Construction and industrial safety Construction and industrial safety Строительство и техногенная безопасность 2413-1873 110976 10.29039/2413-1873-2025-39-37-44 Инженерное обеспечение Engineering Support Инженерное обеспечение SCIENTIFICALLY BASED ENGINEERING SOLUTIONS FOR OPTIMIZING THE MICROCLIMATE IN LIVESTOCK FACILITIES BASED ON A MULTI-LEVEL ELECTRIC FLOOR HEATING SYSTEM WITH CONTROLLED POWER DISTRIBUTION НАУЧНО-ОБОСНОВАННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ОПТИМИЗАЦИИ МИКРОКЛИМАТА В ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЯХ НА ОСНОВЕ МНОГОУРОВНЕВОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРООБОГРЕВА ПОЛА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЭНЕРГОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ Топорен С. С. Toporen S. S. Федюшко Ю. М. Fedyushko Yu. M. Крымский федеральный университет имени В.И.Вернадского Crimean Federal University of a name of V.I.Vernadsky 25 12 2025 25 12 2025 39 37 44 25 12 2025 https://stroyjurnal-asa.ru/index.php/asa/article/view/332

Научное обоснование и разработка инженерных решений по применению многоуровневой системы электрообогрева пола (МСЭОП) для оптимизации микроклимата в животноводческих помещениях, обеспечивающих энергосбережение и повышение продуктивности животных. Предмет исследования: предметом исследования является разработка и научное обоснование энергоэффективной многоуровневой системы электрообогрева пола для животноводческих помещений, обеспечивающей оптимизацию микроклимата и повышение продуктивности животных за счёт автоматизированного управления тепловыми режимами. Материалы и методы: в основе исследования лежит математическое моделирование процессов теплопередачи в многослойной структуре ограждающей конструкции с дискретными источниками энергии. Для анализа режимов работы системы и управления энергопотоками применялись методы теории автоматического регулирования, включая построение передаточных функций и анализ устойчивости системы по критерию Найквиста Результаты: предложена конструкция и математическая модель многоуровневой системы электрообогрева пола, позволяющая за счет перераспределения мощности между тремя ярусами нагревательных элементов обеспечивать заданный температурный режим на поверхности пола. Доказана устойчивость системы автоматического регулирования. Выводы: инженерно-технологические решения являются научно обоснованными и эффективными для внедрения в современное строительство и реконструкцию животноводческих комплексов. Использование многоуровневой системы электрообогрева пола позволяет снизить удельное энергопотребление на 25-30% по сравнению с системами общего обогрева, а также поддерживать нормативы температуры в зоне технологической активности, что в конечном итоге повышает экономическую эффективность производства продукции животноводства..

Scientific substantiation and development of engineering solutions for the use of a multi-level electric floor heating system (MSEOP) to optimize the microclimate in livestock facilities, ensuring energy conservation and increasing animal productivity. Subject of the study the subject of research is the development and scientific justification of an energy-efficient multi-level electric floor heating system for livestock facilities, which optimizes the microclimate and increases animal productivity through automated control of thermal conditions. Materials and methods: the research is based on mathematical modeling of heat transfer processes in a multilayer enclosing structure with discrete energy sources. To analyze the operating modes of the system and control energy flows, methods of the theory of automatic regulation were used, including the construction of transfer functions and the analysis of the stability of the system according to the Nyquist criterion. Results: the design and mathematical model of a multilevel electric floor heating system are proposed, which makes it possible to ensure a set temperature regime on the floor surface by redistributing power between three tiers of heating elements. The stability of the automatic control system has been proven. Conclusions: engineering and technological solutions are scientifically sound and effective for implementation in modern construction and reconstruction of livestock complexes. The use of a multi-level electric floor heating system makes it possible to reduce specific energy consumption by 25-30% compared to general heating systems, as well as maintain temperature standards in the zone of technological activity, which ultimately increases the economic efficiency of livestock production.

