9.3.2. Сільськогосподарські електротермічні установки. Вимоги пожежної безпеки
У сільськогосподарському виробництві використовується широкий спектр електротермічних установок. За призначенням виділяють: установки для загального обігріву виробничих приміщень (наприклад, калориферні установки), установки для локального (місцевого) обігріву виробничих приміщень, установки нагрівання води та приготування кормів для тварин (наприклад, водонагрівачі, кормозапарники, сіносушарки), установки для штучного виведення пташенят (інкубатори) тощо.
Існують три основні способи локального (місцевого) обігріву сільськогосподарських тварин і птахів: інфрачервоний (радіаційний або променевий), контактний і комбінований. Кожний з цих способів має характерні переваги й недоліки.
Інфрачервоний (ІЧ) обігрів є основним і найпоширенішим способом локального обігріву. Забезпечується або так званими "світлими" та "темними" ІЧ-опромінювачами або низькотемпературними випромінювачами (наприклад, брудерами). Недоліками інфрачервоного обігріву є дратівна дія на очі тварин яскравого світлового потоку при використанні лампових опромінювачів; небезпека переохолодження нижньої частини тіла тварин (для запобігання цьому застосовують пожежонебезпечну підстилку); порівняно малий термін служби опромінювачів.
Контактний обігрів характеризується високою технологічною ефективністю й низькою енергоємністю (у порівнянні з інфрачервоним обігрівом витрату електричної енергії на локальний обігрів можна зменшити більш ніж удвічі). Контактний обігрів здійснюється за допомогою так званої "теплої підлоги", яка забезпечується за допомогою електричної кабельної системи опалювання, застосуванням відповідних килимів, панелей, матів, грілок тощо. Обігрівачі мають великий термін служби. Можлива відмова від використання пожежонебезпечної підстилки. Недоліками контактного обігріву є небезпека переохолодження верхньої частини тіла тварин при взаємодії з холодним повітрям; необхідність використання понижувальних трансформаторів; підвищені вимоги щодо електробезпеки; інерційність обігріву.
Комбінований обігрів поєднує в собі елементи інфрачервоного й контактного способів обігріву.
Розглянемо улаштування основних видів сільськогосподарських електротермічних установок, проаналізуємо їх пожежну небезпеку та визначимо вимоги пожежної безпеки.
Електричні калориферні установки. Термін "калорифер" походить від латинських слів "calor" та "fero", які перекладаються українською мовою як "нести тепло".
Електричні калориферні установки призначені для загального обігріву (опалювання) виробничих приміщень, а також для підігріву повітря в установках для створення мікроклімату на тваринницьких і птахівницьких фермах, для підігріву повітря у зерноочищувальних пунктах, сіносушарках тощо.
Основними перевагами електричних калориферних установок у порівнянні з іншими конструкціями повітронагрівачів (зокрема вогневих, що працюють на твердому, рідкому або газовому паливі) є відсутність продуктів згоряння, простота монтажу та керування, високий ККД.
Випускається безліч конструкцій електричних калориферних установок. У сільському господарстві найбільш застосовними є електричні калориферні установки серії СФО. Маркування електричної калориферної установки серії СФО включає її електричну потужність в [кВт], наприклад СФО-40. Випускаються установки СФО потужністю від 2 кВт до 250 кВт. Конструкція та зовнішній вигляд електричної калориферної установки приведені на рис. 9.25 на прикладі установки СФО-99.
Рис. 9.25 – Електрична калориферна установка СФО-99: а – конструкція,
б – зовнішній вигляд
1 – електрокалорифер; 2 – перехідний патрубок; 3 – осьовий вентилятор; 4 – рама; 5 – ТЕН
Електрична калориферна установка складається з електрокалорифера 1, перехідного патрубка 2, осьового вентилятора 3 та рами 4. Електрокалорифер 1 складається з каркаса, всередині якого встановлено оребрені ТЕН 5, а ззовні – виводи для підключення до джерела електричної енергії. Кількість та потужність ТЕН визначає потужність електричної калориферної установки. Установка комплектується терморегулятором, термомагнітним реле і шафою керування (на рисунку не показані). Нагрівання повітря здійснюється ТЕН, встановленими на шляху повітря, що примусово просмоктується осьовим вентилятором через ТЕН. Установка може працювати як в ручному, так і в автоматичному режимах керування.
Електрична калориферна установка СФО-99 має наступні параметри: електрична потужність – 99 кВт, номінальна напруга – 380 В, перепад температури на вході та виході – 100 ºС, продуктивність – 2600 м3/година, маса – 180 кг.
Пожежна небезпека електричних калориферних установок серії СФО при нормальному режимі роботи визначається тим, що при всмоктуванні холодного повітря на поверхню нагрівальних елементів можуть потрапити горючі матеріали. Температура оболонки ТЕН при роботі досягає значення +190 ºС.
Найбільш небезпечним є аварійний режим роботи установки при непрацюючому осьовому вентиляторі або закритому отворі для забору холодного повітря. Через п’ять хвилин після вимкнення вентилятора поверхня ТЕН розм’якшується і деформується. Повне перегоряння ТЕН відбувається через 15-16 хвилин такої роботи; при цьому температура на їх оболонці досягає значення +1200 ºС. Через 6-7 хвилин після вимкнення вентилятора з’являються ознаки термічного розкладання ізоляції кабелю живлення калориферної установки.
Протипожежні вимоги до експлуатації електричної калориферної установки серії СФО наступні:
– установка обов’язково повинна бути обладнана терморегулятором;
– лінія електроживлення має бути захищена від струмів КЗ;
– всмоктуване повітря слід захищати від потрапляння горючого пилу, волокон, парів ЛЗР або ГГ;
– підлога, на яку встановлюють установку, повинна бути виконана з негорючих матеріалів або захищена шаром негорючого теплоізоляційного матеріалу;
– заборонено улаштування електричних калориферних установок без узгодження з органами держпожнагляду;
– заборонено розташування електричних калориферних установок на шляхах евакуації.
