Резюме. Розроблена і випробувана перша вітчизняна система світлодіодного освітлення для тваринницьких і птахівницьких приміщень. Випробування засвідчили відповідність параметрів її роботи основним технічним вимогам. Застосування розробленої системи освітлення забезпечувало зниження витрат електроенергії на освітлення в 8,3 раза - порівняно із застосуванням ламп розжарювання, та в 2,1раза – порівняно із застосуванням люмінесцентних ламп.

Вступ. Постійне зростання цін на електроенергію, не менше ніж на 10% кожного року, змушує тваринників приділяти велику увагу пошуку шляхів зниження її витрат. Чи не половина всіх витрат електроенергії у тваринницьких приміщеннях приходиться на їх освітлення. Наприклад, при застосуванні ламп розжарювання, на освітлення припадає 45 - 48% всіх витрат електроенергії, що у тваринницьких приміщеннях промислових розмірів складає 70-100 тис. кВт-год. на рік, вартість якої становить близько 75-1010 тис. грн. То ж впровадження енергозберігаючих систем освітлення є одним з найбільш доступних способів зменшити загальні витрати електроенергії на підприємстві [1].
В останні роки значного поширення у птахівництві та тваринництві набули системи люмінесцентного освітлення, які дають змогу зменшити витрати електроенергії у 3-5 разів порівняно з лампами розжарювання. Однак люмінесцентним лампам притаманні і низка істотних недоліків. По-перше, при їх використанні важко регулювати рівень освітленості в приміщеннях, ті ж методи, що пропонуються, призводять до зменшення терміну служби ламп. По-друге - люмінесцентним лампам притаманне мерехтіння, що може викликати у тварин стробоскопічний ефект, який негативно впливає на їх фізіологічний стан. По-третє, люмінесцентні лампи містять деяку кількість такої небезпечної речовини, як ртуть, тому поводження з новими та перегорілими електролампами, порядок утилізації перегорілих ламп суворо регламентуються чинним законодавством. Утилізацію перегорілих ламп можуть виконувати тільки спеціальні організації, які мають на це ліцензію і беруть за це відповідну платню з підприємств. За недотримання норм законодавства, підприємства піддаються штрафним санкціям, величина яких може навіть перевищувати вартість зекономленої електроенергії [2].
Всіх цих недоліків позбавлені світлодіодні системи освітлення, які зараз більшістю фахівців вважаються найбільш енергоефективними та перспективними. Порівняно з лампами розжарювання вони забезпечують зниження витрат електроенергії в 8-10 разів, порівняно з люмінесцентними лампами – в 2-3 рази [ 3, 4].
Основними перевагами світлодіодних ламп порівняно з іншими джерелами світла є [1, 5, 6]:

  • висока світловіддача (у ламп розжарювання 10-15 лм на 1 Вт електричної потужності, люмінесцентних ламп 40-60 лм/Вт, у світлодіодних ламп – до 150 лм/Вт, а найближчим часом очікується створення світлодіодів з світловіддачею до 300 лм/Вт;
  • тривалий термін служби (25-100 тис. годин і більше);
  • відсутність мерехтіння світла;
  • можливість виготовлення світлодіодів з будь яким спектром випромінюваного світла, як монохроматичного так і білого;
  • легкість регулювання рівня освітленості;
  • механічна міцність та вологонепроникність, надійність роботи в будь яких умовах;
  • високий рівень безпеки, оскільки для живлення світлодіодних світильників використовується електричний струм напругою 12 або 24 В;
  • широкий діапазон робочої температури ( від – 50 до + 70 оС);
  • відсутність у складі шкідливих речовин.

