Зоогигиеническое обоснование параметров микроклимата в помещении для привязного содержания крупного рогатого скота

 

Расчет выхода навоза и  емкости навозохранилища

Площадь навозохранилища  рассчитывают так:

F=

F – площадь навозохранилища, м²;

m – число животных в помещении, гол.;

g – количество навоза от одного животного, кг.;

n – число суток хранения навоза;

h – высота укладки навоза;

y -  масса одного м³ навоза (для крупного рогатого скота – 700-1000         кг/м³).

F_коров==1760 (м²)

F_{нетелей}==216 (м²)

F=F_коров+ F_{нетелей}=1976(м²)

 

Расчет естественной и искусственной освещенности. Системы  освещения.

В практике строительства  животноводческих помещений применяется  геометрический метод нормирования освещенности, который основан на вычислении светового коэффициента (СК).

Данный показатель выражает отношение площади остекления (стекла без рам) к площади пола помещения.

       

СК = 

Для того чтобы найти  _{найдем площадь окон размером}

1,4х1,1 (18 штук):

1,4•1,1•18=27,72 – 10% от площади  составляет рамы и переплеты 

рам – 2,77 м²

Sостекления=27,72-2,77=24,95 м²

Sпола=60•21=1260 м²

СК =  =50,5

СК приблизительно равно 1:50, следовательно, СК необходимо уменьшить  до нормы 1/10-1/15.

            При определении искусственного  освещения животноводческих помещений  устанавливают вид источника  света, их мощность, количество, расположение, высоту подвески (отсутствие слепящего  действия).

Искусственное освещение  характеризуется удельной мощностью  ламп, выраженной в ваттах на м² (Вт/м²).

При проведении технологических  работ применяется рабочее освещение, а в ночные часы – дежурное, которое  составляет 10 – 15% от рабочего.

Искусственная освещенность рассчитывается:

ИО=

ИО= =0,95 (Вт/м²)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Система вентиляции

Основные назначения вентиляции – обеспечение удаления загрязненного  воздуха из помещения и замена его свежим наружным воздухом.

При отсутствии или плохой вентиляции на внутренних поверхностях                                                                              ограждающих конструкциях требуется  конденсат, обуславливающий преждевременное  разрушение потолочных перекрытий, стен, кровли. Вследствие этого возникает  необходимость ремонта здания, что  связано со значительным увеличением  затрат на его реконструкцию.        

В помещениях с недостаточным  воздухообменом у животных ухудшается обмен веществ, общее физиологическое  состояние, перевариваемость и усвоение питательных веществ корма. В  результате снижается естественная резистентность и здоровье животных, их продуктивность и качество продукции.

Расчет будем вести  по количеству влаги и водяных  паров, которые выделяют животные.

В коровнике 200 голов, из них:

1-я группа коров Q₁ –лактирующие, живой массой 431 кг., с удоем 12 л., их 25 голов; 

2-я группа коров Q₂ - лактирующие, живой массой 493 кг., с удоем 18 л., их 85 голов; 

  3-я группа коров  Q₃ - лактирующие, живой массой 507 кг., с удоем 20 л., их 20 голов; 

4-я группа коров   Q₄ – коровы сухостойные, живой массой 536 кг., их 30 голов;

5-я группа коров Q₅ – коровы нетели, живой массой 418 кг., их 40 голов.

Q=b+()+поправка на продуктивность;

Где Q – кол-во влаги или тепла, выделяемое животными с данной живой массой;

b – кол-во влаги или тепла, выделяемое животными с меньшей живой массой;

a – кол-во влаги или тепла, выделяемое животными с большей живой массой;

d – живая масса данного животного, у которого определяют кол-во выделяемого тепла или влаги; 

c1 – большая живая масса, взятая для расчета;

c2 – меньшая живая масса, взятая для расчета.

Поправка на продуктивность по выделению влаги составляет 14 г/ч.