Інфрачервоні опромінювачі. Установлено, що відхилення температури навколишнього середовища від оптимальної веде до зниження продуктивності тварин на 15÷30 % і збільшення витрати кормів на 25÷50 %. Наприклад, у свинарниках зниження температури на 10 °С супроводжується зменшенням добового приросту живої ваги свиней на 2 %.
Використання інфрачервоного випромінювання для обігріву тварин у холодний період року базується на проникненні його в підшкірні шари тканин і органів, де енергія випромінювання перетворюється в теплову, у результаті чого підсилюється кровообіг, активізуються біологічні процеси та процеси обміну речовин, створюється тепловий бар’єр, що перешкоджає
переохолодженню організму. Для створення сприятливих умов при вирощуванні молодняку сільськогосподарських тварин і птахів, особливо в початковий період життя, у приміщеннях застосовується інфрачервоний (радіаційний) локальний обігрів, що дозволяє створювати підвищену температуру лише в зоні розташування тварин.
Прилади інфрачервоного випромінювання для локального обігріву тварин називаються "ІЧ-опромінювачами", які залежно від спектрального складу випромінювання розділяються на "світлі" і "темні".
"Світлим" ІЧ-опромінювачем є ламповий ІЧ-опромінювач. Джерелом інфрачервоного випромінювання є ІЧ-лампа – спеціальна лампа розжарювання, що працює за дещо зниженої температури нитки розжарювання (2000÷2500 К), у порівнянні з лампами розжарювання загального призначення. 70 % електричної енергії в ІЧ-лампі перетворюється в інфрачервоне випромінювання. Для спрямування потоку інфрачервоного випромінювання в зону локального обігріву ІЧ-лампа конструктивно має внутрішній відбивач (частина колби, що прилягає до цоколя, покрита дзеркальним шаром).
Порядок маркування ІЧ-ламп є аналогічним порядку маркування ламп розжарювання загального призначення. Випускаються ІЧ-лампи марок
ИКЗ 220-500 (колір скла колби прозорий, цоколь Е40), ИКЗК 220-250 (колір скла колби червоний, цоколь Е27), ИКЗК 220-250-1 (колір скла колби блакитний, цоколь Е27) тощо.
ІЧ-лампи встановлюють в ІЧ-опромінювачі відповідних марок: ССП09-250 (встановлюється одна лампа ИКЗ 220-250 або ИКЗК 220-250), ОЭИ-500 (встановлюються дві лампи ИКЗК 220-250), ОРИ-1 (опромінювач рефлекторний, інфрачервоний, встановлюється одна лампа ИКЗ 220-500), ОВИ-1 (опромінювач ветеринарний, інфрачервоний, встановлюється лампа ИКЗ 220-500-1) тощо.
Для прикладу на рис. 9.26 приведено конструкцію та зовнішній вигляд ІЧ-опромінювача марки ССП09-250.
Опромінювач ССП09-250 складається з пластмасового корпуса 1 та емальованого відбивача 2. Всередині корпуса розташовано фарфоровий патрон 3 для цоколя типу Е27. В патрон укручується ІЧ-лампа 4. Знизу на відбивачеві передбачено захисну сітку 5 для захисту лампи від механічних пошкоджень. На корпусі є отвір, що закривається пластмасовим щитком, за яким розташовано клемну колодку 6, до якої підключають провідники групової мережі. Опромінювач підвішується за спеціально передбачену для цього підвіску 7.
Пожежна небезпека "світлих" ІЧ-опромінювачів повинна розглядатися у двох напрямках:
– небезпека загоряння горючих матеріалів при недодержанні безпечних відстаней від колб ІЧ-ламп (температура нагріву колб сягає значення +340-360 ºС);
– небезпека появи джерел запалювання при аварійних режимах роботи ІЧ-опромінювачів (подібно пожежній небезпеці електричних світильників з лампами розжарювання загального призначення). Найбільш небезпечним слід вважати перегоряння ІЧ-лампи з розривом колби, що супроводжується викидом джерел запалювання з потужністю, яка є достатньою для запалювання, зокрема, горючої підстилки (сіно, солома, тирса). Наприклад, сіно є висушеною травою, яка легко запалюється від іскри або полум’я. Температура самозапалювання аерогелю сіна дорівнює +180 ºС, аерозавису – +490 ºС; при нагріванні сіно здатне до теплового самозагоряння за температури +70 ºС. Мінімальна енергія запалювання сухого сіна дорівнює 260 мДж.
Рис. 9.26 – "Світлий" ІЧ-опромінювач ССП09-250: а – конструкція,
б – зовнішній вигляд
1 – пластмасовий корпус; 2 – емальований відбивач; 3 – фарфоровий патрон; 4 – ІЧ-лампа; 5 – захисна сітка; 6 – клемна колодка; 7 – підвіска
Ймовірність розриву колб значно підвищується при виникненні перенапруг, що є характерним для сільських електричних мереж. Ситуація погіршується через те, що конструкція ІЧ-опромінювачів не перешкоджає випадінню частин ІЧ-ламп та, відповідно, потраплянню їх на горючі матеріали.
При експлуатації "світлих" ІЧ-опромінювачів рекомендується дотримуватися наступних вимог пожежної безпеки:
– висота підвішування ІЧ-опромінювачів від підлоги повинна бути не менше 70 см; за температури повітря нижче +14÷16 ºС висоту підвішування можна зменшити до 60 см;
– періодичні профілактичні огляди та чистку від бруду ІЧ-опромі-нювачів слід виконувати не рідше 1 разу на місяць, технічне обслуговування та ремонт – відповідно до рекомендацій заводу-виробника;
– необхідно передбачати захист електричних мереж живлення
ІЧ-опромінювачів від перенапруг;
– необхідно своєчасно виконувати замір опору ізоляції електричної мережі.
