Глава 6 Расчет объема вентиляции и теплового баланса помещения

Расчет объема вентиляции помещений для животных

В настоящее время в животноводческих помещениях применяют вентиляционные системы с естественным побуждением движения воздуха, с механическим и комбинированного действия – чаще всего приток с механическим побуждением, а вытяжка – естественная.

Часовой объем вентиляции рассчитывают по влажности и диоксиду углерода (для птиц);

.Для расчета часового объема вентиляции необходимы следующие данные:

- количество, вид, возраст, продуктивность, масса животных (птиц);

- объем помещения;

- нормативные показатели температуры, относительной и абсолютной влажности, диоксида углерода в помещении и эти же показатели атмосферного воздуха данной местности в переходный период.

1. Определить часовой объем вентиляции по влажности воздуха (для птиц по диоксиду углерода)

Q + a

L = --------, где L - часовой объем вентиляции, м³/час;

g₁ – g₂

Q - количество водяных паров, выделяемых всем поголовьем за 1 час (таблица 25);

а – процентная надбавка на испарение влаги с ограждающих элементов, которая зависит от вида животных, способа их содержания, способа навозоудаления, санитарного состояния помещения (таблица;

g₁ - абсолютная влажность в помещении (г/м³), при котором относительная влажность, находится в пределах нормы (таблица);

g₂ - абсолютная влажность наружного воздуха (г/м³), вводимого в помещение в переходный период данной местности (таблица).

L

2. Определить кратность воздухообмена Кр. = --- ----, где L

V

часовой объем вентиляции, м³/час, а V - объем помещения, м³.

3. Определить воздухообмен на 100 кг массы животного.

4.Определить площадь сечения и количество вытяжных и приточных каналов

Расчет по диоксиду углерода:

С

L = ---------

с₁ - с₂

L – часовой объем вентиляции, м³/час;

С - количество диоксида углерода, которое выделяют животные (птица) за 1 час (таблица 8);

с₁ – нормативное количество диоксида углерода в помещении для данной группы, л/м³ (норма 1,5 до 2,5 л/м³);

с₂ - количество диоксида углерода наружного воздуха, л/м³ (0,3 л/м³).

Расчет теплового баланса животноводческих помещений

Для того, чтобы правильно решить вопрос оптимизации микроклимата в животноводческих помещениях в холодный период времени, необходимо провести расчет теплового баланса. Для расчета теплового баланса необходимо знать величину поступления тепла в помещение и его расход.

Поступление тепла в помещение определяется количеством тепла, поступающего от всех животных, содержащихся в данном помещении.

Расход тепла определяется количеством тепла расходуемого на:

-обогрев приточного воздуха;

-обогрев ограждающих конструкций;

-испарение влаги с ограждающих конструкций.

Q _{приход =} Q _вен. + Q _огр. + Q _исп.

Тепловой баланс может быть нулевым, когда приход равен расходу тепла; положительным, если приход больше расхода и отрицательным – приход тепла меньше его расхода.

Для расчета теплового баланса необходимы следующие данные:

-количество животных, их возраст, масса, физиологическое состояние;

-теплотехническая характеристика всех ограждающих конструкций и их площадь;

-нормативные показатели температуры, относительной и абсолютной влажности в помещении, для данной группы животных;

-температура и абсолютная влажность наружного воздуха в данной местности в январе месяце.

· Найти приход тепла.

Поступление тепла в помещение определяется количеством свободного тепла, выделяемого всеми животными за 1 час. Количество выделяемой энергии будет зависеть от вида, возраста, массы, продуктивности животных (таблица)

· Расход тепла:

А. На обогрев приточного воздуха.

Q _вен. = Dt ⁰ (0,24 х L), где

Q _вен. – расход тепла на обогрев приточного воздуха до нормативной температуры (кал/ч);

Dt⁰ – разность температуры наружного воздуха и нормативной температурой внутри помещения для данной группы животных; средняя температура в январе месяце в г. Калуга составляет – 6,8⁰С.

L – часовой объем вентиляции воздуха (м³/ч);

0,24 - кал/ч идет на обогрев 1 грамма воздуха на 1⁰С.

Q

L = -----------

g₁ – g₂

Q – количество влаги, выделяемое всеми животными за 1 час (таб.);

g₁ - абсолютная влажность в помещении, при которой относительная находится в пределах нормы (таб.);

g₂ - абсолютная влажность воздуха данной местности в январе месяце (таб.).

Перевести объемную величину в весовую (таблица).

Б. На испарение влаги с ограждающих конструкций.

