В животноводческих помещениях

1. Понятие и основные параметры микроклимата. Влияние микроклимата на продуктивность животных и птицы.

2. Системы вентиляции, отопления и кондиционирования.

3. Технические средства для создания оптимального микроклимата в помещениях: вентиляционные установки, системы воздушного отопления, теплогенераторы, тепловентиляторы, приточно-вытяжные установки, калориферы, средства местного обогрева.

4. Элементы расчета воздухообмена, отопления и вентиляции.

При изучении этой темы надо уяснить понятие микроклимата и факторы, оказывающие влияние на формулирование оптимальных параметров микроклимата и продуктивность животных. Нормы естественного и искусственного освещения; воздухообмен и тепловой баланс. Уяснить классификацию и порядок расчета систем вентиляции.

Для обеспечения высокой устойчивости животных к заболеваниям, максимальной их продуктивности, снижения себестоимости продукции необходимо заботиться о создании для животноводческого комплекса благоприятных факторов окружающей среды, основными из которых являются температура, влажность, загазованность и подвижность воздуха.

Создание в животноводческих помещениях оптимального микроклимата имеет важное значение не только для здоровья животных, но и для продления срока службы основных производственных зданий, улучшения эксплуатации технологического оборудования и условий труда обслуживающего персонала.

Причины ухудшения микроклимата большинства эксплуатируемых животноводческих помещений заключаются в низкой теплозащите осаждающих конструкций, неквалифицированной эксплуатации отопительно-вентиляционного оборудования, а также неправильной организации воздухообмена.

Вопросы для самопроверки

1. Какие факторы определяют микроклимат в животноводческих и птицеводческих помещениях?

2. Какими техническими средствами обеспечивается воздухообмен и тепловой баланс в животноводческих помещениях?

3. Что такое кратность воздухообмена?

4. Порядок расчета кратности воздухообмена и выбор системы вентиляции по его значениям.

Д о п о л н и т е л ь н а я л и т е р а т у р а

1. А н т о н о в П. П. Микроклимат на фермах и комплексах. – М.: Россельхозиздат. 1987.

2. К о р о т к о в Е. Н. Специализированное отопительно-вентиляционное оборудование животноводческих комплексов. – М.: Агропромиздат, 1987. – 356 с.

3. Ц у б а н о в А. Г. Теплоснабжение, отопление и вентиляция животноводческих помещений. – Мн.: Ураджай, 1987.– 150 с.

Методика технологических расчетов. Часовой воздухообмен (м³/ч) по содержанию углекислого газа и влаги V_W определяют по следующим формулам:

(1)

где С_i– количество углекислого газа, выделяемого одним животным, л/ч;

m_i – количество животных i-й группы, гол.;

C₁ – допустимое количество углекислого газа в воздухе помещения, л/м³, C₁= 2,5…3,0 л/м³;

С₂ – содержание углекислого газа в приточном воздухе, л/м³, С₂ = 0,3...0,4 л/м³;

W_i– количество водяного пара, выделяемого одним животным в течение часа, г/ч;

b – коэффициент, учитывающий испарение влаги с пола, кормушек, автопоилок и т.д.;

W₁ – допустимое количество водяного пара в воздухе помещения, (абсолютная влажность), г/м³;

(2)

где w – нормативная относительная влажность воздуха в животноводческих помещениях, %;

W_макс – максимальная влажность воздуха при данной температуре, г/м³;

W₂ – средняя абсолютная влажность приточного воздуха, г/м³, W₂ = 3,2…3,3 г/м³.

Из полученных по формулам результатов для важнейших расчетов выбирают максимальный воздухообмен.

Кратность часового воздухообмена (ч^–1) определяется следующим отношением:

(3)

где V_пом – объем помещения, м³.

Кратность часового воздухообмена для молодняка раннего возраста и маточного поголовья допускается не больше 3 раз в час, для остальных животных – не более 5.

При кратности воздухообмена К < 3 выбирают естественную вентиляцию, при К=3…5 – принудительную вентиляцию без подогрева подаваемого воздуха и при К > 5 – принудительную вентиляцию с подогревом подаваемого воздуха.

При естественной вентиляции воздухообмен происходит вследствие разности температур внутри и снаружи помещения. Воздух в помещении перемещается по каналу снизу вверх.

Сечение вытяжных и приточных каналов (м²)

(4)

где V – часовой воздухообмен по углекислому газу или по влаге, м³/ч;

– скорость воздуха в канале, м/с.

Скорость воздуха в канале

(5)

где h – высота канала (h = 3 м);

(t₁–t₂) – разность температур внутреннего и наружного воздуха, град.

Количество вытяжных каналов определяют из выражения

(6)

где f – площадь сечения одного канала, м².

Площадь сечения вытяжных каналов принимается 0,25; 0,36; 0,5; 1 м² и более, а приточных – 0,04 и 0,06 м².

В принудительной вентиляционной системе поступление свежего воздуха обеспечивается приточными вентиляционными установками. Применяют вентиляторы низкого давления (до 980 Па) и среднего (2940 Па).

Расчет принудительной вентиляционной системы ведется с учетом того, что она должна работать периодически, поэтому подача системы должна быть в 2–3 раза больше расчетной величины воздухообмена, т.е.

