Зоогигиеническая оценка овчарни на 835 овцематок

В холодный период года воздухообмен должен осуществляться вентиляцией с принудительным побуждением, в теплый – смешанной системой вентиляции.

Для холодного и переходного периодов воздухообмен для животноводческих помещений следует рассчитать по влаге с проверкой на углекислый газ, для теплого – по теплоизбыткам с проверкой на влажность. За расчетный принимают наибольший воздухообмен, по которому проектируют систему вентиляции.[6]

Часовой объем вентиляции - количество воздуха, которое необходимо подать в помещение в течение 1 часа, м3/ч;

Норма воздухообмена - количество воздуха, которое необходимо подать в помещение в течение 1 часа на 1 ц (кг) живой массы животного или на 1 голову, м3/ч;

Кратность воздухообмена - отношение часового объема вентиляции к внутреннему объему помещения.

В животноводческих помещениях в каждый сезон года превалируют (теплота, водяные пары, газы), величина которых влияет на расчетный объем приточного воздуха. Количество воздуха, подаваемого в животноводческие помещения, в холодный период года рассчитывают на удаление влаги с проверкой на углекислый газ, в теплый - на удаление теплоизбытков с проверкой на влажность. Расчетное значение относительной влажности и концентрации вредных газов в воздухе помещений принимают по действующим зоогигиеническим нормативам, приведенным в соответствующих нормах технологического проектирования. Расчетную относительную влажность наружного воздуха определяют по справочным климатическим данным в расчетный сезон года для заданной зоны.[7]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчетная часть

2.1 Расчет объемов вентиляции по влажности для марта

 

Для расчета воздухообмена, используют формулу:

  ,………………………………….(1)

где Lн2О - часовой объем вентиляции необходимый для поддержания влажности воздуха помещения в пределах оптимальных норм, /ч;

     Q – количество водяных паров, которое выделяют находящиеся в помещении животные за 1 час, г;

     q1 - абсолютная влажность воздуха помещения, при  относительной влажности 70%, г/ ;

      q2 - абсолютная влажность атмосферного воздуха, г/ .

Данные по выделению животными водяных паров, углекислоте, свободного тепла сведем в таблицу.

 

Таблица 1 - Выделение коровами СО2, водяных паров, свободного тепла

Группы животных, физиологическое состояние, продуктивность, живая  масса	Кол-во голов	СО2, л/ч	Водяные пары, г/ч	Свободное тепло, ккал/ч
Бараны, живая масса 70 кг	32	26× 32=832	3264	4480
Холостые овцематки, живая масса 55 кг	300	22×300= 6600	21300	36900
Суяглые овцематки, живая масса 65 кг	232	27×232= 6264	20184	33640
Подсосные овцематки, живая масса 75 кг	271	59×271= 15989	51219	85365
Итого	835	29685	95967	160385

 

Таким образом, все животные за 1 час выделяют в помещение 95967 г водяных паров.

Дополнительно с ограждающих конструкций, пола, кормушки, поилки и др. за 1 час поступает примерно 10 % от общего количества влаги.

Испарение влаги с ограждающих конструкций, поилок, кормушек в коровнике составляет 10%:

                Qи= 0,10×95967 = 9597 г/ч.

Следовательно, суммарное количество поступавших водяных паров (Q) составляет 105564 г/ч (95967 + 9597) .

Абсолютная влажность воздуха помещения (q1), при которой относительная будет соответствовать нормативной, определяем по формуле:

      ,……………………………………..(2)

где Е - максимальная влажность воздуха при нормативной температуре;

      R - нормативная относительная влажность.

По таблице максимальной упругости водяных паров находим, что максимальная влажность воздуха при + 10 °С равна 9,17, а относительная влажность в овчарне должна быть 75 %.

Находим величину q1:

    q1 =

г/м3.

Абсолютная влажность воздуха (q2 ) за март по Орловской области равна 2,8 г/ м3.

Подставив рассчитанные данные в формулу (1) для определения часового объема вентиляции, получим:

                     L =

м3/ч.

 

 

 

Кратность воздухообмена (Кр) в помещении определяют по формуле:

 

,……………………………………...(3)

где L - часовой объем вентиляции, м3/ч;

      Vп - объем помещения, м3.

Для определения кратности воздухообмена необходимо определить объем помещения. Он равен - 6156 м3  (18х114х3,0м).

Далее рассчитываем кратность воздухообмена по формуле:

 

При такой кратности воздухообмена в переходный период года можно применять вентиляция с механическим побуждением тяги воздуха и с подогревом подаваемого воздуха.

Объем вентиляции на одно животное определяют по формуле:

 

,……..…………………………………...(4)

 где L - часовой объем вентиляции; 

       n - количество находящихся в помещении животных .

