Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса эффективности технологического освещения птичников промышленного стада кур-несушек и задачи исследования 9
1.1 История развития птицеводства в России и систем технологического освещения в промышленном птицеводстве 9
1.2 Роль светового режима в создании микроклимата птичника 13
1.3 Недостатки систем технологического освещения птичников промышленного стада и существующие способы их решения 17
1.4 Параметры светового режима птичника промышленного стада и их влияние на продуктивность кур-несушек 22
1.5 Выводы и задачи исследования 32
2 Экспериментальные исследования в птичниках промышленного стада кур-несушек кросса «хайсекс браун» 35
2.1 Условия проведения опытов 35
2.2 Оценка качества существующей системы технологического освещения птичников 36
2.3 Оценка эффективности применения ламп накаливания и люминесцентных ламп в системе технологического освещения птичников 41
2.4 Оценка влияния средней освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи в период яйценоскости на недельную продуктивность кур-несушек 46
2.5 Оценка влияния средней освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи в период яйценоскости на сезонную продуктивность кур-несушек 50
2.6 Выводы по главе 56
3 Моделирование светового поля идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света 58
3.1 Обоснование и выбор идеализированного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи 58
3.2 Моделирование оптимального светораспределения идеализированного светильника в поперечной плоскости 61
3.3 Моделирование оптимального светораспределения идеализированного светильника в продольной плоскости 71
3.4 Выводы по главе 80
4. Выбор и обоснование конструкции светодиодного светильника и методики расчета параметров светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей птичника промышленного стада кур-несушек 83
4.1 Обоснование конструкции светодиодного светильника для освещения многоярусных клеточных батарей 83
4.2 Расчет параметров системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей 86
4.3 Расчет параметров светодиодного светильника для освещения многоярусных клеточных батарей 93
4.4 Выводы по главе 105
5. Оценка ожидаемой эффективности применения светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей с содержанием кур-несушек промышленного стада 106
5.1 Исходные положения и принятые допущения 106
5.2 Оценка энергетической эффективности 107
5.3 Оценка полезного эффекта от повышения продуктивности кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» вследствие создания оптимальной освещенности на кормушках 108
5.4 Определение ожидаемой эффективности применения светодиодных светильников в птичнике с содержанием кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» 109
5.5 Выводы по главе 118
Заключение 119
Список литературы 121
Приложения 132
- Недостатки систем технологического освещения птичников промышленного стада и существующие способы их решения
- Оценка эффективности применения ламп накаливания и люминесцентных ламп в системе технологического освещения птичников
- Моделирование оптимального светораспределения идеализированного светильника в поперечной плоскости
- Расчет параметров системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей
Введение к работе
Актуальность темы. Птицеводство – динамично развивающаяся отрасль сельского хозяйства России. Объем производства куриных яиц постоянно растет и к 2011 году составил 40,6 млрд. яиц. При этом большинство яиц было произведено в птичниках закрытого содержания с использованием ламп накаливания для технологического освещения.
Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» устанавливает ряд ограничений в области использования ламп накаливания. В частности, с 1 января 2013 года на территории Российской Федерации запрещаются к обороту лампы накаливания мощностью семьдесят пять ватт и более, а с 1 января 2014 года – лампы накаливания мощностью двадцать пять ватт и более.
Очевидно, что со стороны птицефабрик, в связи с принятием ФЗ №261, появился отчетливый спрос на модернизацию системы освещения птичников. Существующие системы технологического освещения птичников промышленного стада кур-несушек не обеспечивают оптимальной освещенности кормушек ярусов клеточной батареи. До настоящего времени существуют различные мнения в оценке эффективности применения ламп накаливания, люминесцентных ламп и светодиодов для технологического освещения птичников промышленного стада кур-несушек, в оценке оптимальной освещенности кормушек клеточных батарей в период продуктивности птицы. Остаются недостаточно выясненными вопросы влияния уровня средней освещенности кормушек в период яйценоскости на продуктивность кур-несушек различных кроссов.
