Використання біогазу, як джерела енергії для систем забезпечення мікроклімату будівель сільськогосподарського комплексу "ЕкоФерма+" в с. Щасливе Київської області.
Автор: Пухната Наталія Андріївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплогазопостачання і вентиляція
Інститут: Інститут будівництва, інфраструктури та безпеки життєдіяльності
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Мета дослідження: У даній роботі основну увагу акцентовано на створенні комплексної інженерної моделі функціонування фермерського господарства, у якій системи опалення, вентиляції та газопостачання працюють узгоджено та надійно, отримують електроживлення від біогазової когенераційної установки і забезпечують стабільний мікроклімат у всіх приміщеннях ферми. Об’єкт дослідження: Інженерні мережі забезпечення мікроклімату й енергопостачання, біогазові установки, когенераційні установки та потенціал використання біогазу для сільськогосподарського комплексу, який включає виробничі приміщення для утримання ВРХ, адміністративний корпус та сироварню. Предмет дослідження: Рішення для реновації систем опалення, вентиляції та газопостачання, отримання біогазу, досягнення енергонезалежності фермерським комплексом, за допомогою локальної системи біогазового та когенераційного енергозабезпечення. Інженерне рішення передбачає реновацію системи опалення офісної частини: замість застарілої вертикальної схеми впроваджується горизонтальна двотрубна розводка. Джерелом генерації тепла виступає каскад із двох конденсаційних котлів. Обрана конфігурація гарантує стабільний гідравлічний режим та дозволяє зонально керувати кліматом. Температурний графік налаштовано на параметри 75/55°C, де теплоносієм виступає вода. Для транспортування енергії застосовано трубопроводи зі зшитого поліетилену. Тепловіддачу забезпечують панельні радіатори зі сталі з, а. локальне керування здійснюється через термостатичні пристрої [2, 3]. Водночас, для опалення великих об’ємів виробничих цехів застосовано газові теплогенератори повітряного типу. Щоб забезпечити персонал гарячою водою та дотриматися гігієнічних норм, у санвузлах запроєктовано локальні електричні бойлери відповідної ємності. Окрему увагу приділено вентиляції. У адміністративному будинку повітрообмін реалізовано децентралізовано: у зовнішні стіни монтуються компактні припливно-витяжні агрегати рекуперативного виду. Натомість для виробничої зони розроблено комбіновану схему, що включає припливно-витяжні установки та дахові вентилятори для ефективного видалення необхідного згідно норм [5] обсягу відпрацьованого повітря у теплий період року. Газопостачання комплексу організовано шляхом врізки в діючий газопровід середнього тиску. Проєкт враховує необхідність заміни зношених ділянок мережі на нові, закладаючи резерв під майбутнє розширення. Для кожного типу будівель передбачено власні вузли ВОГ та ШГРП з відповідною регулюючою арматурою [6]. У науково-дослідній частині роботи виконано розрахунок енергетичного потенціалу відходів ВРХ у поєднанні з силосом кукурудзи [7]. Встановлено, що ферма генерує від 2300 до 6900 т біомаси щорічно. Технологія анаеробного зброджування дозволяє отримати у межах 109883-329650 м3 газу з цієї сировини за рік. Цей ресурс живитиме когенераційну установку: вироблена електрика повністю покриє власні потреби з можливістю продажу надлишків у мережу, а теплова енергія спрямовуватиметься для технологічних процесів на місцевій сироварні. Економічний розділ присвячено порівняльному аналізу опалення офісних приміщень при використанні радіаторів двох різних модельних рядів. Висновок: Запропонований комплекс інженерних рішень (ТГВ) гарантує надійне тепло- та газопостачання, а також ефективну вентиляцію, створюючи комфортні умови праці. Проаналізований потенціал використання біогазових станцій дає змогу формування даною фермою фактично замкненого циклу для підвищення енергонезалежності об’єкту та покращення своїх позицій на ринку. Ключові слова – системи забезпечення мікроклімату, використання органічних відходів, потенціал біогазу, гній ВРХ, силос кукурудзи, мезофільне зброджування, когенераційні установки, теплопостачання, замкнений цикл виробництва, енергонезалежність. Список використаних літературних джерел: 1. Голуб Г.А. Біоенергетичні системи в аграрному виробництві.- НУБіП України, 2017. 2. ДБН В.2.5-67:2013 “Опалення, вентиляція та кондиціонування” - K.: Мінбуд України, 2013; 3. ДБН В.2.2-28:2010 "Будинки і споруди. Будинки адміністративного та побутового призначення". Мінрегіонбуд України. – Київ 2011. 4. ДСТУ Б А.2.2-12:2015 «Енергетична ефективність будівель» 5. ВНТП-АПК-01.05 Скотарські підприємства - Мінагрополітики України. Київ – 2005. 6. ДБН В.2.5-20:2018 «Газопостачання» 7. Varol, A., Aybek, A., & Avci, M. (2016). "Comparative evaluation of biogas production from dairy manure and co-digestion with maize silage". Renewable Energy, Vol. 92, pp. 425-435. 8. Senol, H., & Aybek, A. (2020). "Anaerobic digestion of cattle manure, corn silage and sugar beet pulp mixtures". Bioresource Technology, Vol. 298, Article 122496. 9. AgroBiogas. "Біогазова станція: вартість обладнання та монтажу". Industry Report 2024.