Спосіб і установка для енергозбереження в оптичних електротехнологіях

Винахід відноситься до сільського господарства, а саме до оптичних електротехнологій в тваринництві. Відомі способи енергозбереження в оптичних електротехнологіях, які ґрунтуються на оптимізації загального впливу оптичного випромінювання - Emin на біологічні об'єкти (БО), що утримуються в тваринницьких приміщеннях [Козинский В.А. Электрическое освещение и облучение. - М.: Агропромиздат, 1991. - 239с., ил.], що дозволяє мінімізувати втрати електричної енергії при: - генерації оптичного випромінювання (на основі використання джерел випромінювання з високою світловою віддачею); - розповсюдженні випромінювання у просторі (на основі удосконалення відбивача світлотехнічних приладів); - взаємодії оптичного випромінювання з БО (на основі узгодження параметрів випромінювання з оптичними характеристиками БО, наприклад, наближення спектру випромінювання лампи до спектральної щільності поглинання оптичного випромінювання БО); - визначенні необхідної кількості світлотехнічних приладів в приміщенні (на основі удосконалення методів розрахунку світлоте хнічних установок); - узгодженні режимів роботи світлотехнічних установок технологічного освітлення і опромінювальних світлотехнічних установок з фізіологічними потребами БО протягом доби, сезону, всього строку утримання; - автоматизації процесу забезпечення світлового мікроклімату в приміщенні (на основі застосування пультів автоматичного керування режимом роботи світлотехнічних установок). Недоліком таких способів і установок оптичних електротехнологій впливу на БО в тваринництві є підвищення собівартості отриманої продукції за рахунок наявності значної, додатково встановленої, потужності і відповідно додаткових витрат електричної енергії, неадресний вплив (одночасне стимулювання або активізація декількох функціональних систем на рівні цілісного організму, окремої структури), причому, на деяких етапах, наприклад при генерації випромінювання, практично вичерпані можливості по удосконаленню ламп і подальший розвиток пов'язаний тільки з появою принципово нових джерел випромінювання, які будуть мати відповідно більшу світлову віддачу. Найбільш близьким по суті до запропонованого способу і установки енергозбереження є спосіб і установки, які передбачають спрямований вплив на БО низькоінтенсивним подразником з метою отримання лікувального, терапевтичного ефекту [Низкоинтенсивная лазерная терапия / Под общ. ред. С.В. Москвина, В.А. Буйлина - М.: ТОО "Те хника", 2000. - 724с.]. Крім того, відомо, що реакція БО на зовнішній вплив змінюється в залежності від рівня подразника -q у послідовності „стрес" - „реакція" - „адаптація", як при збільшенні, так і при зниженні його величини, від деякого рівня - q0 [Гаркави Л.М., Квакина Е.Б., Уколова М.А. Антистрессовые реакции и активационная терапия. - М.: Имедие, 1998. - 650с.]. Причому, слід наголосити на тому, що між - q та внутрішньою енергією - Q, яку БО затратить на відповідну реакцію, спостерігається прямо пропорційна залежність q~Q, тобто: q~Q; q0~Q0; q 1~Q1; qn~Qn; q¢1~Q¢1 ; q¢m~Q¢ m/ З аналізу даного співвідношення зрозуміло, що при спрямованому впливі на БО, бажано використовувати більш низькі рівні подразника, щоб організм тварини або птиці витратив на відповідну реакцію менше внутрішньої енергії. Недоліком даного способу і установок є неврахування умов утримання БО в закритих приміщеннях, етапів технології виробництва, рівня організації БО. Крім того, використання в якості подразника хімічних препаратів, так званих біостимуляторів утворює відповідні складнощі з дозуванням та обмежує адресний, індивідуальний вплив на окремі біохімічні і фізіологічні процеси в організмі. Прототипом даного способу і установки є багатофункціональна опромінювальна світлотехнічна установка для тепличних господарств, яка передбачає змінне або постійне опромінення широким спектром оптичного випромінювання від некогерентного та одного когерентного джерел, забезпечуючи необхідні параметри поля випромінювання в заданому просторі [Установка змінного опромінення рослин. Деклараційний патент UA. №36563А, 7 A01G9/20; A01G9/26 / Андрійчук В.А., Воркун С.В. -№200001001; Опубл. 16.04.2001., Бюл.