Более точный расчет воздухообмена проводят по отдельным видам вредных примесей.
Луганский национальный аграрный университет
Кафедра технологии производства и переработки
Продукции животноводства
И.И.Гаранович, Д.Д.Чертков, Н.А.Гарская, Я.П.Крыця
Методические рекомендации
Для подготовки к лабораторно-практическим занятиям
по гигиене животных – модуль № 2
«Санитарно-гигиенические требования
к помещениям для животных»
для студентов стационара и заочной формы обучения по специальности «Технология производства и переработки продукции животноводства».
Луганск
УДК: 619:614.9(076)
Авторы: доцент кафедры технологии производства и переработки продукции животноводства Гаранович И.И., заведующий кафедрой технологии производства и переработки продукции животноводства профессор Чертков Д.Д, доцент кафедры технологии производства и переработки продукции животноводства Гарская Н.А., доцент кафедры технологии производства и переработки продукции животноводства Крыця Я.П.
Методические рекомендации составлены в соответствии с Программой учебной дисциплины «Гигиена животных» для подготовки специалистов ОКУ «бакалавр» направления 6.090102 «Технология производства и переработки продукции животноводства» в высших учебных заведениях ІІІ-ІV уровня аккредитации. – Киев, "Аграрна освіта", 2010 г., утвержденной Департаментом аграрного образования, науки и советничества Министерства аграрной политики Украины.
Рецензент: кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии животных Ковалевский Н.А.
Методические рекомендации составлены на 36 листах машинописного текста и включают 3 темы лабораторных занятий, 10 приложений.
Методические рекомендации рассмотрены и утверждены на заседании методического Совета биолого-технологического факультета Луганского национального аграрного университета.
Протокол № -___ от______________2014.
Содержание
стр.
Введение 4
Темы лабораторных занятий:
1.Тема 1. Ознакомление с проектной документацией на животноводческие помещения. Оценивание проектов, изучение внутреннего оборудования и оснащения. 5
2.Тема 2. Расчет вентиляции животноводческих помещений. Оценивание освещенности помещений. 14
3.Тема 3. Расчет теплового баланса помещений для сельскохозяйственных животных и оценивание их по энергозатратам. 21
Рекомендованная литература 27
Приложения 28
Введение
Методические рекомендации предназначены для студентов стационара и заочного отделения биолого-технологического факультета.
Методические рекомендации предполагают своей целью:
1. Облегчить усвоение обширного теоретического материала, предусмотренного программой.
2. Направить внимание студентов на изучение особенностей проектирования животноводческих комплексов и отдельных помещений для содержания животных с учетом зоогигиенических требований.
3. Привить навыки практической работы по зоогигиенической экспертизе проектов, комплексов и зданий, расчетов воздухообмена и теплового баланса в помещениях для животных.
В результате изучения материала по модулю № 2 «Санитарно-гигиенические требования к помещениям для животных» дисциплины «Гигиена животных» студенты должны
-знать:
особенности проектирования животноводческих комплексов и отдельных помещений для содержания животных с учетом зоогигиенических требований.
-уметь:
проводить зоогигиеническую экспертизу проектов, комплексов и зданий;
рассчитывать воздухообмен и тепловой баланс в помещениях для животных.
ЛПЗ № 1
Тема 1: Ознакомление с проектной документацией на животноводческие помещения. Оценивание проектов, изучение внутреннего оборудования и оснащения.
Цель занятия:Ознакомиться с проектной документацией на животноводческие помещения. Научиться оценивать проекты, изучить внутреннее оборудование и оснащение животноводческих помещений.
Теоретические сведения
Проекты животноводческих предприятий, отдельных зданий и сооружений подразделяют на типовые, индивидуальные и экспериментальные.
Типовой проект — это комплекс проектно-сметной документации всего объекта в целом, рекомендованный соответствующими инстанциями к многократному использованию в строительстве. Разрабатывают типовые проекты животноводческих зданий и сооружений проектные и научно-исследовательские институты на основании задания заказчика. Подготовка задания на проектирование — сложная и ответственная задача, поскольку здесь должно быть все продумано, учтены рекомендации и требования, которые в последующем обеспечат здоровье и высокую продуктивность животных при эксплуатации объекта.
Заказчик составляет задание на проектирование с привлечением проектировщиков. Однако часто на практике проектировщик сам составляет задание на проектирование и в рабочем порядке согласовывает его с заказчиком. Технологическую часть проектного задания подготавливают ветеринарные специалисты и зооинженеры.
Задание на проектирование состоит из пяти частей и приложений.
I часть — пояснительная записка. В ней дают обоснование проекта, характеристику производственной мощности объекта, территории, указывают способ строительства (подрядный, хозяйственный), подрядную организацию, сроки и очередность строительства.
II часть — технологическая. В ней приводят основные сведения о технологии производства, типе кормления, системе содержания животных и др.