Светодиодное освещение, особенно тепло-белого цвета, наиболее близко по спектру излучения и по влиянию на продуктивность кур-несушек к лампам накаливания. Светодиоды, несмотря на высокую стоимость, по многим показателям превосходят лампы накаливания и люминесцентные лампы. В связи с этим вопросы исследования и обоснования эффективности технологического светодиодного освещения птичников промышленного стада кур-несушек являются своевременными и актуальными.
Цель работы – исследование и обоснование эффективности технологического светодиодного освещения птичника промышленного стада при содержании кур-несушек в многоярусных клеточных батареях, обеспечивающего оптимальную освещенность кормушек и повышение продуктивности птицы.
Задачи исследования:
- провести обзор и анализ современного состояния технологического освещения птичников промышленного стада при содержании кур-несушек в многоярусных клеточных батареях;
- оценить влияние уровня освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи на продуктивность кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» и определить оптимальный уровень средней освещенности кормушек, соответствующий максимальной продуктивности птицы;
- разработать модель идеализированного светильника с линейками точеч-
ных направленных источников света для исследования светодиодной системы освещения многоярусных клеточных батарей;
- предложить конструкцию светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющую обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек на всех ярусах клеточной батареи;
- обосновать светотехнические параметры светодиодного светильника и системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей птичника промышленного стада кур-несушек;
- предложить рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек;
- оценить ожидаемую экономическую эффективность использования светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.
Объект исследования – система технологического освещения птичника промышленного стада с содержанием кур-несушек в многоярусных клеточных батареях.
Предмет исследования – влияние уровня освещенности кормушек на продуктивность кур-несушек и закономерности пространственного распределения светового потока светодиодных светильников, обеспечивающие оптимальную среднюю освещенность на кормушках клеточных батарей.
Научную новизну результатов исследования составляют:
- математическая модель нелинейной регрессионной связи между средней освещенностью кормушек за период яйценоскости по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» при их содержании в многоярусных клеточных батареях;
- модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света;
- зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического освещения со светодиодными светильниками от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника.
Практическую значимость представляют разработанная конструкция светодиодного светильника, позволяющая обеспечить оптимальный уровень освещенности кормушек многоярусной клеточной батареи, и рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Выявленная нелинейная регрессионная связь между средней освещенностью кормушек за период яйценоскости по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун», позволяющая определить величину оптимальной средней освещенности кормушек, обеспечивающей максимальную продуктивность птицы.
2. Разработанная модель идеализированного светильника с линейками то-
чечных направленных источников света, позволяющая:
- установить зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического освещения со светодиодными светильниками от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника;
- разработать методику расчета параметров светодиодных светильников и системы освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек.
3. Предложенная конструкция светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющая обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек и заданную неравномерность освещения вдоль кормушек на всех ярусах клеточной батареи.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием основных законов светотехники, геометрии, тригонометрии, дифференциального и интегрального исчисления, специализированной компьютерной программы Dialux v.4.9. Обработка экспериментальных данных выполнена с использованием программы Microsoft Excel.
Реализация результатов исследований. Работа проведена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА по теме «Повышение эффективности работы технологических энергоустановок в сельском хозяйстве Удмуртской Республики», рег. № 01200951811. Разработанные рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек приняты и используются при разработке технического задания и конструировании светодиодных светильников в ООО «Южно-Уральские технические системы управления», г. Челябинск.
Апробация результатов исследования. Материалы теоретических и экспериментальных исследований доложены и обсуждены на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (2008-2011 г.г.); на конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов ИжГСХА (2009 г.), на втором этапе Всероссийского конкурса научных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа (2010-2011 г.г.); на первом ежегодном форуме молодых ученых, инноваторов и специалистов Удмуртской Республики в ИжГТУ, г. Ижевск (2010 г.); на республиканском конкурсе «Молодой изобретатель Удмуртской Республики», г. Ижевск (2010 г.); на окружном этапе молодежного инновационного конвента по Приволжскому федеральному округу, г. Пермь (2010 г.), на III Всероссийском форуме «Российским инновациям – российский капитал», г. Ижевск (2010 г.).