 микроклимат электрообогрев пола многоуровневая система отопления математическое моделирование оптимизация параметров microclimate electric floor heating multi-level heating system mathematical modeling optimization of parameters

Селье Г. Стресс без дистресса / Г. Селье. – М.: Прогресс, 1979. – 123 с. Sel'e G. Stress bez distressa / G. Sel'e. – M.: Progress, 1979. – 123 s. Круковский П.Г. Оптимизация теплового режима многослойных ограждающих конструкций с распределенными источниками теплоты // Вестник Белорусской госуд. сельскохозяйственной академии / П.Г. Круковский. Krukovskiy P.G. Optimizaciya teplovogo rezhima mnogosloynyh ograzhdayuschih konstrukciy s raspredelennymi istochnikami teploty // Vestnik Belorusskoy gosud. sel'skohozyaystvennoy akademii / P.G. Krukovskiy. Розинский Д.И. Совершенствование систем микроклимата на основе локального обогрева технологических зон // Зоотехническая наука Беларуси / Д.И. Розинский. - 2017. - Т. 52, № 1. - С. 121–130. Rozinskiy D.I. Sovershenstvovanie sistem mikroklimata na osnove lokal'nogo obogreva tehnologicheskih zon // Zootehnicheskaya nauka Belarusi / D.I. Rozinskiy. - 2017. - T. 52, № 1. - S. 121–130. Розинский Д.И. Влияние параметров микроклимата, создаваемого системами локального обогрева, на физиологическое состояние молодняка сельскохозяйственных животных // Ветеринарная медицина и Rozinskiy D.I. Vliyanie parametrov mikroklimata, sozdavaemogo sistemami lokal'nogo obogreva, na fiziologicheskoe sostoyanie molodnyaka sel'skohozyaystvennyh zhivotnyh // Veterinarnaya medicina i Беляев В.И. Микроклимат животноводческих помещений / В.И. Беляев. – СПб.: Лань, 2017. – 288 с. Belyaev V.I. Mikroklimat zhivotnovodcheskih pomescheniy / V.I. Belyaev. – SPb.: Lan', 2017. – 288 s. Иванов П.П. Теория автоматического регулирования: учебник для вузов / П.П. Иванов. – М.: Высшая школа, 2018. – 432 с. Ivanov P.P. Teoriya avtomaticheskogo regulirovaniya: uchebnik dlya vuzov / P.P. Ivanov. – M.: Vysshaya shkola, 2018. – 432 s. Тихомиров Д.А. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций / Д.А. Тихомиров. – М.: АСВ, 2016. – 248 с. Tihomirov D.A. Teplotehnicheskiy raschet ograzhdayuschih konstrukciy / D.A. Tihomirov. – M.: ASV, 2016. – 248 s. Волков А.А. Автоматизация систем микроклимата сельскохозяйственных объектов // Механизация и электрификация сельского хозяйства / А.А. Волков. – 2020. – № 5. – С. 29–32. Volkov A.A. Avtomatizaciya sistem mikroklimata sel'skohozyaystvennyh ob'ektov // Mehanizaciya i elektrifikaciya sel'skogo hozyaystva / A.A. Volkov. – 2020. – № 5. – S. 29–32. Шалимов М.Г. Математическое моделирование тепловых процессов: монография / М.Г. Шалимов. – К.: Наукова думка, 2017. – 183 с. Shalimov M.G. Matematicheskoe modelirovanie teplovyh processov: monografiya / M.G. Shalimov. – K.: Naukova dumka, 2017. – 183 s. Paton B. The use of underfloor heating for piglets: energy consumption and animal behavior // Biosystems Engineering / B. Paton, J. Frost. – 2020. – Vol. 198. – P. 119-129. Paton B. The use of underfloor heating for piglets: energy consumption and animal behavior // Biosystems Engineering / B. Paton, J. Frost. – 2020. – Vol. 198. – P. 119-129. Besharat M. Energy efficiency and automation in livestock farming // Smart Agricultural Technology / M. Besharat, H. Ahamed. – 2022. – Vol. 3. – P. 100-108. Besharat M. Energy efficiency and automation in livestock farming // Smart Agricultural Technology / M. Besharat, H. Ahamed. – 2022. – Vol. 3. – P. 100-108. Zhang, Q. A review on heating technologies for floor-localized heating system in swine buildings // Computers and Electronics in Agriculture / Q. Zhang, G. Zhang. – 2022. – Vol. 194. – P. 106-115. Zhang, Q. A review on heating technologies for floor-localized heating system in swine buildings // Computers and Electronics in Agriculture / Q. Zhang, G. Zhang. – 2022. – Vol. 194. – P. 106-115.