При експлуатації "світлих" ІЧ-опромінювачів також слід враховувати, що тривалий вплив ультрафіолетових променів на незахищену шкіру може викликати опік, а в очах – запалення слизової оболонки, що супроводжується різкими болями і світлобоязню. Тому, наприклад, під час проведення перевірки протипожежного стану сільськогосподарського об’єкта, де експлуатуються "світлі" ІЧ-опромінювачі, необхідно обов’язково захищати очі окулярами з димчастого або товстого безбарвного скла. Довго дивитися на лампи навіть в окулярах не рекомендується.
"Темні" ІЧ-опромінювачі генерують енергію в довгохвильовій частині інфрачервоного діапазону випромінювання. Джерелом опромінювання є ТЕН або керамічні елементи. Керамічний елемент являє собою керамічну плитку, в яку запресовано ніхромову нагрівальну спіраль. Керамічний елемент має стандартний цоколь Е27. Керамічні елементи застосовуються в
ІЧ-опромінювачах типу "Ирис" (марки ЭИС-0,25-И1 та ЭИС-0,25-И2). Корпуси і відбивачі ІЧ-опромінювачів типу "Ирис" виконані з алюмінію. Температура випромінювального елемента може сягати значення +750 °С. Перевагою "темних" ІЧ-опромінювачів є стійкість до електричних перенапруг та механічних навантажень (ударів), відсутність у спектрі випромінювання видимого світла (не справляє на тварин сліпучого впливу).
Пожежна небезпека "темних" ІЧ-опромінювачів, так само як і "світлих", обумовлена наявністю горючого середовища (горюча підстилка та кисень повітря) та джерел запалювання, що є характерними для ТЕН.
Вимоги пожежної безпеки при експлуатації "темних" ІЧ-опромі-нювачів наступні:
– висота підвішування ІЧ-опромінювачів від підлоги повинна бути не менше 70 см; за температури повітря нижче +14÷16 ºС висоту підвішування можна зменшити до 60 см;
–періодичні профілактичні огляди та чистку від бруду ІЧ-опромі-нювачів слід виконувати не рідше 1 разу на місяць, технічне обслуговування та ремонт – відповідно до рекомендацій заводу-виробника;
– необхідно своєчасно виконувати замір опору ізоляції електричної мережі.
Позитивний біологічний вплив на тварин справляє спільне застосування інфрачервоного й ультрафіолетового випромінювання. Для цих цілей застосовуються спеціальні комбіновані опромінювальні установки, наприклад установки "ИКУФ" різних модифікацій. Установка "ИКУФ-1" складається з 40 комбінованих інфрачервоно-ультрафіолетових опромінювачів та шафи управління. На рис. 9.27 приведено конструкцію одного комбінованого інфрачервоно-ультрафіолетового опромінювача установки "ИКУФ-1".
Рис. 9.27 – Конструкція комбінованого інфрачервоно-ультрафіолетового опромінювача для установки "ИКУФ-1"
1 – корпус; 2 – ІЧ-лампа; 3 – фарфоровий патрон ІЧ-лампи; 4 – еритемна лампа; 5 – патрон еритемної лампи; 6 – ПРА еритемної лампи; 7 – захисна сітка
Кожен інфрачервоно-ультрафіолетовий опромінювач являє собою жорстку коробчасту конструкцію (корпус) 1, всередині якої розташовані дві ІЧ-лампи 2 марки ИКЗК 220-250, вкручені у фарфорові патрони 3. Між ІЧ-лампами розташовано одну еритемну ультрафіолетову лампу 4 марки ЛЭ 15 (або еритемну освітлювальну лампу ЛЭО 15) з відбивачем. Еритемну лампу встановлено в патронах 5. ПРА 6 еритемної лампи встановлено зверху корпуса 1 та закрито окремим кожухом. Знизу опромінювач закритий захисною сіткою 7. Для керування потоками інфрачервоного та ультрафіолетового випромінювань на кожусі опромінювача встановлено три перемикачі.
Щит керування установки "ИКУФ-1" складається із прямокутної металевої коробки, усередині якої змонтовано два трансформатори, що знижують напругу, чотири автоматичних вимикачі, чотири магнітних пускачі, реле часу типу 2РВМ і рубильник. На передній панелі щита керування розташовані перемикач роду робіт (автоматичне та ручне керування), дві кнопкові станції й чотири сигнальні лампи.
Електричні брудери. Термін "брудер" походить від англійського словосполучення "brooder on brood", що перекладається українською мовою як "сидіти на яйцях". Брудер – низькотемпературний випромінювач, призначений для локального інфрачервоного обігріву пташенят сільськогосподарської птиці в перші тижні життя. Під одним брудером можна розмістити до 500 пташенят.
Брудер являє собою парасоль пірамідальної форми, всередині якого змонтований нагрівач. За типом нагрівача брудери бувають газові та електричні. В електричних брудерах застосовуються нагрівачі спіральні, керамічні, ТЕН та лампи розжарювання.
Найбільш широко застосовними є електричні брудери марок БП-1 та БП-1А (БП розшифровується як "брудер пожежобезпечний"). Конструкція та зовнішній вигляд брудера БП-1 приведені на рис. 9.28.
Брудер БП-1 складається з пірамідального шестигранного парасоля, змонтованого на рамі 1, обігрівача й термореле 12. Обігрівач являє собою кожух 7, під яким установлений ТЕН 8. Термореле 12 під парасолем автоматично підтримує задану температуру +24÷38 ºС. Для контролю за роботою нагрівальних елементів використовується сигнальна лампа 11. Кріплення брудера здійснюється за допомогою крюка підвісу 4. Електрична потужність брудера – 1,0 кВт, точність регулювання температури – ±2 ºС, площа обігріву – 2,1±0,1 м2, число курчат, що обігріваються – 400÷500, висота підйому – до 2 м, напруга – 220 В, габаритні розміри – 800x1600x700 мм3.