В багатьох країнах зараз розроблено програми впровадження таких систем у різних сферах діяльності: для освітлення житлових будинків, виробничих приміщень, вуличного освітлення, декоративних цілей тощо. Зокрема - розроблено таку програму в Росії, в якій системи світлодіодного освітленя вже встановлено більш ніж в 300-х птахівницьких та тваринницьких приміщеннях. До цього слід добавити, що в багатьох країнах реалізується програма заборони застосування як джерел світла ламп розжарювання [7].
В той же час Україна у цьому відношенні значно відстає від свого північного сусіда. Можна говорити хіба що про декілька пташників, в яких встановлено системи світлодіодного освітлення закордонного виробництва, оскільки вітчизняні їх виробники відсутні.
Мета науково-дослідних робіт. Враховуючи вищенаведене, метою науково-дослідних робіт науковців лабораторії технології виробництва продукції птахівництва Інституту тваринництва НААН і фахівців ТОВ ТРВК «ОКО» (м. Харків) була розробка та випробування дослідно-промислового зразка вітчизняної системи світлодіодного освітлення для пташників та тваринницьких приміщень.
Матеріал і методи досліджень. Розробка системи світлодіодного освітлення здійснювалася на основі аналізу умов роботи систем освітлення у птахівницьких та тваринницьких приміщеннях, вимог до режимів освітлення при утриманні різних видів тварин та птиці, вивчення технічного рівня існуючих систем світлодіодного освітлення.
До складу дослідно-промисловий зразків розробленої системи входили:

  • світлодіодні світильники, в яких (на відміну від існуючих систем) одні і ті ж світлодіоди можуть випромінювати світло будь якого спектру. Напруга живлення світильників становила 12 В. Світильники мають високий ступінь захисту від зовнішніх впливів (вологи, пилу, шкідливих газів) і допускають миття мийними машинами високого тиску типу «Керхер» без вимикання струму;
  • інтерактивний блок управління модулями освітлення, призначений для живлення світильників електричним струмом напругою 12 В і зміни рівня освітленості в межах від 0% до 100% від номінальної, вмикання і вимикання світильників в режимі «світанок-сутінки»;
  • блок управління, призначений для управління системою освітлення згідно заданої програми;
  • спеціальне програмне забезпечення для ПЕОМ.

Випробування дослідно-промислового зразків розробленої системи світлодіодного освітлення здійснювалися в холодний, перехідний та теплий періоди року на експериментальній фермі ІТ НААН у пташнику для утримання індиків, та в корівнику і свинарнику приватних У пташнику як контроль використовувалися системи освітлення на основі ламп розжарювання та на основі компактних люмінесцентних ламп.
В процесі випробувань вивчали працездатність окремих елементів системи, їх надійність в різних умовах роботи, освітленість, рівномірність освітленості, можливість реалізації заданих параметрів світлової програми, вплив на зоотехнічні показники утримання птиці (динаміку живої маси, збереженість, несучість, витрати кормів, прояви канібалізму).
Результати досліджень. За даними спостережень, температура повітря в приміщеннях в період випробувань коливалася в межах від -3 оС до + 29 оС, відносна вологість повітря від 47% до 80%, вміст пилу в повітрі від 3 до 8 мг/м3, вміст аміаку від 8 до 33 мг/м3.
Як засвідчили випробування, які тривали біля 9 місяців, протягом всього їх періоду в усіх приміщеннях розроблена система світлодіодного освітлення забезпечувала реалізацію запрограмованих параметрів світлового режиму утримання індиків. Було відмічено один випадок збою в роботі системи з-за накопичення пилу та вологи в контактних з'єднаннях модулів освітлення, проте після вдосконалення контактних з'єднань подальших відмов у роботі системи не відмічалося. У пташнику порівняно з іншими системами освітлення, система світлодіодного освітлення забезпечувала найбільшу рівномірність освітленості по площі приміщення. Різниця між максимальною і мінімальною освітленістю (табл. 1) за застосування світлодіодної системи не перевищувала 13 лк, в той час як при застосуванні люмінесцентних ламп 31 лк, а ламп розжарювання 22 лк.
Можливість змінювати колір випромінюваного світильниками світлодіодної системи світла була використана при утриманні індиків, коли в період з 20-го по 30-й тиждень вирощування індиків (період дорощування ремонтного молодняку) світильники з метою зменшення рівня канібалізму в стаді програмували на блакитне світло, а після 30-тижневого віку (в період несучості індичок) – на тепло-біле світло (Т=2700 К).
За даними візуальних спостережень, світлодіодне освітлення не чинило негативного впливу на поведінку та фізіологічний стан свиней і ВРХ, їх продуктивні показники.
Основні результати утримання індичок з 20 до 30-тижневого віку наведено в таблиці 1, а з 30-тижневого віку – таблиці 2.
В період дорощування найбільший приріст живої маси відмічено у 3-й групі, в якій застосовували світлодіодне освітлення: на 3,6% більший, ніж при застосуванні люмінесцентних ламп і на 9,0% - ніж при застосуванні ламп розжарювання. В 3-й групі була найбільшою також жива маса у індичок в 30-тижневому віці (на 140 г більше, ніж у групі 1 та на 30 г - ніж у групі 2), проте різниця за цим показником між групами була статистично невірогідною.
Застосування ламп блакитного світла у 2-й та 3-й групах дало змогу зменшити кількість випадків канібалізму, що сприяло підвищенню однорідності поголів'я за живою масою.
В розрахунку на 1 кг приросту живої маси найменші витрати кормів відмічено в групі 3 (при застосуванні світлодіодного освітлення): менше, ніж у 1-й групі на 10,7%, ніж у другій групі на 3,6%. Всіх індичок в 30-тижневому віці було віднесено до кондиційних і переведено в доросле стадо.
В період несучості з-за роздзьобування було вибракувано по 1-й індичці з кожної групи, хоча загальна кількість індичок, що зазнали розкльову, дещо більшою була в групі 2, при застосуванні люмінесцентних ламп.