Q _исп. = 0,595 х а

0,595 ккал/ч идет на испарение 1 г влаги;

а – процентная надбавка влаги, находящейся на ограждающих конструкциях (таблица).

В. На обогрев ограждающих конструкций здания

Q _огр. = Dt⁰ (å S К), где

Q _огр – количество тепла, расходуемого на обогрев всех ограждающих элементов здания, ккал/ч;

Dt⁰ – разность температур внутри помещения и наружного воздуха в январе месяце в данной местности;

(å S К) – сумма всех площадей ограждающих конструкций умноженных на коэффициент теплопроводности данного строительного материала. Коэффициент теплопроводности – таблица.

· Определить фактическую температуру в помещении, или Dt⁰ нулевого баланса.

Q _{приход.} - Q _исп.

Dt⁰ _н.б. = ---------------------------

(0,24 х L) + (å S К)

Рассчитать экономический ущерб при снижении температуры ниже нормативной. Если фактическая температура в помещении ниже нормативной, это повлечет за собой увеличение относительной влажности воздуха и к потере продуктивности животных. Известно, что при понижении температуры помещения на 1°С животные теряют молочную продуктивность на 3,3%, прирост живой массы – 15-20%, яйценоскость –12-19%, а при повышении влажности (более 85%) на каждый 1% молочная продуктивность снижается на 1,1%.(С.И.Плященко,1985).

Таблица 25 - Количество выделяемого тепла, водяных паров и диоксида углерода.

Группа животных, птиц	Масса животных, кг.	Выделено на 1 голову
Свободного тепла, кал/ч	Водяных паров, г/ч	Диоксида углерода, л/ч
Крупный рогатый скот
Коровы стельные (сухостойные) и нетели за 2 месяца до отела
Коровы лактирующиеся при уровне лактации в сутки, л:
5 л
10 л
15 л
Быки – производители
Телята в возрасте до 6 мес.		59,1	33,8
	80,7	46,2
		57,3
		69,7
		80,9
		88,8
		94,7
Ремонтный молодняк в возрасте 6 мес. и старше
Молодняк на откорме в возрасте 6 мес. и старше
Свиньи
Хряки – производители
			61,3
			78,2
Свиноматки холостые, супоросные (до 105 дня)
			42,5
			48,9
Свиноматки тяжело –супоросные (105-114 дней)
			51,2
			57,9
Матки супоросные с поросятами
Поросята до 2-х месячного возраста		71,9	41,1
	92,0	52,6	16,7
Поросята – отъемыши			52,6	16,2
		58,8	18,6
		62,8	19,9
		68,4	21,6
		75,2	23,8
		82,1
Ремонтный и откормочный молодняк			82,1
		94,1	29,8
			32,8
			35,9
			38,8
			41,1
			43,7
			45,6
			47,5
			49,3
Овцы
Бараны – производители и бараны – пробники
Матки холостые
Матки подсосные
Ягнята и ремонтный молодняк
Лошади
Жеребцы – производители
Кобылы холостые и мерины
Кобылы жеребые
Кобылы с подсосным молодняком
Молодняк: а. рысистой породы от 6 мес. до 1,5 лет
б. рысистой породы от 1,5 до 2,5 лет
в. тяжеловозной породы от 6 мес. до 1,5 лет
г. тяжеловозные породы от 1,5 до 2,5 лет
Птица
А. Взрослая птица
Куры яичных белых и коричневых кроссов:
промышленное стадо	1,5-1,7	24,6	4,5	1,54
родительское стадо	1,6-1,7	24,6	4,5	1,54
мясных пород (на полу)	2,9-3,2	21,3	3,75	1,44
Б. Молодняк птицы
Ремонтный яичных кур в возрасте, недель:
	0,05	63,6	7,9	2,58
2-4	0,2-0,25	51,2	5,5	2,2
5-9	0,5-0,6	30,2	3,3	1,53
10-17	1,3	27,9	3,12	1,26
18-22	1,45	26,4	3,0	1,02
Ремонтный мясных кур в возрасте, недель:
	0,06	56,3	4,2	2,37
2-4	0,5	42,0	3,3	2,2
5-7	1,2-1,25	29,1	3,3	1,74
9-18 (19)	2,2-2,3	19,5	3,0	1,40
19 (20)-26	2,5-2,8	20,3	3,0	1,28
На мясо в возрасте, недель:
	0,08	36,4	4,2	2,37
2-4	0,5	42,8	3,3	2,2
5-7 (в клетках)	1,35-1,5	29,12	3,3	1,44
5-8 (на полу)	1,45-1,65	31,0	3,45	1,63

Таблица 26 - Размер надбавок (к количеству влаги, выделяемой всеми животными) на испарение воды с ограждающих элементов здания

Условия	Коровники, денники, кошары	Свинарники
Удовлетворительный санитарный режим, исправно действующая канализация, применение достаточного количества торфяной подстилки	7%	9%
Те же условия, но при соломенной подстилке	10%	12%
Условия содержания удовлетворительные, нерегулярная работа канализации. Применение незначительного количества соломенной или торфяной подстилки	15%	20%
Те же условия, но при отсутствии подстилки и самотечной системе удаления навоза	25%	30%

Таблица 27 - Максимальная влажность воздуха, мм рт. ст.

