Система нормативных документов в агропромышленном комплексе
Министерства сельского хозяйства Российской Федерации


РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ НЕТРАДИЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
В ЖИВОТНОВОДСТВЕ, КОРМОПРОИЗВОДСТВЕ, КРЕСТЬЯНСКИХ
ХОЗЯЙСТВАХ И СЕЛЬСКОМ ЖИЛОМ СЕКТОРЕ

РАЗРАБОТАНЫ по заданию Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (тематический план на 2002 г.)

СОСТАВИТЕЛИ: канд. с-х. наук Виноградов П.Н., канд. техн. наук Силина М.И., Касумова К.А., Седов А.П., канд. техн. наук Шевченко С.С., Дорохова Е.В., (ФГНУ НПЦ "Гипронисельхоз"), канд. техн. наук Тихомиров А.В., д-р техн. наук Расстригин В.Н., канд. техн. наук Сокольский А.К., канд. техн. наук Тверьенович Э.В., канд. техн. наук Беленов А.Т., канд. техн. наук Трушевский С.Н. (ГНУ "ВИЭСХ") под общей редакцией Виноградова П.Н.

РАССМОТРЕНЫ И УТВЕРЖДЕНЫ на заседании секции технологического проектирования Научно-технического совета Минсельхоза России 11 сентября 2003 г., Протокол N 24.

     ВВЕДЕНИЕ

В рекомендациях обобщен опыт использования нетрадиционных источников энергии в животноводстве, кормопроизводстве, крестьянских хозяйствах и сельском жилом секторе: для сушки сельхозпродукции, обогрева животноводческих помещений и подогрева технологической воды, автономного энергоснабжения ферм и водоподъема.

Представлены методы оценки экономической эффективности от использования каждого вида энергии.

Рекомендации предназначены для работников проектных организаций и специалистов АПК России.

     1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Рекомендации предназначены для создания эффективных технических решений по применению нетрадиционных источников энергии в сельскохозяйственном производстве и сельском жилом фонде.

1.2 Рекомендации составлены на основе изучения и обобщения опыта применения разработанных различными организациями технологических, технических и экономических решений с использованием нетрадиционных источников энергии.

1.3 В настоящих рекомендациях рассматриваются самые доступные нетрадиционные источники энергии для нужд животноводства, кормопроизводства, крестьянских хозяйств и сельского жилого сектора: солнечная радиация, ветровая энергия, геотермальные воды, а также вторичное тепло животноводческих помещений.

1.4 Территорией, где целесообразно использовать солнечную радиацию в летнее время для сушки сельскохозяйственной продукции и подогрева воды, являются регионы, расположенные южнее 60° северной широты, а для отопления помещений - южнее 50° северной широты (приложение А, рисунок А.1).

1.5 Для использования ветроэнергетических установок целесообразными являются регионы со среднегодовой скоростью ветра 6 м/с и выше (приложение А, рисунок А.2).

1.6 Основными регионами возможного использования энергии термальных вод являются Кавказ и Дальний Восток (приложение А, рисунок А.3).

1.7 При использовании нетрадиционных источников энергии целесообразно разрабатывать, исходя из конкретных условий, варианты одновременного применения двух или нескольких источников.

1.8 Рекомендации содержат приложения, в которых приведены следующие материалы:

- картографический - приложение А;

- графический - приложение Б;

- табличный - приложение В;

- методики технологического расчета - приложение Г;

- схематический - приложение Д;

- форма расчета показателей экономической эффективности - приложение Е.

     2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие документы:

СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством.

ГОСТ 10354-82. Пленка полиэтиленовая. Технические условия.

ГОСТ 16272-79*. Пленка поливинилхлоридная пластифицированная техническая. Технические условия.

ТУ 6-19-97-80-78. Пленка полиэтиленовая армированная. Технические условия.

СТУ 30-ПУ-2375. Ткань из пенополиуретана. Технические условия.

ППБ 01-93. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации.

ПТЭ. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей.

Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (вторая редакция) (утверждены Минэкономики России, Минфин России, Госстрой России 21.06.1999 г.), - М.: Экономика, 2000.

Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами.