Q₁=404+()+(14•2)=417,7•25 голов=10444,3 г/ч;

Q₂=458+()+(14•3)=545,6•85 голов=46373,6 г/ч;

Q₃=507+()+(14•5)=599,9•20 голов=11998,8 г/ч;

Q₄=350+()=411,2•30 голов=12336 г/ч;

Q₅=380+()=389,8•40 голов=15592,4 г/ч;

∑Q=10444,3+46373,6+11998,8+12336+15592,4=96745,1+10%=106419,6 (г/ч)

Расчет часового объема вентиляции (L) в климатических условиях Республики Беларусь (при повышенной влажности воздуха) проводим по формуле:

L =                                                                  

где L –часовой объем вентиляции необходимый для поддержания влажности воздуха помещения в пределах оптимальных величин, м³/ч;

      Q –кол-во водяных паров, которые выделяют животные, находящиеся в помещении за 1 час. К этому кол-ву добавляется 10-15% водяных паров, поступающих в воздух вследствие испарения из влажных поверхностей пола, кормушек, поилок, систем канализации. При этом 10% берется при уборке скребковым транспортером, г/час;

      q1  -абсолютная влажность воздуха помещения при относительной влажности воздуха 75%, для расчета абсолютной влажности по таблице максимальной насыщенности воздуха будем находим, что максимальная влажность воздуха при температуре +12˚С составляет 10,46 мм.рт.ст.

х – 75%

10,46 – 100%

Х=10,46•7,5/100=7,84 мм.рт.ст.

q2 – средняя абсолютная влажность атмосферного воздуха, вводимого в помещение при температуре -0,2˚С составляет 4,27 г/м³.

 Часовой объем вентиляции  в переходный период составит:

                    

L = = 37737,4м³/ч

                   

 

Кратность воздухообмена (показывает, сколько раз в течении часа в помещении необходимо заменять воздух) рассчитывают по формуле:

                        K = ,

                       

где L – часовой объем вентиляции, м³/ч;

      V – кубатура, м³.

V₁=21•3,8•60=4788 (м³)

V₂=(21:2)•(5,1-3,8)•60=819(м³)

V= V₁+ V₂=4788+819=5607(м³)

Кратность воздухообмена  составит:

К= = 6,7 раз в час будет меняться воздух в помещении.

 Объем воздухообмена на одно животное составит:                                                          

                        

Q₁ = =188,7м³/ч 

                        

Объем воздухообмена  на 1 центр живой массы составит:

1 группа – 4,31•25 голов=107,8 ц.

2 группа – 4,93•85 голов=419,15 ц.

3 группа – 5,07•20 голов=101,4 ц.

4 группа – 5,36•30 голов=160,8 ц.

5 группа – 4,18•40 голов=167,2 ц.

∑_1,2,3,4,5=956,3 ц.

Определим общую площадь  сечения приточных каналов, обеспечивающих расчетный воздухообмен.

                               S_.=

где L – часовой объем вентиляции, м³/ч;

       h – скорость движения воздуха в вытяжной шахте, м/с;

      t -  3600 – количество секунд в одном часу.

Разница температур внутреннего  и наружного воздуха составит:

Δt = +12ºС - (-2,4) =9,6ºС

При Δt-12,2ºС и высоте трубы 5 м. скорость движения воздуха в вентиляционном канале составит 1,05 м/с.

S_.==11,0(м²)

11,0/0,81=14 каналов

Где 0,81 – от площади  сечения 0,9х0,9.

Общая площадь сечения  приточных каналов составляет 70% от площади вытяжых каналов.

11,0 – 100%

х – 70%

х=7,7 м²

Площадь сечения одного проточного канала  рава 0,6•0,3=0,18, тогда  количество их будет:

7,7:0,18=42,7~43

 

Расчет теплового  баланса животноводческого помещения.

Расчет теплового баланса  здания позволяет оценить теплотехнические свойства ограждающих конструкций, определить пути теплопотерь, найти  способы улучшения микроклимата.