ТT, 0С	Десятые доли градусов
0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
-1	4,26	4,22	4,19	4,16	4,13	4,10	4,07	4,04	4,01	3,98
	4,58	4,61	4,65	4,63	4,72	4,75	4,78	4,82	4,86	4,89
+1	4,94	4,98	5,01	5,05	5,08	5,12	5,16	5,19	5,23	5,27
+2	5,30	5,34	5,38	5,42	5,45	5,49	5,53	5,57	5,61	5,65
+3	5,69	5,73	5,77	5,81	5,85	5,89	5,93	5,97	6,01	6,06
+4	6,10	6,14	6,18	6,23	6,27	6,31	6,36	6,40	6,45	6,49
+5	6,53	6,58	6,63	6,67	6,72	6,76	6,81	6,86	6,90	6,95
+6	7,00	7,05	7,10	7,14	7,19	7,24	7,29	7,34	7,39	7,44
+7	7,49	7,54	7,60	7,65	7,70	7,75	7,80	7,86	7,91	7,96
+8	8,02	8,07	8,13	8,18	8,24	8,29	8,35	8,40	8,46	8,52
+9	8,57	8,63	8,69	8,75	8,81	8,87	8,93	8,99	9,05	9,11
+10	9,17	9,23	9,29	9,35	9,41	9,47	9,54	9,60	9,69	9,73
+11	9,79	9,86	9,92	9,99	10,0	10,1	10,19	10,2	10,32	10,3
+12	10,4	10,5	10,6	10,67	10,7	10,8	10,88	10,9	11,02	11,0
+13	11,1	11,2	11,3	11,38	11,4	11,5	11,61	11,6	11,76	11,8
+14	11,9	11,9	12,0	12,14	12,2	12,3	12,38	12,4	12,54	12,6
+15	12,7	12,7	12,8	12,95	13,0	13,1	13,20	13,2	13,37	13,4
+16	13,5	13,6	13,7	13,80	13,8	13,9	14,06	14,1	14,24	14,3
+17	14,4	14,5	14,6	14,70	14,7	14,8	14,98	15,0	15,17	15,2
+18	15,3	15,4	15,5	15,65	15,7	15,8	15,95	16,0	16,15	16,2
+19	16,3	16,4	16,5	16,66	16,7	16,8	16,96	17,0	17,18	17,2
+20	17,5	17,6	17,7	17,86	17,9	18,0	18,20	18,3	18,42	18,5
+21	18,6	18,7	18,8	19,00	19,1	19,2	19,35	19,4	19,59	19,7
+22	19,8	19,9	20,0	20,19	20,3	20,4	20,56	20,6	20,82	20,9
+23	21,0	21,2	21,3	21,45	21,5	21,7	21,84	21,9	22,10	22,2
+24	22,3	22,5	22,6	22,78	22,9	23,0	23,20	23,3	23,48	23,6

Примечание.

Максимальная упругость водяного пара, выраженная в миллиметрах ртутного столба, практически равна соответствующему количеству граммов водяного пара в 1 м ³ воздуха при данной температуре.

