Изолятор на 20 станков для свиней

минус 25°С (район Алматы). Искусственная освещённость 20лк/м2 лампами

накаливания мощностью 100Вт - 26 шт. Площадь на навозохранилища

глубиной 2,5м -5м2 (плотность навоза 900 кг/м3). Площадь бурта 9м2 [ТП 807-10-1].

 

2.1 Расчёт часового  объема вентиляции, кратности воздухообмена  и суммарного сечения вытяжных  и приточных каналов

Степень влажности воздуха в животноводческих помещениях имеет исключительно важное значение в создании нормального и здорового микроклимата для животных. При низкой температуре воздуха в сырых помещениях животные переохлаждаются и, как следствие этого, появляются простудные заболевания.        Водяные пары поступают в животноводческое помещение при дыхании животных и испарение воды с поверхности кожи, это основной источник - до 75% общего количества влаги в помещении. Дополнительно, влага поступает с поверхности пола и других ограждающих конструкций, а также с атмосферным воздухом. Часовой обмен вентиляции по влажности рассчитывают в переходные периоды года - в марте или в ноябре, когда влажность атмосферного воздуха довольно высокая, а температура не позволяет усилить вентиляцию путем открытия окон и дверей.

 

Для расчета воздухообмена, обеспечивающего удаление избытков влаги из воздуха животноводческих помещений, используют формулу:

    ,(1)

где -часовой объем вентиляции.      W- поступление  водяных паров в воздух помещения за 1ч, г/.   

-допустимое содержание  водяных паров в воздухе помещения, г/м3.

- содержание  водяных  паров в атмосферном воздухе, г/м3.

W=Wж+Wи (2),где

Wж-количество влаги, продуцируемые животными.  

Wи-величина испарения влаги.

Wи = Ки +Wж (3),где

Ки-коэффициент испаренияприменяемый в помещениях для свиней и он равен 0,15.

Расчет:

Wж= 144*20*1 = 2880г/ч

Wи=0,15* 2880 = 432 г/ч

W= 2880 + 432 = 3312 г/ч

(4)

где Е- максимальная влажность воздуха при нормативной  температуре.        -нормативная относительная влажность.             - содержание водяных паров в наружном воздухе.

Расчет:

D1 = 15,48 * 75/100 = 11,6 г/ м3.

D2= 15,48*70/100 = 10,8 г/ м3.

-2,25 г/.м3

=(3,90 + 3,37)/2 = 3,63 г/.м3

Тогда:  в зимний период = 3312/(11,6 – 2,25) = 354,2 м3 /ч

 в переходный период = 3312/ (10,8 – 3,63) = 462 м3 /ч

Определим расход воздуха на удаление избыточной углекислоты СО2 по формуле :

LCO2=К / (С1-С2)  (5)

где CО2- часовой объем вентиляции.       К- количество углекислоты, поступающей в помещение за 1ч, л/ч;  

 С1– допустимая концентрация углекислоты  в воздухе  помещения, л/м3; 

 С2 - содержание углекислоты в атмосферном воздухе, постоянная =0,3 л/ м3;

LCO2=К / (С1-С2)= 900/(2 – 0,3) = 529,4 м3/час;

Расчет воздухообмена для удаления избытка тепла в летний период проводят по формуле: 

t = ,(6)

Lt= 4340/0,31*(18- (-25)) = 325 м3/ч.

где Lt- часовой объем вентиляции, м3/ч;       Qизб- избыточное тепло, ккал/ч;                 С-теплоемкость воздуха,величина постоянная ,равна 0,31 ккал/ м3;      tв- температура внутреннего воздуха °С;      tн- температура наружного воздуха, °С

Суммарная живая масса животных в помещении составляет 110* 20 = 2200  кг;

В связи с этим расчетная норма воздухообмена на 1кг живой массы составит:

в зимний период-  354,2 / 2200 = 0,161 м3/ч

в переходный период-  462 / 2200 = 0,21 м3/ч

Согласно отраслевым нормам часовой объем вентиляции в коровнике должен составлять :

н = n×m× ,(7)

Зимой Lн = 20* 110 * 0,3= 660 м3/ч,

 где Lн-часовой объем вентиляции согласно отраслевым нормативам, м3/ч;  n- количество животных голов;            m- живая масса одной головы, кг;

-норма воздухообмена на 1кг;

В переходный период н = 20* 110 * 0,3 = 660 м3/ч

 

После расчета часового объема вентиляции определяют общую площадь всех вытяжных каналов по формуле:

S=

; (8)

 гдеS-суммарная площадь всех вытяжных каналов,м2   ;                                         –скорость  движения воздуха в вытяжном канале, м/с;        3600-секунд в 1 ч.

