Электрообогрев (статья о электрообогреве ульев - жилья дома для пчел) Москва Пчеловодство ДОМ-1000

ЭЛЕКТРООБОГРЕВ

Теги: электрообогрев дома - улья, пчеловодство пчелы нагреватели, контроль температуры, Москва Томск.

На практике далеко не часто применяется элек­трообогрев ульев (чаще деревянные домики - жильё для пчел) в домашних условиях при вожможности подключения к электросети. Причин этому несколько. Одна из них — недостаточное обоснование техничес­ких сторон разработок. Поэтому далеко не все пчеловоды, попытавшиеся внедрить электро­обогрев у себя на домашней пасеке достигли положи­тельных результатов. Некоторые из них после первых неудач прекратили использование это­го метода (электрообогрева), что говорит о необходимости вести дальнейшие исследования по данному вопросу и совершенствовать методику электрообогрева пчелиных семей ульи с электрообогревом.
(земельные участки для ульев пасечная недвижимость и жильё для пчеловода недвижимость дома и жильё в Москве Санкт-Петербурге и прочих городах ),

Схема улья (жилья для пчел) с электрообогревом

Рис 1. a - схема улья с электрообогревом, б - размеры нагревателя и металлического листа 1 - область для изображения изотерм на рисунках, I - датчик, II — нагреватель, III — металлический лист толщиной d

На наш взгляд, могут представлять практичес­кий интерес результаты исследования влияния на тепловое состояние улья (жилья, дома для пчелосемей) размеров и мощно­сти нагревателя, расположения датчика темпе­ратуры, технических параметров терморегуля­тора, в том числе заложенный в него закон ре­гулирования температуры при электрообогреве, толщины и материа­ла электромагнитно-теплового экрана (лист же­леза или иного металла). Последний рекомен­дуется использовать, в частности, для более рав­номерного распределения тепла от нагревате­ля в подрамочном пространстве при электрообогреве ульев. В настоящее время появилась возможность провести также исследования более детально, что часто сопря­жено с большими затратами, а поэтому не все­гда приемлемо. По этой причине в последнее время получает широкое распространение вы­числительный эксперимент, основанный на ма­тематическом моделировании. Практика пока­зала, что при соответствующем подходе с его помощью можно получить более подробную ин­формацию, чем на основании обычного опыта. Способствует этому и резкий рост в последнее время возможностей вычислительной техники. В данной работе для тепловых исследований взят пакет прикладных программ TOZ-RUD. Они про­шли необходимые проверки, тестирование и сравнение с экспериментальными данными. Уже много лет эти программы используются для про­ведения расчетов в различных областях. Так, на основании этих программ проводили расчеты по огнезащите при строительстве Торгово-рекреационного комплек­са на Манежной площади в Москве (1996—1997 гг.), при проектировании противопожарной огнеза­щиты мечети в Уфе (1998 г.), при разработке тех­нических решений по огнезащите объекта на кос­модроме «Байконур» (1997 г.) и ряд других объектов недвижимости в Москве и Санкт-Петербурге (огнезащита конструкций и недвижимости в Москве в Петербурге и Томске). В 1997 году на Первой Московской международной выставке работа с использованием этого программного комплекса награждена дипломом победителя конкурса «Лучший отечественный проект». Рас­четы показали, что с их помощью можно полу­чить полезные результаты и для пчеловодства.
земельные участки и земля в Москве с Московской областью и пр

Исследования проводили для схемы, изобра­женной на рис. 1. Нагреватель (II) размером 0,15 х 0,15 м расположен в центре дна улья (жилья, дома для пчел). Нагре­ватели примерно таких размеров наиболее рас­пространены, они чаще других рекламируются для электрообогрева, их можно встретить в продаже, с ними же, как будет показано ниже, существует больше про­блем. На (или над) нагревателе расположен ме­таллический лист (III) размером 0,42 х 0,45 м и толщиной 1 мм, над центром металлического листа находится датчик регулятора температуры (I). Мощность нагревательного элемента 30 Вт. Нагреватель включается при температуре дат­чика ниже 34°С, при более высокой температу­ре отключается. Предполагается, что темпера­тура в улье (пчелином жилье) опускается ниже 20°С. Такая схе­ма требует учета распространения тепла в трех направлениях. При этом наиболь­ший интерес пред­ставляет распреде­ление тепла по вер­хней поверхности металлического лис­та. Для удобства представления результатов расчетная область разбита на четыре симметричных подобласти (1-4) размером 210 х 225 мм, результаты на рисунках приводятся для заштрихованной об­ласти (1), в областях (2-4) они могут быть до­полнены зеркальным отображением.

