Оборудование и система формирования параметров микроклимата в животноводческих помещениях.

1.Климатообразующие процессы, протекающие в природе, создают в окружающей нас воздушной среде тепловой и влажностный режим. Микроклиматом животноводческих помещений называется совокупность физических, химических факторов сформировавшейся внутри них воздушной среды. К важнейшим параметрам микроклимата относятся: температура и относительная влажность воздуха, скорость его движения, химический состав, а также наличие взвешенных частиц пыли и микроорганизмов. При оценке химического состава воздуха прежде всего определяют содержание вредных газов: углекислого, аммиака, сероводорода, окиси углерода, присутствие которых снижает сопротивляемость организма заболеваниям. Важными факторами, влияющими на формирование микроклимата, являются также освещенность; температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций, определяющая точку росы (точку выпадения конденсата); величина лучистого теплообмена между этими конструкциями и животными; ионизация воздуха и др.

2.По принципу действия системы вентиляции делят на естественную (гравитационную), принудительную с механическим побудителем потока и комбинированную. При естественной вентиляции воздухообмен происходит вследствие разности плотностей воздуха внутри и вне помещений, а также под влиянием ветра. Такая система не всегда может обеспечить достаточный воздухообмен. Принудительная вентиляция с механическим побудителем в свою очередь подразделяется на нагнетательную, вытяжную и нагнетательно-вытяжную. Кроме того, первая может быть без подогрева подаваемого в помещения воздуха или с подогревом.

В механической нагнетательной системе вентиляции теплоснабжение осуществляется от котельной, расположенной в молочном блоке и оборудованной паровым котлом КВ-300М или Д-721А.

Приточный воздух нагнетается вентилятором Ц4-70 №8 с подогревом в калорифере КФБ-7, после чего распределяется через перфорированные воздуховоды в верхней части стойлового помещения. Вытяжная часть вентиляции естественная, с удалением загрязненного воздуха через щель, устроенную между плитами по коньку крыши вдоль всего помещения.

В качестве самостоятельной вытяжная система применяется редко. Она принудительно с помощью осевых вентиляторов удаляет загрязненный воздух из помещения. При этом давление воздуха в последнем снижается, и наружный воздух устремляется внутрь через вентиляционные отверстия в щели. Такая система обслуживается комплектом оборудования «Климат – 4» без применения теплогенератора.

Воздухообмен, необходимый для животноводческих помещений, значительно превышает возможности естественной вентиляции, что требует установки нагнетательно - вытяжных систем с искусственным подогревом приточного воздуха в зимнее время (особенно свинарниках - маточниках и птичниках клеточного содержания с высокой концентрацией поголовья).

Нагнетательная механическая система подает на 15 – 20% воздуха больше, чем его проходит через вытяжную систему. Она способна обеспечить свежим воздухом в требуемом количестве любое место помещения. Промышленность выпускает специальные комплекты оборудования под общим названием «Климат», а также вентиляционно - отопительные агрегаты серии КПС и калориферные установки разной мощности для обслуживания специальных ферм и комплексов промышленного типа.

В зависимости от требуемого направления основного потока воздуха в помещении системы вентиляции бывают вертикальные и горизонтальные. Самой рациональной считается вертикальная подача воздуха по схеме сверху вниз. При данной системе вентиляции воздух нагнетают центробежные вентиляторы Ц4 – 70 № 7 или № 8, а удаляют его по этой схеме осевые вентиляторы серии ВО комплекта оборудования «Климат – 4», расположенные в стенах нижней части здания. Для аварийной вентиляции последние оборудуются вытяжными шахтами, снабженными утепленными клапанами.

В южных районах используют систему вентиляции с комплектами испарительного охлаждения КИО – 13. Кондиционер включает крышные вентиляторы, которые работают на приток, и вытяжные вентиляторы ВО, расположенные в стенах здания.

3.Потоки воздуха в животноводческих помещениях создают неодинаковую концентрацию вредных газов в разных местах здания. При отсутствии воздушных течений окись углерода и водяные пары, имея относительно малую массу, располагаются в верхней зоне помещения, углекислый газ СО₂ и аммиак NH₃ концентрируются над полом и в заглубленных объемах здания. Необходимый воздухообмен обычно рассчитывают по содержанию в воздухе углекислоты. Требуемый воздухообмен (м³/ч) определяется:

, (14.1)

где d – количество СО₂, выделяемое одним животным, л/ч;

m – количество животных данного вида в помещении;

d₂ – допустимое содержание СО₂ в воздухе помещения, л/м³;

d₁ – содержание СО₂ в наружном воздухе (0,3 – 0,4), л/м³.

С учетом регулировки принимают воздухообмен L_р=(2¸3) L. По нему рассчитывают сечение воздуховодов и подбирают вентиляторы.

Общая площадь F (м²) воздуховодных каналов определяется по формуле:

, (14.2)

где u - скорость движения воздуха в канале (м/с), зависящая от высоты канала

Н (м) и разности температуры t_в - t_н внутреннего и наружного воздуха

(14.3)

В исследованиях В. Рогова по воздухообмену в коровниках, оборудованных приточно - вытяжной вентиляцией с высотой вытяжных каналов 7м, скорость движения воздуха составляет 0,94 – 1,42 м/с при кратности воздухообмена 3,7 -5,5 в час; в коровнике, оборудованном вытяжной трубой значительно меньшей высотой, скорость движения воздуха была почти в 2 раза меньше и кратность воздухообмена была соответственно меньше. Недостаточно воздухообмена обусловила в этом коровнике высокую влажность и повышенную концентрацию углекислого газа. Потребное количество z вентиляционных каналов можно найти из выражения:

, (14.4)

где f – принятое сечение канала, м².

Кратность воздухообмена в животноводческом помещении можно найти по формуле:

, (14.5)

где L_p – величина воздухообмена, м³/ч;

V – объем помещения, м³.

Для принудительной вентиляции требуемый вентилятор подбирают по величине воздухообмена L_p и напору, необходимому для преодоления сопротивления движению воздуха в канале вентиляционного устройства.

Центробежные вентиляторы выбирают по их аэродинамическим характеристикам – номограммам. По номограмме при известном значении воздухопроизводительности и напора из точки на оси ординат, соответствующей расчетной воздухопроизводительности, например L_p=Q=11000 м³/ч, проводится горизонталь до пересечения с линией номера вентилятора, например №5. Проведенная из этой точки вертикаль до пересечения с линией требуемого напора, например Н=700 Па, дает точку, которая показывает коэффициент полезного действия вентилятора h и безразмерный параметр А=n № . В примере h=0,5 и А=4500. Отсюда находят частоту вращения вентилятора:

, об/мин. 14.6)

Методом подбора можно найти центробежный вентилятор с более высоким к.п.д.

При установке вентиляторов в вытяжных шахтах поступления свежего воздуха обычно происходит без его предварительного подогрева. Если вентиляторы устанавливаются в приточных каналах, значительно удобнее применять предварительный нагрев воздуха для помещений, в которых недостаточно тепла. Такие установки получили название вентиляционно-калориферных. Для отопления и вентиляции животноводческих построек разработаны отопительно-вентиляционные комплекты, включающие теплогенераторы, калориферы, осевые или центробежные вентиляторы.

Литература

1. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. – Л.: Агропромиздат, 1985.

2. Белянчиков Н.Н., Беляхов И.П., Кожевников Г.Н. и др. Механизация технологических процессов. – М.: Агропромиздат, 1989.

3. Брагинец Н.В., Палишкин Д.А. Курсовое и дипломное проектирование по механизации животноводства. – М.: Колос, 1991.