Публикации. Результаты теоретических и экспериментальных исследований отражены в 10 печатных работах, в том числе: в 3 статьях, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК, и 1 патенте на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 131 страницу машинописного текста, 37 иллюстраций, 28 таблиц, 4 приложения и список литературы из 159 наименований, в том числе 27 на иностранном языке.
Личный вклад автора. Модели, методика, результаты теоретических и экспериментальных исследований, их анализ и интерпретация, представленные в диссертации, получены автором лично.
Конструкция светодиодного светильника, выбор направления и методов исследования, формирование структуры и содержания работы выполнены при участии научного руководителя к.т.н., доцента Кочеткова Н.П.
Недостатки систем технологического освещения птичников промышленного стада и существующие способы их решения
Более интенсивная яйценоскость кур наблюдалась при освещенности в пределах 5-70 лк лампами ЛДЦ-18, в сравнении с лампами ЛДЦ-36. С увеличением уровня освещенности, в испытанных пределах, средняя масса яиц снижалась (Р 0,01). Не отмечено существенных различий по показателям морфологического анализа яиц в зависимости от уровня освещенности [4]. Оптимальной освещенностью в птичнике с лампами накаливания для кур-несушек считается величина 5-10 лк [19, 76, 81, 89, 102, 140] в период интенсивной яйценоскости.
В опытах было установлено, что продуктивность и сохранность кур- несушек были наиболее высокими при средних значениях освещенности на кормушке 8...22 лк. При освещенности ниже 8 и выше 22 лк яйценоскость птицы была ниже - на 4,9 и 2,8% соответственно. Особенно существенное снижение яйценоскости отмечено при освещенности выше 40 лк [65, 66].
Содержание кур при интенсивности освещения в среднем 10 лк, с колебаниями от 5 до 25 лк, позволило получить наивысшее показатели сохранности и продуктивности птицы [64, 106, 141, 142, 144].
Вводит в заблуждение и тот факт, что нормируется освещенность на кормушке, но кормушки расположены на разных ярусах, и выдержать одинаковую освещенность на всех не удается. На птицефабриках, как правило, контролируют принятую освещенность на кормушках нижнего яруса, считая что освещенность на других кормушках не отклоняется значительно. Известно, что высокопродуктивная птица характеризуется очень напряженным обменом веществ, при котором обычно действующие неблагоприятные факторы воспринимаются организмом как сверхсильные раздражители, что ведет к нарушению обмена веществ, значительному снижению продуктивности и резистентности [4, 10, 29]. Поэтому необходимо создать оптимальный микроклимат и оптимальный световой режим в помещениях для содержания кур-несушек [13]. В опытах [65, 66] авторы отмечают, что на верхних ярусах клеточных батарей, где освещенность была наиболее высокой, отход птицы из-за падежа и выбраковки был максимальным. В условиях различной освещенности у клинически здоровых животных температура тела и частота пульса находится в пределах физиологической нормы. Частота дыхания почти не меняется, но нарастает его глубина, что обеспечивает лучшую вентиляцию легких и активизирует газообмен. Наоборот, темнота, низкий уровень освещенности или круглосуточное интенсивное (100 лк и более) освещение в помещении приводят к недоразвитию гипофиза и эпифиза, снижению их массы и гормональной активности, ослаблению функции эндокринной системы в целом [123]. Ряд авторов считает, что избыточная освещенность увеличивает вероятность каннибализма кур-несушек, а эффективным средством борьбы с ним является пониженное освещение клеточных батарей [129, 131, 133, 146]. Причины расклева зависят и от способов содержания птицы. В клеточных батареях оно наблюдается на верхних ярусах от повышенной освещенности и страха из-за ограниченности обзора [30]. На активность птицы влияет интенсивность освещения и источник света. При анализе отхода птицы в клетке видно, что на верхнем ярусе отход в разы выше, поэтому чрезвычайно важно обеспечить равномерное распределение света [95]. По многолетним исследованиям микроклимата при клеточных технологиях выявлено, что на верхних ярусах батарей условия хуже, чем на нижних, и туда не следует помещать слабых, плохо развитых кур. Специалистами [34] предложена схема размещения кур-несушек старше 5 недель по массе: "тяжелые" - на верхнем ярусе клеточной батареи, "средние" - на среднем ярусе, "легкие" - на нижнем ярусе клеточной батареи. Кратко рассмотрим достоинства и недостатки известных способов, компенсирующих негативные последствия неравномерного микроклимата по высоте клеточных батарей для содержания кур-несушек. 