3. Микроклимат проектируемого помещения

3.1. Обогрев животноводческих помещений

В не отапливаемых помещениях температура воздуха поддерживается только теплом, выделяемым животными. Таким теплом поддерживается нормальная температура воздуха в помещениях для взрослых животных при наружной температуре не ниже –20⁰ С, а для птицы и молодняка не ниже –10⁰ С. Если тепла, выделяемого животными, недостаточно для эффективного вентилирования и поддержания в холодное время года надлежащего температурно-влажностного режима в помещении, то их необходимо отапливать. Различают общий обогрев, местный (локальный) и комбинированный. Подогрев приточного воздуха при активном вентилировании рассчитывают следующим образом:

Q = L x C (tв -tн), где

Q – количество тепла, необходимого для подогрева воздуха, (ккал/час)

L – количество приточного воздуха, поступающего за один час, (м³/час)

С – удельная теплоемкость воздуха, равная 0,31 (ккал/м3/час)

tв – температура в помещении, ⁰ С

tн - температура наружного воздуха, ⁰ С

Для обогрева приточного воздуха применяют калориферы разной мощности и типа: огневого (теплогенераторы ТГ – 150, ТГ – 200, ТГ – 75), водяного (КБФ, КФС, КМБ), и электрического типа (ОКБ – 3084, СФОЦ – 25/1, СФО – 60 и др.). Вентиляционную камеру оборудуют в торцевой части здания или в пристройке, примыкающей к середине одной из продольных стен помещения. Центробежные вентиляторы типа Ц4-70 свежий наружный воздух подают через калориферы по воздуховодам в помещение и распределяют по зоне нахождения животных. Водяной подогрев – производство теплой воды в подогретых котлах и подача ее насосами по трубам к теплообменникам калориферов или теплогенераторов. Электрокалориферный обогрев – подаваемый воздух проходит через электрический нагреватель. Требуется лишь на относительно короткое время на самую холодную пятидневку в январе. Промышленность выпускает электрокалориферы мощностью 5, 10, 15, 20, 40, 60, 100 кВт. Один кВт энергии дает 860 ккал тепла. Учитывая дефицит тепла необходимо этот дефицит разделить на 860 ккал, где мы получим дополнительное тепло (кВт). Обычно один калорифер мощностью 20 кВт монтируется в притолочную механическую вентиляцию, производительностью 15000 м³/ч.

В свинарниках-маточниках и птичниках используют комбинированный обогрев: подогрев приточного воздуха и локальный обогрев. По-прежнему используются комплекты автоматизированного вентиляционно-отопительного оборудования систем «Климат», выпускаемой в четырех модификациях: «Климат-2», «Климат-3», «Климат-4», Климат-8», а также приточно-вытяжные установки ПВУ-4, ПВУ-6, ПВУ-9, особенностью которых является совмещение притока и вытяжки воздуха в одном агрегате, что исключает необходимость устройства распределительных воздуховодов в зданиях. Объемный расход воздуха ПВУ на притоке от 4000 до 9000 м³/ч, а на вытяжке – от 3400 до 8000 м³/ч.

3.2. Методы расчета объема вентиляции помещений для животных и птицы

В настоящее время в животноводческих помещениях в основном принята приточно-вытяжная вентиляция на естественной тяге воздуха. Для правильной ее эксплуатации требуется сравнительно точный оптимальный расчет объема вентиляции. При этом обычно учитывается содержание в воздухе углекислого газа и водяных паров. Определяют часовой объем вентиляции, кратность воздухообмена; суммарную площадь сечения вытяжных труб и приточных каналов, количество вытяжных труб и приточных каналов.

Исходная величина при расчете эффективности воздухообмена – часовой объем вентиляции. Эта величина определяет, какое количество кубических метров свежего воздуха надо ввести в помещение с определенным поголовьем, чтобы обеспечить в нем требуемый по рекомендуемым нормам воздушный режим.

