Расчет и выбор осветительной, облучательной и электротехнологической установок в коровнике на 100 голов

ВВЕДЕНИЕ
Развитие народного хозяйства и требования научно-технического прогресса диктуют необходимость совершенствования сельскохозяйственной электроэнергетики путем внедрения автоматизации технологических процессов, систем электроснабжения сельскохозяйственных предприятий и решения проблемы электроснабжения и экономии электрической энергии. Главной проблемой на этом этапе является создание рациональных систем электроснабжения сельскохозяйственных предприятий. Широкое внедрение электрифицированных машин и установок требует бесперебойного, энергоснабжение хозяйств, надежной работы оборудования и приборов. Перерывы в подаче электроэнергии, преждевременный выход оборудования из строя приводят к потерям продукции, снижению ее качества.
Электрификация аграрного хозяйства включает в себя применение электрической энергии с целью освещения, отопления, водоснабжения обеззараживания помещения, вентиляции, подачи кормов и др. Научно установленный факт, что вид освещения, его интенсивность, температурный режим, воздухообмен в помещении доращивания молодняка крупного рогатого скота (КРС) обеспечивает сокращение падежа, увеличении скорости прироста веса, повышает безопасность поголовья молодняка, производительность животных.
Научными разработками и опытным путем подтверждена высокая результативность использования ИК-излучения с целью местного обогрева молодняка животных на первоначальном этапе выкармливания.
Для ликвидации у молодняка животных «солнечного голодания» в осенне-зимне-весенний период, а при промышленном производстве – круглогодично, благополучно применяют искусственное ультрафиолетовое излучение. Оно, в особенности, продуктивно при без выгульном содержании животных в промышленных комплексах. Синхронное ИК- и УФ-облучение повышает их эффективность на 10…30 %. Вспомогательное облучение рассады в теплицах стимулирует выход овощей, увеличивает урожайность на 25…30 %. Повышение производительности осветительных, отопительных и облучательных установок связан с совершенствованием источников оптического испускания, светильников и облучателей а также автоматизацией работы освещения и облучения.























АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

В соответствии с техническим заданием в помещении доращивания молодняка крупного рагатого скота, план которого представлен в приложении 1, требуется обеспечить освещение и ультрафиолетовое облучение для ликвидации у молодняка животных «солнечного голодания» в осенне-зимне-весенний период, сокращения падежа скота и повышении скорости наращивания массы животных. установка ультрафиолетового облучения може быть переносной так, как не требуется ее непрерывная работа. расчет осветительных установок необходимо провести для основного помещения (обозначено на плане под №1, площадью 85,44х24 м) для содержания молодняка, для помещения 5 ( электрощитовая площадью 17х4 м ), для помещения 8 (кабинет ветврача, площадью 17,0х4,8 м). высота потолков во всех помещениях составляет 3 м.
Электрощитовая: S=68 м2 стены выполнены из железобетона со штукатуркой отделкой 50% синего цвета низ, 50% белого цвета верх полы железобетонные покрытые гидроизоляцией с линолеумом, потолок железобетонный с последующей побелкой белого цвета (17х4х3).
Кабинет ветврача: S = 81,6 м2 стены выполнены из железобетона со штукатуркой отделкой 50% синего цвета низ, 50% белого цвета верх полы железобетонные покрытые гидроизоляцией с линолеумом, потолок железобетонный с последующей побелкой белого цвета (17х4,8х3).
Помещение для телят: S=2026,56 м² Стены выполнены из железобетона с штукатурной отделкой с последующей покраской 50% синего цвета низ, 50% белого цвета вверх, полы железобетонные, потолок железобетонный с последующей побелкой белого цвета (84,44х24х3).




1. СВЕТОТЕХНИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Государственный стандарт ГОСТ Р 55710-2013 устанавливает нормы искусственного освещения рабочих мест внутри зданий при проектировании, реконструкции и эксплуатации осветительных установок (далее - ОУ) и методы их измерений. Нормы освещения рабочих мест, установленные настоящим стандартом, обеспечивают безопасные и комфортные условия труда. В соответствии с указанным стандартом каждое из помещений коровника должно иметь определенную освещенность для комфортного пребывания животных и работы обслуживающего персонала.
Исходя из требуемой освещенности, предназначения, площади помещений и отражательной поверхности стен, потолка и пола, а также минимального электропотребления необходимо рассчитать количество, тип, высоту подвеса светильников. Все применяемые, в настоящее время, методы расчета освещения можно свести к двум основным:
- точечный;
- метод светового потока, подразделяющемуся на метод коэффициента использования и метод удельной мощности.
Для каждого из помещений выполним расчет освещенности двумя методами, результат расчетов сравним. В таблице 1.1 представлены характеристики рассматриваемых помещений, требуема освещенность и пр.
Таблица 1.1 Характеристика помещений
Наименование помещения Площадь, м2 Норма освещенности, лк Индекс помещения Высота потолка, м
Электрощитовая 68 200 1,1 3
Кабинет вет. врача 81,6 500 1,25 3
Помещение для телят 2026,56 200 6,2 3

