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. 148) тепло- и влатообменных процес­сов в животноводческом помещении.

Из этой схемы видно, что уигргегпчсское состояние воздушной среды в жппот;;ОЕ;одчсских помещениях характеризуется взаимо­действием и основном трех систем: энергетического обмена в орга­низме. Ж1шо1!!ых; тепло- и влагообменных процессов, происходя­щих на ограждающих конструкциях (покрытиях, стенах, окнах, полах); энергетических процессов, характеризующихся действием отопителыю-вентнляцнонных систем.

Каждая из этих систем имеет сбои закономерности в образо­вании и рагпростр.-шени!; составляющих тепло- и влагообменных процессов в животноводческом помещении.

Уравнение теплового баланса в животноводческом помещении

имеет следующий вид;

для холодного периода года

Уж "Г Уцр Уогр ⁼⁼ ууд!

для теплого периода года

Ож + Опр + Ос. р == «Зуд,

где (?„; - теплота, 1»,1Д(л)1см,тя жппотпымп; (?цр — количество теплоты, посту­пающей с приточным, подогретым ноздухом; ^„гр — геплопотерн через ограждаю-

Рис. 148. Схема энергетического баланса животноводческого помещения:

^.„д, №уд 9"д ^— соотвегстиенпо количссто воздуха, влаги, теплоты, удаляемое из по­мещения системой вентиляции; ^],р, Ч^р. 'Зцр — Соответственно количество воя^уха,

влаги, теплоты, подаваемое в помещение приточноД системой; Оцот' Слот' ^пот — тепло-потери чере^ покрытия, стены, окна; Оцеп- ^исп — количество теплоты и влаги в про­цессе исча;)С;|;|я с открытой водной и смоченной поверхностей; Од^ „, 0^ р — количество теплоты, посту плюще-е в помещение от солнечной радиации соответственно через покры­тия и окна; 1,);д, НУ ^ — количество теплоты и влаги, выделяемое животными.

щие конструкции, стены, окна, ворота, покрытия, полы; Ууд—кплпчсгтпо теплоты, удаляемой с отсасываемым воздухом; Ос. р—теплота, попуп.пош,;!!! через стеклянные поверхности ограждений от солнечной радиации.

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

<Э;к = ^ж (^ж — ^о) т,

где йт—коэффициент теплоотдачи, кДж/м^ч^С; Р-^—площадь поверхности тела животного, м²; /;к и/о — температура соответственно поверхности тела жи­вотного и окружающего воздуха, °С; т — число животных в помещении.

Тепловые потери (кДж/ч) помещения

<?огр== 1]^в-<н),

где 1г — коэффициент теплоотдачи материала ограждений помещения, кДж/м² •ч'''С; /'' — площадь (ирлжлспцп, м"; /ц и /,, —температура внутри и

страны).

Теплота (кДж/ч), удаляемая из помещения,

Ууд ^{= с}'-•Vв ('в — ^н)!

где с— удельная теплоемкость, равная 0,051 кДж/кг'°С; Ь — часовой.воздухо­обмен, м^ч; Ув — плотность воздуха при г'в. кг/м³.

В уравнение баланса по влаге входят влаговыделения 1У,;;

от животных, а также влага ^щ..,,, пснаряюищяся со смоченной поверхности и открытых подлых поверхностен.

Смоченной ноцсрхиосгмо и животноводческом помещении счи­тают поверхность глубокои 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 иогерхпостмо.

За открытую водную поперхиоеп. принимают иодпую поверх­ность ПОИЛОК Н 11;;1Н):(НЫ.\ ЛО-1 1(011.

На сочданис и помещении определенного слажностиого баланса в значительно!"! степени влияет система приточио-вытяжной вен­тиляции, следует учесть и влагу 1^цр и \Ууц, приносимую приточ­ным и удаляемым воздухом.

Тогда уравнение влажностного баланса запишется так:

^л, + ^исп + ^пр = ^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. 14).