     3 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

     3.1 Средства преобразования солнечной радиации в тепловую энергию

3.1.1 Для преобразования энергии солнечной радиации в требуемый вид энергии (тепловую) используются гелиоколлекторы типа "горячий ящик".

3.1.2 Гелиоколлекторы, применяемые в сельскохозяйственном производстве, разделяются на воздушные и жидкостные (водяные). Воздушные в основном используют для сушки сельскохозяйственной продукции, жидкостные - для подогрева воды и обогрева зданий.

3.1.3 Гелиоколлектор предназначен для улавливания солнечной радиации (прямой, отраженной и диффузной), поглощения и преобразования ее в тепловую энергию и передачи последней теплоносителю.

Гелиоколлектор в общем случае включает в себя следующие элементы:

- светопрозрачное покрытие;

- энергопоглощающую поверхность - абсорбер;

- котел - плоские трубчатые каналы для теплоносителя;

- корпус с теплоизоляцией.

3.1.4 Светопрозрачное покрытие служит для отделения лицевой поверхности гелиоколлектора от окружающей среды с целью уменьшения тепловых потерь.

Прозрачность покрытия для пропуска солнечной радиации должна быть:

- максимальной - в диапазоне излучения коротких и средних волн (0,3-4,0 мнм);

- минимальной - в длинноволновом диапазоне излучения (более 4,0 мнм).

При разности температур менее 25 °С используется один слой прозрачного покрытия, 25 °С и более - два слоя. Количество слоев покрытий определяется технико-экономическим расчетом.

Возможно применение гелиоколлекторов без прозрачного покрытия, где светопоглощающая поверхность является одновременно верхним покрытием (такие коллекторы требуют меньших эксплуатационных затрат, но КПД у них в 3 раза ниже).

3.1.5 Энергопоглощающая поверхность (абсорбер) служит для поглощения солнечной радиации и преобразования ее в тепловую энергию. Абсорбером является поверхность, окрашенная черной матовой краской или имеющая селективное покрытие.

Селективное покрытие имеет высокую поглощательную способность солнечной радиации (ориентировочно 0,9) и низкую степень черноты длинноволнового излучения (0,1), что дает увеличение к.п.д. солнечного коллектора или температуры теплоносителя.

3.1.6 Каналы для теплоносителя обеспечивают передачу тепла от абсорбера к теплоносителю. Каналы должны обеспечивать равномерное омывание абсорбера теплоносителем.

3.1.7 Корпус гелиоколлектора (днище и боковые стенки) для уменьшения тепловых потерь должен иметь теплоизоляцию. Возможно выполнение сплошной конструкции "корпус-изоляция" из пористых материалов (рипор). При малой разнице температур (5 °С) между наружным воздухом и теплоносителем теплоизоляция не предусматривается.

3.1.8 Ориентация гелиоколлектора относительно сторон света должна обеспечивать эффективный режим его работы. Односкатные гелиоколлекторы ориентируют на юг ±15° широты.

3.1.9 Угол наклона поверхности гелиоколлектора по отношению к горизонту зависит от географической широты местности, а также от времени года и продолжительности его использования (приложение Б, рисунок Б.1). Отклонение от оптимального угла до 15° дает уменьшение получаемой энергии до 5% (приложение Б, рисунки Б.1, Б.2 и Б.3).

3.1.10 При проектировании систем с воздушными или водяными коллекторами должны соблюдаться требования СНиП 2.04.05-91*.

3.1.11 Воздушные гелиоколлекторы целесообразно применять во всех регионах страны южнее 60° северной широты, жидкостные гелиоколлекторы - во всех регионах страны южнее 50° северной широты.

3.1.12 Гелиоколлекторы должны обеспечивать в солнечную погоду следующую степень нагрева теплоносителя после прохождения через них:

- воздуха - не менее чем на 4-5 °С (в пасмурную погоду - на 1-2 °С);

- воды - в зависимости от целей использования - до 40-65 °С; получение воды с меньшей степенью нагрева, например, для поения животных, обеспечивается с помощью теплообменников.

