В статье рассматривается актуальная задача повышения энергоэффективности и продуктивности в современном птицеводстве за счет применения методов компьютерного моделирования. Высокая стоимость энергоресурсов и ужесточение экологических норм обуславливают необходимость оптимизации систем обеспечения микроклимата в птицеводческих помещениях. Традиционные эмпирические методы управления не позволяют в полной мере учесть динамическое взаимодействие множества факторов: тепловыделения птицы, влажности, концентрации вредных газов, работы вентиляционного и отопительного оборудования, а также изменчивость внешних погодных условий. В данной работе представлен подход к созданию динамической энергетической модели микроклимата птичника. Модель строится на основе системной динамики и дискретно-событийного подхода, что позволяет интегрировать физические принципы тепло- и массообмена с алгоритмами работы технологического оборудования. В статье описана структура модели, ключевые математические зависимости, определяющие тепловой баланс помещения, а также программная реализация.
Предмет исследования: процессы формирования микроклимата и энергопотребления в птичнике для выращивания бройлеров.
Материалы и методы: Проведено компьютерное имитационное динамическое моделирование тепловлажностного режима птичника в программном комплексе DesignBuilder с использованием расчетного ядра EnergyPlus.
В рамках исследования была разработана детализированная трехмерная геометрическая модель здания с полным описанием теплофизических характеристик ограждающих конструкций и заданы динамические профили внутренних нагрузок, коррелирующие с производственным циклом выращивания птицы.
Результаты: Динамическое моделирование позволило количественно оценить влияние каждого мероприятия на энергопотребление. Установлено, что улучшение теплозащиты ограждающих конструкций позволяет снизить годовые Наибольший эффект продемонстрировал комплексный подход, объединяющий все мероприятия, который позволил достичь сокращения энергопотребления по сравнению с базовым вариантом.
Выводы: Проведенное исследование доказывает высокую эффективность применения динамического энергетического моделирования на этапе предпроектного анализа для оптимизации проектных решений. Разработанный комплекс мероприятий является технически и экономически целесообразным, обеспечивая снижение энергопотребления почти вдвое при сроке окупаемости дополнительных инвестиций около 4 лет. Полученные результаты имеют существенное значение для повышения энергоэффективности и конкурентоспособности птицеводческих предприятий.
The article considers the urgent task of increasing energy efficiency and productivity in modern poultry farming through the use of computer modeling methods. The high cost of energy resources and stricter environmental regulations necessitate the optimization of microclimate systems in poultry farms. Traditional empirical management methods do not allow us to fully take into account the dynamic interaction of many factors: poultry heat release, humidity, concentration of harmful gases, operation of ventilation and heating equipment, as well as the variability of external weather conditions. This paper presents an approach to creating a dynamic energy model of the microclimate of a poultry house. The model is based on system dynamics and a discrete event approach, which makes it possible to integrate the physical principles of heat and mass transfer with the algorithms of technological equipment. The article describes the structure of the model, the key mathematical dependencies that determine the thermal balance of the room, as well as the software implementation.
Subject of the study: the processes of microclimate formation and energy consumption in a poultry house for broiler farming.
Materials and methods: A computer simulation dynamic simulation of the heat and humidity regime of the poultry house was carried out in the DesignBuilder software package using the EnergyPlus calculation core.
As part of the study, a detailed three-dimensional geometric model of the building was developed with a complete description of the thermophysical characteristics of the enclosing structures and dynamic profiles of internal loads were set that correlate with the production cycle of poultry farming.
Results: Dynamic modeling made it possible to quantify the impact of each event on energy consumption. It has been established that improving the thermal protection of enclosing structures can reduce annual costs. The greatest effect was demonstrated by an integrated approach combining all measures, which made it possible to achieve a reduction in energy consumption compared to the basic option.
Conclusions: The conducted research proves the high efficiency of using dynamic energy modeling at the stage of pre-design analysis to optimize design solutions. The developed package of measures is technically and economically feasible, ensuring a reduction in energy consumption by almost half with a payback period of additional investments of about 4 years. The results obtained are essential for improving the energy efficiency and competitiveness of poultry enterprises.
полный текст на сайте stroyjurnal-asa.ru