Важным фактором для выполнения расчета освещения коровника является выбор источника света. Для освещения помещений общественных и промышленных зданий используют источники света с цветовой нормированной температурой от 2400 К до 6500 К. Поскольку современные нормативные требования к искусственному освещению помещений определяются не только создаваемой им освещенностью, но и расходом электроэнергии на ее создание, выраженной в удельной мощности (Вт/м2), для освещения следует использовать источники света, имеющие высокую световую отдачу (лм/Вт) [10]. Сегодня находят применение несколько разновидностей ламп, среди которых следует отметить лампы представленные ниже.
Лампа накаливания.
Основными достоинствами ламп накаливания можно считать невысокую цену, удобство и простоту эксплуатации, она не требует дополнительных устройств. Практически полностью отсутствуют пульсации излучаемого ими светового потока. К недостаткам этого типа
световых источников можно отнести: низкое значение световой отдачи, непродолжительный срок службы (1000 часов). При этом срок службы очень
сильно зависит от числа включений.

Лампа люминисцентная.
Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок
службы люминесцентных ламп около 5 лет при условии ограничения числа включений до 2000, то есть не больше 5 включений в день в течение гарантийного срока 2 года. Преимущества люминесцентных ламп:
- большая светоотдача, примерно в 4–5 раз превышающая светоотдачу ламп накаливания той же мощности;
- возможность разнообразия световых оттенков;
- рассеянный свет;
- более длительный срок службы (правда, при условии достаточно качественного электропитания, а также соблюдения ограничений на число
циклов включения/выключения).
Недостатки люминесцентных ламп:
- высокая степень химической опасности (лампа содержат от 10 мг до 1 г ртути);
- характерное мерцание ламп с частотой питающей сети (применение ЭПРА (электронный пускорегулирующий аппарат) не снимает эту проблему, так как сохраняются пульсации выпрямленного тока с частотой 100 Гц);
- наличие обязательного дополнительного оборудования для пуска лампы.

Лампа светодиодная.
Светодиодные лампы или светодиодные светильники в качестве источника света используют светодиоды, применяются для бытового, промышленного и уличного освещений. Светодиодная лампа является одним из самых экологически чистых источников света. Принцип свечения светодиодов позволяет применять в производстве и работе самой лампы безопасные компоненты. Светодиодные лампы не используют веществ, содержащих ртуть, поэтому они не представляют опасности в случае выхода из строя или разрушения. Различают законченные устройства – светильники – и элементы для светильников – сменные лампы.
Преимущества светодиодов:
- низкое энергопотребление – не более 10 % от потребления при использовании ламп накаливания;
- долгий срок службы – до 100 000 часов;
- высокий ресурс прочности – ударная и вибрационная устойчивость;
- чистота и разнообразие цветов, направленность излучения;
- низкое рабочее напряжение;
- экологическая и противопожарная безопасность. Они не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются [4, 5].

Лампа галогеновая.
Безусловными достоинствами галогенных ламп являются: повышенный срок службы (до 4000) часов возможность варьирования разнообразных цветовых оттенков излучаемого света путем добавления в колбу лампы паров галогена. Это позволяет уменьшить скорость испарения вольфрама спирали. Однако к поверхности галогенной лампы нежелательно дотрагиваться руками, так как тепловые пятна могут создать очаги разрушения колбы лампы. Галогенные лампы весьма чувствительны к скачкам напряжения сети, поэтому их включают в электрическую сеть только через стабилизатор напряжения; температура колбы галогенной лампы может достигать значений до 500 градусов Цельсия, поэтому при их установке крайне необходимо следовать нормам противопожарной безопасности, в том числе, обеспечить достаточное расстояние между поверхностями потолочного перекрытия и подвесными потолками [10].
Современное состояние техники в области освещения и осветительных приборов показывает, что по такому параметру как светоотдача на единицу мощности затрачиваемой электроэнергии лидируют светодиодные светильники, что иллюстрирует график, представленный на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 Зависимость световой отдачи от мощности различных ламп
Светодиодный светильник лидирует и по некоторым другим показателям, таких как надежность, долговечность затратам на электроэнергию, что иллюстрирует график сравнения затрат на электроэнергию у эквивалентных ламп [10].

Рисунок 1.2 Затраты на электроэнергию для различных ламп

Полупроводниковые источники света, основаны не на нагреве рабочего тела или переводе его в плазменное состояние за счет нагрева инициирующих элементов. Они не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются [4, 5]. Поэтому тепловая эмиссия их значительно ниже. Это немаловажный фактор для помещений и производств, требующих стабильности и равномерности температурного поля в эксплуатируемой зоне.