     3.2 Сушка сена и другой сельскохозяйственной продукции

3.2.1 Гелиовоздухонагревательная установка для сушки сена и другой сельскохозяйственной продукции должна включать в себя гелиоколлектор, систему воздуховодов с блоком вентиляторов и сушильную камеру, которая может разделяться на секции.

3.2.2 Воздушные гелиоколлекторы могут быть каркасные и бескаркасные.

3.2.3 Каркасный гелиоколлектор имеет жесткий корпус или конструктивные элементы для размещения светопрозрачного покрытия, абсорбера и каналов теплоносителя.

Такие гелиоколлекторы целесообразно располагать на стенах или крышах зданий. В этом случае ограждающие конструкции являются составными элементами гелиоколлектора (корпус-абсорбер),

В зависимости от расположения коллектора выбирается схема размещения вентиляторов (приложение Д1).

3.2.4 Бескаркасные гелиоколлекторы представляют собой батареи элементов из пленочных труб, в которые вентиляторами нагнетается воздух. Элементы выполняются по схеме "труба в трубе" или "канал под каналом" и состоят из наружной прозрачной и внутренней черной труб или верхнего прозрачного и нижнего черного канала, в которых движется воздух, нагреваемый солнечной радиацией.

3.2.5 Для прозрачного покрытия гелиоколлекторов используются рулонные или листовые прозрачные материалы, примеры и основные характеристики которых представлены в приложении В, таблице В.1.

Наиболее технологичными являются армированная поливинилхлоридная (ПВХ) пленка или кровельные листы из поливинилхлорида, а также полиэтиленовая пленка с повышенной светопропускной способностью марок СК, СИК ГОСТ 10354-82.

3.2.6 В качестве абсорбера для каркасных гелиоколлекторов рекомендуется использовать кровельные материалы - рубероид, шифер, жесть, при этом они должны иметь черную матовую поверхность.

В бескаркасных гелиоколлекторах абсорбером служит черная полиэтиленовая пленка.

3.2.7 Для сушки сена целесообразно использовать подкровельный гелиоколлектор без прозрачного покрытия, в котором движущийся воздух под крышей снимает тепло с нагретой солнечной радиацией кровли.

3.2.8 В каркасных гелиоколлекторах, для исключения движения воздуха от воздухозаборной щели к вентилятору по кратчайшему пути и предотвращения образования застойных зон, пространство между прозрачным покрытием и абсорбером разделяется вертикальными перегородками в направлении движения воздуха на секции шириной 0,5-1 м.

3.2.9 Размеры каналов для движения воздуха определяются исходя из производительности вентиляторов и оптимальной скорости движения воздуха (4-6 м/с).

3.2.10 Гелиовоздухонагревательная установка должна быть достаточно герметичной и не допускать подсоса холодного воздуха или потерь подогретого до входа в сушильную камеру.

3.2.11 Система воздуходувов должна обеспечивать возможность использования всей поверхности воздушного гелиоколлектора независимо от числа одновременно включенных вентиляторов, для чего между коллектором и вентиляторами предусматривается канал разрежения.

3.2.12 Для обеспечения возможности работы нескольких вентиляторов на произвольное число секций между блоком вентиляторов и каналами сушильных секций устраивается канал нагнетания. При этом каждый подпольный канал снабжается задвижrой.

3.2.13 Конструкция воздухонагревательной установки с воздушными гелиоколлекторами должна исключать попадание отработанного воздуха в вентиляторы через незагруженные сушильные секции, для чего на входе каждого канала сушильных секций устанавливается обратный клапан.

3.2.14 Воздухозаборная щель гелиоколлектора и отверстия для выпуска отработанного воздуха из сушильных секций должны располагаться на достаточном удалении, исключающем засасывание отработанного воздуха.

3.2.15 Система воздуховодов гелиовоздухонагревательной установки должна обеспечивать охлаждение гелиоколлектора при неработающих вентиляторах, для чего предусматривается свободный впуск холодного воздуха в канал разрежения и выпуск горячего воздуха в верхней части коллектора.

3.2.16 При выборе места для монтажа каркасного гелиоколлектора необходимо обеспечивать максимальную защищенность его от возможных механических повреждений и легкий доступ для обслуживания.