53)Машины и комплекты оборудования применяемые для технологических процессов животноводческих помещений в коровнике при привязном состоянии.

Система вентиляции и отопления на животноводческих фермах и комплексах

 На животноводческих фермах и комплексах применяют вентиляционные установки различных типов. Их классификация приведена на рисунке 5.1.

Эффективное средство для создания оптимальных режимов микроклимата в животноводческих помещениях — применение комбинированных систем отопления и механической вентиляции с частичной или полной автоматизацией. С этой целью в микроклиматической камере устанавливают теплогенераторы и приточные вентиляторы для смешивания горячего и холодного воздуха. В зимний период работает приточно-вытяжная вентиляция с прогревом воздуха теплогенераторами. В переходный и летний периоды, когда нет потребности в подогреве приточного воздуха, действует только вытяжная вентиляция, а свежий воздух в помещение поступает через регулируемые жалюзийные решетки, установленные рассредоточенно в окнах. Система управления теплогенераторами предусматривает автоматическую регулировку их теплопроизводительности по принципу «Большой огонь» — «Малый огонь». Вся аппаратура управления приточной и вытяжной вентиляции размещается в шкафах, установленных в климатической камере.

Рис. 5.1. Классификация вентиляционных установок

 На животноводческих и птицеводческих комплексах можно применять систему электротермического оборудования «Электроклимат» мощностью до 400 кВт. Представляет практический интерес и сочетание обогреваемых полов с комбинированными системами отопления и вентиляции. Это существенно улучшает микроклимат непосредственно в зоне нахождения животных, что очень важно при выращивании молодняка.

Поддержание оптимального микроклимата в помещениях молочно-товарного комплекса часто приводит к повышенному расходу теплоты. В самом деле, по зоогигиеническим нормам в расчете на одну голову крупного рогатого скота расход воздуха должен составлять 70 ... 100 м³/ч. В коровнике на 200 голов средний расход воздуха составляет 17 000 м³/ч. Расчеты, подтвержденные теплофизическими измерениями, показывают, что при таком воздухообмене лишь 10 ... 15 % теплоты уходит через стены, покрытия, окна, ворота и пол, а 85 ... 90 % теплоты теряется при вентиляции зданий. В этом случае экономия топлива при использовании отопительных систем возможна в первую очередь за счет теплоты, уходящей с отработанным воздухом. Это достигается благодаря применению теплообменников-рекуператоров. Наиболее простой и достаточно эффективный теплообменник такого рода устроен по принципу труба в трубе и имеет коэффициент теплопередачи около 21 Вт/(м²°С) при площади теплообмена 80 м². При наружной температуре — -25 ... 30 °С и внутренней — + 10 °С он утилизирует примерно 60 тыс. Вт теплоты, что равноценно расходу более 80 кВт.ч электроэнергии. Необходимый расход энергии для двигателей вентиляторов теплообменника при этом примерно равен 7,5 кВт.ч, т. е. в 11 раз меньше.

Стоимость системы такого отопления составляет от 3 до 6 % от общей стоимости животноводческих зданий. Применение теплообменников позволяет снизить единовременные затраты на устройство систем обеспечения микроклимата не менее чем в 2 раза.

Но главное преимущество таких устройств заключается в резком снижении эксплуатационных расходов.

Эффективность вентиляции зависит от многочисленных факторов, среди которых основные следующие: герметичность помещений и их хорошая теплоизоляция с защитным барьером от влаги; правильная циркуляция воздуха внутри помещения; объем помещений, приходящийся на одно животное; правильное устройство приточных каналов для свежего и вытяжных для загрязненного воздуха; наличие аппаратуры для автоматического контроля температуры и воздухообмена.

В последние годы все шире применяют калориферные установки, которые осуществляют смену загрязненного воздуха и обогрев помещений.

Эффективность вентиляционно-отопительных систем зависит от качества функционирования их конструктивных элементов. На рисунке 5.2 показаны некоторые из этих элементов,

Рис. 5.2. Основные конструктивные элементы вентиляционных установок:

а — воздухоприемные и вытяжные шахты; I — отдельно стоящая шахта; II — пристроенная и встроенная воздухоприемные шахты; III — вытяжные шахты; б — приточные камеры; 1 — воздухозаборная шахта; 2 — клапан; 3 — фильтры; 4 — калориферы; 5 — обводной клапан; 6 — гибкая вставка; 7 - вентилятор; 8 — пусковая задвижка; 9 — дверь в калориферную камеру

Расчет основных показателей микроклимата

 Для обеспечения оптимального микроклимата необходимо рассматривать здание как единую энергетическую систему, включающую в себя отопление, вентиляцию и теплотехнические особенности ограждающих конструкций.

Рассмотрим схему (рис. 5.3) тепло- и влагообменных процессов в животноводческом помещении.