Тепловой баланс – равновесие между приходом и расходом тепла  в помещении.

Поступление тепла –  это тепловыделения животными (Q_жив), которые являются основными источниками тепла в животноводческих неотапливаемых помещениях.

Расход тепла складывается из потерь на обогрев приточного (вентиляционного) воздуха (Q_вен); теплопотерь на испарение влаги с пола, кормушек, поилок (Q_исп) и теплопотерь через ограждающие конструкции здания (Q_о.зд.) (стены, перекрытия, окна, двери, ворота).

Формулу для расчета  теплового баланса неотапливаемого  здания можно представить в виде соотношения.

Q_жив = Q_вен + Q_исп +  Q_о.зд.

Для поддержания заданной нормативной температуры в помещении  тепловой баланс должен быть нулевым, т.е. величина прихода тепла должна соответствовать величине его расхода. В противном случае температура  воздуха в помещении будет  повышаться (при положительном балансе) или снижаться (при отрицательном  балансе).

Для животноводческих помещений  тепловой баланс целесообразно рассчитывать с учетом показателей температуры  и относительной влажности атмосферного воздуха самого холодного периода  года (по показателям января).

1.Расчет прихода  тепла.

Количество тепла, выделяемое в помещении животными, зависит  от окружающей температуры, поэтому  для повышения точности расчетов учитываем поправочные коэффициенты. Количество тепла (Q) выделяемого животными находим по формуле:

        Q_ж = Δt•(G•0,24+∑KF)+W_зд

где Q_ж – поступление тепла животных, ккал/ч;

Δt – разность между температурой воздуха в помещении и среднемесячной температурой воздуха самого холодного месяца зоны (январь);

G – кол-во воздуха удаляемого из помещения или поступающего в него в течении 1 часа;

0,24 – кол-во тепла,  необходимое для нагрева 1 кг. воздуха на 1˚С ккал/ч.;

K – коэффициент общей теплоотдачи через ограждающие конструкции, ккал/м², град.;

F – площадь ограждающих конструкций, м²;

                      W_зд – расход тепла на испарение влаги с поверхности пола и ограждений.

Расчет теплового баланса  ведем только по свободному теплу.

Q=b+()+поправка на продуктивность;

Поправка на продуктивность по тепловыделению 25 ккал/ч.

Q₁=605+(+(25•2)=678,9•25 голов=16971,5 (ккал/ч);

Q₂=687+()+(25•3)=848,5•85 голов=72121,7(ккал/ч);

Q₃=780+()+(25•5)=858,01•20 голов=17160,2 (ккал/ч);

Q₄=550+()=631,6•30 голов=18948(ккал/ч);

Q₅=569+()=583,8•40 голов=23350,4(ккал/ч);

Q_ж=16971,5+72121,7+17160,2+18948+23350,4=148551,8(ккал/ч)

Δt_{помещения}=+12ºС - (-4,4) =16,4ºС

12ºС – температура  внутри помещения;

-4,4 – температура снаружи  помещения.

G=L•1,214=•1,214=45813,2кг.

Где 1,214 – объемная масса  воздуха при температуре 12ºС и  давлении 745 мм.рт.ст. Если для нагрева 1 кг. воздуха   на 1˚С требуется 0,24 ккал/ч тепла, то для нагрева всего  воздуха будет затрачено  G•0,24=45813,2•0,24=10995,2 ккал/ч. А для нагрева от -4,4 до 12 ºС будет затрачено 10995,2•16,4(Δt_{помещения})=180321,3 ккал/ч

Потери через ограждающие  конструкции.

Площадь ограждающих конструкций  рассчитывают следующим образом:

1. Площадь потолка (помещение  с чердачным перекрытием) –  путем умножения внутренних размеров  длины и ширины помещения. 

2. Площадь стен –  путем умножения наружного периметра  помещения на высоту стен с  учетом толщины потолка (совмещенного перекрытия) за минусом площади окон и ворот.