Рис. 9.28 – Брудер БП-1: а – конструкція, б – вид знизу
1 – рама; 2 – секція парасолі; 3 – дах парасолі; 4 – крюк підвісу; 5 – оглядове вікно; 6 – шторка; 7 – кожух нагрівача; 8 – нагрівач (ТЕН); 9 – кожух лампи освітлення; 10 – лампа освітлення; 11 – сигнальна лампа; 12 – термореле;
13 – термометр; 14 – клемна колодка
На рис. 9.29 приведено порядок підвішування брудера в робоче положення.
Брудер підвішується за крюк тросом 6, перекинутим через блок 4. Вага брудера урівноважується противагою 5. Живлення брудера здійснюється за допомогою кабелю 7 та рубильника 8.
Для інфрачервоного обігріву курчат брудер БП-1 інколи замінюють чотирма ІЧ-опромінювачами ССП09-250 з лампами ИКЗК 220-250. Для комбінованого ультрафіолетового й інфрачервоного опромінювання курчат застосовують установки "ИКУФ".
Пожежна небезпека електричного брудера обумовлена наявністю підстилки з горючих матеріалів та відкритих нагрівальних елементів. Особливо пожежна небезпека зростає за зменшення відстані від нагрівального елемента до підстилки (менше 80 см).
При улаштуванні та експлуатації електричних брудерів необхідно дотримуватися наступних вимог пожежної безпеки:
– відстань до підстилки і горючих предметів повинна бути по вертикалі не менше 0,8 м, а по горизонталі – не менше 0,25 м;
– нагрівальні елементи всіх типів повинні бути заводського виготовлення, застосування відкритих нагрівальних елементів не є допустимим;
– електроживлення брудерів має здійснюватися окремими лініями безпосередньо від РЩ;
– у кожного брудера повинен бути самостійний вимикач, а також необхідно передбачати захист від КЗ та перевантаження;
– РЩ повинен мати вимикач для знеструмлення всього електрообладнання;
– температурний режим під брудером повинен підтримуватися автоматично;
– проводи (або кабелі) необхідно прокладати на висоті не менше 2,5 м від рівня підлоги і на відстані не менше 0,1 м від горючих конструкцій;
– приймально-здавальні випробування повинні проводитися за присутності представників держпожнагляду.
Рис. 9.29 – Підвішування брудера БП-1 в робоче положення
1 – брудер; 2 – підлога; 3 – стеля; 4 – блок; 5 – противага; 6 – трос; 7 – кабель живлення; 8 – рубильник
Тепла підлога. Тепла підлога забезпечує контактний локальний (місцевий) обігрів сільськогосподарських тварин і птахів. Обігрів тварин знизу є фізіологічно більш корисним, ніж зверху. На теплій підлозі тварини розміщаються більш рівномірно, ніж під навісними опромінювачами, – тварини не скупчуються й не лягають одне на одного. Такі підлоги найбільш часто застосовуються у свинарниках та птахофермах для обігріву молодняку.
Під "теплою підлогою" розуміють підлогу або ділянку підлоги, що обігрівається вмонтованими в неї термічними елементами, а також обігрівачі, що розташовані на підлозі. Як термічні елементи для теплої підлоги
використовують елементи, що нагріваються електричною енергію, теплим повітрям або теплою водою.
Тепла підлога найбільш часто виконується як електрична кабельна система опалювання "тепла підлога", в якій електрична енергія перетворюється у теплову в спеціальному нагрівальному кабелі, вбудованому у будівельну конструкцію малої теплоємності, і призначена для забезпечення заданої температури на певній поверхні конструкції. Вимоги до улаштування такої підлоги в Україні регламентуються нормативним документом ДБН В.2.5-24.
Основним елементом електричної кабельної системи опалювання "тепла підлога" є нагрівальний кабель, який перетворює електричну енергію у теплову. Нагрівальні кабелі можуть бути одножильними, двожильними, екранованими й неекранованими. Головна відмінність нагрівального кабелю від звичайного – це його опір. У звичайному кабелі жили для додання їм найменшого опору виконані з міді або алюмінію. У нагрівальному кабелі жили виготовлено з матеріалів з високим опором (звичайно ніхрому), в результаті чого струм, проходячи по жилах такого кабелю, через їх високий опір починає його нагрівати.
Конструкція електричної кабельної системи опалювання "тепла підлога" пояснюється на рис. 9.30.
Рис. 9.30 – Конструкція електричної кабельної системи опалювання "тепла підлога": а – ескіз плану укладання нагрівальної секції в підлозі, б – приклад розрізу підлоги з укладеною нагрівальною секцією
1 – стіна; 2 – лицьове покриття; 3 – підоснова; 4 – датчик температури; 5 – стяжка; 6 – нагрівальний кабель; 7 – монтажна стрічка; 8 – теплоізоляція; 9 – плита перекриття; 10 – торцева теплоізоляція
Для виконання нагрівальних секцій застосовуються спеціальні проводи марок ПОСХВ, ПОСХВТ, ПНВСВ, стальний неізольований провід
Ø 4÷6 мм або вуглеграфітові нагрівальні елементи. Контактні з’єднання провідників нагрівальних секцій виконуються як для заземлювальних і захисних провідників – зі сталі. Для тваринницьких приміщень (приміщень із можливим підвищенням рівня вологості або небезпекою пошкодження підлоги) рекомендується застосовувати екрановані нагрівальні кабелі.
