Составление задания на проектирование коровника на 100 коров

Следовательно, от всех животных в помещение поступит свободного тепла 

Q жив. = 69 935 ккал/ч (20 575 ккал/ч + 26 600 ккал/ч + 22 760 ккал/ч ).

2. Расход тепла на обогрев поступающего воздуха в помещение рассчитываем по формуле:

Qв = 0,24 х G х  (t_вн – t_н)        (2.11), где

 

где 0,24- теплоемкость воздуха, т.е. количество тепла в ккал, расходуемое на нагревание 1 кг воздуха на 1°С, ккал/кг/град;

G - количество воздуха в кг, удаляемого из помещения вентиляцией или поступающего в него в течение часа в январе месяце, кг/ч;

t_вн - температура воздуха удаляемого из помещения, °С;

t_н - температура воздуха поступающего в помещение в холодный период года (январь), °С.

Для перевода удаляемого воздуха из объемных единиц в весовые используем таблицу: «Объемная масса воздуха (м³/кг) при различной температуре и различном барометрическом давлении». В данном случае 1 м³  воздуха при нормативной температуре в коровнике 10 °С и нормативном барометрическом давлении 760 мм рт. ст. весит 1,247 кг. А также при расчете теплового баланса проводим корректировку расчета вентиляции на январь. q₂ определим по таблице: "Средние показатели температуры и абсолютной влажности воздуха в различных пунктах Республики Беларусь". По Волковыскому району она составит 3,07 г/ м³ .следовательно, часовой объем вентиляции в январе будет:

А масса воздуха, удаляемого из помещения в течение часа, соответствует G=15324,5х1,247=19109,7 кг. Средняя температура воздуха в Волковысском районе в январе составляет -4,9°С (таблица "Средние показатели температуры и абсолютной влажности воздуха в различных пунктах Республики Беларусь"). Подставим полученные данные в формулу 2.11:

Qв=0,24х19109,7х(10-(-4,9))=68336,3 ккал/ч

3. Расчет расхода тепла на испарение влаги с поверхности пола и других ограждений (Q исп.) производят путем умножения количества испаряющейся с пола и других ограждений влаги на 0,595 ккал, т.е. на количество тепла в ккал, расходуемого на испарение 1 г влаги.

Q исп. = 4 667 х 0,595 = 2776,9 ккал/ч.

   4. Теплопотери на обогрев здания рассчитываются по формуле:

Q_.з.д..= ∑k*F*(t_вн – t_н)

    (2.12), где

- показатель того, что все произведения k x F суммируются;

k - коэффициент общей теплопередачи материала (в ккал/ч/м²/град);

F - площадь ограждающей конструкции, м²;

t_вн - температура воздуха удаляемого из помещения, °С;

t_н - температура воздуха поступающего в помещение в холодный период года (январь), °С.

Коэффициент общей теплопередачи (k) отдельных конструкций определяют по таблице: «Термические сопротивления и коэффициенты теплопередачи некоторых строительных ограждений. Значение R₀ и К для наружных стен с внутренней штукатуркой»

 

Коэффициент общей теплопередачи (k) отдельных конструкций находят в приложении (таблицы 16-19). Для нашего примера k бесчердачного перекрытия составляет 0,65, стен - 1,01, окон - 2,5, ворот и дверей - 2,0.

Площадь ограждающих  конструкций рассчитывается следующим  образом:

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

2. Площадь стен (помещение с чердачным перекрытием) - путем умножения наружного периметра помещения на высоту стен с учетом толщины потолка (толщины утеплителя) за минусом площади окон и ворот.

3. Площадь пола - по зонам:

1 зона   - до 2 метров от стен;

2 зона   - от 2 метров до 4 метров;

3 зона  - от 4 метров до 6 метров и т.д.

При этом, в первой 2-х метровой зоне площадь пола примыкающая к углам  наружных стен, учитывается дважды, т.е. при определении площади этой зоны берут полностью длину обеих наружных стен, образующих углы (по внутреннему периметру). Для удобства расчетов цифровой материал сводим в таблицу.