3. Площадь окон, ворот,  дверей – путем умножения площади  одного окна (одних ворот, дверей) на их количество.

4.Площадь пола - по зонам:

 

1 зона – до 2м от  стен;

2 зона – от 2м до 4м;

3 зона – от 4м.

При этом в первой двухметровой зоне площадь пола, примыкающая к  углам наружных стен, учитывается  дважды, т.е. при определении этой зоны берем полностью длину обеих  наружных стен, образующих углы (по внутреннему  периметру).

 

Определение теплопотерь  через ограждающие конструкции  здания

Название ограждающей конструкции	F-площадь ограждающей конструкции, м2	K-коэффициент теплопотерь	∑KF
Окна	27,72	2,5	69,3
Двери	5,04	4	20,16
Ворота	24	4	96
Стены	587,1	1,01	592,9
Потолок	1269,6	0,83	1053,8
Пол	-	По зонам	235,16
Итого			∑2067,3

 

F_окон=1,4•1,1•18(окон)=27,72 м²;

F_двери=2,1•1,2•2=5,04 м²;

F_ворота=2,5•2,4•4=24 м²;

F_{стены наружных}=60•3,8•2=456-5,04-27,72=423,24 м²;

F_{стены торцовых}=21•3,8•2=159,6 м² и 10,5•1,3•2=27,3 м²;

Итого: 159,6+27,3=189,9 м²-(ворота)24=163,9 м²;

F_стен=423,24+163,9=587,1 м²;

F_{потолка}=10,58•60•2=1269,6 м²;

Х=^=10,58

F_пола- учитываем теплопотери пола условно деля площадь пола на 4 зоны. В первой двухметровой зоне площадь пола, примыкающей к углам наружных стен учитывается дважды.

F₁=60•2•2+21•2•2=324 м²;

F₂=(60-4)•2•2+(21-4•2)•2•2=276 м² -  по 2-ой зоне отнимаем по 4 м., всего 8м.

F₃= (56-4)•2•2+(13-4)•2•2=244м²;

F₄= (52-4)•9=432м².

F_пола=324+276+244+432=1276 м^2.

KF_окон=27,72•2,25=69,3 ккал/ч;

KF_двери=5,04•4=20,16 ккал/ч;

KF_ворота=24•4=96 ккал/ч;

KF_стены=587,1•1,01=592,9 ккал/ч;

KF_{потолка}=1269,6•0,83=1053,768 ккал/ч;

KF_пола – рассчитываем по зонам:

KF₁=324•0,4=129,6 ккал/ч;

KF₂=276•0,2=55,2 ккал/ч;

KF₃=244•0,1=24,4 ккал/ч;

KF₄=432•0,66=25,92 ккал/ч;

∑KF_пола=235,16 ккал/ч;

∑KF=2067,3 ккал/ч.

Необходимо учесть расположение здания в отношении направления  господствующего ветра сторон света  и рельеф местности, потому как помещение  при этом теряет дополнительно еще 13% тепла от теплопотерь с ограждающих  конструкций - стен, ворот, окон – (592,9+69,3+96)•0,13=98,6 ккал/ч.

2066,79 +98,6=2165,39ккал/ч. –  сумма теплопотерь.

На испарение 1 грамма влаги  с ограждающих конструкций расходуется 0,595 ккал/ч тепла.

W_здания=0,595•9674,5=5756,3 ккал/ч

Подставляем полученные данные в формулу:

Q_ж = Δt•(G•0,24+∑KF)+W_зд

148551,8=16,4•(45813,2•0,24+2165,39)+ 5756,3

148551,8=221589,5

Приход тепла = расход тепла

221589,5-148551,8=73037,7 ккал/ч

 

Расчет показывает, что  расход тепла превышает теплопоступление на 73037,7 ккал/ч.

Определим % обеспеченности теплом помещения:

221589,5 – 100%

148551,8 – Х%

Х=67% - обеспеченность теплом помещения.