Нагрівальний кабель у тваринницьких приміщеннях повинен бути покритий металевою сіткою з розмірами чарунки не більше 50х50 мм2 та діаметром дроту не менше 3 мм, яку з’єднують із захисним провідником електроустановки. Металева сітка призначена для вирівнювання потенціалів при пошкодженні ізоляції нагрівального кабелю.
Для укладання нагрівального кабелю у бетонну чи цементну стяжку підлог використовується кабель із питомою потужністю не більше 20 Вт/м. Укладання нагрівальних кабелів в огороджувальні будівельні конструкції, як правило, виконується у вигляді "змійки" з дотриманням паралельності ліній укладання (рис. 9.30,а). Відстань від нагрівального кабелю до металевих конструкцій та електропроводок загального призначення повинна бути не менше 50 мм, до дерев’яних елементів – 30 мм, від розеток і вимикачів на стіні – 200 мм. Нагрівальні кабелі не повинні перетинатись з іншими кабелями (проводами). Допускається перетинання нагрівального кабелю, укладеного в підлогу, із силовим кабелем (проводом), якщо останній розташований нижче нагрівального кабелю в трубі і надійно захищений від впливу високої температури, наприклад, теплоізоляцією, або має відповідне теплостійке виконання.
Режими роботи електричної кабельної системи опалювання "тепла підлога" регулюються автоматичними терморегуляторами з датчиками температури повітря у приміщенні та (або) датчиками температури будівельних конструкцій, в які укладають нагрівальні секції (рис. 9.30,б).
Як теплоносій в теплій підлозі також може використовуватись повітря. Основа принципової схеми системи обігріву підлоги гарячим повітрям – вузол підігріву й подачі повітря в систему та закільцьований контур теплопроводу, що складається з каналів або труб, закладених у підлогу. Вузол підігріву й подачі гарячого повітря в систему обладнується електричними калориферними установками (наприклад, типу СФО) і повітроводами, що з’єднують їх з теплопроводами підлоги.
Тепла підлога також може бути виконана за допомогою знімних електронагрівальних килимків та плит. Виготовляють гнучкі та негнучкі електронагрівальні килимки марки ЭП-935. Гнучкий килимок має розміри 1000х600х20 мм3 і виконаний у вигляді двох шарів хімічно стійкої гуми, між якими рівномірно розподілено електронагрівальний елемент (провід). Негнучкий килимок має розміри 1200х500х25 мм3 і також виконаний у вигляді двох шарів хімічно стійкої гуми, між якими рівномірно розподілено електронагрівальний елемент (провід), армований по периметру стальним кутком. До електричної мережі килимки приєднуються через спеціальний трансформатор, що знижує напругу до величини 36 В, потужністю 2,5 кВт. Температура на поверхні килимка дорівнює +30 ºС, споживана потужність – 200 Вт. Маса одного килимка – 12 кг.
Також випускаються електронагрівальні плити марки НП-15, призначені для локального обігріву поросят. Нагрівальні плити являють собою надійну конструкцію, виготовлену з термопластичних композитних матеріалів, всередині якої розташовано нагрівний кабель. Плити працюють від напруги 220 В, мають потужність 130 Вт, максимальну температуру нагріву +40 ºС. Розмір плити 1150х550х35 мм3, вага – 30 кг. Опір нагрівального елемента 392 Ом, термін експлуатації 16 років. Зовнішній вигляд плити марки НП-15 приведений на рис. 9.31.
Рис. 9.31 – Зовнішній вигляд нагрівальної плити марки НП-15
Тепла підлога у тваринництві та птахівництві експлуатується без якогось покриття або підстилки (за винятком перших двох днів життя новонароджених поросят). Тому пожежна небезпека теплої підлоги обумовлена в основному старінням ізоляції провідників та виникненням великих перехідних опорів.
Протипожежні вимоги при експлуатації теплої підлоги наступні:
– рекомендується використовувати нагрівальні секції з номінальним струмом, значення якого не перевищує 16 А; застосування нагрівальних секцій з номінальним струмом, значення якого перевищує 30 А, не допускається;
– при укладанні нагрівального кабелю слід уникати його прямого контакту з легкозаймистими та горючими матеріалами;
– у пожежонебезпечних зонах слід створити такі умови, щоб температура нагрітої поверхні будівельних конструкцій, в які укладають нагрівальні кабелі, була нижчою не менш ніж на 20 % за температуру спалаху горючих речовин, що знаходяться в цій зоні;
– необхідно регулярно проводити замір опору ізоляції нагрівних елементів теплої підлоги;
– мережу електроживлення теплої підлоги обов’язково слід оснащати захистом від механічних пошкоджень.
Електроводонагрівачі. Нагрівання води в сільському господарстві є необхідним у тваринницьких і птахівницьких фермах, в теплицях, гаражах, майстернях, побутових приміщеннях тощо. Електроводонагрівачі застосовуються там, де це є економічно доцільним, або відсутні інші способи підігріву води.
Основними перевагами електроводонагрівачів, у порівнянні з іншими конструкціями водонагрівачів (зокрема вогневих, що працюють на твердому, рідкому або газовому паливі), є відсутність продуктів згоряння, простота монтажу та керування, високий ККД. Недоліком є небезпека ураження людини електричним струмом внаслідок неправильного монтажу.
Існують електроводонагрівачі накопичувального та проточного типу.
Електроводонагрівачі накопичувального типу нагрівають необхідну кількість води і далі автоматично підтримують її температуру. Нагрівання відбувається поступово, тому потужність електроводонагрівачів накопичувального типу є відносно невеликою. Електроводонагрівачі накопичувального типу застосовуються при обмеженнях у системах водопостачання та електропостачання.
В електроводонагрівачах проточного типу вода нагрівається під час проходження через прилад, а електрична енергія споживається тільки під час користування гарячою водою. Основна перевага таких водонагрівачів – невеликі розміри. Недоліком цих пристроїв є їх велика електрична потужність. Електроводонагрівачі проточного типу застосовуються для безперервного гарячого водопостачання.