Для определения теплового состояния данной конструкции в улье (жилья для пчел) используется система трехмерных нестационарных уравнений сохранения энергии. Ее решение производится численными метода­ми (авторы из Томского государственного университета города Томска: Теплофизи­ка высоких температур. 1992, №3, Москва) на компью­тере с процессором Pentium-166-MMX. Обра­ботка результатов расчетов производится с по­мощью графической программы SURFER. На ри­сунках изображено положение изотерм (кривые постоянной температуры) на верхней поверхно­сти металлического листа при электрообогреве улья, взят усредненный ва­риант. В каждом конкретном случае темпера­туры могут несколько отличаться, что может быть обусловлено мощностью и размерами нагрева­теля, параметрами датчика температуры и тер­морегулятора, конструкцией улья, тепловым со­противлением его стенок, погодными условия­ми, величиной подрамочного пространства, си­лой пчелиной семьи и т.п. Но при этом будет изменяться только количественная сторона, ка­чественная останется практически та же самая, что подтверждается проведенными расчетами, поэтому полученные результаты могут быть ис­пользованы для определения искомых законо­мерностей.

Электрообогрев улья (жилья для пчел). Положение изо­терм на верхней повер­хности железного лис­та толщиной 1 мм

Рис 2. Положение изо­терм на верхней повер­хности железного лис­та толщиной 1 мм

Из анализа результатов расчетов для случая с толщиной железно­го (стального) лис­та 1 мм (рис. 2) видно, что после­дний плохо выпол­няет функции вы­равнивания температуры в подрамочном пространстве улья (дома для пчел). Причина кро­ется в недостаточно высоком значении коэффициента теп­лопроводности у железа и малой толщине листа. Из-за охлажде­ния его верхней поверхности естественной кон­векцией тепло не распространяется далеко в горизонтальном направлении. Это может про­верить на практике каждый. Если в костер по­ложить тонкий железный или стальной лист (тол­щиною 0,5—1,5 мм), то на некотором расстоя­нии от пламени его можно держать голыми рука­ми. Положение при электрообогреве могла бы спасти конвекция (дви­жение) воздуха в горизонтальном направлении. Но из-за малого подрамочного пространства (что обычно и бывает в ульях) будет преобладать вер­тикальная конвекция. По этой причине тем­пература воздуха под различными частями гнез­да пчел будет существенно отличаться и выхо­дить за пределы оптимальной.

Электрообогрев улья (жилища для пчел). Положение изо­терм на верхней по­верхности железного листа толщиной 2 мм

Рис 3. Положение изо­терм на верхней по­верхности железного листа толщиной 2 мм

Несколько луч­шие результаты получаются при использовании железного (стального) листа толщиной в 2 мм (рис.3). Он прогревается в горизонтальном на­правлении на большее расстояние. Но и этой толщины еще не достаточно. При дальнейшем ее наращивании могут появиться дополни­тельные проблемы, поэтому этот вариант не рас­сматривается.

Электрообогрев улья (жилья для пчелосемей). Положение изо­терм на верхней повер­хности алюминиевого листа толщиной 1 мм

Рис 4. Положение изотерм на верхней поверхности алюминиевого листа толщиной 1 мм

Более интересные результаты получаются при использовании алюминиевых (рис. 4) или мед­ных (рис. 5) листов. У этих металлов большие значения коэффициентов теплопроводности.

Электрообогрев улья (жилища для пчелосемей). Положение изо­терм на верхней повер­хности медного листа толщиной 1 мм

Рис 5. Положение изотерм на верхней поверхности медного листа толщиной 1 мм

При той же толщине (1 мм) тепло лучше распро­страняется в горизонтальном направлении. В этом случае будет более равномерный прогрев подрамочного пространства и всей семьи. По­этому их использование является более пред­почтительным. Особое внимание необходимо уделять расположе­нию датчика термо­регулятора.

