agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2023-3-5-12agroengineering-342Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESСистема обеспечения параметров воздуха в помещении для содержания крупного рогатого скотаIndoor air-conditioning system for cattle houseshttps://orcid.org/0000-0003-3058-2446ДовлатовИ. М.DovlatovI. M.

Игорь Мамедяревич Довлатов, канд. техн. наук, научный сотрудник

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Igor M. Dovlatov, СSc (Eng), Research Engineer

5, 1st Institutskiy Proezd Str., Moscow,109428

dovlatovim@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2549-4070КирсановВ. В.KirsanovV. V.

Владимир Вячеславович Кирсанов, чл.‑ корр. РАН, д-р техн. наук, профессор, зав. отделом механизации и автоматизации животноводства

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Vladimir V. Kirsanov, Corresponding Member of RAS, DSc (Eng), Professor

5, 1st Institutskiy Proezd Str., Moscow,109428

kirvv2014@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2407-4584КомковИ. В.KomkovI. V.

Илья Владимирович Комков, магистр, специалист

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Ilya V. Komkov, specialist

5, 1st Institutskiy Proezd Str., Moscow,109428

ilyakomkov10@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2511-7526ЮрочкаС. С.YurochkaS. S.

Сергей Сергеевич Юрочка, канд. техн. наук, старший научный сотрудник

109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5

Sergey S. Yurochka, Junior Research Engineer

5, 1st Institutskiy Proezd Str., Moscow,109428

yurochkasr@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4867-1973ИгнаткинИ. Ю.IgnatkinI. Yu.

Иван Юрьевич Игнаткин, д-р техн. наук, профессор

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Ivan Yu. Ignatkin, DSc (Eng), Professor

49 Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

ignatkin@rgau-msha.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian FederationРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation202314112022253512Copyright © Довлатов И.М., Кирсанов В.В., Комков И.В., Юрочка С.С., Игнаткин И.Ю., 20232023Довлатов И.М., Кирсанов В.В., Комков И.В., Юрочка С.С., Игнаткин И.Ю.Dovlatov I.M., Kirsanov V.V., Komkov I.V., Yurochka S.S., Ignatkin I.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/342

Создание комфортных условий для животных обеспечивает их долголетие и высокую продуктивность. Искусственная вентиляция, включающая в себя приточную, вытяжную системы и систему управления, минимизирует влияние человеческого фактора на поддержание параметров микроклимата в помещении. Предлагаемая система обеспечения параметров воздуха в помещении для содержания КРС с беспривязным содержанием разрабатывалась на основе анализа систем вентиляции животноводческих помещений и исследований, доказывающих эффективность осушения воздуха в зимний период с помощью рекуперативного теплообменника. Система обеспечения параметров микроклимата создавалась с помощью программы автоматизированного проектирования «Компас» (САПР) компании «Аскон». Разработанная система обеспечения параметров воздуха в помещении для содержания КРС включает в себя: электрофильтр и фильтр грубой очистки; вентиляторы; пластинчатый теплообменник; турбодефлектор; датчики температуры, влажности, скорости воздушного потока; пылесборники; насос; бак с дезинфектантом; механизм заслонки приточного воздуха и рециркулируемого воздуха. Использование рекуперативной системы осушения при низких температурах наружного воздуха позволяет поддерживать в помещении относительную влажность воздуха в нормативных пределах (75…40%) и снижать концентрацию углекислого газа на 20…45%. Для обеспечения указанных параметров микроклимата без осушения воздуха необходимо 200 кВт тепловой мощности для подогрева приточного воздуха. Предлагаемая комбинированная энергосберегающая всесезонная климатическая установка обеспечивает мониторинг параметров микроклимата и энергосбережение за счёт применения турбодефлектора, обеззараживает вентиляционный воздух, осушает воздух в коровнике в зимний период и охлаждает летом, а также частично обеспыливает воздух электромагнитным фильтром.

Creating comfortable conditions for animals ensures their longevity and high productivity. Artificial ventilation, which includes supply and exhaust systems and a control system, minimizes the influence of the human factor on maintaining the indoor air parameters. The proposed system of indoor air-conditioning for the loose cattle housing layout was developed based on the analysis of ventilation systems of livestock premises and studies proving the effectiveness of dehumidification in winter using a regenerative heat exchanger. The system for providing indoor air parameters was developed using the computer-aided design program “Compass” (CAD) of the “Askon” company. The developed system for providing indoor air parameters for keeping cattle includes an electrofilter and a coarse filter, fans, a plate heat exchanger, a turbodefector; temperature, humidity, and air flow velocity sensors, dust collectors, a pump, a tank with a disinfectant, and a mechanism for shutting down supply air and recirculated air. The use of a recuperative dehumidification system at low outdoor temperatures helps maintain the relative indoor humidity within the regulatory limits (75…40%) and reduce the concentration of carbon dioxide by 20…45%. To ensure these indoor air parameters without dehumidification, 200 kW of thermal power is needed to heat the supply air. The proposed combined energy-saving all-season climate control system provides monitoring of indoor air parameters and energy saving through the use of a turbo deflector, disinfects the ventilation air, dehumidifies the air in the cowshed in winter and cools in summer, and also partially removes dust from the air with an electromagnetic filter.

микроклиматмониторинг параметров микроклиматасистема обеспечения параметров воздухаКРСвоздухообменрекуператорвлажность воздухасодержание углекислого газапродуктивностьindoor climatemonitoring of indoor air parameterssystem for providing air parameterscattleair exchangerecuperatorair humiditycarbon dioxide contentproductivityReferencesИванов Ю.Г., Кирсанов В.В., Юрочка С.С. Исследования параметров микроклимата в зоостанции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева // Доклады ТСХА. 2019. Вып. 291. Ч. V. С. 115. EDN: IFYIGHIvanov Yu.G., Kirsanov V.V., Yurochka S.S. Studies of microclimate parameters in the zoo station of the Russian State Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev. TLC reports. 2019;291(V):115. (In Rus.)Assatbayeva G., Issabekova S., Uskenov R., Karymsakov T., Abdrakhmanov T. Influence of microclimate on ketosis, mastitis and diseases of cow reproductive organs. Journal of Animal Behaviour and Biometeorology. 2022;10 (3):2230. http://dx.doi.org/10.31893/jabb.22030Assatbayeva G., Issabekova S., Uskenov R., Karymsakov T., Abdrakhmanov T. Influence of microclimate on ketosis, mastitis and diseases of cow reproductive organs. Journal of Animal Behaviour and Biometeorology. 2022;10(3):2230. http://dx.doi.org/10.31893/jabb.22030Lovarelli D., Riva E., Mattachini G., Guarino M., Provolo G. Assessing the effect of barns structures and environmental conditions in dairy cattle farms monitored in Northern Italy. Journal of Agricultural Engineering. 2021;52(4):12-29.Lovarelli D., Riva E., Mattachini G., Guarino M., Provolo G. Assessing the effect of barns structures and environmental conditions in dairy cattle farms monitored in Northern Italy. Journal of Agricultural Engineering. 2021;52(4):12-29.Вторый В.Ф. Структура системы конверсии вредных газов из воздушной среды коровника // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. 2019. № 2 (99). С. 286-295. https://doi.org/10.24411/0131-5226-2019-10174Vtoriy V.F. Structure of the conversion system of harmful substances found in the cowshed air. Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rastenievodstva i zhivotnovodstva. 2019;2(99):286-295. https://doi.org/10.24411/0131-5226-2019-10174 (In Rus.)Довлатов И.М., Юрочка С.С. Разработка энергоэффективной системы микроклимата для беспривязного содержания дойного стада // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15, № 3. С. 73-80. https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-3-73-80Dovlatov I.M. Yurochka, S.S. Development of an energy-efficient microclimate system for dairy herd loose keeping. Agricultural machines and technologies. 2021;15(3):73-80. (In Rus.) https://doi.org/10.22314/2073-7599-2021-15-3-73-80Tomasello N., Valenti F., Cascone G., Porto S. Development of a CFD model to simulate natural ventilation in a semi-open free-stall barn for dairy cows. Buildings. 2019;9(8):183. https://doi.org/10.3390/buildings9080183Tomasello N., Valenti F., Cascone G., Porto S. Development of a CFD model to simulate natural ventilation in a semi-open free-stall barn for dairy cows. Buildings. 2019;9(8):183. https://doi.org/10.3390/buildings9080183Волков А.И., Прохорова Л.Н., Большакова В.С. Технико-экономические показатели механизации и автоматизации базовых отраслей животноводства // Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. 2019. № 21. С. 527-530. EDN: HIZNWUVolkovA.I., Prokhorova L.N., Bolshakova V.S. Technical and economic indicators of mechanization and automation of basic livestock industries. Topical issues of improving the technology of production and processing of agricultural products. 2019;21:527-530. (In Rus.)Морозов Н.М. Развитие исследований по механизации и автоматизации животноводства // История науки и техники. 2019. № 12. С. 40-45. EDN: HNCLMJMorozov N.М. Development of research on mechanization and automation of livestock. History of science and technology. 2019;12:40-45. (In Rus.)Тихомиров Д.А., Баклачян Р.А., Добровольский Ю.Н. Функциональная схема и исходные требования на комплект автоматического управления микроклиматом в животноводческом помещении // Агротехника и энергообеспечение. 2021. № 1 (30). С. 7-17. EDN: MEKSSMTikhomirov D.A., Baklachyan R.A., Dobrovolsky Yu.N. Functional diagram and initial requirements for a set of automatic climate control in a livestock room. Agricultural machinery and energy supply. 2021;1(30):7-17. (In Rus.)Игнаткин И.Ю. Способ утилизации теплоты вытяжного воздуха с применением рекуперативного теплообменника // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2018. № 1 (56). С. 151-157. EDN: XSVENNIgnatkin I.Yu. Exhaust air heat recovery technique using a recuperative heat exchanger. Bulletin of the Voronezh State Agrarian University. 2018;1(56):151-157. (In Rus.)Кирсанов В.В., Игнаткин И.Ю. Струйная модель притока вентиляционного воздуха из теплоутилизационной установки // Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионально образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина». 2018. № 2 (84). С. 28-32. https://doi.org/10.26897/1728-7936-2018-2-28-32Kirsanov V.V., Ignatkin I.Yu. Jet model of ventilation air inflow from heat-recovery unit. Vestnik of Moscow Goryachkin Agroengineering University. 2018;2(84):28-32. (In Rus.) https://doi.org/10.26897/1728-7936-2018-2-28-32Myroniuk K., Voznyak O., Savchenko O., Kasynets M. Mathematical modeling of an air flow leakage with the jets interaction at the variable mode: Lecture Notes in Civil Engineering. 2023. Рр. 289-298. https://doi.org/10.1007/978-3-031-14141-6_29Myroniuk K., Voznyak O., Savchenko O., Kasynets M. Mathematical modeling of an air flow leakage with the jets interaction at the variable mode: Lecture Notes in Civil Engineering. 2023. Рр. 289-298. https://doi.org/10.1007/978-3-031-14141-6_29García-Castillo J.L., Picón-Núñez M., Abu-Khader M.M. Improving the prediction of the thermohydraulic performance of secondary surfaces and its application in heat recovery processes. Energy. 2022;261:125-196. https://doi.org/10.1016/j.energyGarcía-Castillo J.L., Picón-Núñez M., Abu-Khader M.M. Improving the prediction of the thermohydraulic performance of secondary surfaces and its application in heat recovery processes. Energy. 2022;261:125-196. https://doi.org/10.1016/j.energyИльин И.В., Игнаткин И.Ю., Курячий М.Г. Ресурсосберегающая система отопления и вентиляции // Эффективное животноводство. 2011. № 9 (71). С. 42-44. EDN: WKKTAXIlyin I.V., Ignatkin I.Yu., Kuryachiy M.G. Resource-saving heating and ventilation system. Efficient animal husbandry. 2011;9(71):42-44. (In Rus.)Архипцев А.В., Игнаткин И.Ю. Автоматизированная система микроклимата с утилизацией теплоты вытяжного воздуха // Вестник НГИЭИ. 2016. № 4 (59). С. 5-14. EDN: VYUQPXArkhiptsevA.V. Arkhiptsev, Ignatkin I.Yu. Automated system microclimate with heat recovery exhaust air. Bulletin of the NGIEI. 2016;4(59):5-14. (In Rus.)Mohsenimanesh A., LeRiche E.L., Gordon R., MacKinnon I., Vander-Zaag A.C. Review: Dairy farm electricity use, conservation, and renewable productiona global perspective. Applied Engineering in Agriculture. 2021;37(5):977-990. https://doi.org/10.13031/aea.14621MohsenimaneshA., LeRiche E.L., Gordon R., MacKinnon I., VanderZaagA.C. Review: Dairy farm electricity use, conservation, and renewable production- a global perspective. Applied Engineering in Agriculture. 2021;37(5):977-990. https://doi.org/10.13031/aea.14621Колотушкин А.Н., Юрочка С.С., Васина М.Ю., Довлатов И.М. Устройство автоматического регулирования качества воздуха в животноводческих помещениях // Агротехника и энергообеспечение. 2021. № 3 (32). С. 17-23. EDN: GWBZKJKolotushkinA.N., Jurochka S.S., Vasina M.Yu., Dovlatov I.M. Device for automatic air quality control in livestock premises. Agrotekhnika i energoobespechenie. 2021;3:17-23. (In Rus.)Sizova Y.V., Kucherenko M.N., Vasilieva L.A., Matveev V.Y., KotinA.I. Analysis of microclimate in livestock housing. International Journal of Advanced Science and Technology. 2020;29(3):3730-3736. http://sersc.org/journals/index.php/IJAST/article/view/5051Sizova Y.V., Kucherenko M.N., Vasilieva L.A., Matveev V.Y., KotinA.I. Analysis of microclimate in livestock housing. International Journal of Advanced Science and Technology. 2020;29(3):3730-3736. http://sersc.org/journals/index.php/IJAST/article/view/5051Mylostyvyi R., Chernenko O. Correlations between environmental factors and milk production of Holstein cows. Data. 2019;4(3):103. https://doi.org/10.3390/data4030103Mylostyvyi R., Chernenko O. Correlations between environmental factors and milk production of Holstein cows. Data. 2019;4(3):103. https://doi.org/10.3390/data4030103Yan G., Shi Z., Cui B., Li H. Developing a new thermal comfort prediction model and web-based application for heat stress assessment in dairy cows. Biosystems Engineering. 2022;214:72-89. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.12.006Yan G., Shi Z., Cui B., Li H. Developing a new thermal comfort prediction model and web-based application for heat stress assessment in dairy cows. Biosystems Engineering. 2022;214:72-89. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2021.12.006Игнаткин И.Ю. Способ осушения воздуха в коровниках // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2017. № 3 (79). С. 20-24. EDN: YTPHCHIgnatkin Ivan Yu. Method of drying air in cowsheds. Vestnik of Moscow Goryachkin Agroengineering University. 2017;3(79):20-24. (In Rus.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.