Определение теплопотерь  через ограждающие конструкции  здания

Таблица 6.2

Название ограж-дающей конструк-ции	k	F	к х F	Dt	Тепло-потери, ккал/ч
Перек-рытие	0,39	9х64=576 м2	224,64	14,9	3347,14
Окна	2,3	2,35  х  1,12 х 16  = 42,11 м2	96,85	14,9	1443,11
Ворота	2,0 4,0	2,2 х 2,2 х 2 = 9,68 м2 2,2 х 2,0 х 2 = 8,8 м2	19,36 35,2	14,9	812,94
Стены	0,89	Наружный периметр: ((9+0,665х2)+(64+0,665х2))х2= 151,32 м высота стен с учетом толщины потолка: 3,5+0,27=3,77 м площадь стен:151,32х3,77= 570,48 м2 за вычетом площади  окон и ворот: 570,48-42,11-(9,68+8,8)= 509,89 м2	453,8	14,9	6761,65
Пол
1 зона	0,4	(64 х 2 х 2)  + (9 х2  х2) = 292м2	116,8	14,9	1740,32
2 зона	0,2	[ (64-4) х 2 х2] + [(9 -4) х 2 х2] = 260 м2	52	14,9	774,8
3 зона	0,1	(64-8)  х (9-8) =56 м2	5,6	14,9	83,44
			∑=1004,25		∑=14 963,4

Перекрытие: по балкам, настил из деревянных пластин толщиной 5 см, глинопесчаная смазка 2 см, слой опилок 15 см и сверху слой земли 5 см, без штукатурки. Толщина утеплителя 0,27 м.

Окна: раздельные с двойным  остеклением.

Ворота: сплошные деревянные наружные ворота в количестве 2 двойных  размером 2,2х2,2 м и 2 одинарных размером 2,2х2,0 м.

Стены: из обыкновенного  кирпича на тяжелом растворе в 2,5 кирпича. Толщина кирпичей 0,665 м.

Таким образом, теплопотери  через ограждающие конструкции составляют 14 963,4 ккал/ час.

В зависимости от расположения здания к направлению господствующих ветров, по сторонам света и рельефу местности, помещение теряет дополнительно за счет обдувания еще 13 % тепла от теплопотерь ограждающих конструкций (стен, окон, ворот, дверей), т.е. 14 963,4 x 0,13 = 1945,24 ккал/ч. Следовательно, общий расход тепла, необходимого на нагрев всех ограждающих конструкций коровника составит:

14 963,4 ккал/ч + 1945,24 ккал/ч = 16 908,64 ккал/ч.

Суммируем все теплопотери в помещении: на обогрев вентиляционного воздуха – 68 336,3 ккал/ч, на испарение влаги с поверхности пола и ограждающих конструкций 2 776,9 ккал/ч, на обогрев ограждающих конструкций – 16 908,64 ккал/ч. Расход тепла равен 88 021,84 ккал/ч.

Подставляя полученные данные в формулу (2.10), определяем тепловой баланс помещения.

69 935 ккал/ч = 68 336,3 ккал/ч + 2 776,9 ккал/ч + 16 908,64 ккал/ч

Расчет показывает, что расход тепла превышает теплопоступления на 18 086,84 ккал/ч (69 935 ккал/ч – 88 021,84 ккал/ч), что свидетельствует об отрицательном тепловом балансе коровника. Допускаются отклонения ± 10% к расчетным данным.

При расчете теплового  баланса в помещении очень важно определить, какая же температура воздуха будет внутри помещения при найденном балансе. Поэтому нужно определить разницу между температурой воздуха в помещении и температурой наружного воздуха, при которой приход тепла в помещении будет равен его расходу, т.е. определить t нулевого баланса по следующей формуле:

(2.13)

Подставляем ранее полученные данные в формулу 2.13

Следовательно, разность между температурой наружного воздуха и температурой внутри помещения равна 12,0°С, так как средняя январская температура в районе Волковыска - -4,9°С, то температура воздуха в помещении будет равна (12,0°С - 4,9°С)=7,1 °С, что не соответствует зоогигиеническим требованиям.

Приведенные расчеты показывают, что температура воздуха в коровнике зимой будет снижаться ниже принятой на 2,9 ^ОС. Такое снижение температуры воздуха в помещении повлечет за собой к увеличению относительной влажности воздуха и к потери продуктивности животных. Известно, что при понижении температуры воздуха помещения на 1 ^ОС животные теряют продуктивность на 3,3 %, а при повышении влажности (более 85%) на 1% молочная продуктивность снижается на 1,1 %.

В нашем примере перепад температуры составляет 2,9 ^ОС, потеря молочной продуктивности составит: 3,3% х 2,9 = 9,57%.

В коровнике 100 коров, из них часть нетели, среднесуточный удой составляет 15 кг молока, следовательно, 60 коров (т.к. 40 нетелей) в сутки дают 900 кг молока.

Потеря продуктивности составит:

В январе 31 день, следовательно, потери молока составят 2670,0 кг (86,13 х 31), а за зимний период (за три месяца) 8 010,0 кг. 

Сохранение нормального температурно-влажностного режима в помещении возможно:

А) при обеспечении надежной работы системы канализации;

Б) при систематическом применении веществ, поглощающих влагу;

В) при обеспечении снижения общих теплопотерь через внешние ограждения.