Электрообогрев улья (жилья для пчелиных семей). Положение изотерм на верхней поверхности же­лезного листа при смещении датчика терморегулятора на 100 мм

Рис 6. Положение изотерм на верхней поверхности же­лезного листа при смещении датчика терморегулятора на 100 мм

На рис. 6 приведены результа­ты расчетов со сме­щенным на 100 мм от центра датчиком. В этом случае он располагается за пределами нагревательного элемента. При таком его рас­положении тепло к нему от нагревателя попа­дает с задержкой. Происходит запаздывание от­ключения электронагревателя исполнительным устройством терморегулятора, так как датчик медленно нагревается до нужной температуры. В этом случае температура металлического ли­ста непосредственно над нагревательным эле­ментом оказалась около 50"С, что может выз­вать при электрообогреве перегрев гнезда пчел в рассматриваемой зоне. В связи с этим желательно датчик темпе­ратуры располагать непосредственно над гре­ющим устройством, что обеспечит более плав­ное регулирование при электрообогреве температуры в улье (жилье для пчел) без вы­хода ее за допустимые пределы.

Электрообогрев улья (жилища для пчел). Положение изо­терм на верхней повер­хности железного лис­та толщиной 1 мм, увеличенный размер нагревателя

Рис 7. Положение изотерм на верхней поверхности железного листа толщиной 1 мм, нагреватель (300 х 350 мм)

На рис. 7 показаны результаты расчетов для варианта электрообогрева с нагревателем размером 300 х 350 мм. Его увеличенные размеры обеспечивают в подрамочном пространстве более равномерную температуру. Исходя из вышеизложенного, иде­альным нагревателем можно считать такой, у ко­торого тепловыделяющая зона занимает все подрамочное пространство улья. Именно такой вариант предложен Е.К.Еськовым (Экология медоносной пчелы и Микроклимат пчелиного жилища (улья - жилья для пчелиных семей)). Не возника­ет при этом указанной выше проблемы с рас­положением датчика температуры терморегуля­тора. Таким образом, любой тонкий металли­ческий лист обеспечит и равномерное распре­деление тепла в подрамочном пространстве, и защиту от возможных электромагнитных полей при применении повышенного напряжения (> 36 В), а также некоторых высокочастотных гармоник. В определенной степени эти функ­ции может выполнять и противоварроатозная сетка (металлическая). К сожалению, такой на­греватель такого размера не во всех ульях мож­но разместить из-за малого подрамочного про­странства.

Интересен вариант применения для электрообогрева низкотемпе­ратурных электронагревателей на основе элек­тропроводящих полимерных композиций (Воп­росы оборонной техники. Композиционные неметаллические материалы в машиностро­ении. Выпуск 1—2. 1994 г.), рекомендован­ных и для применения в сельском хозяй­стве, и дома. Они имеют ряд преимуществ перед проволочными: большая площадь нагрева, малая толщина (1-2 мм), что позволяет разместить их практически в любом улье (жилье для пчел), большой ресурс работы, гибкость, стой­кость к коррозии, достаточная равномер­ность температурного поля по поверхнос­ти, широкий диапазон напряжений пита­ния, наличие огнезащитных слоев внутри на­гревателя, сравнительно невысокая цена. При использовании нагревателей с ма­лыми размерами желательно учитывать ре­комендации, полученные на основе при­веденных выше результатов расчетов, что по­зволит обойти некоторые проблемы при их при­менении. Актуальность этого подтверждается и имеющимся у автора опытом разработки (нача­той около пятнадцати лет назад) и эксплуата­ции системы автоматического электрообогрева ульев (жилища для пчел) на собственной пасеке (земельный участок с пасечной недвижимостью в горно-таежной зоне Горной Шории, недалеко от Горного Алтая), .


''Электрообогрев''
Оригинал статьи в журнале Пчеловодство, № 6, 1998, c.28-30.



© «DOM1000.RU» ::: Использование информации с сайта dom1000.ru только с указанием прямой ссылки: