Разработка зоогигиенических мероприятий по созданию оптимального микроклимата в свинарнике-маточнике на 380 голов

N2 = 4,2*0,7/0,09 = 33 канала (ЗП)

N2 = 5,3/0,09 = 59 каналов (ПП)

1.5 Расчет фактического объема вентиляции

В помещении не имеется  ни приточной, ни вытяжной вентиляции.

% обеспеченности ЗП 42000 - 100

15090-х х = 36%

% обеспеченности ПП 54000 - 100

17833 – х       х = 33%

 

 

 

 

 

2.3 Расчет теплового баланса

Qжив = Qогр.+Qвент.+Qисп. , где:

Qжив. – количество тепла, выделяемое всеми животными, ккал/ч;

Qогр. – количество тепла, теряемое через все ограждающие конструкции, ккал/ч;

Qвент. – количество тепла, расходуемое на нагревание вентиляционного воздуха, ккал/ч;

Qисп. – количество тепла, расходуемое на испарение влаги с ограждающих конструкций, ккал/час.

Приход тепла от животных:

Qжив. = g_жив.×n×r , где:

g_жив. – количество свободного тепла, выделяемое одним животным (берется из таблицы № 2 на стр.5 – тепло-, газо- и влаговыделений), ккал/ч;

n – количество животных, гол.;

r – поправочный коэффициент,  зависящий от температуры воздуха  в помещении (таблицы 6-7).

По таб.3 находим, что 1 животное с массой 200 кг выделяет за час 233 ккал тепла. По таб.6 находим, что при температуре +15, поправочный коэффициент составляет 0,86

Qжив. = 233*600*0,86 = 120228 ккал/ч

Расчет теплопотерь:

1. Через ограждения

Qогр. = Qосн.+Qдоб.

Добавочные теплопотери  в среднем равны 13 % от общих теплопотерь через стены, окна, ворота, непосредственно граничащие с внешним пространством. Они связаны с дополнительными потерями тепла при обдувании ветром.

Теплопотери через ограждающие  конструкции вычисляются по следующей формуле:

Qосн. = Σ F.×К×( tв. – tн. ), где:

Σ – показатель, указывающий  на то, что нужно учесть и сложить  теплопотери через каждую ограждающую  конструкцию (стены, перекрытия, пол, окна, двери, ворота);

К – коэффициент теплопередачи  ограждений, ккал/м2 ч град;

F – площадь каждого  ограждения, м2;

tв.–температура внутреннего воздуха (нормативная для зимнего периода), ºC;

tн. – температура наружного воздуха (расчетная, средняя за самую холодную пятидневку, таблица 21), ºC.

           Коэффициент теплопередачи стен  и перекрытия определяется по формуле:

К = 

, где:

αвн – коэффициент теплоперехода от окружающей среды к внутренней поверхности ограждений. Для внутренней поверхности наружных стен и потолков он равен 7,5 ккал/ч м2 град ( );

αн – коэффициент теплоперехода от наружной поверхности ограждений к окружающей среде. Для поверхности наружных стен и совмещенных перекрытий он равен 20 ккал/ч м2 град ( ).

δ – толщина каждого  слоя, составляющего ограждение, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала каждого из слоев, составляющих ограждение (определяется по справочной таблице 14).

Кокон двойн. = 2,50 ккал/м2*час*град.

Кворот утеп. = 4 ккал/м2*час*град

Кпола бетон. = 0,25 ккал/м2*час*град

Кпола дерев. = 0,16 ккал/м2*час*град

Кстен = 1/0,133+0,05+0,7/1,75+0,3/0,75+0,1/0,8+0,01/0,8=0,9

Кперекр.=1/0,133+0,05+0,04/0,25+0,0003/0,18+0,2/0,08+0,06/0,5=0,3

Расчет площади ограждающих  конструкций:

Fокон = 2,3*0,8*6 = 11 м2

Fворот = 2,5*2,8*4 = 28 м2

Fст.прод = 83*2*2-11 = 321 м2

Fст.торц = 2*11*2-28 = 16 м2

Разместим свиноматок группами по 20 животных в 30 станках, размером 2,57*5 м.

Fпола дерев. = 2,57*5*30 = 385,5 м2

Fпола бет = 83*11-385,5 = 527,5 м2

Fперекр. = 6,3*12*2 = 151,2 м2

Для ограждений, выходящих  в подсобные помещения коэффициент К уточняется с помощью коэффициента ŋ (таб.12). Для ворот, стен торцовых, перекрытий совмещенных он равен 0,7.