1. Комплектование стада по массе. При комплектовании промышленного стада молодняк размещают по ярусам многоярусных клеточных батарей в зависимости от живой массы: на нижний ярус — птицу с живой массой ниже средней, на средний ярус - со средней живой массой, на верхний ярус — с живой массой выше средней [92]. Цыплят также при посадке сортируют: более мелких - в клетки нижних ярусов, а самых крупных — на верхние ярусы. Этот прием трудоемок и может применяться только в тех случаях, когда нет возможности создать равномерный микроклимат по высоте клеточной батареи [10]. Однако это не решает самой проблемы, ведь пересадка птиц в клетки разных ярусов является лишь способом борьбы с последствием — возрастающей неравномерностью продуктивных показателей кур-несушек в зависимости от яруса. До начала продуктивного возраста куры-несушки также содержатся в многоярусных клеточных батареях. Если бы вдоль всей клеточной батареи все параметры микроклимата были одинаковыми - необходимость сортировать все стадо по разным ярусам клеточной батареи исчезла. 2. Напольное содержание. Наиболее простой и доступный способ создания равномерной освещенности. Многоярусные клеточные батареи при этом не используются, у птицы появляется свобода в передвижении. Исчезает стирание когтей, атрофия мышц и сердца, повышается качество мяса. Однако, при этом яйценоскость кур, практически остается без изменений, а поголовье стада при тех же производственных площадях снижается в несколько раз. Поэтому, необходимость обеспечения требуемой рентабельности производства вынуждает птицефабрики использовать многоярусные клеточные батареи. 3. Поперечное расположение линейных светильников. Для обеспечения более равномерного освещения клеточных батарей рекомендуется располагать светильники с лампами ЛДЦ-18 не вдоль, а поперек проходов птичника [5]. Такой способ, по мнению автора, позволяет создать более равномерную освещенность на кормушках. 4. Изменение конструкции клеточной батареи. Частично улучшить равномерность освещенности кормушек клеточных батарей позволяет изменение их конструкции. На рис. 1.4.2 показаны два варианта (а, б) конструкции четырехъярусной клеточной батареи. Разброс освещенностей, при использовании светильника с равномерной кривой силы света (КСС) при создании на нижнем ярусе нормативной освещенности, снижается с 21 лк (вариант «а») до 14 лк (вариант «б»). Li Данный способ используется в современных клеточных батареях фирмы Big Dutchman (Голландия). Недостатки способа: увеличение объемов клеточной батареи при неизменном поголовье стада. 5. Замена светильника с одной КСС на светильник с другой КСС. При проектировании системы освещения важно правильно подобрать тип све- тильника и его КСС. Поскольку КСС при одних и тех же прочих показателях оказывает решающее значение в создании освещенности на кормушках. На птицефабриках широко используют светильники с равномерной КСС (типа М, рис. 1.4.3 а). При этом разброс освещенностей может достигать 31 лк (при создании на нижнем ярусе 10 лк). При замене этого светильника на другой - с глубокой КСС (типа Г-3) можно снизить разброс освещенностей до 14 лк
Оценка эффективности применения ламп накаливания и люминесцентных ламп в системе технологического освещения птичников
Современный способ содержания кур-несушек предусматривает использование многоярусных клеточных батарей, которые располагают в зданиях по 4-12 рядов. Общепринято освещать кормушки клеточных батарей светильниками, расположенными вдоль прохода между клеточными батареями. Это позволяет использовать оптимальное количество светильников и создать необходимую освещенность на кормушках.