Також розрізняють електроводонагрівачі елементного типу та електродні.
В електроводонагрівачах елементного типу нагрівання води здійснюється ТЕН, розміщеними у баку з водою (електроводонагрівачі типів УАП, ВЕП, ВЭТ, САОС, САЗС тощо).
В електродних електроводонагрівачах нагрівання води здійснюється сталевими електродами, розділеними шаром води (електроводонагрівачі типів ЭПЗ, ЭКВ, ЭВН тощо).
Випускається безліч конструкцій електроводонагрівачів. Принцип роботи електроводонагрівача проточного типу з елементним нагрівачем розглянемо на прикладі електроводонагрівача марки УАП-400. Конструкцію електроводонагрівача УАП-400 подано й пояснено на рис. 9.32,а, а зовнішній вигляд приведено на рис. 9.32,б.
Рис. 9.32 – Електроводонагрівач УАП-400 проточного типу з елементним нагрівачем: а – конструкція, б – зовнішній вигляд
1 – бак; 2 – теплова ізоляція бака; 3 – трубчастий електричний нагрівач; 4 – термодатчик; 5 – термометр; 6 – запобіжний клапан; 7 – кран подачі холодної води; 8 – зворотний клапан; 9 – зливний кран; 10 – труба відбору гарячої води; 11 – вода
Основою електроводонагрівача є герметичний бак 1 ємністю 400 л, виконаний зі сталі товщиною 2 мм, поверх якого укладено теплоізоляційний шар 2. Зверху бак захищений кожухом. Знизу збоку у баку закріплено шість електричних нагрівачів (ТЕН) 3 загальною потужністю 9,5 кВт та термодатчик 4. Термодатчик підключено до відповідного реле, що забезпечує автоматичний режим роботи електроводонагрівача (постійно підтримується задана температура води – до +90 ºС). Температуру води також можна контролювати візуально за допомогою термометра 5. Для запобігання підвищенню тиску води при її нагріванні встановлено запобіжний клапан 6. Холодна вода подається у бак 1 знизу через кран 7 та зворотний клапан 8. Гаряча вода відбирається шляхом переливу через верхню трубу 10 під тиском холодної води. Улаштування запірної арматури на виході з електроводонагрівача забороняється.
На рис. 9.33 приведено конструкцію електродного водонагрівача марки ЭВН-16.
Рис. 9.33 – Конструкція електродного водонагрівача ЭВН-16
1 – корпус; 2 – кришка; 3 – ковпак; 4 – рамкові електроди; 5 – комбіно-ваний екран; 6, 7 – механізм пере-міщення екрана; 8 – запобіжний клапан
Основою електродного водонагрівача також є бак для води 1. У баку розміщено електроди 4, що являють собою металеві прямокутні пластини. За допомогою контактного пристрою до електродів підводиться електричний струм. При протіканні електричного струму з одного електрода на інший вода, що є робочим опором, нагрівається. ККД електродного водонагрівача сягає 99 %.
Усі електроводонагрівачі комплектуються терморегуляторами, контрольними термометрами, захисними клапанами надлишкового тиску, апаратами захисту електромережі від КЗ і перевантажень.
При нормальній експлуатації електроводонагрівачі не є пожежонебезпечними (вода є ефективною вогнегасною речовиною).
Навіть при примусовому ввімкненні електроводонагрівача з елементним нагрівачем без води при вимкненому блокуванні це призводить через 2-3 хвилини до перегоряння ТЕН без викиду розпечених частин.
За підвищення тиску води (пари) в баку внаслідок неспрацьовування запобіжного клапана відбувається розгерметизація бака та виток води. Електродний електроводонагрівач просто перестає працювати, а в електроводонагрівачі з елементним нагрівачем перегоряє ТЕН без викиду розпечених частин.
Найбільш пожежонебезпечним режимом роботи електроводонагрівачів є збільшення величини перехідних опорів на контактах ТЕН або електродів. Це призводить до інтенсивного розігріву місць підключення до температури +140÷150 ºС, старіння ізоляції та виникнення КЗ.
Основні протипожежні вимоги до електроводонагрівачів наступні:
– дозволяється використовувати тільки електроводонагрівачі промислового виробництва; застосування саморобних водонагрівачів забороняється;
– експлуатація і ремонт водонагрівачів повинні проводитися в чіткій відповідності до інструкції заводу-виробника;
– водонагрівачі електродного типу необхідно обладнувати блокувальним пристроєм, що виключає відкриття водорозбірного крана до відімкнення водонагрівача від мережі;
– електропроводка до водонагрівачів має бути захищеною від механічних ушкоджень; зовнішні металеві частини водонагрівачів, труби і кожухи електроапаратів, доступні доторканню людини, підлягають заземленню;
– електроводонагрівачі встановлюють, як правило, в окремих приміщеннях. У випадку їх розміщення у приміщеннях для утримання тварин і птиці (за наявності дозволу місцевих органів держпожнагляду) вони повинні мати захисні огорожі із суцільного негорючого матеріалу, встановлені на відстані 1,5 м (по периметру) від водонагрівача;
– лінія електроживлення електроводонагрівачів має бути захищена від струмів КЗ;
– підключення жил КВ повинно здійснюватися за допомогою болтових клем або спеціальних затискачів;
– кожний електроводонагрівач необхідно обладнувати датчиком рівня, зблокованим з автоматом вмикання напруги;
– вмикання електроводонагрівача до мережі повинно здійснюватися окремою групою від щитка з рубильником, що вимикає усі фазні провідники. Рубильник повинен бути закритого виконання і змонтований на негорючій основі;
– технічний огляд водонагрівачів проводиться не рідше 1 разу на місяць.
