Искусственная ионизация воздуха в сельскохозяйственных помещениях

Под действием различных физических факторов (радиоактивного излучения веществ, находящихся в воздухе, почве, воде и т. д.; космических лучей и др.) в атмосфере непрерывно происходит естественная ионизация воздуха. В зависимости от подвижности атмосферные ионы условно можно разделить на две группы: легкие (k > 0,1...0,5 см²/В∙с) и тяжелые (k < 0,1...0,5 см²/(Вoс).

Легким ионом называют ионизированную молекулу, окруженную группой нейтральных молекул водяного пара. Тяжелый ион представляет собой аэрозольную частицу (пылинку, капельку влаги, микробное тело и т. п.), несущую электрический заряд. В чистом воздухе у поверхности Земли в 1 см³ содержится до 500...1000 легких ионов и до нескольких тысяч тяжелых каждого знака.

Установлено, что легкие отрицательные ионы в определенных дозировках благоприятно влияют на людей и животных, в то время как для легких положительных ионов такое действие не характерно. Тяжелые ионы, прежде всего положительные, являются физиологически неблагоприятным фактором.

В закрытых обитаемых помещениях, в том числе животноводческих и птицеводческих, ионный состав воздуха может быть существенно искажен по сравнению с ионным составом наружного воздуха. Это объясняется следующим. Живые организмы выдыхают большое количество тяжелых ионов, поэтому концентрация последних внутри обитаемого помещения бывает обычно намного выше, чем снаружи. Легкие ионы наружного воздуха частично осаждаются в элементах приточной вентиляционной системы (калорифере, вентиляторе, воздуховодах и пр.) и теряются внутри помещения на образование тяжелых ионов, а также за счет рекомбинации и осаждения на внутренних поверхностях помещения и вследствие вдыхания их обитателями помещения. В результате концентрация легких ионов внутри помещения снижается до некоторого несократимого минимума, обусловленного действием радиоактивного распада строительных материалов (штукатурки, бетона, керамзита и т.п.).

При длительном пребывании животных и птиц в воздухе с искаженным ионным составом снижается их сопротивляемость к заболеваниям и уменьшается продуктивность. Ослабить или даже полностью исключить эти нежелательные явления можно, искусственно насыщая воздух помещения легкими отрицательными ионами. В 20-х годах А. Л. Чижевский впервые обосновал необходимость искусственной ионизации воздуха (аэроионизации) в помещениях.

Аэроионизация (АИ) при оптимальных дозировках способна усиливать в организме животных и птиц окислительно-восстановительные и обменные процессы, увеличивать легочный газообмен и активность ферментов, повышать защитные функции.

Кроме того, при аэроионизации помещений воздух очищается от пылевых и микробных частиц. Сущность этого процесса заключается в ионной зарядке аэрозольных частиц и последующем их осаждении под действием электрического поля на заземленные поверхности. Основной источник этого поля - объемный заряд ионов в помещении. Степень очистки воздуха от аэрозольных частиц при аэроионизации зависит от многих факторов и поэтому колеблется в широких пределах (обычно 20...90 %).

Таблица 16.3.

Режимы искусственной ионизации воздуха в птицеводческих и животноводческих помещениях

В таблице 7.3 приведены рекомендуемые режимы аэроионизации, включающие в себя следующие параметры: п_л - концентрация легких отрицательных ионов в зоне дыхания животного (птицы), 1/см³; t_к - продолжительность курса сеансов АИ, сут; t_п - продолжительность паузы между курсами сеансов АИ, сут; t_с - суточная продолжительность сеансов АИ, ч.

Согласно экспериментальным данным, при реализации режимов аэроионизации, приведенных в таблице 16.3, хозяйственные показатели повышаются в следующих пределах: выводимость цыплят при инкубации - на 2...6 %, их сохранность в период выращивания - на 2...10, яйценоскость кур-несушек - на 2...10, прирост живой массы телят - на 10...20, удои коров - на 8, прирост живой массы поросят - на 10...15, молочность свиноматок - на 18%.

Ведутся исследования по применению аэроионизации в картофеле-, овоще- и фруктохранилищах для повышения качества и сроков хранения сельскохозяйственной продукции.

Искусственную ионизацию воздуха осуществляют при помощи устройств, называемых аэроионизаторами. Для сельскохозяйственных помещений наиболее приемлемы коронные аэроионизаторы, в которых используется униполярный коронный разряд.

Применяют разнообразные конструкции коронных аэроионизаторов, различающиеся типом коронирующих электродов (проволочные, игольчатые и др.) и местом их размещения (в приточных воздуховодах либо непосредственно внутри помещения).

Аэроионизатор с коронирующими электродами, расположенными внутри помещения, можно проектировать в такой последовательности.

1. Оценить среднее значение концентрации легких отрицательных ионов внутри помещения п_л, 1/см³, с учетом рекомендаций таблицы 7.3.

2. Найти необходимое значение удельной (на единицу внутреннего объема помещения) силы тока коронного разряда I_v, мкА/м³, по приближенной формуле Н. М. Багирова:

3. Определить общую силу тока всех коронирующих электродов в данном помещении, А:

где V_п - внутренний объем помещения, м³.

4. Рассчитать удельную (на единицу длины коронирующего электрода) силу тока короны, А/м:

где l-общая длина коронирующих электродов аэроионизатора, м.

5. Решением уравнения (16.3) либо экспериментально определить напряжение U, которое необходимо подавать на коронирующие электроды, чтобы получить требуемое значение I_l.

Коронирующие электроды при открытом размещении необходимо устанавливать на безопасном расстоянии от людей, животных и технологического оборудования.

Перспективным подходом к технической реализации АИ в животноводческих и птицеводческих помещениях является создание установок комплексного действия, осуществляющих АИ в сочетании с ИК-обогревом, видимым и УФ-излучением.

Для измерения концентрации ионов наиболее широко используют приборы (счетчики ионов) аспирационного типа: САИ ТГУ-70,UТ-6914, АСИ-1 и др. В этих приборах воздух, концентрацию ионов в котором надо измерить, прогоняется вентилятором через конденсатор. К обкладкам конденсатора приложено постоянное напряжение. Ионы, пролетающие через конденсатор, притягиваются к собирающей обкладке, знак которой противоположен знаку ионов. Сила тока в цепи собирающей обкладки конденсатора оказывается пропорциональной концентрации ионов.