(7)

Требуемый вентилятор подбирают по величине воздухообмена V_вс и требуемому напору, необходимому для преодоления сопротивления движению воздуха в канале вентиляционной системы. Объемную подачу вентилятора (м³/ч) определяют по формуле

(8)

где m_к – число вытяжных каналов.

При подаче Q_в £ 8000 м³/ч выбирают схему с одним вентилятором, при Q_в > 8000 м³/ч – с несколькими, при этом объемная подача одного вентилятора не должна быть более 8000 м³/ч.

Диаметр воздуховода (м) определяют по формуле

(9)

где Q_в – подача вентилятора, м³/ч;

– скорость воздуха в воздуховоде, которая принимается равной 12…15 м/с.

Необходимый напор вентилятора Н (Па) определяют как сумму потерь давления от трения воздуха о воздуховод на прямолинейных участках (Н_тр) и местных сопротивлений (h_м.с) по формуле

(10)

где Н – полный напор вентилятора, Па;

r – плотность воздуха, r = 1,2…1,3 кг/м³;

– скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

d – диаметр воздуховода, м;

l – коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе, l = 0,02…0,03;

L – длина трубопровода на прямолинейном участке, м;

Sx – сумма коэффициентов местных сопротивлений. Определяется по табл. 2.

Т а б л и ц а 2. Значение коэффициентов потерь напора от местных сопротивлений

Место потерь напора	Величина коэффициента
Колено с углом:
90°	1,1
120°	0,55
150°	0,20
Отвод	0,15-0,25
Внезапное сужение при Fo/Fм , равном:
0,l	0,29
0,3	0,25
0,5	0,18
Внезапное расширение при Fo/Fм , равном
0,1	0,81
0,3	0,49
0,5	0,25
Дроссель или задвижка	0,01–0,08
Сетка	0,1
Жалюзи на выходе	3,0
Жалюзи на входе	0,5

П р и м е ч а н и е. F_o – площадь поперечного сечения отвода; F_м – площадь поперечного сечения магистрального воздуховода.

По полученным величинам Q_в, Н и скорости воздуха по характеристике определяют номер вентилятора.

Расчетная мощность электродвигателя для привода вентилятора Вт определяется по формуле

(11)

где 9,81 – ускорение свободного падения, м/с²;

Q_в – подача вентилятора, м³/ч;

Н – полный напор вентилятора, Па;

h_в – к.п.д. вентилятора (для центробежных вентиляторов h_в = 0,4…0,6; для осевых h_в = 0,2…0,3);

h_пер – к.п.д. передачи (для ременных передач h_пер = 0,95).

Полученную расчетную мощность двигателя увеличивают при N < 1,5 кВт на 50%, при N = 2 кВт – на 25%, при N = 4…7 кВт – на 20% и при N > 7,5 кВт – на 10%, т.е.

(12)

где К_м – коэффициент запаса мощности.

Пример. N = 2 кВт, тогда К_м = 0,25, а N_уст = 2 + 0,25·2 = 2,5 кВт.

Дефицит теплового потока (Дж/ч или ккал/ч) для отопления животноводческого помещения

(13)

где Q₁ – поток теплоты, теряемой наружу сквозь ограждающие строительные конструкции, Дж/ч (ккал/ч);

Q₂ – поток теплоты, теряемой с удаляемым воздухом при вентиляции, Дж/ч (ккал/ч);

Q₃ – случайные потери потока тепла, (Дж/ч или ккал/ч);

Q_ж – поток теплоты, выделяемой животными или птицей, Дж/ч (ккал/ч),

(14)

где Sk – суммарный коэффициент теплопередачи ограждающих строительных конструкций, Вт/(м²·ч °С).

F – площадь поверхностей, теряющих поток теплоты, м²;

t_в и t_н – температура воздуха соответственно в помещении и снаружи, °С.

Поток теплоты, теряемой с удаляемым воздухом при вентиляции

(15)

где С – удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг °С (0,24 ккал/кг °С);

V – значение воздухообмена, м³/c;

r – плотность воздуха (1,2…1,3 кг/м³);

t_в – внутренняя температура помещения, t_в = 10°С;

t_м – расчетная вентиляционная температура наружного воздуха, t_м = –18°С.

Поток теплоты (Дж/ч или ккал/ч), выделяемой животными или птицей, определяется по зависимости

(16)

где q_i – поток теплоты, выделяемой одним животным данного вида (табл. 3), Дж/ч (ккал/ч);

m_i – количество животных данного вида в помещении.

Т а б л и ц а 3. Количество тепла, углекислоты и водяных паров, выделяемых животными

Вид животных	Живая масса животных, кг	Количество тепла, кДж/ч (ккал/ч)	Количество углекислоты, л/ч	Выделение паров воды, г/ч
Стельные сухостойные коровы и нетели за два месяца до отела		2,82 (0,67)
	3,46 (0,82)
	4,13 (0,99)
Коровы дойные с уровнем лактации 10 л		2,89 (0,69)
	3,44 (0,82)
Дойные коровы с уровнем лактации 30 л		4,21 (1,0)
	4,83 (1,15)
	5,45 (1,3)
Свиньи на откорме		1,08 (0,26)
	1,42 (0,34)
Свиноматка с приплодом		17,5 (0,42)
	2,11 (0,15)
Супоросная свиноматка		1,15 (0,27)
	1,32 (0,31)
	0,43 (0,1)
Овцы		0,43 (0,1)
	0,5 (0,12)
	0,54 (0,13)