По основному закону светотехники, для того чтобы создать необходимую освещенность Е на кормушке клеточной батареи, необходимо направить на нее световой поток с силой света, пропорциональной освещенности Е и квадрату расстояния /2 до освещаемой точки на кормушке:
Задачей предлагаемого технического решения является создание светодиодного осветительного прибора, обеспечивающего любую заданную форму кривой силы света, для создания необходимых средних освещенностей на разных плоскостях и уровнях рабочей поверхности. Техническим эффектом предлагаемого светодиодного осветительного прибора является: 1) обеспечение одинаковых средних освещенностей на рабочих поверхностях, расположенных на разных высотах; 2) высокая эффективность излучения, благодаря направленности каждой группы линейно расположенных светодиодов непосредственно на освещаемую рабочую поверхность. , Решение поставленной задачи и соответствующий технический результат достигаются тем, что в светодиодном осветительном приборе (рис. 4.1.1), содержащем основание 1 с закрепленным на нем профилем 3 с теплоотводя- щими ребрами 4 и с установленной на нем, по крайней мере, одной монтажной платой 5 с размещенным на ней, по крайней мере, одним светодиодом 6, отличающийся тем, что профиль 1 выполнен в виде полуцилиндра, а число монтажных плат 5 и число светодиодов 6, расположенных на монтажных платах 5 линейно, равномерно и параллельно оси полуцилиндра, определяется необходимой формой кривой силы света, обеспечивающей требуемую среднюю освещенность на разных плоскостях и уровнях рабочей поверхности. Изменение числа монтажных плат и изменение их места положения на профиле, позволяет учесть число рабочих поверхностей, на которых необходимо обеспечить требуемую среднюю освещенность. Изменение числа светодиодов, расположенных линейно, равномерно и параллельно оси полуцилиндра, позволяет изменять суммарную осевую силу света линейки светодиодов. Исполнение профиля в форме полуцилиндра позволяет изменять место расположения монтажных плат на профиле, что приводит к изменению угла направления суммарной осевой силы света линейки светодиодов. Исполнение оптически прозрачной крышки в форме полуцилиндра, позволяет снизить до минимума искажение направления излучения каждого светодиода, а само наличие крышки обеспечивает защиту внутренних частей осветительного прибора от воздействия окружающей среды. Новым в предлагаемой конструкции светильника является то, что профиль выполнен в форме полуцилиндра, а изменение формы кривой силы света светильника достигается изменением числа монтажных плат, изменением их места положения на профиле и изменением количества светодиодов, расположенных на них линейно, равномерно и параллельно оси полуцилиндра. К монтажным платам 5 через электрические вводы (не показаны) прикладывается напряжение, обеспечивающее излучение полупроводниковых светодиодов 6, которое выводится через оптически прозрачную крышку 2 в направлениях, соответствующих расположению монтажных плат, с интенсивностью, соответствующей; количеству светодиодов на монтажных платах. Наличие в; конструкции прибора воздушного зазора между профилем 3 с теп- лоотводящими: ребрами 4 и основанием 1, способствует хорошей конвекции и эффективному отводу тепла, что дополнительно увеличивает световой выход, повышает стабильность инадежность прибора в целом. Разработанная конструкция светодиодного светильника является основой расчета параметров системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей ; Задача расчета - создание оптимальной освещенности и необходимой равномерности освещения вдоль кормушек каждого яруса клеточной батареи. Исходные положения и основные допущения: ; - геометрический; центр кормушек каждого яруса; клеточной батареи принимаем в виде линии; ! - согласно принятой модели идеализированного светильника в поперечной плоскости он представляет точку, а в продольной плоскости - линию;. - в расчетах не учитывается отражательная способность пола, стен, потолка птичника и элементов клеточной батареи; - допустимые значения коэффициента неравномерности освещённости кормушек клеточной батареи принимаем: г 1,214. Линию светильников, освещающих один проход между клеточными батареями; назовем световой магистралью. Светящейся точкой назовем один или несколько, точечных источников света в; светильнике с заданными параметрами силы света и углом направления излучения.
