Продавец предложит генератор с запасом или спросит биомассу и температуру. Собираем формулу сами, чтобы не переплатить и не остаться без кислорода в пик.
Генератор кислорода продают по производительности в кубометрах в час, а ферма измеряется в килограммах рыбы. Между этими двумя числами лежит формула, которую продавец обычно не считает за вас, а считает с запасом в свою пользу. Разбираем, как посчитать нужный кубаж самому, откуда берутся коэффициенты запаса и какую модель ставить при 500, 2000 и 10000 кг рыбы.
Генератор, взятый с запасом в два раза больше нужного, стоит на 40-60 процентов дороже и ест больше электричества на холостом ходу, чем модель, подобранная под реальную биомассу. Генератор, взятый впритык, встает в тупик уже при следующей партии малька: биомасса на ферме растет, а компрессор и адсорберы не растягиваются. Задача расчета не в том, чтобы найти одно правильное число, а в том, чтобы отделить необходимый кубаж от привычки перестраховываться вслепую.
Расход кислорода рыбой в состоянии покоя зависит от массы особи, температуры воды и стадии выращивания. Проектный норматив на 20 градусов выглядит так: для малька 0,1 мг кислорода на килограмм массы в секунду, для товарной рыбы 0,06, для производителей и ремонтного стада 0,04. В привычных для расчета единицах, миллиграммах на килограмм в час, это 360, 216 и 144 соответственно, подробный разбор с источником в статье кислород для форели и карпа.
| Категория рыбы | Расход при 20°C, мг/(кг·ч) | Расход при 20°C, мг/(кг·с) |
|---|---|---|
| Малек | 360 | 0,1 |
| Товарная рыба | 216 | 0,06 |
| Производители и ремонтное стадо | 144 | 0,04 |
При других температурах расход меняется, и не линейно: у форели массой около 80 г при 9 градусах расход поднимался с 278 до 385 мг/(кг·ч) при отлове, а в покое за сутки гулял от 163 до 263. Если ваша вода холоднее 20 градусов, норматив на 20 градусов дает запас, а не недобор, и это единственная сторона, в которую тут можно ошибаться спокойно.
Формула простая: биомассу в килограммах умножаем на расход в мг/(кг·ч), получаем расход всей фермы в миллиграммах в час. Делим на миллион, получаем килограммы в час. Делим на плотность газообразного кислорода, 1,43 кг на нормальный кубометр, получаем нужный кубаж в час.
Формула целиком: V(нм3/ч) = биомасса(кг) x расход(мг/кг/ч) / 1 000 000 / 1,43.
PSA расшифровывается как адсорбция при переменном давлении. Компрессор гонит обычный воздух через сосуд с цеолитовым ситом, молекулы азота застревают в порах цеолита, а кислород проходит дальше и накапливается в ресивере. Когда сосуд насыщается азотом, давление сбрасывают, азот выходит наружу, и сосуд снова готов к работе. В типовой схеме стоят два таких сосуда, которые работают по очереди, поэтому на выходе получается почти непрерывный поток газа чистотой 93-95 процентов, а не чистый кислород в сто процентов, как из баллона.
Именно принцип работы объясняет, почему у генератора нет расходников вроде цеолита на замену каждый месяц: цеолит истирается медленно и меняется раз в несколько лет, а основной износ приходится на компрессор и клапаны переключения давления. Это и есть разница экономики против баллона, разобранная в статье про источники кислорода: генератор дорогой на входе и почти бесплатный в обслуживании, баллон дешевый на входе и платный на каждую заправку.
В таблице моделей мощность уже разложена на генератор, осушитель воздуха и компрессор, это не три отдельные покупки, а три узла одного блока. Отдельно от самого генератора на ферме понадобится: ресивер для сглаживания подачи, ротаметр или расходомер на выходе линии, чтобы видеть реальный расход, а не верить паспорту, обратный клапан перед каждым диффузором или конусом, чтобы вода не пошла в обратную сторону при остановке компрессора, и разводка полиэтиленовой или силиконовой трубкой с рассчитанным сечением под нужный расход. Экономить на ротаметре не стоит: без него узнать, что производительность просела из-за забитого фильтра или изношенного цеолита, получится только по факту нехватки кислорода у рыбы.
На крупной ферме от 10 тонн биомассы стоит закладывать схему N+1: два генератора меньшей производительности вместо одного большого, чтобы при поломке или плановом обслуживании одного второй тянул хотя бы базовый расход. Для примера с 5000 кг форели это избыточно, одного O30 с запасом достаточно, а вот при переходе к 15-20 тоннам разумнее взять два O60 вместо одного генератора на 13 нм3/ч: суммарная стоимость похожая, а отказоустойчивость выше, потому что вероятность одновременной поломки двух независимых блоков намного ниже, чем поломки одного.
Теплая вода держит меньше растворенного кислорода при том же атмосферном давлении, а метаболизм рыбы с ростом температуры ускоряется, то есть расход кислорода растет одновременно с падением его предела растворимости. Летний пик на открытых прудах и садках почти всегда острее зимнего, даже если биомасса за сезон не изменилась. Норматив 216 мг/(кг·ч) для товарной рыбы дан на 20 градусов, при более высокой температуре воды планируйте расчет по факту замеров, а не по одной фиксированной цифре на весь год.
Ферма держит 5000 кг товарной форели при 20 градусах. Расход по нормативу 216 мг/(кг·ч).
Шаг 1: 5000 x 216 = 1 080 000 мг/ч, это 1,08 кг кислорода в час на всю биомассу в покое.
Шаг 2: 1,08 / 1,43 = 0,755 нм3/ч, это чистый расход дыхания без всякого запаса.