Если эти требования невыполнимы, то единственным выходом  остается подогрев приточного вентиляционного воздуха, применив для этой цели отопительно-вентиляционные устройства.

Известно, что 1 кВт электроэнергии дает 860 ккал тепла. Для покрытия дефицита тепла требуется 18 086,84 : 860 = 21,03 кВт/ч электроэнергии. Из таблицы "Вентиляционно-отопительное оборудование, рекомендуемое для комплектации систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений" выбираем один электрокалорифер требуемой мощности (типа СФОА - 25 с мощностью нагревателей 22,5 кВт, период работы 56 минут в час).

При сгорании дизельного топлива 1 кг дает 12 000 ккал тепла, следовательно: 18 086,84 : 12 000 = 1,5 кг необходимо сжечь в течение часа.

 

 

 

 

7. Расчет естественного и искусственного освещения основного помещения.

7.1. Расчет естественной освещенности

В практике проектирования и строительства животноводческих помещений основным критерием нормирования и оценки естественного освещения является световой коэффициент (СК), который определяется геометрическим методом. Этот показатель выражает отношение суммарной площади чистого стекла оконных рам ( S_{чист.ст.}) к площади пола помещения для животных (S_п) и показывает, какая площадь пола приходится на 1 м² остекления:

.

Нормативные значения светового  коэффициента (СК) для животноводческих помещений возьмем из таблицы  “Нормы естественного и искусственного освещения животноводческих помещений”.

 В нашем случае  стойловое помещение коровника  на 100 животных имеет следующие размеры: длина – 64 м, ширина – 9 м, площадь пола 576 м² (64 х 9).

Суммарную площадь чистого стекла, которое обеспечивает нормативную (расчетную) освещенность определяют по формуле:

.

Нормативное значение светового  коэффициента (СК) для коровника 1:10 – 1 : 15.

10 – 20%  - от  S_{чист.ст.} составляют рамы и переплеты рам, т.е. 3,84 м². Поэтому общая площадь оконных проемов равна 38,4 м²+ 3,84 м²= 42,24 м².

Размер одного оконного проема 2,35 м х  1,12 м, площадь – 2,63 м².

В коровнике 16 окон (42,24 м² : 2,63 м²), которые располагают по 8 на каждой продольной стороне здания на высоте 1,2 м от пола.

7.2. Расчет искусственной освещенности

В животноводческих помещениях для выполнения технологических  процессов необходимо и искусственное освещение, так как естественное освещение обеспечивает только 70% требуемой продолжительности освещения в весенне-летний период и лишь 20% в осенне-зимний период. Причем в помещениях используется искусственное освещение: технологическое (рабочее) и дежурное.

Дежурное освещение  служит для наблюдения за животными  в ночное время и обеспечивается 10-15 % светильников (ламп) рабочего освещения в помещении.

Для определения количества ламп необходимо умножить площадь пола на норму удельной мощности и полученную величину разделить на мощность 1 лампы. Норму удельной мощности возьмем из таблицы “Нормы естественного и искусственного освещения животноводческих помещений”. Площадь пола в проектируемом  коровник на 100 голов составляет 576 м²  (64 х 9). Удельная мощность ламп для коровника 4,5 Вт/м².

Общая мощность освещенности, выраженная в ваттах составляет (4,5Вт/м² х 576 м²) 2592 Вт.

В коровнике необходимо 26 лампы накаливания при мощности 1 лампы 100 Вт (2592 Вт : 100 Вт), которые располагают в 2 ряда по 13 штук в каждом.

Дежурное освещение  обеспечивается 3-4 лампами мощностью 100 Вт каждая (т. е. 10- 15% от рабочего освещения).

 

 

 

8. Санитарно-гигиеническая оценка подстилки и расчет ее потребности.

Для обеспечения животных, сухим, мягким и теплым ложем площадки стойл покрывают подстилкой, которую  по мере ее загрязнения и увлажнения меняют.

Гигиенические требования к подстилочным материалам сводятся к следующему: подстилка должна быть сухая, мягкая и малотеплопроницаемая, влагоемкая и гигроскопичная, немаркая, без запаха, без примеси ядовитых растений и семян сорных трав, без плесени. Наиболее ценные подстилочные материалы, кроме этих требований, должны обладать способностью поглощать из воздуха вредные газы и обладать бактерицидными или бактериостатическими свойствами, а также улучшать качество навоза. Одно из главных качеств подстилки – влагоемкость, которая выражается в процентах к массе подстилки и составляет: у соломы ржаной и пшеничной – 450, еловых опилок – 490, сосновых опилок – 370, древесной стружки – 280, торфяной крошки – 1280.