Скорость движения воздуха в вытяжном канале зависит от его высоты и разности температуры внутреннего и наружного воздуха, и определяют по формуле: 

V= 2,2135Ö Н(

)/ 273+ ; (9)

Тогда : зимойV = 2,2135Ö(6(16- (-25))/ (273 м/с  -25) = 2,2135                                        

 в переходный период  V= 2,2135Ö6(20-(-9,85))/(273+м/с – 9,85) = 1,764

Отсюда рабочее сечение вытяжных шахт высотой 6 метров должно составлять :

S зимой = 660/(2,2135*3600) = 0,08 м2;

Sв переходный период =660/ (1,764*3600) = 0,1 м2;

Приняв площадь сечения оной вытяжной шахты (0,8 0,8) =0,64, находим, что при высоте 6м количество работающих шахт должно быть в зимний период 0,08/0,64=0,125, а в переходный период 0,1/0,64= 0,15 Для определения кратности воздухообмена необходимо определить объем помещения. В данном случае он равен 145,8 м3.Кратность воздухообмена определяют по формуле:

Кр=L/Vn,(10) где

L- часовой объем вентиляции, м3 /ч

Vn – объем помещения,м3

в зимний период Кр =660/145,8 =  4,5раз;

в переходный период Кр=660/145,8 = 4,5 раз;  .[4,6,8,10]

2.2  Расчет теплового  баланса животноводческих помещений

Под тепловым балансом следует понимать то количество тепла, которое поступает в помещение (теплопродукция), и то количество тепла, которое теряется из него (теплопотери). Поступление тепла в не отапливаемые помещения определяется количеством тепловой энергии, выделяемой животными, находящимися в помещении. Внешние ограждающие конструкции животноводческих зданий играют важную роль в поддержании требуемого микроклимата в помещениях, состояние которого оказывает значительное влияние на продуктивность животных, а также на долговечность строительных конструкций.      В холодное время года температура воздуха в зданиях чаще всего понижается за счет значительного увеличения потерь тепла через стены и покрытия вследствие их увлажнения конденсационной влагой. Поэтому в соответствии с требованиями норм технологического проектирования животноводческих, птицеводческих и звероводческих предприятий ограждающие конструкции и инженерное оборудование зданий должны обеспечить поддержание необходимых параметров микроклимата, установленных исходя из зоогигиенических условий содержания животных; при этом конденсация влаги на стенах и потолке помещений не допускается. Для животноводческих помещений тепловой баланс целесообразно рассчитывать с учетом показателей температуры и относительной влажности атмосферного воздуха самого холодного периода года (январь).   При расчете теплового баланса решается ряд важных вопросов, связанных с созданием нормального температурно-влажностного режима в помещениях для животных, и, прежде всего, корректируется кратность обмена воздуха. Недостаток тепла для обогрева всего поступающего наружного воздуха, особенно в не отапливаемых помещениях, может привести к снижению температуры воздуха, образованию сырости, конденсации влаги на внутренней поверхности ограждений. Правильно рассчитанный тепловой баланс позволяет заранее предвидеть это и своевременно принять меры к утеплению помещения и регулированию вентиляции.           Расчеты теплового баланса помогают также выявить качество отдельных частей ограждающих конструкций (стен, потолков и т. Д.) в отношении теплопередачи, с тем, чтобы уменьшить ее путем устройства теплых тамбуров, а если это необходимо – двойных окон и дверей.  Тепловой баланс – это равновесие между приходом и расходом тепла в каждом помещении.         Поступление тепла – это тепловыделения животных, которые являются основным источником тепла в животноводческих не отапливаемых помещениях.          Теплопотери в помещениях для сельскохозяйственных животных слагаются в основном из двух частей. Первая часть – это тепло, которое затрачивается на обогрев вводимого наружного атмосферного (вентиляционного) воздуха при расчетной оптимальной кратности воздухообмена. Вторая часть – это тепло, которое теряется через наружные ограждающие (стены, потолки, полы, окна, ворота, двери) конструкции.

Расчет теплового баланса производят по формуле:

Qжив =Qв +Qо +Qи;(11)

где – Qжив - теплопродукция животных ккал/ч;      Qв – расход тепла на обогрев воздуха в процессе вентиляции, ккал/ч;  Qо – потери тепла через ограждающие конструкции, ккал/ч;   Qи – потери тепла в процессе испарения влаги, ккакл/ч.

Теплопродукция  животных, количество тепла, которое  выделяют животные, зависит от их вида, возраста, живой массы, физиологического состояния и температуры окружающей среды. Используя эти данные, определяют поступление свободного тепла в помещении от всех животных в течении часа с учетом поправочного коэффициента ( табл.6,1-6,7), и он равен :

Qжив=217*20*1 = 4340 ккал/ч;

Qв=0,31×L×

(12),где

QB–расход тепла на обогрев вентиляционного воздуха,ккал/ч

L- часовой объем вентиляции,м3 /ч

tH- температура наружного воздуха

tB- температура воздуха внутри помещения

0,31- величина объемной теплоемкости  воздуха,ккал/ч

QB= 0,31*660*(16-(-25))= 8797,8 =  ккал/ч.

