vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2025-19-1-69-76QLPRYUvimjour-644Research ArticleИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕINNOVATIVE TECHNOLOGIES AND EQUIPMENTВыбор потолочных вентиляторов в системе микроклимата животноводческих помещенийSelection of Ceiling Fans for the Microclimate System of Livestock FacilitiesКузьмичевА. В.KuzmichevA. V.

Алексей Васильевич Кузьмичев, научный сотрудник

Москва

Alexey V. Kuzmichev, researcher

Moscow

alkumkuzm@mail.ruТихомировД. А.TikhomirovD. A.

Дмитрий Анатольевич Тихомиров, член-корр. РАН; доктор технических наук; главный научный сотрудник

Москва

Dmitry A. Tikhomirov, Dr.Sc.(Eng.); corresponding member of the Russian Academy of Sciences; chief researcher

Moscow

tihda@mail.ruХименкоА. В.KhimenkoA. V.

Алексей Викторович Хименко, кандидат технических наук; ведущий научный сотрудник

Москва

Aleksey V. Khimenko, Ph.D.(Eng.); leading researcher

Moscow

avmkh87@gmail.comФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation2025220320251916976Copyright © Кузьмичев А.В., Тихомиров Д.А., Хименко А.В., 20252025Кузьмичев А.В., Тихомиров Д.А., Хименко А.В.Kuzmichev A.V., Tikhomirov D.A., Khimenko A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/644

На основе литературного анализа выявили; что распределение воздушных потоков и температуры внутри поме­щения зависит от нескольких основных факторов: особенностей конструкции здания; внешних климатических условий; внутренних источников теплоты и работы системы вентиляции. Показали; что в животноводческих зданиях возникает температурный градиент по высоте помещения; который может достигать 6 градусов Цельсия и более. Провели оцен­ку возможного изменения температуры воздуха по высоте для различных животноводческих помещений. Установили; что применение потолочных вентиляторов позволит более равномерно распределять воздух; обеспечить нормативную скорость движения воздуха в рабочей зоне; снизить содержания вредных газов; микроорганизмов в местах нахождения животных. (Цель исследования) Разработать рекомендации по выбору потолочных вентиляторов в помещениях сельско­хозяйственного назначения для выравнивания температуры воздуха по высоте и равномерного распределения приточно­го воздуха с учетом нормирования скорости движения воздушных масс в местах расположения животных. (Материалы и методы) Изучили возможные подходы и модели описания распространения компактных струй и приточных струй от осевых потолочных вентиляторов. (Результаты и обсуждение) Показали область возможного варьирования производи­тельности потолочных вентиляторов при обеспечении нормативной подвижности воздушной среды в зоне нахождения животных в зависимости от высоты подвеса и диаметра лопастей вентилятора. Привели общие аналитические выраже­ния для описания модели распространения компактных свободных и стесненных воздушных струй. Показан характер распространения компактных стесненных воздушных струй для помещений с наиболее характерной высотой зданий. (Выводы). Полученное аналитическое выражение связывает параметры потолочного вентилятора и характеристику воз­душной струи с учетом нормативных значений скорости движения воздуха в рабочей зоне. Приведены расчетные зави­симости и рекомендации по определению количества потолочных вентиляторов для выравнивания температуры воздуха по высоте помещения.

A literature review revealed that the distribution of air flows and indoor temperatures is influenced by several key factors; including building design; external climatic conditions; internal heat sources; and ventilation system operation. It was demonstrated that livestock buildings exhibit a temperature gradient along the room height; which can reach 6 degrees Celsius or more. An assessment of potential air temperature variations at different heights across various types of livestock facilities was conducted. It has been found that the use of ceiling fans enables a more uniform distribution of air; ensures the standard airflow velocity in the working area; and helps to reduce the concentration of harmful gases and microorganisms in animal zones. (Research purpose) The study aims to develop recommendations for selecting ceiling fans in agricultural premises to equalize air temperature at different heights and ensure uniform distribution of supply air; while maintaining regulated air flow velocity in animal housing areas. (Materials and methods) Various approaches and models for describing the propagation of compact jets and supply air jets from axial ceiling fans were analyzed. (Results and discussion) The range of possible variations in the ceiling fan performance was determined ensuring the normative air velocity in the animal zone; depending on suspension height and blade diameter. General analytical expressions were presented for modeling the propagation of both free and confined compact air jets. Additionally; the behavior of confined compact air jets in buildings with typical height characteristics was analyzed. (Conclusions) The obtained analytical expression defines the relationship between ceiling fan parameters and air flow characteristics; considering the regulated air flow velocity in the working zone. Calculated dependencies and recommendations were provided for determining the optimal number of ceiling fans needed to equalize the air temperature along the room height.