Из этой схемы видно, что энергетическое состояние воздушной среды в животноводческих помещениях характеризуется взаимодействием в основном трех систем: энергетического обмена в организме животных; тепло- и влагообменных процессов, происходящих на ограждающих конструкциях (покрытиях, стенах, окнах, полах); энергетических процессов, характеризующихся действием отопительно-вентилящюнных систем.

Каждая из этих систем имеет свои закономерности в образовании и распространении составляющих тепло- и влагообменных процессов в животноводческом помещении.

Рис. 5.3. Схема энергетического баланса животноводческого помещения:

L_уд, W_уд, Q_уд — соответственно количество воздуха, влаги, теплоты, удаляемое из помещения системой вентиляции; L_пр, W_пр, Q_пр — соответственно количество воздуха, влаги, теплоты, подаваемое в помещение приточной системой; Q^П_пот, Q^ст_пот, Q^ок_пот — теплопотери через покрытия, стены, окна; Q_иcп, W_исп количество теплоты и влаги в процессе испарения с открытой водной и смоченной поверхностей; Q^п_c.p, Q^ок_c.p — количество теплоты, поступающее в помещение от солнечной радиации соответственно через покрытия и окна; Q_ж, W_ж — количество теплоты и влаги, выделяемое животными

 

Уравнение теплового баланса в животноводческом помещении имеет следующий вид:

для холодного периода года

Q_ж + Q_пр – Q_огр = Q_уд,

для теплого периода года

Q_ж + Q_пр + Q_с.р = Q_уд,

где О_ж — теплота, выделяемая животными; Q_пр — количество теплоты, поступающей с приточным, подогретым воздухом; Q_огр — теплопотери через ограждающие конструкции, стены, окна, ворота, покрытия, полы; Q_уд — количество теплоты, удаляемой с отсасываемым воздухом; Q_с.р — теплота, поступающая через стеклянные поверхности ограждений от солнечной радиации.

Теплота (кДж), выделяемая животными в течение 1 ч,

Q_ж=k_тF_ж(t_ж-t₀)m,

где k_т — коэффициент теплоотдачи, кДж/м²ч°С; F_ж — площадь поверхности тела животного, м²; t_ж и t₀ — температура соответственно поверхности тела животного и окружающего воздуха, °С; m — число животных в помещении.

Тепловые потери (кДж/ч) помещения

Q_огр=∑kF(t_в-t_н),

где k — коэффициент теплоотдачи материала ограждений помещения, кДж/м²ч°С; F — площадь ограждений, м²; t_B и t_H — температура внутри и снаружи помещения, °С (значения берут из таблиц для соответствующей зоны страны).

Теплота (кДж/ч), удаляемая из помещения,

Q_уд=cLγ_в(t_в-t_н),

где с— удельная теплоемкость, равная 0,051 к,Дж/кг°С; L — часовой воздухообмен, м³/ч; γ_в — плотность воздуха при t_B, кг/м³.

В уравнение баланса по влаге входят влаговыделения W_ж от животных, а также влага W_исп, испаряющаяся со смоченной поверхности и открытых водных поверхностей.

Смоченной поверхностью в животноводческом помещении счиают поверхность глубокой подстилки, вертикальные стены навозного лотка до водяного зеркала, площадь помещения на расстоянии 50 см от навозного лотка, поверхность влажного корма.

В случае применения гидросмыва навоза за смоченную поверхность принимают всю поверхность, подвергаемую гидросмыву. При содержании животных на решетчатых полах всю площадь этого пола считают смоченной поверхностью.

За открытую водную поверхность принимают водную поверхность поилок и навозных лотков.

На создание в помещении определенного влажностного баланса в значительной степени влияет система приточно-вытяжной вентиляции, следует учесть и влагу W_пр и W_уд, приносимую приточным и удаляемым воздухом.

Тогда уравнение влажностного баланса запишется так:

W_ж+ W_исп+ W_пр= W_уд^,

Воздухообмен — наиболее важный фактор регулируемого микроклимата. При недостаточном воздухообмене скапливаются вредные газы и усиливается образование конденсата (сырости), повышается температура. Слишком большой воздухообмен вызывает сквозняки и приводит к увеличению потерь теплоты животными. В то же время потребности животных и птицы в воздухе очень велики (табл. 5.1).

 

Таблица 5.1. Суточная потребность (кг) животных и птицы в корме, воде и воздухе (по Б. А. Рунову)

Вид животных	Корм	Вода	Воздух
Крупный рогатый скот	22,5
Свиньи	3,2	4,5
Птица	0,11	0,3	1,1

Расчет воздухообмена для холодного периода года проводится по влаге и обязательно проверяется по предельно допустимой концентрации углекислого газа (СО₂) в воздухе помещения.

Воздухообмен (м³/ч) по допустимому количеству углекислого газа, определяют по формуле

,

где m — число животных или птицы в помещении; Р — количество углекислого газа, выделяемого одним животным, л/ч; P₁ — содержание углекислого газа в свежем воздухе, л/м³ (принимается равным 0,3); Р₂ — предельно допустимая концентрация углекислого газа в воздухе помещения, л/м³.