III часть — механизация и автоматизация производственных процессов. Здесь указывают, какие средства будут использованы для раздачи кормов в помещениях, на выгульных площадках, перевозки кормов от кормоцеха к производственным помещениям, уборки, удаления и утилизации навоза и др.
IV часть — архитектурно-строительное решение. В ней описывают конструкцию строений и сооружений: фундаменты, стены, покрытия, перекрытия, полы и др.
Участь — инженерные сети и оборудование. В ней приводят характеристику систем вентиляции, отопления, водоснабжения, канализации, электро- и газоснабжения, освещения и др.
Кроме этого к проектному заданию прилагают генеральный план предприятия.
На основании согласованного и утвержденного в установленном порядке задания на проектирование проектные организации разрабатывают проект.
Пользуясь только типовым проектом, нельзя построить объекты, так как в нем не учтены сугубо местные условия. Поэтому зональные проектные институты выполняют привязку типовых проектов к местным условиям с учетом размеров и конфигурации выделенной площадки для строительства, рельефа местности, уровня грунтовых вод, геологического строения почвы и других факторов.
Если невозможно подобрать для строительства действующие в данной зоне типовые проекты (при особых требованиях к запланированному объекту и др.), разрабатывают индивидуальный проект. Удачно выполненный индивидуальный проект, использованный для строительства других подобных объектов, называют проектом повторного применения.
Экспериментальный проект выполняют для проверки новых технологических и технических решений в производственных условиях.
Проектирование, строительство и экспертизу проектной документации ведут в соответствии с законодательными документами: строительные нормы и правила (СНиП), нормы технологического проектирования (НТП).
Различают проектную документацию на строительство животноводческих предприятий в целом (ферм, комплексов, птицефабрик и др.) и на строительство отдельных зданий и сооружений (коровников, свинарников и др.).
В состав проекта животноводческого комплекса (фермы) входят: пояснительная записка, генеральный план, проекты отдельных зданий и сооружений, заказные спецификации, сводная смета.
Пояснительная записка включает следующие разделы.
1. Общая часть. Указывают, когда и кем разработан и утвержден проект, его назначение, строительно-климатическую зону строительства, обеспеченность пахотной землей.
2. Выбор участка. Приводят требования к участку для строительства в соответствии с планом организационного и хозяйственного устройства, в увязке с планировкой прилегающего населенного пункта, действующим проектом районной планировки и устройством санитарно-защитных зон.
3. Технологическая часть и ветеринарное обеспечение комплексов. В технологической части подробно описывают технологию производства животноводческой продукции: пути комплектования стада; систему и способ содержания, вместимость зданий и плотность размещения животных; расчет движения поголовья; потребность в кормах, выделение земельных площадей для создания прочной кормовой базы, заключение договоров с комбикормовыми заводами, расход кормов на единицу продукции, состав рационов; продуктивность и валовой выход основной и побочной продукции; организацию труда (штатный состав бригад, служб и звеньев, нагрузка, обязанность работников, режим работы); комплекс необходимых машин и оборудования; организацию подготовки кадров; составление организационно-хозяйственного плана, технико-экономического обоснования на строительство комплексов до привязки проекта.
Во второй части этого раздела (ветеринарное обеспечение комплексов) описывают организацию и проведение противоэпизоотических и ветеринарно-санитарных мероприятий (ветосмотр, санитарная обработка, профилактические и вынужденные обработки), устройство ветеринарно-санитарных пропускников, убойно-санитарного пункта, биотермических ям или утилизационных установок, дезбарьера и др.
4. Механизация производственных процессов. Дают описание способов транспортировки и раздачи кормов, поения животных, дезинфекции помещений и др.
5. Удаление навоза. Рассматривают способы удаления навоза (жиже-навоза) из помещений, хранения, обеззараживания и утилизации.
6. Архитектурно-планировочное решение. Предусматривает рациональное взаиморасположение зданий и сооружений комплекса с учетом зонирования территории и розы ветров.
7. Теплоснабжение, отопление и вентиляция. Проводят расчет расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение и перечень необходимого для этого оборудования.
8. Водоснабжение и канализация. Указывают источники водоснабжения для питьевых и технических нужд, на пожаротушение; рассчитывают водопотребление комплекса и устройство водопровода и канализации.
9. Электроснабжение. Указывают источники электроснабжения (основной и резервный) и их мощность, рассчитывают электрическую нагрузку по зданиям комплекса, разрабатывают молниезащиту зданий и заземление.
10. Автоматизация вентиляции. Приводят схемы автоматизации приточной и вытяжной вентиляции, схемы внешних соединений и размещения оборудования и щитов, указывают трассы прокладки соединительных линий и установки датчиков температуры в помещениях.
11. Технико-экономическая часть. В ней приводят основные технико-экономические показатели предприятия: мощность, вместимость, годовой выпуск валовой и товарной продукции, продуктивность, общую сметную стоимость производственного строительства, транспортные средства и оборудование, не требующее монтажа, потери от изъятия земли из сельскохозяйственного пользования под строительство, капитальные вложения производственного строительства, себестоимость продукции, производственные годовые затраты на 1 т продукции, количество работников, прибыль, уровень рентабельности, площадь застройки и продолжительность строительства и др.
Генеральный план должен предусматривать: комплексность экономических, технологических, инженерно-технических решений; природно-климатические, инженерно-геологические и топографические условия местности; наибольшую компактность размещения зданий производственного назначения; экономию материалов; непрерывность технологического процесса; взаимоувязку основных и вспомогательных зданий с целью максимального сокращения протяженности транспортных потоков и инженерных коммуникаций; ограждение всего участка и отдельных его зон, устройство пешеходных дорожек, освещение и озеленение территории.
Территория комплекса (фермы) должна включать следующие функциональные зоны: производственную — здания и сооружения для содержания животных и получения от них продукции (например, молочный блок), выгульные и выгульно-кормовые площадки, прогоны; зону хранения и приготовления кормов — силосные и сенажные траншеи, башни, сараи, навесы и т. д., автовесы; зону хранения и переработки навоза — навозохранилища, сооружения для обработки навоза и жидких стоков; зону ветеринарно-санитарных объектов — ветеринарно-санитарный пропускник, дезбарьеры, карантинное отделение, стационар, изолятор, убойный пункт, дезинфекционная, ветаптека и др.; административно-хозяйственную зону (для крупных животноводческих и птицеводческих комплексов) — административно-бытовые здания, столовая, медпункт, прачечная, гараж, мастерские, котельная, склады, площадка с местом для стоянки личного и общественного транспорта и др.
Генеральный план — схема расположения на местности зданий и сооружений. Рядом со схемой приводят экспликацию (перечень) всех зданий и сооружений, изображенных на генеральном плане, и их условные обозначения.
Проекты отдельных зданий и сооружений (например, проект коровника, свинарника-откормочника, молочного блока, навозохранилища) — неотъемлемая часть типового проекта всего предприятия.
Проекты зданий разрабатывают с обязательной увязкой и координацией размеров их объемно-планировочных конструктивных элементов с размерами строительных изделий и сборочных деталей, выпускаемых промышленностью. Унификация размеров изделий и элементов частей зданий создает также возможность замены одного элемента другим без изменения принятых по проекту размеров частей зданий. В связи с этим при использовании одного и того же проекта в зависимости от местных условий можно применять различные варианты конструктивных решений.
Информацию обо всех сборных изделиях, применяемых для строительства здания и сооружения, оформляют в виде заказных спецификаций - таблиц, содержащих перечень изделий и их технические характеристики. Для каждого здания и сооружения оформляют спецификации на все виды поставляемого оборудования, приборы, средства контроля, автоматизации, связи и др.
Строительные чертежи содержат проекционные изображения строительных объектов или их частей и другие данные, необходимые для их возведения, а также для изготовления строительных изделий и конструкций. Чертежи выполняют с соблюдением определенных масштабов.
Строительные объекты состоят из отдельных частей — конструкций: фундамента, стен, перегородок, перекрытий, покрытий, кровли и т. д. Конструкции бывают сборные, состоящие из отдельных элементов, и монолитные, изготовляемые на месте монтажа. Участок конструкции, где соединяются отдельные составные его элементы, называют узлом.
Основные конструкции здания:
фундамент (ленточный, столбчатый, свайный);
стены — по назначению и расположению подразделяют на наружные, которые ограждают помещения от внешней среды и защищают их от атмосферных воздействий, и внутренние, которые отделяют одно помещение от другого. Стены бывают несущие, самонесущие и навесные;
перегородки — внутренние ограждающие конструкции, разделяющие смежные помещения в здании;
цоколь — нижняя часть наружной стены, которая лежит непосредственно на фундаменте и предохраняет стены от атмосферной влаги и повреждений;
отмостка — служит для отвода атмосферных вод от стен здания;
перекрытия — внутренние горизонтальные ограждающие конструкции, разделяющие здание по высоте. Перекрытия бывают надподвальные, междуэтажные, чердачные, цокольные (между первым этажом и подпольем);
покрытия — верхние ограждающие конструкции, отделяющие помещения здания от наружной среды, защищающие их от атмосферных осадков. Эти конструкции совмещают функции чердачного перекрытия и крыши;
кровля — верхний водоизолирующий слой покрытия или крыши здания;
стропила — несущие конструкции кровельного покрытия, которые представляют собой балки, опирающиеся на стены и внутренние опоры (стойки, подкосы);
проем — сквозное отверстие в стене, предназначенное для установки окна, двери, ворот;
оконный блок — оконный переплет с коробкой;
дверной блок — двери с коробкой;
лестничная клетка — огражденное капитальными стенами помещение лестницы;
лестничный марш — наклонный элемент лестницы со ступенями (в одном марше не более 18 ступеней);
лестничная площадка — горизонтальный элемент лестницы между маршами. Различают основные лестничные площадки на уровнях этажей и промежуточные для перехода с одного марша на другой;
пандус — наклонная площадка перед воротами (дверями) для въезда в здание.
В зависимости от вида несущего остова различают две основные конструктивные схемы здания: с несущими стенами и каркасную.
В зданиях с несущими стенами нагрузку от перекрытий и крыши воспринимают стены. В каркасных зданиях вся нагрузка приходится на каркас, т. е. на систему связанных между собой вертикальных опор, на которые укладывают плиты перекрытий и покрытия.
По виду и размерам строительных изделий различают здания из мелких блоков и штучных элементов и здания из крупных блоков и панелей.
Сводная смета — документ, в котором отражены все денежные расходы, связанные со строительством: затраты на выполнение общестроительных работ, специальных и монтажных работ, приобретение оборудования, инструментов и инвентаря, рекультивацию земель, планирование участка по устройству дорог, дренажа, коммуникаций и др.
При экспертизе проектов проверяют:
соответствие принятых в проекте решений заданию на проектирование, утвержденному и согласованному с органами ветеринарного надзора;
применение действующих типовых проектов зданий и сооружений ветеринарного и ветеринарно-санитарного назначения, их номенклатуру, состав помещений, размер площадей и технологическое оборудование;
основные источники комплектования комплексов или ферм животными как для ремонта стада, так и для выращивания или откорма;
планируемые способы и системы содержания животных, организацию их кормления, поения, ухода за ними, оборудование и механизацию производственных процессов, хранение и переработку навоза;
наличие технологического оборудования для очистки, охлаждения и пастеризации молока и др. (для хозяйств молочного направления);
принятые решения по охране окружающей среды от загрязнения производственными и бытовыми сточными водами и отходами комплексов и ферм и распространению инфекционных и инвазионных болезней.
ЛПЗ № 2
Тема 2: Расчет вентиляции животноводческих помещений. Оценивание освещенности помещений.
Цель занятия:Ознакомится с методами расчетов вентиляции животноводческих помещений и оценивания освещенности помещений.
Теоретические сведения
Качество воздуха в животноводческих помещениях, его физические свойства и газовый состав постоянно изменяются под влиянием выделения животными теплоты, влаги, диоксида углерода, в результате разложения навоза, мочи, остатков корма, изменения свойств атмосферного воздуха, поступающего в помещение. В целях улучшения микроклимата воздух помещений должен постоянно заменяться свежим с помощью приточно-вытяжной вентиляции.
При нормальном воздухообмене создается хороший микроклимат, предупреждается конденсация водяных паров на ограждающих конструкциях и оборудовании. Заниженный воздухообмен приводит к ухудшению микроклимата, накоплению вредных продуктов обмена, влаги и теплоты. Высокий уровень воздухообмена в зимний период приводит к большому расходу теплоты, снижению температуры в помещении, повышению эксплуатационных расходов.
Для определения воздухообмена необходимо знать поступление вредных выделений (избытков теплоты, газов и водяных паров) в помещение за 1 ч и предельно допустимое количество вредных выделений в 1 м3 воздуха помещения.
Данные, необходимые для расчета вентиляции:
1) кубатура помещения;
2) 2)количество животных в помещении, их возраст, масса, физиологическое состояние, продуктивность;
3) Нормативы микроклимата помещения: температура воздуха, относительная влажность, допустимая концентрация углекислого газа и концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе.
Исходной величиной при расчете объема вентиляции и мощности вентиляционного оборудования является часовой объем вентиляции, т.е. количество кубометров воздуха, которое подлежит удалению из помещения с конкретным поголовьем животных за 1 час для обеспечения в нем необходимого, согласно нормативам, воздушного режима (или подачи чистого воздуха).
Объем воздуха, подаваемого в помещение или удаляемого из него за 1 ч, отнесенный к внутреннему объему вентилируемого помещения, называют кратностью воздухообмена (К) и рассчитывают по формуле:
К=±L/V
где L — часовой объем вентиляции (воздухообмен), м3/ч; V— объем помещения, м3. Знаком «+» обозначают воздухообмен по притоку, знаком «-» — по вытяжке.
Если кратность воздухообмена равна +1 и -2, это означает, что в помещение за 1 ч подается однократный и удаляется двукратный объем воздуха по отношению к объему помещения.
При расчете воздухообмена кроме кратности воздухообмена учитывают и норму воздухообмена — количество чистого воздуха, которое нужно подать для удаления всех вредных примесей.
В связи с тем, что в летний период в помещениях накапливается избыток теплоты, а в зимний - избыток диоксида углерода и влаги воздухообмен рассчитывают для каждого конкретного периода.