животноводствомикроклиматвентиляциякомфортностьградиент температурвоздушная струяпотолочный вентиляторlivestock farmingmicroclimateventilationcomforttemperature gradientair jetceiling fanReferencesТрунов С.С., Растимешин С.А. Экономия энергии при использовании потолочных вентиляторов в животноводческих помещениях // Вестник ВИЭСХ. 2016. N3(24). С. 35-37. EDN: WWWVCZ.Trunov S.S., Rastimeshin S.А. Energy savings when using ceiling fans in livestock premises. Vestnik VIESH. 2016. Iss. 3(24). 35-37 (In Russian). EDN: WWWVCZ.Khimenko A.V., Tikhomirov D.A., Trunov S.S. et al. Electric heating system with thermal storage units and ceiling fans for cattle-breeding farms. Agriculture. 2022. Vol. 12. Iss. 11. 1753. DOI: 10.3390/agriculture12111753.Khimenko A.V., Tikhomirov D.A., Trunov S.S. et al. Electric heating system with thermal storage units and ceiling fans for cattle-breeding farms. Agriculture. 2022. Vol. 12. Iss. 11. 1753 (In English). DOI: 10.3390/agriculture12111753.Тимошенко В.Н., Петрушко И.С., Музыка А.А. и др. Особенности микроклимата в наиболее распространенных типах животноводческих помещений для содержания коров дойного стада в различные сезоны года// Научный вестник НУБиП. Серия: Технология производства и переработки продукции животноводства. 2015. N205. С. 388-398. EDN: UMFOVR.Timoshenko V., Petrushko I., Muzyka A. et al. Features of microclimate in the most common types of livestock buildings for cattle dairy cattle in different seasons. Scien­tific Bulletin NUBiP. Series: Production technology and processing of livestock products. 2015. Iss. 205. 388-398 (In Russian). EDN: UMFOVR.Трофимов А.Ф., Музыка А.А., Москалев А.А. Особенности формирования микроклимата животноводческих помещений в зависимости от конструктивных решений // Вестник национальной академии наук Белоруссии. Серия аграрных наук. 2016. N2. С. 80-86. EDN: VZUJXB.Trofimov A.F., Muzyka A.A., Moskaliov A.A.Features of formation of microclimate in livestock buildings depending on design. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series. 2016. Iss. 2. 80-86 (In Russian). EDN: VZUJXB.Leliveld L.M.C., Riva E., Mattachini G. et al. Dairy cow behavior is affected by period, time of day and housing. Animals. 2022. Vol. 12. Iss. 4. 512. DOI: 10.3390/ani12040512.Leliveld L.M.C., Riva E., Mattachini G. et al. Dairy Cow Behavior is Affected by Period, Time of Day and Housing. Animals. 2022. Vol. 12. Iss. 4. 512 (In English). DOI: 10.3390/ani12040512.Flood C.A. jr., Koon J.L., Trumbull R.D., Brewer R.N. Energy savings with ceiling fans in broiler houses. Applied Engineeringin Agriculture. 1998. Vol. 14. Iss. 3. 305-309. DOI: 10.13031/2013.19382.Flood C.A.jr, Koon J.L., Trumbull R.D., Brewer R.N.Energy savings with ceiling fans in broiler houses. Applied Engineering in Agriculture. 1998. Vol. 14. Iss. 3. 305-309 (In English). DOI: 10.13031/2013.19382.Кузьмичев А.В., Тихомиров Д.А., Хименко А.В. Моделирование теплового режима в зоне нахождения поросят при использовании ИК облучательной панели // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2023. Т. 70. N1(50). С. 66-74. DOI: 10.22314/2658-4859-2023-70-1-66-74.Kuzmichev A.V., Tikhomirov D.A., Khimenko A.V. Simu­lation of the thermal mode in the piglets’ location area when using an IR irradiation panel. Electrical Engineering and Electrical Equipment in Agriculture. 2023. Vol. 70. Iss. 1(50). 66-74 (In Russian). DOI: 10.22314/2658-4859-2023-70-1-66-74.Кузьмичев А.В., Тихомиров Д.А., Хименко А.В. Теп­ловой режим напольных энергоустановок в зонах содержания молодняка поросят // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2021. Т. 68. N3(44). С. 15-20. DOI: 10.22314/2658-4859-2021-68-3-15-20.Kuz’michev A.V., Tikhomirov D.A., Khimenko A.V. Thermal mode of floor power plants in the areas of keeping young piglets. Electrical Engineering and Electrical Equipment in Agriculture. 