 

м³/ч.

Воздухообмен на 1 ц живой массы животных определяют отношением часовой уровня воздухообмена на центнеры живой массы животных. Для определения необходимо знать живую массу животных в центнерах, которая составляет:

m =(70 ×32) + (300 × 55) + (232 × 65) + (271× 75) = 54145 кг = 541,45 ц.

Следовательно, воздухообмен на 1 ц массы животных равен 47,9 м³/ч (25937/541,45).

Получив данные расчета часового объема вентиляции, определяют общую площадь всех вытяжных и приточных каналов по формуле:

 

,……………………………….……..(5)

 

где S - суммарная площадь всех вытяжных каналов, м2;

      V - скорость движения воздуха в вытяжном канале зависящая от высоты шахты и от разности температур, м/с;

     t - расчетное время, 1ч= 3600 секунд.

Скорость движения воздуха в вытяжном канале (шахте) зависит от его высоты и разности температуры внутреннего и наружного воздуха.

Используя данные таблицы «Скорость движения воздуха в вентиляционных трубах при разной высоте труб и различной температуре воздуха внутри помещения и снаружи» определяем то, что при температуре  10˚С и высоте 4 м.

Подставив приведенные данные в формулу, получим площадь сечения вытяжных шахт:

При определении общей площади сечения приточных каналов исходят из того, что она составляет 80% (0,8 части) от площади сечения вытяжных каналов:

При сечении одной вытяжной трубы 1 м2 (1,0×1,0) находим, что при высоте 4 м количество работающих труб должно быть 7 шт.

Приточных каналов нет.

2.2 Расчет объемов  вентиляции по диоксиду углерода  для марта

 

Расчет начинаем из определения количества углекислоты, выделяемой животными.

Расчет часового объема вентиляции для переходного периода проверяем по углекислоте, используя формулу:

,…………………………………(6)

где L CO2 - часовой объем вентиляции, м3/ч;

      K - поступление углекислого газа в воздух помещения за 1 час, л;

      с1 - допустимая концентрация углекислоты в воздухе помещения,

л/ м3;

      с2 - содержание углекислоты в атмосферном воздухе, л/ м3.

Количество углекислоты, поступающей в помещение, зависит от вида, возраста, живой массы и продуктивности животных (табл. 30 практикум).

Количество углекислоты (К), поступающее в помещение в течение часа, - 29685  л/ч.

Допустимая концентрация углекислого газа в воздухе помещений приведена в зоогигиенических параметрах микроклимата и дана в процентах (табл. 2 - 5, Онегов А. П. и соавт. 1984). Содержание углекислого газа в атмосферном воздухе в среднем 0,03%, концентрацию в объемных процентах переводят на л/м3 следующим образом. Допустим, содержание углекислого газа в воздухе помещения для животных 0,25%, т. е. на 1000 л (или на 1 м3 ) воздуха допускается содержание 2,5 л СО2, 0,03% - 0,3 л/ м3. Содержание углекислоты в воздухе 0,03%, или С2 = 0,3 л/м3

.

 

 

Определяем кратность воздухообмена за час по формуле (3):

 

Объем вентиляции на одно животное определяем по формуле (4):

м³/ч.

Получив данные расчета часового объема вентиляции, определяют общую площадь всех вытяжных и приточных каналов по формуле (5):

При определении общей площади сечения приточных каналов исходят из того, что она составляет 80% (0,8 части) от площади сечения вытяжных каналов:

При сечении одной вытяжной трубы 1 м2 (1,0×1,0) находим, что при высоте 4 м количество работающих труб должно быть 4 шт.

 

2.3 Расчеты теплового  баланса овчарни для января

 

Количество выделяемого животными тепла, зависит от их вида, возраста, живой массы, продуктивности, физиологического состояния (табл. 30, практикум). Используя эти данные, определяют поступление тепла в помещение от всех животных в течение часа. Расход тепла на нагрев вентилируемого воздуха зависит от часового объема вентиляции и разности температур внутреннего и наружного воздуха. Его количество рассчитывают по формуле:

Qв = 0,24 × G × Δt, …………....…………………(7)

где Qв - расход тепла на нагревание вентилируемого воздуха, ккал/ч;

      0,24 - коэффициент удельной теплоемкости воздуха, ккал/кг/град;

      G - масса вентилируемого воздуха, кг/ч;

      Δt - разность между температурой внутри помещения и температурой наружного воздуха, °С.

Масса вентилируемого воздуха равна 34574 кг/ч. Для расчета теплопотерь на нагревание 25937 (см. расчет вентиляции по влажности) м³/ч необходимо объемные величины перевести в весовые: 1 м³/ч воздуха при температуре +5°С и среднем барометрическом давлении 755 мм рт. ст. составит 1,333 кг. Следовательно, масса всего вентилируемого воздуха будет равна 34574 (25937×1,333).