Шаг 3: обычная аэрация компрессором закрывает часть этого расхода за счет кислорода из воздуха, а генератор чистого кислорода нужен на добавку сверху и на пики. Дальше в статье разбираем, сколько добавить на пик и на потери при растворении, и только после этого выбираем модель.
Ровный расход по нормативу это средняя цифра, а не потолок. После кормления рыба на пике потребляет в полтора-два раза больше обычного, пик у форели при 17 градусах и кормлении раз в шесть часов приходится примерно на шестой час после раздачи корма. При отлове и пересадке расход растет еще резче, тот же пример с форелью массой 80 г при 9 градусах показывает рост с 278 до 385 мг/(кг·ч) за время самой процедуры.
Практический коэффициент запаса на пик: умножайте расход по нормативу на 1,5 для фермы без частых пересадок и на 1,8-2 для фермы, где сортировка и пересадка идут регулярно. В нашем примере с форелью: 0,755 нм3/ч x 1,5 = 1,13 нм3/ч на пик кормления.
Генератор дает чистый газ, но в воду переходит не сто процентов. Кислородный конус и оксигенатор с диспергатором переводят в воду 80-95 процентов газа при правильном подборе давления и времени контакта, обычный диффузор без конуса заметно меньше. Если считаете по нижней границе эффективности, добавьте к расчету еще 20-25 процентов запаса на потери: 1,13 нм3/ч / 0,85 = 1,33 нм3/ч, это и есть тот кубаж, под который подбираем генератор.
Три типовые модели линейки на основе цеолитового адсорбера, разбор экономики и обвязки в статье баллон или концентратор для УЗВ.
| Модель | Производительность | Чистота O2 | Мощность | Энергия на куб |
|---|---|---|---|---|
| O30 | 3,2 нм3/ч | 93-95% | 7,81 кВт | ~2,4 кВт·ч/м3 |
| O60 | 6,5 нм3/ч | 93-95% | 11,86 кВт | ~1,8 кВт·ч/м3 |
| O130 | 13,0 нм3/ч | 93-95% | 19,36 кВт | ~1,5 кВт·ч/м3 |
Для расчетной фермы из примера, 1,33 нм3/ч на пик, младшая модель O30 с запасом 3,2 нм3/ч подходит с двукратным резервом и позволит нарастить биомассу почти вдвое без замены оборудования. Брать сразу O60 под ферму на 5000 кг смысла нет, разве что вы планируете рост поголовья в ближайший год: разница в цене и энергопотреблении на холостом кубе заметная.
В продаже отдельно существуют бытовые и медицинские концентраторы кислорода для дыхания человека, они устроены на том же принципе адсорбции через цеолит, но производительность у них считается в литрах в минуту для одного человека, а не в кубометрах в час для фермы. Даже верхние бытовые модели дают долю кубометра в час, а ферме на 5000 кг рыбы, как в примере выше, нужно больше одного кубометра в час на одних только пиках. Для фермы речь идет о промышленной линейке PSA генераторов, а не о бытовом приборе, каким бы производительным он ни казался в рекламе.
Генератор кислорода зависит от электричества так же, как компрессор: пропало питание, встал адсорбер. Резервную линию на случай отключения света собирают отдельно, обычно на баллонном кислороде с клапаном, который открывается сам без участия человека, схема разобрана в статье аварийная подача кислорода без света. Генератор закрывает рабочий режим, баллон закрывает аварию.
Грубая прикидка: на каждую тонну товарной рыбы при 20 градусах закладывайте около 0,15-0,2 нм3/ч чистого кислорода с учетом пика и потерь на растворение. Для точного подбора модели все равно нужен полный расчет по формуле выше, прикидка годится только для первой оценки бюджета.
Считайте по самой требовательной группе: обычно это малек или период после нереста, у них расход на килограмм массы выше, чем у товарной рыбы. Берите норматив для той группы, которая будет в бассейнах одновременно с остальными в пиковый сезон.
Да, пересчет делают на плановую максимальную биомассу сезона, а не на текущую. Если поголовье растет в течение года, закладывайте расчет на итоговую массу перед отгрузкой, иначе к концу сезона генератор упрется в потолок производительности.
Через ротаметр на выходе линии и через контроль растворенного кислорода в воде прибором, а не тест-полоской, разбор способов измерения в статье чем мерить воду. Паспортная производительность подтверждается только измерением на месте, особенно после года работы адсорбера.
Для фермы с постоянной круглогодичной потребностью в чистом кислороде генератор почти всегда выигрывает за счет отсутствия платы за каждую заправку, полный разбор цены за кубометр по трем источникам с формулами приведен в статье про баллон, газификатор и концентратор. Баллон остается разумным выбором только как аварийный резерв или для маленькой сезонной фермы, где чистый кислород нужен считанные недели в год и покупка генератора не окупится за сезон.
Мы делаем сторожа, который следит за питанием, насосом и аэрацией и пишет вам в Telegram, пока рыба еще дышит. Сообщение приходит со звуком, даже если телефон в беззвучном. Базовый прибор стоит от 7 900 рублей, комплект считаем индивидуально под ваши бассейны. Напишите, что у вас за хозяйство, и подберем. Если увидим, что вам наш прибор не нужен, так и скажем.
Оставить заявку
Норматив расхода кислорода 0,1/0,06/0,04 мг на кг рыбы в секунду для малька, товарной рыбы и производителей при 20°C, рост расхода при отлове и пересадке: собственный разбор в статье кислород для форели и карпа.
Модельный ряд PSA генераторов O30, O60, O130, производительность, мощность и энергия на кубометр, плотность кислорода 1,43 кг на нормальный кубометр: собственный разбор в статье баллон или концентратор для УЗВ.