шин- " -"-<и^«»~ у1^ ^. .-. -;-„-,,
Вид животных	Корм	Вода	Воздух
Свиньи	рогатый	скот 22,5 45 90 3,2 4,5 40
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 (СОд) в воздухе помещения.

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

^со; == Рт/(Р., - Р^),

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

§ 4. Вентиляционное и отопительное оборудование

Осевые вентиляторы низкого давления (до

1,96 кПа), применяемые в вентиляционных системах животновод­ческих помещений, можно устанавливать в стенных проемах и непосредственно в воздуховодах. Довольно часто такие вентиля­торы размещают на кровлях зданий; при этом длина воздуховодов и расход материалов могут быть сокращены до минимума.

Вентиляторы должны удовлетворять двум требованиям: по­стоянно удалять излишки влаги, выделяемой животными в зимнее время (вентилятор работает при малой частоте вращения), и уда­лять излишки теплоты в летний период (вентилятор работает при повышенной частоте вращения). Чтобы обеспечить необходимый воздухообмен при заданных температурных режимах, вентиля­ционная система должна быть достаточно гибкой. В зимнее время воздух желательно подавать постоянно, а в летнее — периоди­чески. Для этого в системе предусмотрены двухскоростные венти­ляторы, хотя часто вместо одного доухскоростного устанавливают два: небольшой—для постоянной работы и большой—для периодической, когда требуется подать значительное количество

Воздуха.

Воздухоприемные и вытяжные шахты (см. рис. 147, а) устра­ивают с внутренними водонепроницаемыми поверхностями. Чтобы, водяные пары не конденсировались на внутренних поверхностях шахты с естественной вытяжкой, ее утепляют.

Шахты снабжают запор но-регулирующими устройствами (дрос­сель-клапанами, задвижками), предназначенными для отклю­чения отдельных участков или всей системы и регулировки воздухообмена.

Приточные вытяжные вентиляционные (микроклиматические) камеры (см. рис. 147, б) — это изолированные помещения, встра­иваемые или пристраиваемые к основному животноводческому помещению.

В камерах устанавливают оборудование вентиляционных систем. По назначению камеры подразделяются на приточные и вытяжные.

Вентиляционные каналы устраивают под полом помещений, внутри ограждающих конструкций или делают приставными. В качестве материала используют кирпич, сборные железобетон­ные конструкции, асбестоцемептные трубы, короба и шлако­бетонные плиты. Для отпод;! образующегося конденсата каналы прокл;1ды|!;иот г уклоном и сторону динжсппя но.чдуха. В местах ответвлении или поворотов капала предусматривают кслодцы для сбора воды или отводы в канализацию.

Воздуховоды в животноводческих помещениях прокладывают по стенам, потолку, колоннам и другим строительным конструк­циям зданий. В основном применяют воздуховоды круглого сече­ния, изготовленные из стали, дерева, асбестоцементных и кера­мических труб, а также из синтетических материалов. Для защиты

ОТ КОРРОЗИИ ('Т;1Л!,111,1С ПО:;.Чу\-01!ОДЫ 11:И1уТ|)П 11 С11;1руЖП ПОКр1,1ВаЮТ

защитными ио;|оего1"п<нм11 л;и<;1М1] пли шготонляют из оцинкован­ной СТ;1Л11.

3;111ор|Е(>-|)е1улирующие устройства устанавливают в тех местах вентиляционной сети, где необходимо регулировать количество проходящего воздуха (у вентиляторов, у приточных и вытяжных отверстий и др.).

Дроссель-клапаны и шиберы, имеющие фиксаторы для уста­новки в определенном положении, клк прлгнло, изготовляют из стали; если необходимо, п.\ делают утепленными.

Насадкии воздухораспределители неполь,чуют для рассредо­точенном 1ЮД;1'111 1)0:'.Ду.'(;1.