Таблица 28 - Коэффициенты для приведения объема воздуха к нормальным условиям

T 0С	Давление, мм рт. ст.
- 5	1,0186	1,0119	1,0052	0,9986	0,9918	0,9851	0,9784
	1,0000	0,9934	0,9868	0,9803	0,9737	0,9671	0,9605
+1	0,9963	0,9897	0,9832	0,9767	0,9701	0,9635	0,9570
+2	0,9927	0,9862	0,9796	0,9732	0,9666	0,9601	0,9535
+3	0,9891	0,9726	0,9761	0,9696	0,9641	0,9506	0,9500
+4	0,9855	0,9790	0,9725	0,9661	0,9596	0,9531	0,9466
+5	0,9820	0,9755	0,9661	0,9627	0,9561	0,9497	0,9432
+6	0,9785	0,9720	0,9656	0,9592	0,9527	0,9463	0,9398
+7	0,9750	0,9685	0,9621	0,9557	0,9493	0,9429	0,9365
+8	0,9715	0,9651	0,9687	0,9524	0,9460	0,9396	0,9331
+9	0,9680	0,9617	0,9553	0,9490	0,9426	0,9362	0,9298
+10	0,9646	0,9582	0,9519	0,9456	0,9392	0,9329	0,9265
+11	0,9612	0,9549	0,9486	0,9423	0,9360	0,9290	0,9233
+12	0,9578	0,9515	0,9452	0,9890	0,9326	0,9263	0,9200
+13	0,9545	0,9488	0,9419	0,9358	0,9294	0,9232	0,9168
+14	0,9511	0,9449	0,9386	0,9333	0,9261	0,9199	0,9136
+15	0,9478	0,9416	0,9354	0,9282	0,9229	0,9167	0,9104
+16	0,9445	0,9384	0,9321	0,9260	0,9117	0,9135	0,9073
+17	0,9413	0,9351	0,9289	0,9228	0,9165	0,9104	0,9041
+18	0,9380	0,9318	0,9257	0,9196	0,9134	0,9072	0,9010
+19	0,9348	0,9288	0,9225	0,9165	0,9102	0,9042	0,8979
+20	0,9316	0,9255	0,9194	0,9133	0,9071	0,9010	0,8948
+21	0,9285	0,9224	0,9162	0,9102	0,9040	0,8980	0,8918
+22	0,9253	0,9193	0,9131	0,9072	0,9011	0,8950	0,8888
+23	0,9222	0,9162	0,9100	0,9041	0,8980	0,8919	0,8958
+24	0,9191	0,9130	0,9070	0,9010	0,8949	0,8889	0,8828
+25	0,9160	0,9099	0,9039	0,8980	0,8919	0,8859	0,8798
+30	0,9008	0,8949	0,8890	0,8831	0,8771	0,8713	0,8653
+35	0,8862	0,8801	0,8745	0,8687	0,8629	0,8569	0,8512

Таблица 29 - Средняя температура и средняя абсолютная влажность воздуха (г/м³)

Пункты	Абсолютная влажность атмосферного воздуха	Средние месячные температуры в 0 С
ноябрь	январь	март	ноябрь	январь	март
Москва	3,5	2,1	2,8	- 2,8	- 10,8	-4,8
Санкт-Петербург	3,9	2,5	2,8	-0,6	-10,4	-5,2
Калуга	4,21	3,80	3,12	-1,6	-6,8	-3,1

Таблица 30 - Скорость движения воздуха в вентиляционных трубах (м/с) при разной высоте труб и при различных температурах воздуха внутри помещения и наружного воздуха (Dt)

(Dt)	Высота трубы, в м
	0,64	0,73	0,80	0,87	0,92	0,98	1,03
	0,76	0,84	0,93	1,00	1,07	1,14	1,20
	0,85	0,95	1,05	1,12	1,20	1,23	1,34
	0,93	1,05	1,15	1,24	1,32	1,40	1,48
	1,01	1,13	1,24	1,34	1,43	1,52	1,60
	1,09	1,22	1,33	1,44	1,54	1,63	1,72
	1,16	1,29	1,42	1,53	1,64	1,74	1,83
	1,23	1,37	1,50	1,62	1,73	1,84	1,94
	1,29	1,44	1,58	1,71	1,82	1,94	2,04
	1,35	1,51	1,66	1,79	1,91	2,03	2,14
	1,41	1,58	1,73	1,87	2,00	2,12	2,24
	1,47	1,65	1,80	1,95	2,08	2,21	2,33
	1,53	1,71	1,87	2,02	2,16	2,30	2,42

Таблица 31 - Воздухообмен в животноводческих помещениях в зависимости от сезона года

Помещения	Воздухообмен на 100 кг массы, м3/ч
зимой	переходный период	летом
Коровники и родильное отделение
Профилактории		30-40
Телята в возрасте 1-12 месяцев
Свинарники-маточники и откормочники			60-65
Хрячники
Поросята-отъемыши и ремонтный молодняк	35-45	45-55	60-65
Овчарни
Родильное отделение в тепляке, овчарне

В не отапливаемых помещениях температура воздуха поддерживается только теплом, выделяемым животными. Установлено, что таким теплом поддерживается нормальная температура воздуха в помещениях для взрослых животных при температуре наружного воздуха не ниже –20⁰, а для птицы и молодняка животных, всех видов, не ниже –10⁰. Если выделяемого животными тепла недостаточно, для обеспечения нормативной температуры и влажности помещения в холодное время года, то его необходимо отапливать с помощью специальных устройств.