Електричні кормозапарники. При тепловій обробці кормів для тварин і птахів перевага віддається оброблянню їх паром, тому що при цьому способі майже не втрачаються поживні речовини.
Конструкція електричного кормозапарника з елементним нагрівачем є подібною конструкції електричного водонагрівача з елементним нагрівачем. На рис. 9.34 показано електричний кормозапарник серії ЭКЗ з елементним нагрівачем.
Кормозапарник складається з чана 4 і кожуха 1; простір між кожухом і чаном заповнений тепловою ізоляцією 5, 8. Кормозапарник встановлено на рамі 6 за допомогою осей, зверху чан закрито кришкою 11 із притискним пристроєм 10, виконаним у вигляді важеля. У нижній частині чана розташовано закритий нагрівальний елемент 7, який складається із трьох спіралей з ніхромового проводу і вмикається у трифазну мережу. Спіралі ізольовано керамічним ізолятором, що дозволяє укладати їх у чашку нагрівального елемента у вигляді витків. Зверху чашку нагрівального елемента закрито азбестовою прокладкою й металевою кришкою. Електрична напруга до спіралі підводиться по термотривких провідниках через клемну коробку 9.
Рис. 9.34 – Електричний кормозапарник серії ЭКЗ з елементним нагрівачем: а – конструкція, б – зовнішній вигляд
1 – кожух; 2 – закріплювальний пристрій; 3 – паророзподільник; 4 – чан; 5, 8 – теплова ізоляція; 6 – рама; 7 – закритий нагрівальний елемент; 9 – клемна коробка; 10 – притискний пристрій; 11 – кришка; 12 – клапан
Перед вмиканням кормозапарника в електричну мережу у чан 4 наливають 5 л води, завантажують вимиті коренеплоди і закривають кришку 11.
Пара, що утворюється при нагріванні води, виходить через отвори паророзподільника 3 і запарює коренеплоди. Кормозапарник залишається підключеним у електричну мережу до появи пари з клапана 12. Відключений від мережі кормозапарник залишається закритим ще близько однієї години для дозапарювання коренеплодів за рахунок накопиченої теплової енергії. Відкривши кришку 11 і звільнивши закріплювальний пристрій 2, кормозапарник повертають навколо рами 6 і висипають готові коренеплоди в тару.
У чані кормозапарника запарюється до 135 кг коренеплодів. Потужність, споживана кормозапарником, дорівнює 3 кВт. Кормозапарник можна використовувати і для нагрівання води (місткість чана 203 л).
Кормозапарник укомплектовано терморегулятором, захисним клапаном надлишкового тиску, апаратом захисту електромережі від КЗ і перевантажень.
Пожежна небезпека електричного кормозапарника з елементним нагрівачем та протипожежні вимоги до його експлуатації є такими самими як для електроводонагрівача з елементним нагрівачем.
Особливістю експлуатації кормозапарника є те, що він є посудиною, що працює під тиском. Для захисту працівників від опіків паром або гарячою водою з викидного клапана запарника отвір клапана необхідно спрямовувати в безпечному напрямку. Перед відкриванням кришок запарників необхідно закрити паровий вентиль і знизити тиск до атмосферного. Під час відкривання кришки необхідно стояти з тієї сторони, в яку вона відкривається. Перед зливанням конденсату із запарника слід упевнитися, що проти зливального отвору немає людей. Не дозволяється залишати працюючий запарник без нагляду.
Електричні сіносушарки. Якщо при штучному сушінні сіна втрати поживних речовин у сіні становлять не більше 5 %, то при природному сушінні вони можуть сягати 35-50 %.
Штучне сушіння сіна може здійснюватися або безпосередньо у стогах, або у спеціальних сушильних сараях.
У першому випадку підігріте повітря у вогневому або електричному калорифері подається по трубі в центр стогу свіжоскошеної трави вологістю близько 80 %.
У другому випадку здійснюється штучне досушування трави, попередньо пров’яленої у прокосах і валках на відкритому повітрі протягом 4-5 годин. Цей спосіб сушіння визначено найбільш ефективним, тому що до рівня вологості 40-45 % сушіння трави відбувається у природних умовах, а досушування до вологості сіна в 15 % здійснюється штучним шляхом. Досушування сіна може здійснюватися як підігрітим, так і непідігрітим повітрям, що подається електричним вентилятором. Продуктивність сіносушарки з підігрітим повітрям приблизно в 2 рази вище, ніж продуктивність сіносушарки з непідігрітим повітрям. Питома витрата електроенергії на сушіння сіна електричним калорифером становить до 10 кВт∙год/(%вологості).
Сушіння сіна електрикою є достатньо енергоємним процесом, тому економічно більш доцільно здійснювати його поетапно:
1) сушіння пров’яленої трави в сушильних сараях холодним повітрям за допомогою електричного вентилятора;
2) сушіння пров’яленої трави в сушильних сараях підігрітим повітрям від вогневого калорифера з електричним вентилятором;
3) сушіння пров’яленої трави або свіжоскошеної трави підігрітим повітрям від електричного калорифера з електричним вентилятором (сушіння в сараях і стогах).
Пожежна небезпека процесу сушіння сіна обумовлена тим, що сіно є висушеною травою, яка легко запалюється від іскри або полум’я. Як вже вказувалося, температура самозапалювання аерогелю сіна дорівнює +180 ºС, аерозавису – +490 ºС; при нагріванні сіно здатне до теплового самозагоряння. Температура оболонки ТЕН при нормальній роботі електричної калориферної установки досягає значення +190 ºС. Таким чином, при випадковому потраплянні сіна на оболонку ТЕН воно займеться. При аварійному режимі роботи електричної калориферної установки температура на оболонці ТЕН може сягати значення +1200 ºС, що стовідсотково призведе до виникнення пожежі при потраплянні на неї сіна.