Все НрПТОЧНЫе II 1)1>1ТЯ/!<111.1С ОТИСрСТНЯ ВСПТПЛЯППОННЫХ СПСТёМ,

не имеющих специальных насадок, снабжают жалюзпйными решетками. Вентиляционная система должна быть герметизиро­вана.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы позволяют уменьшить или совсем предотвратить проникновение холодного воздуха в по­мещение. Принцип действия воздушных (без подогрева) и воздуш­но-тепловых (с подогревом приточного воздуха) завес заключается в том, что холодный или подогретый воздух подается вентилятором в воздуховыпускаемые конструкции, расположенные внизу и сбоку от входа в помещение. Нижние зпсе.сы экономичнее и эффек­тивнее, однако они часто засоряются. Боковые завесы обычно изготовляют из листовой стали, а нижние — из кирпича и бетона.

Рис. 149. Схема работы агрегата ПВУ-4:

/ — шарнирные отражатели; 2 — наружный цилиндр; 3 •— козырек-отражатель; 4 — цилиндрические заслонки; 5 — кольцевой приточный канал; 6 — внутренний цилиндр;

7 — крыльчатки вентилятора; 8 — нагревательные элемен­ты ТЭН-26 и ТЭН-27.

Автоматическиеустройства, регулиру­ющие ('б',ем вентиляции в зависимости от условии микроклимата помещений, широко применяют в животноводстве.

Наиболее распространены п животно­водческих помещениях полупроводниковые двухпозиционные терморегуляторы ПТР-2, пропорциональные ПТР-П и биметалличе­ские датчики ДТКМ.

Приточно-вытяжные установки типа ПВУ(рис. 149) автоматически поддерживают за­данную температуру воздуха в помещении и регулируют воздухообмен в зависимости от наружной и внутренней температуры.

Установка состоит из приточно.-вытяжных шахт (с цилиндри­ческими заслонками), установленных в перекрытии здания, сило­вых блоков с вентиляторами и пульта управления с датчиками. Для подогрева холодного приточного воздуха используются

электронагревательные элементы.

В установках ПВУ поток свежего воздуха омывает потолочное перекрытие и стены помещения, поступает в зону, где содержатся животные, захватывает загрязненным поздух и направляет его к всасывающему отверстию вентилятора. Отличительная особен­ность установок ПВУ — совмещение притока и вытяжки в одном агрегате (шахте), что исключает необходимость устройства возду­ховодов. Производительность установок ПВУ-4, ПВУ-6 и ПВУ-9 соответственно 4000, 6000 и 9000 м^ч приточного воздуха, а уста­новленная мощность нагревательных элементов 15... 19 кВт.

Комплекты оборудования «Климат» предназначены для авто­матизированной вытяжной вентиляции в животноводческих по­мещениях. Комплекты снабжены системами воздушного обогрева при помощи отопнтельно-вечтнляционных агрегатов с водяными (паровыми) калориферами. ;<имои необходимая температура воз­духа и помеш.снии поддерживается путем одновременного автома­тического изменения частоты сращения вытяжных и приточных вентиляторов вплоть до их полного отключения («Климат-2» и «Климат-4») или изменения теплоотдачи калориферов («Кли­мат-3»).

Комплект «Клнмат-2» позволяет регулировать относитель­ную влажность воздуха при помощи турбоувлажнителей (только в сторону увеличения), а «Климат-4», кроме того, и осушать воздух.

Во всех комплектах предусмотрена защита калориферов от замерзания при уменьшении температуры воды в обратном чрубо-нроводе ниже 30 °С. Летом температуру воздуха в, помещении регулируют, изменяя частоту вращения вала вытяжных венти­ляторов. Приточные установки могут работать при самой низкой частоте вращения только для поддержания необходимой влаж­ности.

Для регулировки температурного режима воздуха применяют нагревательные приборы, системы отопления и специальные уста­новки: теплогенераторы, калориферы, котлы-преобразователи, устройства для подогрева пола и др.

Теплогенераторытипа ТГ предназначены для воздушного отопления и вентиляции животноводческих, производственных и служебных 1юм('ч1,1.'и1и"1, а также для досупшваиня травы спосо­бом ак'1 !|Ык»1 я 1'1||.;1||[)()1'аиня, сушки :;(.'|)иа и семян.

