Разработка автоматической системы обогрева и вентиляции для мобильной контейнерной теплицы

Содержание

Введение

Глава 1. Научно-технические основы создания систем микроклимата для мобильных установок

1.1. Особенности мобильных контейнерных теплиц

1.2. Обзор существующих решений и технологий автоматизации микроклимата в теплицах

Глава 2. Инженерное проектирование системы автоматизации микроклимата в мобильной теплице

2.1. Разработка архитектуры системы : схемы и основные компоненты

2.2. Обоснование выбора оборудования и материалов

Глава 3. Расчёт энергопотребления и финансовых затрат

3.1. Расчёт общего энергопотребления в различных режимах работы системы

3.2. Анализ денежных затрат на электричество и обслуживание

Заключение

Список использованной литературы

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка автоматической системы обогрева и вентиляции для мобильной контейнерной теплицы

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена растущими потребностями агропромышленного комплекса Российской Федерации в энергоэффективных решениях для круглогодичного выращивания сельскохозяйственных культур в различных климатических зонах. Мобильные контейнерные теплицы представляют собой перспективное направление развития защищенного грунта, позволяющее обеспечить автономное производство овощной продукции в отдаленных регионах, на объектах нефтегазодобычи, военных базах и в условиях Крайнего Севера. Создание автоматизированных систем микроклимата для таких установок требует комплексного подхода к проектированию систем электроснабжения, обогрева и вентиляции с учетом ограниченной мощности источников питания и необходимости обеспечения оптимальных параметров среды для развития растений.

В настоящее время отечественная энергетическая отрасль активно развивает технологии распределенной генерации и автономных энергетических комплексов, что создает техническую базу для внедрения мобильных теплиц с собственными системами жизнеобеспечения. Степень разработанности проблемы в российской технической литературе характеризуется наличием отдельных исследований по автоматизации стационарных тепличных комплексов, однако вопросы создания компактных энергоэффективных систем для мобильных установок остаются недостаточно изученными. Существующие решения зачастую не учитывают специфику контейнерного исполнения, ограничения по установленной мощности электрооборудования и необходимость быстрого развертывания системы в полевых условиях.

Цель курсовой работы – разработка технического решения автоматической системы обогрева и вентиляции для мобильной контейнерной теплицы с обоснованием выбора оборудования и расчетом энергетических параметров.

Задачи курсовой работы:

• изучить научно-технические основы создания систем микроклимата для мобильных установок защищенного грунта;
• проанализировать существующие технологии автоматизации микроклимата в теплицах и обосновать выбор технических решений;
• разработать архитектуру системы автоматизации с определением основных компонентов и их функциональных связей;
• произвести расчет общего энергопотребления системы в различных режимах работы;
• выполнить анализ денежных затрат на электроэнергию и техническое обслуживание разработанной системы.

Объект исследования – мобильная контейнерная теплица как энергопотребляющая установка с управляемым микроклиматом.

Предмет исследования – автоматическая система обогрева и вентиляции с электрическим приводом и цифровым управлением параметрами среды.

Методологическая база исследования включает теоретические положения электротехники и теплотехники, методы расчета электрических нагрузок согласно ПУЭ, нормативы проектирования систем отопления и вентиляции по СП 60.13330.2020, стандарты в области автоматизации технологических процессов ГОСТ Р 58294-2018, а также отраслевые рекомендации по энергосбережению в тепличном хозяйстве.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к проектированию энергоэффективной системы микроклимата для мобильной установки с учетом специфики контейнерного исполнения и ограничений по установленной мощности.

Теоретическая значимость состоит в систематизации требований к системам обогрева и вентиляции мобильных теплиц и разработке методики выбора оборудования. Практическая значимость определяется возможностью использования полученных результатов при проектировании реальных объектов защищенного грунта контейнерного типа.

Структура курсовой работы включает введение, три главы основной части, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматриваются научно-технические основы создания систем микроклимата для мобильных установок. Во второй главе представлено инженерное проектирование системы автоматизации с обоснованием выбора оборудования. Третья глава посвящена расчету энергопотребления и финансовых затрат на эксплуатацию системы.

ГЛАВА 1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ МИКРОКЛИМАТА ДЛЯ МОБИЛЬНЫХ УСТАНОВОК

1.1. Особенности мобильных контейнерных теплиц

Мобильные контейнерные теплицы представляют собой особый класс установок защищенного грунта, разработанных на базе стандартных транспортных контейнеров с интегрированными системами жизнеобеспечения растений. История развития данного направления в России связана с программами обеспечения продовольственной безопасности отдаленных регионов и объектов инфраструктуры, начавшимися в конце 2000-х годов. Первые опытные образцы контейнерных теплиц были созданы для нужд Министерства обороны и предприятий нефтегазового сектора, работающих в условиях Крайнего Севера и Арктики [1, c. 45]. В настоящее время интерес к таким установкам возрос в связи с развитием концепции распределенного сельского хозяйства и импортозамещения тепличного оборудования.

Основные технические особенности мобильных контейнерных теплиц определяются их функциональным назначением и условиями эксплуатации. В отличие от стационарных тепличных комплексов, контейнерные установки характеризуются ограниченным внутренним объемом (обычно 20-40 кубических метров при использовании стандартных 20- или 40-футовых контейнеров), высокой степенью теплоизоляции ограждающих конструкций и полной автономностью систем жизнеобеспечения. Габаритные размеры стандартного 20-футового контейнера составляют 6058×2438×2591 мм, что накладывает жесткие ограничения на размещение технологического оборудования и организацию внутреннего пространства для выращивания культур [3, c. 78].

Конструктивно мобильная теплица включает несколько обязательных подсистем. Светокультура обеспечивается системой фитоосвещения на базе светодиодных светильников со спектральными характеристиками, оптимизированными для фотосинтеза. Система обогрева компенсирует теплопотери через ограждающие конструкции и поддерживает требуемую те

…