№3.] Недоліком даного способу і установки є те, що опромінення проводять без врахування особливостей біологічної дії оптичного випромінювання різної енергетичної інтенсивності, що приводить до необґрунтованих витрат електричної енергії, або взагалі до відсутності позитивного ефекту від дії низькоенергетичного лазерного випромінювання внаслідок не внутрішнього, неадресного, не індивідуального впливу на БО. Метою винаходу є підвищення ефективності використання електричної енергії в оптичних електротехнологіях, шля хом зменшення витрат електричної енергії на одиницю отриманої продукції в тваринницькому приміщенні: WS ¯ min DW ¯ = max min VS ­ де D W - витрати електроенергії на одиницю продукції, кВт×год/кг; кВт×год/л; кВт×год/шт.; WS - загальна спожита електроенергія для виробництва продукції, кВт×год; VS - об'єм продукції, кг, л, шт. Поставлена мета досягається, тим, що в тваринницькому приміщенні одночасно з оптимізацією загального зовнішнього впливу некогерентного оптичного випромінювання (Emin ) У відповідності зоотехнічними вимогами, додатково здійснюють внутрішній, адресний, індивідуальний низькоенергетичний лазерний вплив (J 0 ) на БО взагалі або його окрему структуру в процесі репродукції, розведення, утримання промислового стада, що забезпечує активізацію внутрішніх резервів організму і створення умов для реалізації і створення умов для реалізації, генетично закладених, в попередній племінній роботі, продуктивних якостей , на основі регулювання інтенсивністю протікання окремих біохімічних і фізіологічних процесів (Фіг.1). Для чого, в перелік основних технологічних операцій вводять операцію по короткочасовому впливу низькоенергетичним лазерним випромінюванням при впливі на цілісний організм - клітини відповідних біологічно-активних точок (Фіг.2), при впливі на окремі біологічні структури організму - клітини зародку (Фіг.3) або окремі клітини сперми (Фіг.4). Причому, внутрішній, адресний, індивідуальний вплив низькоенергетичним лазерним випромінюванням проводять на БО які знаходяться у нерухомому стані або під час їх р уху чи пересування. Установка для оптичних електротехнологій, що включає джерело некогерентного оптичного випромінювання, відбивач, пульт автоматичного керування режимом роботи додатково комплектується пристроєм з джерелом когерентного низькоенергетичного оптичного (лазерного) випромінювання, який конструктивно виготовляють в стаціонарному виконанні з живленням від електричної мережі або в переносному виконанні з автономним живленням від акумуляторних батарей. Для підвищення ефективності впливу на БО або окремі структури опромінення здійснюють не тільки прямим лазерним променем, а і променем, що каналізується в порожнині світловоду до необхідного місця або зони впливу. Викладене дозволяє зробити висновок, що запропоновані винаходи пов'язані між собою єдиною винахідницькою ідеєю. Порівняння запропонованого технічного рішення з прототипом дозволило встановити його відповідність критерію "новизна". При вивченні інших технічних рішень в даній галузі техніки ознаки. Відрізняючи запропонований винахід від прототипу не були виявлені і тому вони забезпечують даному те хнічному рішенню відповідність критерію "суттєва відміна". Приклад здійснення способу. В закритому тваринницькому приміщенні, наприклад, корівнику, свинарнику, пташнику розміщують світлотехнічн у установку з джерелами некогерентного оптичного випромінювання, яка забезпечує необхідні параметри світлового мікроклімату протягом доби, сезону у відповідності з зоотехнічними вимогами [Отраслевые нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений. - М.: Колос, 1980. - 24с.], та нормативно-технічними документами [Відомчі норми технологічного проектування: Скотарські підприємства: ВТПСПП-46-1.94. - К.: Ноосфера, 1994. - 60с.] додатково, пристроєм з джерелом когерентного низькоенергетичного оптичного (лазерного) випромінювання короткочасно, протягом 5-10с, проводять внутрішній, адресний, індивідуальний вплив в залежності від етапу виробництва на БО: - на етапі утримання промислового стада, наприклад великої рогатої худоби молочного напрямку, вплив проводять на біологічно-активні точки, розміщенні на вимені корови, що відповідають за функціонування молочної залози перед кожним доїнням (Фіг.5); - на етапі розведення, наприклад птиці, вплив проводять на зародок яйця перед закладенням в шафу при інкубації (Фіг.6); - на етапі репродукції, наприклад свиней, вплив проводять на спермії коли здійснюють уведення спермодози свиноматці при штучному осіменінні (Фіг.7). Експериментальна перевірка запропонованого способу енергозбереження