По влажности воздуха. Величина часового объема вентиляции зависит от состава поголовья, уровня кормления, продуктивности, массы тела животных, температуры и влажности наружного воздуха. При расчете часового объема вентиляции руководствуются нормативами относительной влажности, а также количеством влаги, выделяемой за 1 ч всеми животными, содержащимися в помещении (см. приложение 7).

Объем вентиляции по влажности рассчитывают по формуле:

L= ;

где L – количество воздуха, которое необходимо удалить из помещения за 1 ч, чтобы поддерживать в нем относительную влажность в допустимых пределах, м³/ч;

Q – количество влаги, выделяемой всеми животными и испаряющейся с поверхности пола, стен, кормушек, поилок, г/ч (см. приложение 7. Испарение с пола стойл, кормушек, поилок, стен и других ограждений зависит от санитарного состояния помещения (см. приложение 9);

q₁ – абсолютная влажность воздуха помещения, при которой относительная влажность остается в пределах допустимых нормативов, г/м³;

q₂ – абсолютная влажность наружного воздуха в переходные периоды года (ноябрь – март), г/м³.

Допустимое влагосодержание воздуха в помещении (q₁₎ определяют расчетным путем. Для этого нужно знать нормативную температуру и относительную влажность (R) помещения . По таблице максимальной упругости водяных паров (см. приложение 22) находят максимальную влажность (Е) при данной температуре. Тогда q₁ = Е R/100.

Влагосодержание наружного воздуха (q₂) зависит от климатических условий данной местности и времени года (приложении 8).

Кратность воздухообмена – подсчитывают кубатуру помещения, а затем часовой объем воздухообмена делят на кубатуру этого здания.

В птичниках дополнительные водяные пары выделяются с подстилки, а также от усушки помета. Это влаговыделения определяют по формуле:

Q_Д = 0,05α₁ G_П + G_У

Q_Д – дополнительные влаговыделения, г/ч;

G_П –влаговыделения водяных паров птицей, г/ч;

G_У – влаговыделения от усушки подстилки или помета, г/ч.

α₁ - коэффициент, учитывающий влияние на влаговыделения температуры воздуха (см. приложение 10).

При напольном содержании птицы на глубокой подстилке:

G_У = ,

а при клеточном содержании и ежедневной уборке:

G_У = ,

где n – поголовье птицы, шт;

p – масса помета, выделяемого одной птицей за сутки, г;

z – усушка помета за сутки, %;

К – число уборок помета в сутки.

После того, как влаговыделения с подстилки и усушки помета подсчитали, его прибавляют к количеству влаги выделяемой всеми птицами.

Следует отметить, что большие кратности воздухообмена не влияют на здоровье животных, допускается кратность (5-6 раз), а для птицы (8-10 раз). Для обеспечения необходимого воздухообмена рассчитывают площадь вытяжных и приточных каналов и их число.

Общая площадь вытяжных труб (шахт), которые обеспечивают удаление загрязненного воздуха, рассчитывают по формуле:

= ,

где S – общая площадь сечения вытяжных труб, м²; L – часовой объем вентиляции, м³/ч; V – скорость движения воздуха в вытяжной вентиляционной трубе (можно взять расчетную величину 1,25 м/с или определить скорость движения воздуха в вытяжной вентиляционной трубе, которая зависит от разности температур внутреннего и наружного воздуха и высоты шахты м/с) (см. приложение 11); 3600 – число секунд в 1 ч.

Вытяжные вентиляционные трубы работают с наибольшей

16

эффективностью при сечении труб 0,8x0,8 м, S₁ =(0,64 м²) или 1x1 м, S₁ = 1 м², то их число составит:

n=

Общая площадь приточных каналов размером 0,2x0,2 м составляет 40-70% от общей площади вытяжных труб. Для Севера - Запада это равняется 50%. Следовательно, общая площадь всех приточных каналов и их количество рассчитывают как и вытяжных шахт. Приточные каналы располагают в верхней части продольных стен в шахматном порядке на расстоянии 1 – 4 м один от другого и 0,4 м от потолка, а от вытяжных труб на расстоянии 2,5-3 м. Входное наружное отверстие канала защищено ветровым щитком, а внутреннее выходное – отбойным подвесным щитком, направляющим холодный воздух в кормовой проход для предварительного подогревания.