 

Основные потери через ограждающие конструкции определяют по формуле:

Fпола =9*2,7 м = 24,3 м2

Fост.=( ОПСП хFпола)/100 (13)

Fост=(5 х 24,3)/100= 1,215м3

 

Таблица 2 .Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции.

Наименование конструкцийй	F, м2   F,м2	К ккал/чхм2хград	КхFккал/ч х град	t,°С	Теплопотери
					Основные ккал/ч	Добавочные ккал/ч	Общие ккал/ч
Окна	4	5,0	20	43	860	103	963
Ворота	7,5	2,0	15	43	645	81	726
Двери	2,5	2,0	5	43	215	3	218
Перекрытие	24,3	0,89	21,87	43	903		903
Стены: продольные	20,5	1,14	21,220	43	903	3	906
торцовые	2,2156	0,93	2,095	43	90,3		90,3
1зона пола	4,5	0,4	1,8	43	81		81
2зона пола	1,68	0,2	0,336	43	16		16
3зона пола	2,25	0,1	0,225	43	0,7		0,7
Итого			92,32				5360

 

Qo=å КF

+0,13å КF ,(14) где

Qo-потери тепла через  ограждающие конструкции,ккал/ч

К- коэффициент общей теплопередачи для каждой ограждающей конструкции,К ккал/ м2 х град х ч

F- площадь ограждающих конструкции,м3

∑- показатель, что все произведения К на F суммируются

Qo=92,32* (16-(-25))*0,13 = 516 ккал/ч;

tH- температура наружного воздуха

tB- температура воздуха внутри помещения

Теплопотери на испарение влаги определяют по формуле:

Qи =Wж×Ки×0,595  (15),где

Wж- количество влаги,выделяемой животными в парообразном состоянии,г/ч

Ки-коэффициент

0,595-количество тепла,необходимое на испарение 1 г воды,ккал/ч

Qи= 20*217*1*0,15*0,595 = 387  ккал/ч;

В большинстве зон страны в холодное время года для обеспечения требуемого  воздухообмена и поддержания при этом оптимальной температуры в помещении необходим  дополнительный обогрев, интенсивность которого зависит от дефицита тепла.     С этой целью определяют дефицит тепла (Д, ккал/ч), т. е количество дополнительного тепла, необходимого для отопления здания.

Д=(Qв +Qо +Qи)-Qжив (16)

Д = 8797,8 + 387 + 516 – 4340 = 5360,8  ккал/ч;

Очень  важно рассчитать, до какого уровня может снизится температура в помещении при найденном дефиците тепла, а также определить уровень температуры внешней среды, при которой возможна эксплуатация вентиляции без отопления. С этой целью используют формулу:

tн.б=(Qжив-Qи)/(åКF+0,31хL) (17)

tн.б=(4340 - 387)/ (92,32 + 0,31*354,2) = 19

Температура внутри помещения при данном дефиците тепла будет равна :

tв=     tн.б+tн (18)

tв =19-25 = -6°С ;

Температура  внешней среды, при которой возможна вентиляция без отопления равна :

tн =tв-      tн.б (19)

t н =-6 – 19 = -25°С ;

Для обеспечения оптимального микроклимата необходимо отопление изолятора производительностью 5360 ккал/ч. Известно, что 1 квт электроэнергии дает 860 ккакл. Для покрытия дефицита тепла требуется 5360 / 860 = 6,2 квт.ч . В данном случае в изоляторе необходимо установить 1 электрокалорифер мощностью  6,2 квт/ч. .[4,5,7]

2.3 Расчет  искусственной  освещенности

Освещенность является параметром микроклимата животноводческих помещений. При оптимальном световом режиме у животных увеличивается газообмен, а так же улучшается белковый, углеводный и минеральный обмены, что в свою очередь, способствует повышению их продуктивности.  В животноводческих помещениях необходимо установить и искусственные освещения. Так как естественное обеспечивает только 70% требуемой продолжительности освещения в весенне-летний период и лишь 20% в осенне-зимний период. При чем в помещениях используется искусственное освещение: технологическое (рабочее) и дежурное которое обеспечивает наблюдение за животными в ночное время и составляет 10 - 15% светильников рабочего освещения в помещении.   Искусственное освещение характеризуется удельной мощностью ламп, выражается в люксах на метр квадратный (лк/м²) которая для свинарников составляет 20 лк/м².