Вентиляцию помещений в зимний период надо организовать так, чтобы удалять все вредные примеси при минимальном расходе теплоты. Холодный наружный воздух имеет низкую влажность, поэтому для удаления избытка влаги из помещений зимой его требуется значительно меньше. В зимний период воздухообмен делают минимальным.
В жаркое время вентиляцию усиливают. Воздухообмен должен быть на таком уровне, чтобы температура в помещении не превышала наружную более чем на 5 0С.
В переходный период (осень — зима) воздухообмен должен быть интенсивнее, чем зимой, но медленнее, чем летом.
Более точный расчет воздухообмена проводят по отдельным видам вредных примесей.
Необходимый воздухообмен (LСО2, м3/ч) при повышенной концентрации диоксида углеродаопределяют по формуле:
LСО2= К/ С1-С2
где К— количество диоксида углерода, выделяемого всеми животными за 1 ч, л/ч;
С1, — допустимая концентрация диоксида углерода в воздухе помещений, л/м3 (2,5 л/м3);
С2— содержание диоксида углерода в наружном воздухе, л/м3 (величина постоянная и равна 0,3 л/м3).
Чтобы определить поступление диоксида углерода от животных, нужно количество диоксида углерода, выделяемое одним животным определенной массы и продуктивности (см. приложение 1), умножить на поголовье животных. Подставив в формулу найденные значения, получают воздухообмен. При обеспечении такой вентиляции в помещении концентрация диоксида углерода не будет превышать допустимую норму (0,25 %).
Поступление диоксида углерода от птицы (С, м3/ч) определяют по формуле:
С=С02nm,
где СО2. — количество диоксида углерода, выделяемого на 1 кг массы птицы за 1 ч, м3/ч (приложение 2); n — поголовье птицы в помещении; т — масса одной птицы, кг.
Количество воздуха (L, м3/ч), необходимое для удаления избыточной влажности, рассчитывают по формуле:
LН2О = Q/dв-dн
где Q - поступление водяных паров от животных, при испарении с мокрых поверхностей ограждающих конструкций, поилок, кормушек и пр., г/ч; dв - допустимое влагосодержание воздуха в помещении, г/м3; dн- влагосодержание наружного воздуха, вводимого в помещение, г/м3.
Поступление водяных паров от животных находят в приложении 1.
Норму выделения водяных паров одним животным умножают на число животных с определенными живой массой и продуктивностью.
Выделение водяных паров животными зависит от окружающей температуры, поэтому для повышения точности расчетов нужно учитывать поправочные коэффициенты (см. прилож. 3, 4).
Количество водяных паров (W,г/ч), выделяемых птицей, находят по формуле:
W = W0 nmr
где W0 — количество влаги, выделяемой на 1 кг массы птицы, г/ч (приложение 2) ; п — поголовье птицы в помещении; т — масса одной птицы, кг; г— поправочный коэффициент, учитывающий изменение выделения влаги в зависимости от температуры (см. прилож. 3).
Для расчета влаги, испаряющейся с мокрых поверхностей, поилок, кормушек, можно применять специальные формулы. Для упрощения расчетов пользуются процентными надбавками (см. прилож. 5) к выделениям водяных паров животными.
Допустимое влагосодержание воздуха в помещении (dв) определяют расчетным путем. Для этого нужно знать нормативную температуру и относительную влажность (R) помещения. Например, в помещениях для содержания коров желательна температура 10 °С, а относительная влажность — 70 %. По таблице максимальной упругости водяных паров находят максимальную влажность (Е) при данной температуре. Она равна 9,17 мм рт. ст., 9,17 г/м3. Тогда dв, = ER : 100 = 9,17 x 70:100 = 6,4 г/м3.
Влагосодержание наружного воздуха (dн) зависит от климатических условий данной местности и времени года. Его находят в прилож. 9. Для расчета воздухообмена в зимний период берут значения показателя в январе, для расчета воздухообмена в переходный период — среднюю за ноябрь и март.
Пример расчета. В коровнике боксового содержания на 400 коров находятся: 40 сухостойных коров живой массой 600 кг; 60 коров живой массой 500 кг с удоем 10 кг; 300 коров живой массой 500 кг с удоем 15 кг в сутки. Размеры стойлового помещения: ширина 27 м, длина 106 м, высота стен 3,3 м. Коровник размешен в Челябинской области.
Рассчитать воздухообмен (по диоксиду углерода, влажности) и кратность воздухообмена.
Расчет воздухообмена по диоксиду углерода начинают с расчета его поступления (см. прилож. 1):
одна сухостойная корова живой массой 600 кг выделяет 153 м3/ч, а 40 — 6120 м'/ч; одна корова живой массой 500 кг с удоем 10 кг выделяет 152 м3/ч, а 60 — 9120 м3/ч; одна корова живой массой 500 кг с удоем 15 кг выделяет 185 мэ/ч, а 300 — 55 500м3/ч.