Кперекр. = 0,7*0,3 = 0,2

Кст.торц = 0,7*0,9 = 0,6

Кворот = 0,7*4 = 2,8

Таблица 1- Расчет теплопотерь  через ограждающие конструкции

Название  ограждения	К, ккал/ч×м2 ×град.	F, м2	KF, ккал/ ч×град	Δt, 0C	Qосн., ккал/ч	Qдоб., ккал/ч	Qдгр., ккал/ч	%
Окна	2,50	11	27,5	50	1375	179	1554	4,4
Ворота	2,8	28	78,4	50	3920	510	4430	12,5
Стены продольные	0,9	321	289	50	14450	1879	16329	46
Стены торцовые	0,6	16	9,6	50	480	62	542	1,5
Перекрытие	0,2	151,2	30,2	50	1510	196	1706	4,8
Пол деревянный	0,16	385,5	61,7	50	3085	401	3486	9,8
Пол бетонный	0,25	527,5	132	50	6600	858	7458	21
Итого:			Σ KF= 628,4		ΣQо.= 31420	ΣQд.= 4085	ΣQо.= 35505	100

 

2. На вентиляцию

Qвент. = 0.31×L×(tв – tн) , где:

0,31 – объемная теплоемкость  воздуха, т.е. количество тепла, которое необходимо для нагревания 1 м3 воздуха на 1 ºC, ккал/м3 град;

L – часовой объем вентиляции, рассчитанный для зимнего периода  по водяным парам или нормам  воздухообмена, м3/ч;

tв. – нормативная температура воздуха в помещении, ºC;

tн. – среднемесячная температура воздуха в январе (таблица 21), ºC.

Qвент. = 0,31*15090*32,2 = 150628 ккал/ч

3. На испарение

Qисп. = 0.595×Wдоб. , где:

0,595 – коэффициент, показывающий  расход тепла на испарение  1 г воды, ккал/г.

Wдоб – добавочное поступление влаги в воздух при испарении с мокрых поверхностей (в зависимости от технологии кормления и поения животных, способа навозоудаления, площади сырого пола). Рассчитывается при определении часового объема вентиляции по водяным парам.

Qисп. = 0,595*12611 = 7503 ккал/ч

4. Расчет Δt нулевого баланса

Тепло, выделяемое животными (Qжив.), компенсирует все теплопотери в помещении (Qогр.+Qвент.+Qисп.) только до определенной температуры наружного воздуха. При дальнейшем ее снижении происходит понижение внутренней температуры воздуха, и для беспрерывной вентиляции здания необходим дополнительный обогрев (включение теплового оборудования). Этот предел наружной температуры можно рассчитать с помощью формулы:

Δt_н.б. =

Δt_н.б. – разница между температурой воздуха внутри помещения и наружного воздуха, воспользовавшись которой, можно рассчитать самую низкую температуру наружного воздуха, при которой возможна беспрерывная вентиляция помещений без дополнительного обогрева.

Δt_н.б. = 120228-7503/(0,31*15090)+628,4+(27,5+78,4+289)*0,13 = 21 град.

Критическая температура  – температура наружного воздуха, до которой тепло, выделяемое животными, компенсирует теплопотери здания.

tкр = 15-21 = -6 град.

Таблица 2 - Итог по расчету  теплового баланса

Показатель	Результат	%
Приходная часть:
Технологическое тепло (Q жив.), ккал/ч:	120228	100
Итого приход, ккал/ч:	120228	100
Расходная часть:
Частями здания (Qогр.), ккал/ч	35505	18,3
Вентиляцией (Qвен.), ккал/ч	150628	77,8
Испарение (Qисп.), ккал/ч	7503	3,9
Итого расход, ккал/ч	193636	100
Дефицит/избыток  тепла, ккал/ч, кВт	-73408
Критическая температура,  ºС	-6
КТБ, %	0,62	62

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Анализ полученных данных

Анализ воздухообмена  показал, что для создания нормального  газового режима содержания необходимо подавать и удалять 13091 м3/ч, для оптимального влагосодержания воздуха необходимо 15090 м3/ч зимой и 17833 м3/ч в переходный период. В связи с тем, что животные содержатся безвыгульно мы рассчитали воздухообмен по нормам: на ЗП 42000 м3/ч, на ПП 54000 м3/ч и на ЛП 72000 м3/ч. В помещении нет ни приточной, ни вытяжной вентиляции, поэтому свинарник обеспечивается воздухом только 36% зимой и 33% в переходный период от необходимого воздухообмена.