Расчет по углекислому газу. Расчет проводят в помещениях, расположенных в условиях сухого климата в холодное время года, по формуле:

L = ;

где L – количество воздуха, которое необходимо удалить из помещения за 1ч, чтобы поддержать в нем содержание СО₂ в пределах нормы, м³/ч; К – количество СО₂, выделяемое всеми животными в помещении за 1 ч, м³/ч; С₁ – ПДК углекислого газа в 1м³ воздуха помещения, м³/ч (от 0,002 до 0,025 м³/ч в зависимости от вида животных и птицы см. приложение 12, СО₂ – содержание углекислого газа в 1 м³ наружного воздуха, м³/ч (величина постоянная и равна 0,03 м³/ч).

Чтобы определить поступление диоксида углерода от животных, нужно количество диоксида углерода, выделяемое одним животным определенной массы и продуктивности (см. приложение 7), умножить на поголовье животных. Подставив в формулу найденные значения, получают воздухообмен.

Поступление диоксида углерода от птицы (C, м³/ч) определяют по формуле:

С = СО₂·n·m,

где СО₂ – количество диоксида углерода, выделяемого на 1 кг массы птицы за 1 ч, м³/ч; n – поголовье птицы в помещении; m – масса одной птицы, кг.

Следовательно, чтобы содержание углекислого газа в воздухе помещения не поднималось выше 0,25%, необходимо каждый час удалять его. Для этого подсчитывают кубатуру помещения, а затем часовой воздухообмен делят на кубатуру помещения определяя кратность воздухообмена.

Расчет определения площади сечения вытяжных труб, приточных каналов и их количество ведут по формуле, приведенной в расчете объема вентиляции по влажности воздуха. Следует иметь в виду то, что при определении общей площади сечения вытяжных труб делают 20%-ную добавку, так как в результате окислительных процессов, протекающих в навозе, выделяется углекислый газ.

Необходимо отметить, что объем вентиляции, рассчитанный по содержанию углекислого газа в воздухе, в большинстве случаев оказывается недостаточным для удаления образующихся в помещении водяных паров. Поэтому лучше всего расчет производить по влажности воздуха, поскольку в этом случае воздухообмен практически всегда обеспечит и допустимое содержание углекислого газа.

Сопоставив рассчитанное число вытяжных труб и приточных каналов с числом фактически имеющихся в здании, можно судить о системе вентиляции и при необходимости рекомендовать увеличить число вытяжных труб и приточных каналов, чтобы обеспечить достаточный воздухообмен.

Вентиляция с побудительным притоком воздуха. В условиях промышленного животноводства при высокой концентрации скота и птицы в помещении вентиляция с естественной тягой воздуха по каналам практически не обеспечивает оптимальный микроклимат. Поэтому в животноводческих и птицеводческих зданиях необходимо оборудовать принудительную систему воздухообмена.

При определении мощности вентиляторов с механическим побуждением тяги воздуха исходят из расчетного воздухообмена и производительности вентилятора. В случае эксплуатации механической вентиляции ее производительность можно определить путем замера подвижности воздуха в воздуховоде с помощью анемометра. Производительность одного вентилятора рассчитывают по формуле:

L= S x V x 3600,

где L – производительность вентилятора, м³/ч; S – площадь сечения воздуховода м²; V – скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; 3600 – число секунд в 1ч.

Пример. Площадь воздуховода – 0,8 м², скорость движения воздуха в воздуховоде 2, 2 м/с

Т

17

ребуется определить: производительность одного вентилятора; Количество вентиляторов для обеспечения нужного воздухообмена:

L = 0,8x2,2x3600 = 6336 м³/с.

Если объем вентиляции равен 30 000 м/ч, то для подачи в здание свежего воздуха потребуется 5 вентиляторов(30000/6336=5) указанной выше производительности.