Протипожежні вимоги до технологічного процесу сушіння сіна за допомогою електричної калориферної установки зводяться до вимог безпечної експлуатації цієї установки, які приведено вище.
Електричні інкубатори. Термін "інкубатор" походить від латинського слова "incubo", що перекладається українською мовою як "висиджую пташенят". Інкубатор – це електрична установка для штучного виведення пташенят курей, індичок, гусей, перепелів тощо. Є інкубатори промислові та побутові.
Сучасний промисловий інкубатор є повністю автоматизованим – він стежить за температурним режимом, рівнем вологості; інкубатор, якщо у цьому є потреба, сам перевертає яйця. Сучасні технології роблять процес виведення пташенят простим; при цьому ефективність цього процесу наближається до 90 %. Місткість інкубаторів може бути різною.
Найбільш часто застосовними є промислові інкубатори марок "Універсал-55", ИУП-Ф-45 (інкубатор універсальний попередній) та ИУВ-Ф-15 (інкубатор універсальний вивідний), ИКП-90 "Кавказ", ИСУ-12 (інкубатор сполучний універсальний) тощо.
На рис. 9.35 приведено зовнішній вигляд сучасного промислового інкубатора, який складається з двох незалежних інкубаторів – ИУП-Ф-45 та ИУВ-Ф-15.
Рис. 9.35 – Зовнішній вигляд промислових інкубаторів ИУП-Ф-45 та ИУВ-Ф-15
Інкубатор попередній ИУП-Ф-45 призначений для інкубації всіх видів птахів у приміщеннях з температурою від +18 ºС до +30 ºС. Інкубатор складається із трьох однакових камер в одному корпусі, механізму повороту барабанів і електроустаткування. Інкубатор укомплектовано двома технологічними візками. Підтримання необхідного режиму в інкубаторі здійснюється автоматично. Режим у кожній камері контролюється чотирма датчиками: одним – з вологості та трьома – з температури. Поворот лотків з яйцями здійснюється від реверсованого електродвигуна автоматично щогодини. Установка барабанів вертикально (положення обслуговування) може здійснюватися як механічно, так і вручну. Циркуляція повітря усередині кожної камери забезпечується чотири-лопатним тихохідним вентилятором. Обігрів повітря в кожній камері здійснюється чотирма електронагрівачами типу ТЕН. Зволоження повітря в камері здійснюється за рахунок випаровування води, що подається на лопаті вентилятора. Охолодження повітря в кожній камері відбувається при проходженні води через закритий теплообмінник (радіатор). Повітрообмін у кожній камері здійснюється через отвори із дросельними заслінками. Сумарна встановлена потужність інкубатора – 15,35 кВт. Споживана потужність – 49,0 кВт/1000 яєць. Місткість інкубатора 47424 яєць. Інкубація пташенят курей триває, як правило, 21 добу. На 19-й день інкубації яйця з інкубатора ИУП-Ф-45 переносять в інкубатор ИУВ-Ф-15.
Інкубатор вивідний ИУВ-Ф-15 призначений для остаточної інкубації яєць всіх видів птахів з наступним виведенням пташенят у приміщенні з температурою від +18 ºС до +30 ºС. Необхідна вологість повітря досягається при випаровуванні води з екранів. Вода, що охолоджує повітря при зрошуванні екранів, одночасно видаляє пух, що осідає на екранах і несеться потоком води в уловлювачі пуху. Склад і робота інших систем інкубатора
ИУВ-Ф-15 є подібними до складу і роботи систем інкубатора ИУП-Ф-45. Сумарна встановлена потужність інкубатора 3,1 кВт. Споживана потужність 6,0кВт/1000 яєць. Місткість інкубатора 15808 яєць.
При нормальній експлуатації електричні інкубатори не являють собою підвищеної пожежної небезпеки.
Пожежонебезпечні режими роботи виникають за відмови системи автоматики, що призводить до неконтрольованого підвищення температури всередині камер, наслідком чого є загибель біологічного матеріалу та новонароджених пташенят. Пожежонебезпечним є збільшення величини перехідних опорів на контактах нагрівальних елементів. Це призводить до інтенсивного розігріву місць підключення до температури +140-150 ºС, старіння ізоляції та виникнення КЗ.
Основні протипожежні вимоги до електричних інкубаторів наступні:
– експлуатація і ремонт повинні проводитися в чіткій відповідності до інструкції заводу-виробника;
– інкубатори необхідно обладнувати блокувальним пристроєм, що виключає підвищення температури всередині камер;
– електропроводка до інкубатора має бути захищеною від механічних ушкоджень; зовнішні металеві частини, труби і кожухи електроапаратів, доступні доторканню людини, підлягають заземленню;
– інкубатори повинні встановлюватися в окремих приміщеннях;
– камери вивідних інкубаторів повинні своєчасно очищатися від пуху новонароджених пташенят;
– лінія електроживлення водонагрівачів має бути захищена від струмів КЗ;
– підключення жил КВ повинно здійснюватися за допомогою гайкових клем або спеціальних затискачів.
Проведений вище аналіз пожежної небезпеки сільськогосподарських електротермічних установок дозволяє зробити загальний висновок: пожежна небезпека виникає при неправильному монтажу установок та мереж їх живлення, несвоєчасному технічному обслуговуванні та неграмотній експлуатації.
Основні протипожежні вимоги до улаштування та експлуатації усіх видів сільськогосподарських електротермічних установок є подібними та полягають у наступному: в усіх випадках розподільні пристрої слід встановлювати в тамбурах або на зовнішніх стінах приміщень із розміщенням їх у негорючих шафах; не дозволяється прокладати електропроводки і кабельні лінії транзитом через приміщення тваринницьких ферм, складувати під електропроводкою горючі матеріали (сіно, солому тощо), розміщати електропроводку над місцями перебування тварин тощо.