Нами был проведен расчет площади вентиляции на естественной тяге, которая может эффективно работать в ЗП и ПП. Количество вытяжных шахт сечением 0,9*0,9 составит 7, а количество приточных каналов сечением 0,3*0,3 – 59 каналов.

Таким образом, в помещении  нет эффективной вентиляции, существующая не обеспечивает необходимый воздухообмен. В холодный период года можно рекомендовать  вентиляцию на естественной тяге.

Анализ теплового баланса  показал, что он является дефицитным (73408), помещение обеспечивается теплом только на 62%, а критическая температура составляет -6 градусов. Такая температура характерна для сентября и апреля месяца, в остальной период года (октябрь – март) наблюдаются более низкие температуры, и состояние микроклимата будет ухудшаться.

Больше всего тепла  теряется на вентиляцию (77,8%) и через ограждения (18,3%). Проанализировав потери через ограждения, можно сказать, что самые большие потери тепла приходятся на продольные стены и бетонный пол. Это вызвано тем, что они имеют большую площадь.

Таким образом, баланс тепла  в свинарнике является дефицитным, степень теплообеспеченности низкая. Необходимо утеплить ограждения и изыскать способы экономии тепла.

 

2.5 Заключение по расчетной  части

Расчеты показали, что в  нашем свинарнике нет эффективной  системы вентиляции, баланс тепла  отрицательный, некоторые ограждения являются холодными. Необходимо разработать  систему вентиляции на естественной тяге воздуха. На ЛП предложить комбинированную  систему вентиляции. Для экономии тепла нужно изыскать способы экономии и в крайнем случае предложить отопление.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Разработка и обоснование  путей оптимизации микроклимата

3.1 Оптимизация теплового  баланса и воздухообмена

В первую очередь оптимизацию  начинают с утепления ограждающих  конструкций. В нашем случае холодными  являются окна, стены продольные и  бетонный пол.

Предлагаем, вместо двойного остекления – тройное. Кокон утепл-х = 1,66 ккал/м2*ч*°.

Утеплим продольные стены  топливным шлаком и кирпичной  кладкой.

Кстен=1/0,133+0,05+0,7/1,75+0,3/0,75+0,1/0,8+0,01/0,8+0,25/0,220+0,12/0,7 = 0,4

Также, для утепления пола можно предложить глубокую подстилку.

 

Q под.- величина тепловыделения с 1 м² поверхности подстилки, ккал/ м²;

λ  - коэффициент теплопроводности – 0,36 ккал/час × м²;

Δt – разность температур воздуха и подстилки;

δ – толщина слоя подстилки  между плоскостями (при глубокой подстилке принято 0.1 м).

Qпод = 0,36*21/0,1 = 75,6

385,5*75,6 = 29144 ккал/ч

Таблица 3- Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

 

Название  ограждения	К, ккал/ч×м2 ×град.	F, м2	KF, ккал/ ч×град	Δt, 0C	Qосн., ккал/ч	Qдоб., ккал/ч	Qдгр., ккал/ч	%
Окна	1,66	11	18	50	900	117	1017	3,9
Ворота	2,8	28	78,4	50	3920	510	4430	17,1
Стены продольные	0,4	321	128,4	50	6420	835	7255	28
Стены торцовые	0,6	16	9,6	50	480	62	542	2,1
Перекрытие	0,2	151,2	30,2	50	1510	196	1706	6,6
Пол деревянный	0,16	385,5	61,7	50	3085	401	3486	13,5
Пол бетонный	0,25	527,5	132	50	6600	858	7458	28,8
Итого:			Σ KF= 458,3		ΣQо.= 22915	ΣQд.= 2979	ΣQо.= 25894	100

 

 

После утепления ограждающих  конструкций проводят мероприятия  по уменьшению теплопотерь на вентиляцию. Мы выбрали на ПП и ЗП вентиляцию на естественной тяге воздуха. Если опустить к полу 70% шахт, то можно сэкономить 5%тепла от теплопотерь на вентиляцию.