Моделирование оптимального светораспределения идеализированного светильника в поперечной плоскости
По результатам проведенных расчетов можно сделать следующие выводы: 1. Применение предлагаемых светодиодных светильников для освещения клеточных батарей с содержанием кур-несушек в птичнике на 50 ООО кур-несушек является выгодным: Экономические показатели составили следующие значения: Необходимые первоначальные капитальные вложения 1 391 ООО руб. Чистый дисконтированный доход, при ставке дисконта 15%, за 10 лет эксплуатации составил 632 41 5,99 руб. Среднегодовая рентабельность проекта составила 14,55 %/год. Внутренняя норма доходности составила 20,7 %. Срок окупаемости первоначальных вложений составил 1,6 года. 2. Полезный эффект от применения предлагаемых светодиодных светильников в птичнике составил: От экономии электроэнергии: 83 045,46 руб./год. От повышения продуктивности: увеличение на 2,3 %/год, или 784 051,52 руб./год в птичнике на 50 000 кур-несушек с содержанием в клеточной батарее «Техна» ТБК-В. 1 1 3. Учитывая то, что цена светодиодной продукции имеет тенденцию к понижению, эффективность применения светодиодных светильников в птичнике с содержанием кур-несушек с течением времени окажется более высокой. По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы: 1. Замена ламп накаливания на люминесцентные лампы в системе технологического освещения птичника промышленного стада с содержанием кур-несушек в многоярусных клеточных батареях нецелесообразна, так как приводит к снижению продуктивности птицы. Реальной альтернативой лампам накаливания, несмотря на высокую стоимость, являются светодиоды тепло-белого цвета, наиболее близкие к ним по спектру излучения и превосходящие их по воздействию на продуктивность кур-несушек. 2. Существующие системы технологического освещения не обеспечивают оптимальной освещенности на кормушках клеточной батареи птичника промышленного стада кур-несушек. Поддержание оптимальной средней освещенности на кормушках всех ярусов клеточной батареи позволяет повысить продуктивность птицы. Существующие методы обеспечения оптимальной освещенности кормушек клеточной батареи системами светодиодного освещения нуждаются в дальнейшем совершенствовании. 3. Между средней освещенностью кормушек по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур- несушек кросса «Хайсекс Браун» существует сильная нелинейная корреляционная связь, характеризуемая корреляционным отношением т]2Х = 0,803. 4. Предложена математическая модель, адекватно аппроксимирующая вид нелинейной регрессии между средней освещенностью кормушек по ярусам клеточных батарей и относительной средней сезонной продуктивностью за период яйценоскости кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» в диапазоне освещенности кормушек от 5 до 30 лк с вероятностью Р = 0,90. 5. Оптимальной средней освещенностью кормушек для существующих условий содержания кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» с вероятностью Р = 0,90 следует считать среднюю освещенность 10,00±1,05 лк, обеспечивающую максимальную среднюю сезонную продуктивность птицы за период яйценоскости. 6. Разработана модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света, позволяющая установить зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического светодиодного освещения от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника. 7. Предложена конструкция светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющая обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек и требуемую неравномерность освещения вдоль кормушек на всех ярусах клеточной батареи. 8. Разработана инженерная методика по расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек. 9.Экономическая оценка ожидаемой эффективности применения предлагаемой светодиодной системы освещения показала, что первоначально вложенные средства окупаются за 1,6 года.