Общее поступление диоксида углерода составит 70 740 м3/ч.
LС02 =70740:[(0,025-0,003) 100]=32154 м3/ч.
Расчет объема вентиляции для удаления избыточной влажности проводят в следующем порядке.
Вначале находят поступление водяных паров от животных (прилож. 1):
одна сухостойная корова живой массой 600 кг выделяет 0,489 кг/ч, 40 — 19,56 кг/ч;
одна корова живой массой 500 кг с удоем 10 кг выделяет 0,455 кг/ч, а 60 — 27,3 кг/ч;
одна корова живой массой 500 кг с удоем 15 кг выделяет 0,507 кг/ч, а 300 — 152,1 кг/ч.
Общее поступление водяных паров от животных равно 198,96 кг/ч. Поступление влаги, испарившейся с мокрых поверхностей помещения, принимаем за 10 % выделяемой животными (приложение 5), что составит 19,9 кг/ч. А в сумме – 198,96+ 19,9=218,86 кг/ч.
По микроклиматическим нормативам температура в коровнике зимой должна быть 10 0С, относительная влажность — 80 %.
Максимальная влажность воздуха при температуре 10 0С равна 9,17 г/м3, а относительная влажность должна составлять 80 % максимальной, т. е. 9,17 • 0,8 = 7,3 г/м3.
Влагосодержание наружного воздуха для Челябинска, по данным метеостанции, в январе составило 1,1 г/м3, в марте — 2, в ноябре — 2,4 г/м3. Средняя температура самого жаркого месяца 18,8 0С (см. прилож. 9).
Для расчета воздухообмена в зимний период принимают влагосодержание в январе, равное 1,1 г/м3.
Lзимн = 218,86 • 1000: (7,3 - 1,1) = 35 300 м3/ч.
Для расчета воздухообмена в переходный период берут среднее значение влагосодержания наружного воздуха за ноябрь и март: (2 + 2,4): 2 - 2,2 г/м3.
Lперех =218,856 • 1000: (7,3 - 2,2) = 42 912 м3/ч.
Кратность воздухообмена (объемов в час) рассчитывают по формуле:
К = Lперех/V
где Lперех - воздухообмен, м3/ч; V- объем здания 27 • 106 • 3,3 =9444,6 м3
или
К= 42912: 9444,6 = 4,5.
В расчете на одну корову воздухообмен в зимний период составит 88,25 м3/ч (35300 :400), в переходный период – 107,28 м3/ч (42912 :400).
Для обеспечения необходимого воздухообмена рассчитывают площадь вытяжных и приточных каналов и их число.
Площадь (S, м2) вытяжных шахт определяют по формуле:
S=L/(V-3600),
где L— воздухообмен в переходный период, м3/ч; V— скорость движения воздуха в шахтах в переходный период, м/с (см. прилож. 1); 3600 — количество секунд в 1 ч.
Скорость движения воздуха в шахте зависит от разности температур внутреннего и наружного воздуха, высоты шахты и др. В переходный период принимают ее 1,2 м/с.
S= 52108: (1,2 • 3600)= 12 м2.
Если проектируемая шахта имеет сечение 1 х 1 м, т. е. площадь 1 м2 (S1), то их число составит n = S: S1, = 12 : 1 = 12.
ЛПЗ № 3
Тема № 3: Расчет теплового баланса помещений для сельскохозяйственных животных и оценивание их по энергозатратам.
Цель занятия: Ознакомится с методами расчета теплового баланса помещений для сельскохозяйственных животных и оценивания их по энергозатратам.
Теоретические сведения
Тепловой баланс — это соотношение между поступлением и расходом тепла теплоты в помещении.
Его рассчитывают при проектировании и реконструкции зданий, выборе строительных конструкций и материалов, определении типа, мощности и числа отопительных и вентиляционных установок.
На тепловой режим здания влияет много факторов: климатические условия, объемно-планировочные решения зданий, вид, живая масса, физиологическое состояние и продуктивность животных, плотность их размещения, объем здания, мощность отопительных установок, кратность воздухообмена.
Расчет теплового баланса здания позволяет оценить теплотехнические свойства ограждающих конструкций, определить пути теплопотерь, найти способы улучшения микроклимата.
Для расчета теплового баланса помещения необходимо знать сколько тепла поступает в помещение за определенный промежуток времени, и сколько тепла затрачивается за этот промежуток времени.
В животноводческих отапливаемых помещениях теплота поступает от животных (Qж), отопительных приборов, отопительно-вентиляционных установок (Qот) и солнечных лучей; в неотапливаемых — в основном от животных, которые в нем находятся.
Расход теплоты складывается из потерь через ограждающие конструкции здания (Qогр), на нагревание воздуха в вентиляционных установках и поступившего в результате инфильтрации через неплотности, в конструкциях (Qвент), а также от испарения влаги с пола, подстилки, поилок, мокрых поверхностей (Qисп).