Таблиця 1 - Основні зоотехнічні показники утримання індичок з 20-и до 30-тижневого віку за застосування різних систем освітлення

Назва показників

Оди-

ниця виміру

Група ( джерела світла, що застосовувалися)

1

(лампи розжарювання)

2 (люмінесцентні лампи)

3

(світлодіодні лампи)

Потужність 1-єї електролампи

 

Вт

 

100

 

20

 

8

Кількість світильників в приміщенні

 

 

Шт.

 

 

2

 

 

2

 

 

2

Колір світла електроламп

-

жовто-біле

блакитне

блакитне

Освітленість:

середня

максимальна

мінімальна

лк

 

20,7+1,6

36+0,6

14+0,9

 

19,4+1,3

42+0,9

11+0,7

 

21,3+0,7

28+0,3

15+0,4

Кількість птиці в групі

гол.

30

30

30

Жива маса індичок в 20-тижневому віці

кг

6,188+0,103

6,211+0,129

6,177+0,134

Однорідність за живою масою в 20-тижневому віці

%

90,0

86,7

83,3

Жива маса індичок в 30-тижневому віці

кг

7,870+0,137

7,980+0,109

8,010+0,101

Однорідність за живою масою в 30-тижневому віці

%

83,3

86,7

90,0

Приріст живої маси в розрахунку на 1 гол.

кг

1,682

1,769

1,833

Кількість птиці, що постраждала від роздзьобування

гол.

9

6

5

Збереженість

%

96,7

100

100

Витрати кормів в розрахунку на 1 кг приросту живої маси

кг

12,1

11,2

10,8

Переведено в доросле стадо

гол.

29

30

30

У індичок, які утримувалися за застосування світлодіодної системи освітлення, відмічено вищу на 1,9% несучість, ніж за застосування люмінесцентних ламп, і на 3,7% більшу, ніж при застосуванні ламп розжарювання, відповідно на 1,0% та 2,4% менші витрати кормів в розрахунку на 10 шт. отриманих яєць.

Таблиця 2 - Основні зоотехнічні показники утримання індичок за застосування різних систем освітлення в період несучості

Назва показників

Оди-

ниця виміру

Група ( джерела світла, що застосовувалися)

1

(лампи розжарювання)

2 (люмінесцентні лампи)

3

(світлодіодні лампи)

Кількість індичок в групі

Гол.

29

30

30

Колір світла електроламп

-

жовто-біле

тепло-біле

тепло-біле

Жива маса індичок в 46-тижневому віці

кг

7,743+0,178

7,896+0,149

7,952+0,127

Однорідність за живою масою в 46-тижневому віці

%

83,3

86,7

90,0

Кількість птиці, що постраждала від роздзьобування

гол.

6

8

6

Кількість індичок, що були вибракувані

гол.