Расчет параметров системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей
Цель работы — исследование и обоснование эффективности технологического светодиодного освещения птичника промышленного стада при содержании кур-несушек в многоярусных клеточных батареях, обеспечивающего оптимальную освещенность кормушек и повышение продуктивности птицы. - провести обзор и,анализ современного состояния технологического освещения птичников промышленного стада при содержании кур-несушек в многоярусных клеточных батареях; - оценить влияние уровня освещенности кормушек по ярусам клеточной батареи на продуктивность кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» и определить оптимальный уровень средней освещенности кормушек, соответствующий максимальной продуктивности птицы; - разработать модель идеализированного светильника с линейками то чечных направленных источников света для исследования светодиодной системы освещения многоярусных клеточных батарей; - предложить конструкцию светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющую обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек на всех ярусах клеточной батареи; - обосновать светотехнические параметры светодиодного светильника и системы технологического светодиодного освещения многоярусных клеточных батарей птичника промышленного стада кур-несушек; - предложить рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек; - оценить ожидаемую экономическую эффективность использования светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек. Объект исследования - система технологического освещения птичника промышленного стада с содержанием кур-несушек в многоярусных клеточных батареях. Предмет исследования - влияние уровня освещенности кормушек на продуктивность кур-несушек и закономерности пространственного распределения светового потока светодиодных светильников, обеспечивающие оптимальную среднюю освещенность на кормушках клеточных батарей. Научную новизну результатов исследования составляют: - математическая модель нелинейной регрессионной связи между средней освещенностью кормушек за период яйценоскости по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун» при их содержании в многоярусных клеточных батареях; - модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света; - зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического освещения со светодиодными светильниками от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника. Практическую значимость представляют разработанная конструкция светодиодного светильника, позволяющая обеспечить оптимальный уровень освещенности кормушек многоярусной клеточной батареи, и рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек. На защиту выносятся следующие основные положения: ( 1. Выявленная нелинейная регрессионная связь между средней освещенностью кормушек за период яйценоскости по ярусам клеточных батарей и средней сезонной продуктивностью кур-несушек кросса «Хайсекс Браун», позволяющая определить величину оптимальной средней освещенности кормушек, обеспечивающей максимальную продуктивность птицы. 2. Разработанная модель идеализированного светильника с линейками точечных направленных источников света, позволяющая: - установить зависимости светотехнических и конструктивных параметров системы технологического освещения со светодиодными светильни I I ками от конструктивных параметров клеточной батареи и птичника; - разработать методику расчета параметров светодиодных светильников и системы освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек. 3. Предложенная конструкция светодиодного светильника для освещения многоярусной клеточной батареи с содержанием кур-несушек промышленного стада, позволяющая обеспечить оптимальную среднюю освещенность кормушек и заданную неравномерность освещения вдоль кормушек на всех ярусах клеточной батареи. Методы исследования. Теоретические исследования проводились с использованием основных законов светотехники, геометрии, тригонометрии, дифферёнциального и интегрального исчисления, специализированной компьютерной программы Dialux v.4.9. Обработка экспериментальных данных выполнена с использованием программ Microsoft Excel.
Реализация результатов исследований. Работа проведена в соответствии с планом НИР ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА по теме «Повышение эффективности работы технологических энергоустановок в сельском хозяйстве Удмуртской Республики», per. № 01200951811. Разработанные рекомендации по инженерному расчету параметров и конструированию светодиодных светильников для освещения многоярусных клеточных батарей птичников промышленного стада кур-несушек приняты и используются при разработке технического задания и конструировании светодиодных светильников в ООО «Южно-Уральские технические системы управления», г. Челябинск.
Апробация результатов исследования.- Материалы теоретических и экспериментальных исследований доложены и обсуждены на Всероссийских научно-практических конференциях ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (2008-2011 г.г.); на конкурсе инновационных проектов студентов и аспирантов ИжГСХА (2009 г.), на втором этапе Всероссийского конкурса научных проектов студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа (2010-2011 г.г.); на первом ежегодном форуме молодых ученых, инноваторов и специалистов Удмуртской Республики в ИжГТУ, г. Ижевск (2010 г.); на республиканском конкурсе «Молодой изобретатель Удмуртской Республики», г. Ижевск (2010 г.); на
