Физическое моделирование теплового режима животноводческого помещения с комбинированной системой электротеплоаккумуляционного обогрева

Параметры микроклимата на животноводческих фермах зависят от способа теплообеспечения и воздухообмена. Для повышения сохранности и продуктивности животных предложено использовать разработанный энергоэффективный электрический теплоаккумуляционный обогреватель (КЭТО), состоящий из аккумуляционного блока и блока прямого нагрева, совместно с потолочным вентилятором. Исследования проведены с целью оценки влияния работы потолочного вентилятора на параметры микроклимата в зоне расположения животных при его совместной работе с комбинированным электрическим теплоаккумуляционным обогревателем. Замеры параметров микроклимата (температуры и скорости) производили в нескольких точках по высоте помещения в двух режимах: при работающем потолочном вентиляторе и без него. В результате исследований получили интерполяционные полиномы зависимости изменения температуры воздуха с учетом расстояния от вертикальной оси потолочного вентилятора при двух режимах и зависимости распределения скорости воздуха в помещении при работающем вентиляторе. Установлено, что совместная работа КЭТО с потолочным вентилятором позволяет повысить температуру воздуха в рабочей зоне отапливаемого помещения на 2…3°C при снижении мощности системы теплообеспечения не менее чем на 15%. Энергосберегающий эффект достигается за счет использования теплоты воздуха, скапливающегося в верхней зоне помещения (под потолком), при его подаче потолочным вентилятором в рабочую зону. Результаты экспериментальных исследований применения КЭТО совместно с потолочными вентиляторами показали более равномерное распределение температуры воздуха по высоте помещения при соблюдении нормативной скорости движения воздуха в рабочей зоне (не более 0,2…0,4 м/с). Результаты исследований могут быть использованы при проектировании энергосберегающих систем электротеплоаккумуляционного обогрева животноводческих помещений ферм КРС и разработке типоразмерного ряда КЭТО.

1. . Игнаткин И.Ю., Ерохин М.Н., Кирсанов В.В. Определение дальности распространения воздушной струи в струйной системе вентиляции животноводческих объектов // Агроинженерия. 2025. Т. 27, № 3. С. 23-32. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2025-3-23-32

2. Новиков Н.Н. Энергоэффективные системы микроклимата в помещениях для содержания животных // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института механизации животноводства. 2018. № 4. С. 159-167. EDN: YNVDZB

3. Новиков Н.Н., Кольчик И.Е. Кондиционирование воздуха в животноводческих помещениях при нестационарной вентиляции // Техника и технологии в животноводстве. 2021. № 1. С. 52-58. EDN: RQXZTK

4. Flood Jr C.A., Koon J.L., Trumbull R.D. et al. Energy savings with ceiling fans in broiler houses. Applied Engineering in Agriculture. 1998;14(3):305-309

5. Liu Sh., Lipczynska A., Schiavon S. et al. Detailed experimental investigation of air speed field induced by ceiling fans. Building and Environment. 2018;142:342-360. https://doi.org/10.1016/J.BUILDENV.2018.06.037

6. Raftery P., Fizer J., Chen W. et al. Ceiling fans: Predicting indoor air speeds based on full scale laboratory measurements. Building and Environment. 2019;155:210-223. https://doi.org/10.1016/J.BUILDENV.2019.03.040

7. Omrani S., Matour S., Bamdad K. et al. Ceiling fans as ventilation assisting devices in buildings: A critical review. Building and Environment. 2021;201:108010. https://doi.org/10.1016/J.BUILDENV.2021.108010

8. Li W., Chong A., Hasama T. et al. Effects of ceiling fans on airborne transmission in an air-conditioned space. Building and Environment. 2021;198:107887. https://doi.org/10.1016/J.BUILDENV.2021.107887

9. Khimenko A., Tikhomirov D., Trunov S. et al. Electric heating system with thermal storage units and ceiling fans for cattle-breeding farms. Agriculture. 2022;12(11):1753. https://doi.org/10.3390/agriculture12111753

10. Трунов С.С., Растимешин С.А. Экономия энергии при использовании потолочных вентиляторов в животноводческих помещениях // Вестник ВИЭСХ. 2016. № 3. С. 35-37. EDN: WWWVCZ

11. Тихомиров Д.А., Трунов С.С., Дудин С.Н. Теплоаккумуляционная электроустановка для нагрева воздуха // Сельский механизатор. 2019. № 8. С. 31-33. EDN: YRDHZG

12. Трунов С.С., Хименко А.В., Тихомиров Д.А. Электрическая теплоаккумуляционная отопительная установка для животноводческих помещений // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2024. Т. 71, № 4. С. 73-81. EDN: BDEVPD

13. Zhao H., Yan N., Xing Z. et al. Thermal calculation and experimental investigation of electric heating and solid thermal storage system. Energies. 2020;13(20):5241. https://doi.org/10.3390/en13205241

14. KhimenkoA.V., Tikhomirov D.A., KuzmichevA.V. et al. Thermal characteristics and operation efficiency of solid-state electro thermal storage. Energy Reports. 2021;7(5):219-231. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.07.129

15. KhimenkoA.V., Tikhomirov D.A., KuzmichevA.V. Experimental studies of the thermal characteristics of electro-thermal storage. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;839:052058. https://doi.org/10.1088/1755-1315/839/5/052058

16. KhimenkoA., Tikhomirov D., Trunov S., KuzmichovA. Theoretical studies of the thermal state of heat storage elements of the electric thermal storage in the modes of charging and heat output. E3S Web of conferences. 2021;254:07010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202125407010

17. Трунов С.С., Дудин С.Н. Определение оптимальной доли использования теплоаккумуляторов в общем энергобалансе электротепловых установок фермы // Вестник ВИЭСХ. 2017. № 4. С. 13-20. EDN: VVWXRR

18. Дудин С.Н., Тихомиров Д.А. Энергоэффективная аккумуляционная электроустановка для нагрева воздуха // Молодая наука аграрного Дона: традиции, опыт, инновации. 2018. № 2-2. С. 200-206. EDN: YOLRBZ