1

1

1

Збереженість поголів’я

%

96,6

96,6

96,7

Несучість на початкову індичку

шт. яєць

 

56,3

 

57,3

 

58,4

Витрати кормів:

на 1 голову

на 10 шт. яєць

кг

 

27,8

4,94

 

27,9

4,87

 

28,2

4,82

Як при дорощуванні ремонтного молодняку, так і при утриманні батьківського стада індичок застосування розробленої світлодіодної системи освітлення забезпечило зниження витрат електроенергії на освітлення в 8,3 раза - порівняно з застосуванням ламп розжарювання та в 2,1раза - порівняно з застосуванням люмінесцентних ламп.

Висновки

  1. Випробування розробленої Інститутом тваринництва НААН та ТОВ ТРВК «Око» системи світлодіодного освітлення засвідчили відповідність параметрів її роботи основним технічним вимогам до систем освітлення птахівницьких та тваринницьких приміщень.
  2. У індичок, що утримувалися за світлодіодного освітлення в період з 20-и до 30-тижневого віку відмічено тенденції до збільшення приростів живої маси (на 3,6% - порівняно з застосуванням люмінесцентних ламп і на 9,0% - порівняно з застосуванням ламп розжарювання), підвищення коефіцієнта однорідності поголів'я за живою масою (відповідно на 3,3% і 6,7%), зменшення витрат корму в розрахунку на 1 кг приросту живої маси (на 3,6% і 10,7%).
  3. При утриманні індичок батьківського стада за світлодіодного освітлення в період несучості встановлено тенденції до підвищення несучості (на 1,9% порівняно з застосуванням люмінесцентних ламп, і на 3,7% - порівняно з застосуванням ламп розжарювання) і зменшенням питомих витрат кормів в розрахунку на 10 отриманих яєць (відповідно на 1,0% та 2,4%).
  4. Застосування розробленої світлодіодної системи освітлення забезпечило зниження витрат електроенергії на освітлення в 8,3 раза - порівняно з застосуванням ламп розжарювання та в 2,1раза - порівняно з застосуванням люмінесцентних ламп.

Список літератури

  1. Мельник В. О. Різні кури – різне світло / В. О.Мельник // Наше птахівництво. – 2010. – №1. – С. 23-26.
  2. Мельник В. О. Світлодіодне освітлення / В. О.Мельник // Наше птахівництво. – 2012. – №1. – С. 30-32.
  3. Hunt J. New LED light offers welfare benefits to poultry flocks / J. Hunt // Farmer Weekly. – 2012// http://www.fwi.co.uk.
  4. Van Wicklen G. L. Using LED lights can reduce your electric costs / G. L. Van Wicklen // Applied Poultry Engineering News. – 2005. –Vol. 3. – No 1. – P. 1-4.
  5. Keeping Today's Farmers Competitive in Tomorrow's Markets By Saving Energy and Money // www.poultryled.com.
  6. Poultry farm lighting // http://www.enimlighting.com.
  7. Революционный этап в освещении птицеводческих помещений / В. И. Фисинин, А. Ш. Кавтарашвили, Е. Н. Новоторов, Д. В. Гладин // РосВетИнформ. – 2011. – №5. – С. 23-25.

Аннотация

Отечественная система светодиодного освещения для животноводческих и птицеводческих помещений

Мельник В.А., Довгаль В.И.

Разработана и испытана первая отечественная система светодиодного освещения для животноводческих и птицеводческих помещений. Испытания засвидетельствовали соответствие параметров ее работы основным техническим требованиям. Применение разработанной системы освещения обеспечивало снижение затрат электроэнергии на освещение в 8,3 раза – по сравнению с лампами накаливания, и в 2,1 раза – по сравнению с применением люминесцентных ламп.

Abstract

Domestic system of light-emitting-diode illumination for stock-raising and poultry farmings apartments

Melnyk V.A., Dovgal V.J.

It was developed and tested the first domestic system of light-emitting-diode illumination for stock-raising and poultry farmings apartments. Tests witnessed accordance of parameters of its work the basic technical requirements. Application of the developed system of illumination was provided by the decline of expenses of electric power on illumination in 8,3 of time – as compared to incandescent lamps, and in 2,1 time – as compared to application of luminescent lamps.

Мельник В.О., к.с.-г.н., зав. лабораторії, Інститут тваринництва НААН
Довгаль В.І., ТОВ ТРВК «ОКО»

Зв'язок з автором

З цим матеріалом читають: