзаның қоршаған ортамен жылу алмасуы азаяды, қызып кету және ыстық соғу қаупі пайда болады.

Мысалы, ересек тауықтар үшін оңтайлы деп 16...18^оС температура есептелінеді [6]. Ғимараттағы ауаның осындай температурасы кезінде дененің температурасы термореттеуіш механизмінің жұмысысыз нормаға сәйкес келеді. Құс бұл кезде азықтың минималды шығынында максималды өнімділікке ие болады, себебі қабықтар тек қана құстың өмір тіршілігін қамтамасыз етуге шығындалады.

Температурамен  үйлесуде ауаның ылғалдылығы сондай-ақ денсаулықтың күйіне және оның өнімділігіне елеулі әсер етеді. Ауадағы су булары оның жылу сыйымдылығын және жылу өткізгіштігін  өзгертеді және едәуір дәрежеде ағзаның  термореттеуіне әсер етеді, әрі ауаның жоғары салыстырмалы ылғалдылығы ағзаға жоғары да, төмен де температуралар кезінде кері әрекет етеді.

Ауаның  төмен салыстырмалы ылғылдылығы (50%-дан төмен) сондай-ақ оның күйіне қолайсыз әсер етеді. Мұндай ауа тыныс жолдары мен көздердің былжыр қабықтарының тітіркенуіне алып келеді, ағзамен ылғалдың жоғалуын күшейтеді. Бұл кезде судағы мұқтаждық ұлғаяды, азықты желінгіштік нашарлайды және өнімділік төмендейді. Одан басқа, ауаның тозаңдылығы ұлғаяды, ол тыныс мүшелерінің ауруларының себебі болып табылады. Ауаның салыстырмалы ылғалдылығының оңтайлы мәні, мысалы, құс қораларда 60...70% шектерінде болады [6].

Ағзаның жылубергіштігі тек ауаның температурасы  мен ылғалдылығы-нан ғана емес, сонымен  қатар оның жылжымалығынан да тәуелді  болады. Ғимараттың төмен температуралары  мен жоғары ылғалдылығы кезінде  ауа қозғалысының жылдамдығының  жоғарылауы ағзаның жылубергіштігінің  ұлғаюына алып келеді, бұл оның аса  суып кетушілігіне алып келуі мүмкін. Ағза ауаның қозғалысына өте сергек сезінеді және, суық тию ауруларының  себебі болып жиі қызмет етеді. Сондықтан  суық кезеңдегі ауа қозғалысының орташа жылдамдығы 0,6 м/с-тан, жылы кезеңде  – 1 м/с-тан аспауы қажет. Тұрғын ғимараттағы  ауа жылдамдығының оңтайлы мәні 0,3 м/с тең [6].

Өмір  тіршілігі процестерін қолдау үшін ағза азықты, суды және оттегіні тұтынады, ал қоршаған ортаға жылуды, ылғалды  және заттардың алмасу өнімдірін  бөледі. Сондықтан ауаға үнемі  әр түрлі газдардың үлкен мөлшері  келіп тиеді. Олардың ішіндегі ең зияндысы көмірқышқыл газ, аммиак және күкіртсутегі болып табылады. Көмірқышқыл  газ (СО₂) немесе көміртектің қостотығы – түссіз және иіссіз газ. Ауаға салыстырмалы тығыздығы 1,57 және сондықтан ғимараттың төменгі аумағында жинақталады. Ауа көмірқышқыл газ дем шығарылатын ауамен, сонымен қатар қалдықтар мен төсемелердің шіру нәтижесінде ластанған ауамен келіп тиеді. Ауадағы көмірқышқыл газдың концентрациясының жоғарылауы ағзадағы тотықтандыру процестерін төмендетеді, маталардың қышқылдығын жоғарылатады, қанның сілтілік қорын азайтады, сүйек матаның деминералдығын және ағзадағы термореттеудің бұзылуын шақыртады. Ғимараттың ауасындағы көмірқышқылдың концентрацияның жоғарылауы кезінде құстың өкпесіндегі қаннан ауамен көмірқышқылды іріктеп алу азаяды, қандағы СО₂ концентрациясы ұлғаяды, бұл тыныс алудың бәсеңдеуіне мүмкіндік туғызады, ал үлкен концентрация кезінде тыныс алудың толық тоқтауын шақыртады [7].

Ауадығы көмірқышқыл газдың шекті шақтамалы  концентрациясы, мысалы, құс шаруашылығы  ғимараттардікі 0,1...0,2% деп есептелінеді [7].

Аммиак  (NH₃) – өзіне тән өткір иісі бар түссіз газ, ауа тығыздығының 0,596 тығыздығына ие, ғимараттың жоғарғы бөлігінде жиналады. Ғимараттарда аммиак саңғырықтың, төсеменің, органикалық шаңның, азықтың қалдықтарының шіру нәтижесінде түзіледі. Аммиак жұтқыншақтың шырышты қабықтарын, жоғарғы тыныс алу жолдарын тітіркендіреді, коньюктивтерді шақыртады.

Аммиактың жоғарыланған концентрациясы (1 мг/дм³ шамасында) ауаны ішке тарту кезінде орталық нерв жүйесі зақымдалады, ол сіңір тартылулар, есінен танған күй және тыныс алу орталығының сал болу түрінде білінеді [8]. Ғимараттың ауасында аммиактың мөлшері 0,005...0,01 мг/дм³ аз болуына рұқсат етіледі[6].

Күкіртсутек (H₂S) – сасып кеткен жұмыртқалардың иісі бар түссіз газ, 1,1906 (ауа бойынша) тығыздыққа ие және ғимараттың төменгі бөлігінде жинақталады. Күкіртсутек ауаға саңғырықтың, төсеменің және азықтың қалдықтарының шіру нәтижесінде, сонымен қатар ішек газдарының құрамында ауаға келіп тиеді. Ол басқа газдармен салыстырғанда ең үлкен уыттылыққа ие болады. Бұл жүйке-байлау әрекетінің зәрі. Шамалы ғана концентрацияларда да тыныс алу процесінің бұзылу нәтижесінде өлімді шақыртады [8].

Күкіртсутектің  уыттылығы 0,01 мг/дм³-ден аса концентрациялар кезінде-ақ біріне бастайды. Ауадағы 0,02...0,05 мг/дм³ күкіртсутектің мөлшері ағзаның жалпы улануына алып келеді. Сондықтан ауада, мысалы құс шаруашылығы ғимараттардағы, күкіртсутектің мөлшері 1 дм³ ауаға 0,005 мг-нан көп болмауы керек [6].

Зиян  газдардан басқа ғимараттың ауасына, өлшемдері 100 мкм-ден кем қатты  бөлшектер болатын, көп шаң келіп  тиеді. Құс қоралардағы шаң кеуіп  кеткен саңғырықтың, төсеменің, азықтың  бөлшектерінен, мамықтың, қауырсынның  және қайызғақтың бөлшектерінен  тұрады. Шаңның 99,8%-ын органикалық заттар құрайды. Ауада асылған шаң бөлшектерінде бактериялар, соның ішінде ауру тудыратын, ұялайды. Осыған байланысты аэрогендік жолмен шаң бөлшектері арқылы жұқтыру болуы мүмкін. Шаңның шекті шақтамалы концентрациясы – 3,5 мг/м³ [6].

 

Бастапқы  мәліметтер

«Анжела»  ЖШС ірі-қара фермасы Алматы облысы Іле ауданы Көк кайнар ауылда орналасқан жалпы сұлбасы бірінші келесі суретте көрсетілген.

 

а	б
в	г
д	е

а – 40 бас сиырға арналған қора; б – астау; в – голштин тұқымды сиырлар; г – ауа сорғыш қондырғы; д – тоңазқыштар және сүтке керекті ыдыстар; е – жеке сауу қондырғысы

Сурет  - Алматы облысы Іле ауданы «Анжела» ЖШС ірі-қара фермасы

 

Мал басы – 40 бас ірі қара, 20 бұзау, 2 жылқы.

Малдарды  ұстау технологиясы – аралас (байлауда және жайлымда).

Сиыр  қораның көлемі – ені және ұзындығы 46х8 м, биіктігі – 3,2 м.

Фермадаға технологиялық қондырғылары:

- сүт філягі – 12 тал;

- жеке сауу қондырғысы – 1 тал;

- ауа сорғыш қондырғы 1.1 кВт қуаттылығы – 1 тал;

- тоңазқыш – 3 тал;

- сепаратор  0,3 кВт – 1 тал;

- ыстық су үшін қатты отынмен қызатын бойлер – 1 тал;

- автомашина  – 2 тал;

- тасмалдағыш арба – 1 тал;

- сиырлар үшін астау – 40 тал;

- жеп шөп сақтағыш – 1 тал.

 

1.2 Микроклиматты зерттеу әдістері

 

Сыртқы  және ішкі факторлардың өзгерістер микроклиматтына, соның ішінде күрт суып кеткен немесе жылыған кезде және басқа да төтенше  жағдайларда, әсер етудің әр түрлі мәселелері қарастырылған. Микроклиматты зерттеулер әдістемесінің негізіне келесілер  қабылданған: үймереттің инженерлік жүйесін  пайдалану мәселелерін ескеретін, ғимараттағы микроклиматтың талап  етілетін параметрлерін қалыптастыратын  математикалық модельдеу, үймереттің сәулеттік-жоспарлық шешімі, ғимараттың геометриясы, құрылыс материалдарының жылутехникалық мәліметтері, жергілікті жердің климаттық сипаттамалары [70; 71]. Микроклиматтың параметрлерінің өзгеруін болжауға мүмкіндік беретін, ғимараттар мен үймереттердің ауа, жылу, ылғал және газ тәртіптерінің математикалық модельдерін өңдеп жасау.

Микроклиматтың параметрлерін  болжау нәтижелері үймереттің ғимараттарын пайдаланудың нақты жағдайларына жақындатылған. Алынған мәліметтер үймерет ғимаратындағы микроклиматты қалыптастыратын инженерлік жүйелердің реттеу жұмыстарын ұйымдастыруға мүмкіндік береді. Әр түрлі үймереттер мен ғимараттар үшін математикалық модельдер микроклиматтың сапасына қойлатын әр түрлі талаптардан тәуелді күрделіліктің түрлі деңгейіне ие және іске асыру үшін уақыттың түрлі мөлшерін талап етеді (сурет 1.1).

Сурет 1.1 – Микроклимат жүйесінің ішкі және сыртқы факторлармен байланысының схемасы  

 

Математикалық модельдердің көмегімен тағайындалуы әр түрлі ғимараттар мен үймереттер үшін микроклиматтың сол не басқа  параметрлерін болжаудың күрделілігінің негізінде келесілер суреттеледі: ғимараттардың ауа, жылу, ылғал және газ тәртіптері; үймереттердің ауа-жылу, ылғал және газ тәртіптері. Үймерет  ғимаратарының ауа, жылу, ылғал және газ тәртіптері – бұл ғимараттар мен үймереттерде болатын және микроклиматтың параметрлерінің – ауаның температурасының, салыстырмалы ылғалдылығының, жылжымалығының, үймерет ғимаратарындағы  ауадағы  зиянды қоспалардың концентрациясының  – уақыт ішінде өзгерулерін анықтайтын динамикалық жылумасса алмасу процестері [69].