в оптичних електротехнологіях проводилась, в залежності від етапу виробництва, на спеціально підібраних по зоотехнічним параметрам БО (тваринах, птиці) і виділених в окремі групи: дослідну і контрольну. Причому умови утримання та кормління не змінювались і були однаковими протягом всього періоду досліду. Аналіз отриманих результатів експериментів показує, що при додатковому лазерному впливі на: - відповідні біологічно-активні точки відповідальні за молоковіддачу корови (№62 "jan-min") дозволяє підвищити молочну продуктивність на 17-21%, що забезпечує зниження енерговитрат (кВт/кг) на 12-18%, в розрахунку на корівник прив'язного утримання на 200 голів в залежності від рівня продуктивності молочного стада (чим вище середня молочна продуктивність тварин, тим більша економія енергії); - зародок яйця перед закладенням в інкубаційну ша фу дозволяє підвищити виводимість молодняку птиці на 7-20% в залежності від виду (кури, качки, гуси) і забезпечити синхронність виводу до 80-95%, що зменшує енергетичні витрати (кВт/шт.) на 14-27%, в розрахунку на партію 55тис .шт. закладки яйця курей; - спермії при штучному осіменінні свиноматок дозволяє підвищити імовірність запліднення до 80-88% і забезпечити розмір гнізда при опоросі 14-17 голів, причому отриманий молодняк характеризується кращими біоенергетичними показниками - на 28-33% в залежності від генотипу тварин, які дозволяють набирати живу вагу при вирощуванні на 17-23%, що зменшує енергетичні витрати (кВт/кг) на 14-25%, в розрахунку на свинарник вирощування молодняку 3300 голів. Приклад комплектування установки. На Фіг.1 наведено загальний принцип побудови установки для енергозбереження в оптичних електротехнологіях тваринницьких приміщень. Світлотехнічна установка, для забезпечення необхідних параметрів світлового мікроклімату на рівні - Emin , складається з джерел некогерентного оптичного випромінювання типу ЛБ, ЛД (Р=40Вт) в арматурі типу ЛСП, ЛПО, пульта автоматичного керування у кількості обумовленій відповідними нормативними документами. Для забезпечення внутрішнього, адресного, індивідуального впливу на БО застосовують пристрій з джерелом когерентного (лазерного) низькоенергетичного оптичного випромінювання (l = 0,65;0,89нм , Р=10..15мВт, f = const) з живленням від мережі (Um = 220В) або від автономного джерела (акумуляторів) у кількості один пристрій на тваринницьке приміщення. Причому, для зручності та забезпечення необхідної надійності доставки лазерного випромінювання пристрій комплектується гн учкими світловодами. Робота установки. Режим роботи світлотехнічної установки, для забезпечення - Emin , обумовлюється напрямком виробництва (м'ясне, молочне, яєчне, інше), видом БО в приміщенні, етапом виробництва, інше у відповідності з нормативними документами. Причому, необхідний рівень некогерентного оптичного випромінювання - Emin забезпечується рівномірно на всій площі приміщення де утримуються БО автоматично. Режим роботи пристрою з джерелом лазерного випромінювання, для забезпечення - J0 , визначається обслуговуючим персоналом - оператором, індивідуально в залежності від рівня регулювання інтенсивності протікання окремих біохімічних і фізіологічних в цілісному організмі або окремих його структур. Наприклад: - при активізації функціонування молочної залози корови, лазерним променем обробляють біологічно-активні точки розміщені на вимені протягом 7-10с перед доїнням (Фіг.5); - при активізації функціонування зародку яйця, лазерним променем обробляють яйце, попередньо орієнтоване в просторі по відношенню до променя, протягом 10-15с перед закладенням в інкубаційну шафу (Фіг.6); - при активізації сперміїв, лазерним променем обробляють спермодозу протягом 60с у флаконах при розміщенні їх у термостаті до з'єднання з катетером або безпосередньо у катетері, який вводиться свиноматці при штучному осіменінні (Фіг.7). Вказані технологічні операції по додатковому впливі когерентним (лазерним) низькоенергетичним оптичним випромінюванням в тваринницькому приміщенні повторюються індивідуально з кожним БО чи його окремою структурою, при цьому в результаті внутрішнього впливу здійснюється адресне (тільки в даний момент) регулювання інтенсивністю протікання окремих біохімічних і фізіологічних процесів, що забезпечує в повній мірі активізацію резервів організму і створення умов для реалізації генетично закладених в попередній племінній роботі продуктивних якостей.