К ограждающим конструкциям относят стены, перекрытия, покрытия, окна, двери, ворота и пр.
Расчетную температуру воздуха в помещении (tв) для холодного периода года принимают в соответствии с зоогигиеническими нормативами для данного вида животных.
Расчетная зимняя температура наружного воздуха (tн) зависит от климатических условий местности (см. прилож. 9). Для легких ограждающих конструкций берут среднюю температуру наиболее холодных суток, для массивных — среднюю температуру наиболее холодной пятидневки, для конструкций средней массивности — полусумму этих температур. К массивным конструкциям относят однородные стены толщиной более 0,6 м, выполненные из полнотелого кирпича, а также из сплошных бетонных камней или блоков.
Потери теплоты через ограждающие конструкции зависят от теплопроводности и толщины слоев ограждения, а также от лучистого и конвективного теплообмена у внутренней и наружной поверхностей конструкции.
Теплопроводность строительных материалов зависит от вида, влажности и структуры материала. Она оказывает большое влияние на тепловой баланс здания.
Теплопроводность λравна количеству теплового потока, проходящего через стену толщиной 1 м за 1 ч при разности температур на двух противоположных поверхностях в 1 0С [кДж/(ч • м • 0С)]. При увеличении объемной массы и влажности материала возрастает его теплопроводность.
Для определения теплопроводности строительных материалов пользуются следующими данными:
Материал λ, кДж/(ч • м • 0С)
Железобетон 1,98
Бетон на гравии или щебне из природного камня 1,80
Шлакопемзобетон 0,70
Кирпичная кладка из обыкновенного глиняного 0,76
кирпича
Кирпичная кладка из силикатного кирпича 0,81
Штукатурка из цементно-песчаного раствора 0,84
Штукатурка из известково-песчаного раствора 0,76
Асфальтобетон 1,05
Дерево (сосна и ель, поперек волокон) 0,16
Стекло оконное 0,76
Асбоцементные листы 0,49
Рубероид, пергамин, толь 0,17
Битум нефтяной 0,27
Маты минераловатные 0,07
Опилки древесные 0,09
Щебень из доменного шлака 0,23
Гравий керамзитовый 0,22
Керамзитобетон на керамзитовом песке 0,20
Тепловой поток, проходя через ограждение, встречает сопротивление теплопередаче (тепловое сопротивление). Чем толще конструкция и меньше теплопроводность материала, тем выше тепловое сопротивление, т. е. тепловое сопротивление материального слоя прямо пропорционально его теплопроводности.
Тепловое сопротивление отдельного материального слоя выражают отношением его толщины к теплопроводности,
R=σ/λ
где R — тепловое сопротивление материального слоя, (ч • м2 0С)/кДж;
σ — толщина слоя, м; λ — теплопроводность материального слоя, кДж/(ч • м • 0С).
Если ограждение состоит из нескольких плоских слоев, расположенных перпендикулярно к направлению теплового потока, тепловое сопротивление будет равно их сумме:
R= R1 + R2 + ... + Rn
При наличии в многослойном ограждении замкнутых воздушных пустот их также учитывают при расчете теплового сопротивления.
Сумму тепловых сопротивлений, преодолеваемых тепловым потоком через ограждение, называют общим тепловым сопротивлением.
Общее тепловое сопротивление [R0, (ч м2 0C)/кДж] рассчитывают по формуле:
R0= Rв + R + Rн
где Rв — тепловое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения; R — сумма тепловых сопротивлений; Rн — тепловое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждения.
При расчетах теплопотерь через плоские стены вместо общего теплового сопротивления принимают обратную ему величину, называемую коэффициентом теплопередачи ограждений [К, кДж]
K = 1 /R0
Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество теплоты проходит через 1 м2 поверхности ограждения за 1 ч при разности температур между внутренним и наружным воздухом в 1 0С.
Теплопотери здания складываются из основных теплопотерь (через все наружные ограждения) и дополнительных.
Основные теплопотери (Qогр,кДж/ч) вычисляют по формуле:
Qогр = KF(tв – tн)h
где К— коэффициент теплопередачи, кДж/(ч • м2 • 0С); F— площадь каждого ограждения, м2; tв — температура внутреннего воздуха, 0С (расчетная); tн — температура наружного воздуха, 0С (расчетная); h— поправочный коэффициент, зависящий от расположения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху.
Дополнительные потери теплоты зависят от расположения здания по отношению к сторонам света, продуваемости помещения и т.д.
Для упрощения расчетов дополнительные теплопотери принимают в размере 13 % основных потерь теплоты через стены, окна, двери и ворота. Коэффициенты теплопередачи окон, дверей и полов приведены ниже.
