Вентиляция и воздухообмен ПИЧЛ
Описание
Система вентиляции и воздухообмена ПИЧЛ представляет собой адаптивную приточно-вытяжную систему с динамическим контролем, обеспечивая почасовой мониторинг и коррекцию параметров микроклимата на основе данных с сенсоров температуры, влажности и CO₂.
Система оснащена 12-вольтовыми вентиляторами с регулируемой скоростью вращения, управляемыми через диммеры. Работа вентиляторов позволяет локально корректировать воздухообмен в реальном времени, накапливать статистические данные и предотвращать:
- резкие температурные колебания,
- чрезмерное накопление CO₂,
- критическое повышение влажности.
Принцип работы системы воздухообмена ПИЧЛ
ПИЧЛ действует как вытяжная система инсектария, стабилизируя циркуляцию воздуха и поддерживая высокий уровень кислорода, необходимый для активного спаривания и яйцекладки. Приточный воздух поступает естественным образом, без принудительного нагнетания, через решётки на уровне пола, а забор воздуха во все локальные зоны осуществляется из общего пространства инсектария, обеспечивая в нем подпитку кислородом.
Отработанный воздух, содержащий CO₂, аммиак и другие газы, напрямую из биореактора удаляется за пределы помещения, предотвращая их попадание в помещение.
При проектировании инсектария с нуля целесообразно предусмотреть систему подземных воздуховодов, использующих геотермальный теплообмен для естественного подогрева зимой и охлаждения летом, что повысит энергоэффективность и стабильность микроклимата.
Воздуховоды прямоугольной формы следует размещать вплотную друг к другу, формируя теплообменный контур, где:
- Приточный воздуховод зимой нагревается от термомассы грунта и снимает тепло с вытяжного воздуховода, а летом охлаждается.
- Вытяжной воздуховод, расположенный рядом, отдаёт тепло термомассе и приточному воздуховода, что дополнительно прогревает почву в зимний период, создавая запас тепловой энергии.
Ключевые задачи системы:
🔹 Определение оптимального объёма воздухообмена для каждой локальной зоны ПИЧЛ. Автономное управление вентиляторами с регулируемой скоростью позволяет перемещать индивидуальные дозы воздуха для каждой камеры.
🔹 Оптимизация сечения стационарных приточно-вытяжных каналов ( для помещения инсектария) – определение оптимального диаметра воздуховодов, достаточного для стабильного воздухообмена, но без избыточных резервов.
🔹Сбор статистики и создание цифрового двойника системы вентиляции – моделирование воздушных потоков и перераспределения тепла в виртуальной среде для сокращения экспериментального периода. Имитационное моделирование двойника позволит выработать оптимальный сценарий рекуперации тепла и перераспределения воздушных потоков – использование тёплого отработанного воздуха напрямую для дополнительного подогрева зон, требующих более высокой температуры, либо его частичный возврат в систему.
Конечная цель – создать автономную и энергоэффективную систему вентиляции с точными параметрами воздухообмена и оптимальными размерами изолированных камер для каждой стадии развития личинки. Это позволит масштабировать систему как по отдельным модулям, так и пропорционально размерам увеличивать объём воздухообмена, сохраняя эффективность и минимизируя излишние ресурсы.
ИКР
Идеальный конечный результат для системы вентиляции ПИЧЛ заключается в создании системы, которая посредством 12-вольтовых вентиляторов, интегрированных датчиков и IoT-технологий обеспечивает динамический, почасовой контроль и мониторинг ключевых параметров микроклимата — температуры, влажности и уровня CO₂ в каждой локальной зоне.
Собранные данные позволят сформировать цифровой двойник, используемый для виртуального моделирования сценариев воздухообмена, что существенно сокращает число экспериментальных итераций и оптимизирует процесс управления климатом. Результаты инновационного моделирования, подтверждённые на практике, позволяют создать компактную и энергоэффективную систему, максимально приближенную к совершенству.
Техническое моделирование
Исполнительные устройства:
- 12-вольтовые канальные вентиляторы мощностью 14 Вт, поставляемые с блоками питания, обеспечивают стабильный и энергоэффективный воздухообмен, поддерживая оптимальный микроклимат в каждой зоне.
- Для регулирования скорости работы вентиляторов используются ШИМ-регуляторы 12 В. В каждой камере, где установлены как приточный, так и вытяжной вентиляторы, требуется 1 диммер для их синхронного управления.
- Управление системой воздухообмена осуществляется программным обеспечением на основе данных, получаемых с датчиков, установленных в локальных зонах. Программа анализирует показания температуры, влажности и CO₂, после чего через управляющую плату включает и отключает питание вентиляторов.
- ШИМ-регуляторы (диммеры) регулируются вручную. Настройка скорости вращения вентиляторов осуществляется с учётом данных анемометра, фиксирующего скорость потока и объём перемещаемого воздуха, что позволяет тестировать и выявлять оптимальные режимы воздухообмена для каждой зоны.
Блок 1 – Зона спаривания
Приточный свежий воздух поступает с улицы снизу, перемешивается и прогревается естественным образом, а затем втягивается в биореактор, обеспечивая замкнутый цикл воздухообмена. Это гарантирует, что зона спаривания насыщается кислородом без использования дополнительных систем.
Блок 3 – Мальковый инкубатор
Инкубатор представляет собой изолированную двухсекционную камеру с системой испарения аттрактанта, оснащённую 12‑вольтовым вентилятором. Поток воздуха проходит над зеркалом жидкого нагретого аттрактанта и направляется в зону яйцекладки, что локально подогревает и увлажняет центр зоны спаривания, создавая оптимальный микроклимат для процесса.
Блок 4 – Биореактор для личиночной стадии
Биореактор состоит из семи изолированных камер для выращивания личинок и предкуколок. Каждая камера оборудована системой притока и вытяжки воздуха посредством 12‑вольтовых вентиляторов. На начальном этапе для первичных тестов установлено 7 вытяжных вентиляторов, с возможностью дальнейшего дополнения приточными для повышения воздухообмена.
Блок 5 – Инкубатор куколки
Инкубатор куколки — изолированная камера, оснащённая двумя вентиляторами, расположенными с противоположных сторон для равномерного притока и вытяжки воздуха, что обеспечивает стабильные условия для созревания куколок.
Расчёты системы вентиляции:
Количество вентиляторов: 11 шт.
Общая стоимость вентиляторов: 14 300 руб.
Количество ШИМ-регуляторов (диммеров): 5 шт.
Общая стоимость диммеров: 1 500 руб.
Анемометр: До 10.000 руб
Итого общая сумма системы вентиляции: до 25 800 руб.
Темы-модули
Не найдено