Работает чакон тепло! оператор следующим образом. Воздух подается вснтпля-юром 2 (рис. 150) в теплообменник 7. Часть воздуха из общего потока поступает к форсунке 6 для распылива-ння и горения топлива.

Рабочая смесь, воспламененная от искры, сгорает в камере 8 и нагревает ее стенки. Последние передают теплоту омывающему их воздуху. Отработанные газы выходят в дымовую трубу и одно­временно подогревают воздух и трубе. 11агретый воздух выбра­сывается под давлением пентнлятора в распределительное устрой-

Рис. 150. Генератор ТГ-150;

^ — станина; 2 — вентилятор; 3 — трансформатор; 4 — электродвигатель; 5 — электро­магнитный клапан; 6 — форсунка; 7 — теплообменник; 8 — камера сгорания? 9 — воДо" нагреватель.

ство, через окна которого выходит в помещение, имея температуру 60 ... 65 °С.

Система подачи топлива состоит из двух емкостей топливного бака (верхней разборной и нижней запасной), насоса для подачи топлива из нижнего бака в верхний, форсунки для распыливания и смешивания топлива с воздухом, топливопроводов и контрольно-измерительных приборов.

Топливо из нижней емкости перекачивается в верхнюю насосом с ручным приводом. Для 4'чльтрации топлива в топливоподающей магистрали установлен фильтр. Топлшю из верхней емкости подастся к форсунке самотеком.

С целью предотвращения взрыва топлива в раскаленной ка­мере сгорания при прекращении подачи электроэнергии или срыве форсунки предусмотрена защита, отключающая подачу топ­лива. »

Водогрейные и паровые котлы являются частью котельной установки животноводческой или птицеводческой фермы (ком­плекса).

Водогрейные чугунные котлы КЧ-2 «Универсал-6» и КЧ-3 «сЭнергия-6» состоят из отдельных полых секции, соединенных между собой в пакеты. Благодаря этому можно изменять число секций, подбирая расчетную поверхность нагрева, а также за­менять секции, поврежденные при аварии. Котлы могут работать на твердом, жидком и газообразном топливе.

Котлы-парообразователи низкого давления с вертикальным и горизонтальным размещением нашли самое широкое применение па фермах и комплексах страны. Они просты по устройству, на­дежны в работе, оборудованы системой автоматической регули­ровки. Паропроизводнтелыюсгь котла КВ-ЗООМ составляет 250 ... 400 кг/ч, а КТ-1500 до 1500 кг/ч. На крупных комплексах и птице­фабриках применяют паровые котлы ДКРВ (двухбарабанные, реконструированные, водоструйные) с высокой паропроизводи-тельностью: от 2,5 до 20 т/ч. Они работают на газе, мазуте и твер­дом топливе.

Калориферныеустановки предназначены для отопления жи­вотноводческих помещений. Установки в зависимости от вида теплоносителя подразделяют на паровые, водяные, электрические и газовые.

Калориферные установки включают в себя источники теплоты, теплообменники и устройства для перемещения теплоносителя.

Теплообменники паровых и водяных калориферов состоят из пакета труб (в три или четыре ряда), концы которых заделанм в камеры. Теплоноситель (пар или горячая вода) подается в верх нюю камеру, а удаляется через патрубок нижней камеры. При продувании воздуха вентилятором через систему труб он нагре­вается. Для лучшего теплообмена и увеличения коэффициен'1.1 теплоотдачи у некоторых калориферов (КФСО, КФБО) труГи.1 обвиты стальной лентой.

Электрические калориферы имеют меньшие габаритные раз­меры и металлоемкость, чем водяные, поэтому их совмещают в одном агрегате с вентиляционными установками. Они более надежны в работе и не требуют постоянного ухода. Их легче автоматизировать. Электрокалориферы рассчитаны на работу в среде повышенной влажности, содержащей активные примеси. Широкое применение нашли калориферы с оребренными трубча­тыми электронагревателями (ТЭНами) типа СФОА, имеющими мощность от 45 до 94 кВт.