Конструкция окон, дверей и полов Коэффициент теплопередачи, кДжДчм2 #С)
Одинарные переплеты (одинарное остекление) 5,8
Двойные переплеты спаренные (двойное остекление) 2,9
Двойные переплеты раздельные (двойное остекление) 2,57
Тройные переплеты одинарный + спаренные (тройное 1,92
остекление)
Вертикальное остекление из блоков стеклянных пустотелых 2,32
Сплошные деревянные наружные двери и ворота:
одинарные 4
двойные 2
Полы, расположенные непосредственно на грунте:
неутепленные, конструкция пола независимо
от толщины состоит из материалов,
теплопроводность которых не более 1,16 кДж/(ч • м • 0С) для зон
I 0,4
II 0,2
III 0,1
утепленные, конструкция пола состоит из материалов, 0,8
теплопроводность которых менее 1,16 кДж/(ч • м • 0С)
Потери теплоты через полы определяют по условным коэффициентам. Так, теплопотери через неутепленные полы, расположенные на грунте, определяют по зонам шириной 2 м, считая зоны от наружных стен.
Теплопотери на вентиляцию (Qвент, кДж/ч) определяют по формуле:
Qвент,=GC(tв –tн)
где G- количество приточного воздуха, кг/ч; С—теплоемкость воздуха, кДж/кг • 0С); tв и tн — соответственно температура воздуха помещения и наружного, 0С.
Теплопотери на испарение влаги с мокрых поверхностей (Qисп, кДж/ч) определяют по формуле:
Qисп,= 2,5W
где 2,5 — коэффициент теплопотерь на испарение влаги с мокрых поверхностей, кДж/кг; W— количество влаги, поступающее с мокрых поверхностей, кг/ч.
Или по формуле: Qисп,= 0,595 W,
где 0,959 - коэффициент теплопотерь на испарение влаги с мокрых поверхностей, ккал/г; W— количество влаги, поступающее с мокрых поверхностей, г/ч.
В зданиях с отопительными приборами уравнение теплового баланса будет иметь следующий вид:
Qж+Qот =Qогр +Qисп
Если теплопоступление равно теплопотерям, то в помещении создастся тепловое равновесие; если меньше, температура будет снижаться; если больше — температура будет повышаться.
В неотапливаемых зданиях формула для расчета теплового баланса следующая:
Qж=Qогр +Qвент +Qисп
Рекомендуемая литература:
1. Лекции.
2.Демчук М.В., Чорний М.В., Захаренко М.О., Високос М.П. Гігієна тварин: Підручник. Друге видання. – Харків: Еспада, 2006. – 520 с.
3.Високос М.П., Чорний М.В., Захаренко М.О. Практикум для лабораторно-практичних занять з гігієни тварин. – Харків: Еспада, 2003. – 218 с.
4.Гігієна тварин: Практикум / В.В.Демчук, Й.В.Андрусишин, Є.С.Гаврилець та ін.; За ред.. М.В.Демчука. – К.: Вид-во «Сільгоспосвіта» 1994. – 328 с.
5. Гігієна тварин/ Демчук М.В., Чорний М.В., Високос М.П., Павлюк Я.С.; за ред.. М.В. Демчука. – К. : Урожай, 1996. – 384 с.
6. Чикалев А.И. Зоогигиена с основами проектирования животноводческих объектов: Учебное пособие. – СПб.: Издательство «Лань», 2006. – 224 с.
7. Храбустовский М.Ф., Демчук Н.В., Онегов А.Н. Практикум по зоогигиене. – М.: Колос, 1984.
8. Волков Г.К. Справочник зоогигиенических нормативов для животноводческих объектов. – М.: Агропромиздат, 1986.
9. Методичні рекомендації до проведення лабораторних занять з дисципліни «Зоогігієна” для студентів ІІІ курсу зообіотехнологічного факультету. „Санітарно-гігієнічна оцінка мікроклімату тваринницьких приміщень”/Ковалевський М.О.– Луганськ, 1998.
10. Кузнецов А.Ф. Гигиена содержания животных //Справочник.-СПб.:Лань, 2003.-640 с.
11. И.И.Гаранович, Д.Д.Чертков, Н.А.Гарская, Я.П.Крыця. Методические рекомендации для подготовки к лабораторно-практическим занятиям по гигиене животных – модуль № 1 «Состояние и гигиеническая оценка внешней среды» для студентов стационара и заочной формы обучения по специальности «Технология производства и переработки продукции животноводства». – Луганск, Изд-во ЛНАУ, 2012 г.
12. Гаранович И.И., Чертков Д.Д., Гарская Н.А., Крыця Я.П. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов по дисциплине „Гигиена животных” модуль № 1 - «Состояние и гигиеническая оценка внешней среды»для студентов стационара и заочной формы обучения биолого-технологического факультета по специальности «Технология производства и переработки продукции животноводства». – Луганск, Изд-во ЛНАУ, 2012 г.
Приложения