Отсюда, Qв = 0,24×25937×15,8° = 137959 ккал/ч.

Теплопотери через ограждающие конструкции помещения (стены, перекрытия, пол, окна, двери, ворота) зависят от их теплотехнических свойств (табл.32 - 35, практикум), площади, разности температур внутреннего и наружного воздуха.

Окон - (1,0×0,95×68) = 65 м2

Ворот - (2,4×2,4×4) = 23,04 м2

Стен - (18 × 3 ×2) + (114 × 3 ×2) = 792 м2

Площадь стен без окон и ворот - 792 - (65+25,04) = 704 м2

Перекрытия - (114×18) = 2052 м2

Пола - (114×18)= 2052 м2

Основные теплопотери через ограждающие конструкции определяют по формуле:

Qo = K × F × Δt, …………………………………(8)

где Qo - потери тепла через ограждающие конструкции, ккал/ч;

       К- коэффициент общей теплопередачи для каждой ограждающей конструкции, ккал/м2 • град • ч;

       F - площадь ограждающих конструкций, м2;

      Δt - разность между температурой внутри помещения и температурой наружного воздуха, °С.

 

Таблица 2 -Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

 

Наименование конструкций	F, м2	К  ккал/ч • м2 • град	FК, ккал/ч • град	Δt, °C	Общие тепло потери, ккал/ч
окна	65	5,0	325	15,8	5135
ворота	23,04	4,0	92,2	15,8	1456,8
стены	792	0, 3	237,6	15,8	3754,1
перекрытие	2052	0,3	615,6	15,8	9726,5
пол	2052	0,8	1641,6	15,8	25937,3
Итого			2912		46010

 

Теплопотери через ограждающие конструкции составляют Qo = 46010 ккал/ч.

С поверхности стен, потолков, увлажненных полов, подстилки, поилок, кормушек постоянно происходит испарение влаги, что сопровождается затратами тепла. Для испарения 1 г воды затрачивается 0,595 ккал тепла.

Количество влаги, которая поступает в помещение в результате испарения, зависит от вида животноводческого помещения, санитарного режима, подстилки. В зависимости от этих факторов доля испаряющейся влаги составляет 7-30% к количеству водяных паров, выделяемых всеми животными.

Теплопотери на испарение влаги определяют по формуле:

Qи = Wж × Ки × 0,595,… ………………………(9)

где Wж - количество влаги, выделяемой животными в парообразном состоянии, г/ч;

       Ки - коэффициент испарения;

       0,595 - количество тепла, необходимое на испарение 1 г воды,

 ккал /г.

Количество водяных паров, выделяемых животными в зимний период, составляет 95967 г/ч (таблица 1), величина коэффициента на испарение влаги в овчарне - 0,99.

Тогда Qи = 95967 × 0,99 × 0,595 = 56529,4 ккал/ч.

В холодное время года в большинстве зон страны для обеспечения требуемого воздухообмена и поддержания при этом оптимальной температуры в помещениях необходим дополнительный обогрев, интенсивность которого зависит от дефицита тепла.

Для этого определяют дефицит тепла (Д, ккал/ч) количество дополнительного тепла, необходимого для отопления здания.

Д = (Qв+Qо+Qи)–Qж,…… …………………….(10)

 

Отсюда, Д = (131104,6 + 46010 + 56529,4) - 160385 = 73259 ккал/ч.

Также важно знать, до какого уровня может снизиться температура в помещении при найденном дефиците тепла, а также определить уровень наружной температуры, при которой возможна эксплуатация вентиляции без отопления.

С этой целью развернутую формулу теплового баланса

Qж =Δt (G × 0,24+ΣKF)+Qи,…… ………………..(11)

преобразовывают в формулу для определения Δt нулевого теплового баланса.

,…………………...(12)

 

Тогда,   = 28°

Температура внутри помещения при данном дефиците тепла будет равна:

t в= Δt н.б.+ tн,………………………………..(13)

Температура в коровнике при данном дефиците тепла (без отопления) при наружной температуре минус 10,8°С повысится до 17,2° (28° + (-10,8°), что нельзя допускать по гигиеническим нормативам.

Температура наружного воздуха, при которой возможна вентиляция без отопления, равна:

t н = t в - Δt н. б,………… …………………..(14)

Температура наружного воздуха, при которой возможна вентиляция отопления, составит - 22° (6° - 28°).

Для обеспечения нормативного микроклимата необходимо отопление овчарни производительностью 73259 ккал/ч. Поскольку 1 кВт/ч электроэнергии дает 860 ккал, то для покрытия дефицита тепла потребуется (73259 : 860) = 85,2 кВт/ч.