2021. Vol. 68. Iss. 3(44). 15-20 (In Russian). DOI: 10.22314/2658-4859-2021-68-3-15-20.Тихомиров Д.А., Трунов С.С., Хименко А.В. Энерго­сберегающая система отопления с применением электрических тепловых аккумуляторов и потолочных вентиляторов // Техника и оборудование для села. 2022. N2(296). С. 34-38. DOI: 10.33267/2072-9642-2022-2-34-38.Tikhomirov D.A., Trunov S.S., Khimenko A.V. Energy-­saving heating system using electric heat accumulators and ceiling fans. Machinery and Equipment for Rural Area. 2022. Iss. 2(296). 34-38 (In Russian). DOI: 10.33267/2072-9642-2022-2-34-38.Тимошенко В.Н., Музыка А.А., Коронец И.Н. и др. Mикро­климат основных технологических зон типовых молочно-товарных ферм и комплексов // Современные достижения и актуальные проблемы животноводства. 2023. С. 164-170. EDN: RYATRI.Timoshenko V.N., Muzyka A.A., Koronets I.N.et al. Mic­roclimate of main technological zones of typical dairy farms and complexes. Modern Achievements and Current Problems of Animal Husbandry. 2023.164-170 (In Russian). EDN: RYATRI.Кирсанов В.В., Довлатов И.М., Комков И.В. и др. Современные подходы к системам обеспечения параметров воздуха в животноводческих помещениях // Техника и технологии в животноводстве. 2022. N4(48). C. 61-71. DOI: 10.51794/27132064-2022-4-61.Kirsanov V.V., Dovlatov I.М., Komkov I.V. et al. The modern approaches to livestock premises’ air providing systems parameters. Machinery and Technologies in Livestock. 2022. N4(48). 61-71 (In Russian). DOI: 10.51794/27132064-2022-4-61.Кирсанов В.В., Баишева Р.А. Контроль и управление в сложной биотехнической системе молочной фермы // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2020. Т. 21. N5. C. 625-632. DOI: 10.30766/2072-9081.2020.21.5.625-632.Kirsanov V.V., Baisheva R.A.Control and management in a complex biotechnical system of a dairy farm. Agricultu­ral Science Euro-North-East. 2020. Vol. 21. Iss. 5. 625-632 (In Russian). DOI: 10.30766/2072-9081.2020.21.5.625-632.Андреев Л.Н., Салмина-Ольшко К.Б., Бикчантаева Р.А. Повышение качества макро- и микроклимата животноводческих помещений // Мир инноваций. 2018. N12. C. 122-127. EDN: URJGWS.Andreev L.N., Salmina-Olshko K.B., Bikchantaeva R.A. Improving the quality of macro- and microclimate of livestock premises (In Russian). World of Innovation. 2018. Iss. 1-2. 122-127 (In Russian). EDN: URJGWS.Широбокова Т.А., Шувалова Л.А. Энергетический анализ производства продукции животноводства // Вестник Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. N1(61). C. 72-78. DOI: 10.48012/1817-5457_2020_1_72.Shirobokova T.A., Shuvalova L.A. Energy analysis of the livestock production. Bulletin of Izhevsk State Agricultu­ral Academy. 2020. Iss. 1(61). 72-78 (In Russian). DOI: 10.48012/1817-5457_2020_1_72.Chamberlain A.T. The use of supplementary lighting in dairy cow housing to increase milk production. Livestock. 2018. Vol. 23. Iss. 3. 130-138. DOI: 10.12968/live.2018.23.3.130.Chamberlain A.T. The use of supplementary lighting in dairy cow housing to increase milk production. Livestock. 2018. Vol. 23. Iss. 3. 130-138 (In English). DOI: 10.12968/live.2018.23.3.130.Hempel S., König M., Janke D. et al. Uncertainty in the measurement of indoor temperature and humidity in natu­rally ventilated dairy buildings as influenced by measurement technique and data variability. Biosystems Engineering. Vol. 166. 58-75. DOI: 10.1016/j.biosystems­eng.2017.11.004.Hempel S., König M., Janke D. et al. Uncertainty in the measurement of indoor temperature and humidity in natu­rally ventilated dairy buildings as influenced by measurement technique and data variability. Biosystems Engineering. Vol. 166. 58-75 (In English). DOI: 10.1016/j.biosystemseng.2017.11.004.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.