Состояния телятника-профилактория в хозяйстве «Приволжье»

 

6. Расчетная часть  

Определение светового  коэффициента

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 ( Sчист.ст.) к площади пола помещения для животных (Sп) и показывает, какая площадь пола приходится на 1 м2 остекления:

.

Площадь пола помещения

Sп=д*ш, м2

Sп=25,78*7,68=198 м2

Общая световая площадь окон:

So=S1о*n, м2

Площадь одного окна равна 1м*1,5м=1,5 м³ и за вычетом 13% на переплет рам  составляет 1,3 м³

So=1,3*18=23,4 м2

Определение 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.

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

Мощность одной лампы-150 Вт

Количество ламп в помещении-6

Общая мощность ламп-900 Вт

Удельная мощность ламп на 1 м2 = общая мощность/площадь помещения Вт/ м2  .

Удельное количество люксов, которое дает удельная мощность, равная 1 Вт/м2 = 4,5 Вт*2,5=11,25 Вт/м2.

Расчет часового объема вентиляции по углекислому газу

Вентиляция помещений  производится с целью создания благоприятного микроклимата для здоровья и продуктивности животных, а также для сохранения строительных материалов и конструкций  зданий.

В плохо вентилируемых  помещениях у животных более часто  возникают незаразные и заразные заболевания, что бывает связано  с большими непроизводительными  потерями для хозяйств.

В животноводческих помещениях применяют разные по принципу действия и конструктивным особенностям вентиляционные системы: с естественным побуждением  тяги воздуха, с механическим побуждением  тяги, комбинированные.

В  условиях сухого климата объем вентиляции можно определять по количеству углекислого газа, выделяемого животными.

Часовой объем вентиляции (L) по накоплению углекислого газа ведут  по формуле:

, где

L – часовой объем вентиляции, или количество воздуха, которое  необходимо удалить из помещения  за  час , в м3;

К - количество углекислого  газа (в л), выделяемое всеми животными  за час, л/ч;

С1 – допустимое количество углекислого газа в 1м3 воздуха помещения  соответственно принятому нормативу  для данного вида животных 1,5-3,0 л/ м3 (или 0,15-0,3%);

С2 - количество углекислого  газа в 1 м 3 атмосферного воздуха -  0,3 л/м3 (или 0,03%).

Определение количества углекислого  газа, выделяемого животными.

Группы животных	Масса, кг	Количество, Голов	Выделение углекислого газа, л
			1 голова	всего
Телята до 1 мес.	30	16	16	256
	40	24	23	552
	50	16	28	448
Итого:				1256

Определение кратности воздухообмена  в помещении выполняют по формуле:

, где

Кр - кратность воздухообмена, показывает сколько раз в течение  часа воздух в помещении необходимо заменить на новый;

L - часовой объем вентиляции, м3/ч ;

V - объем помещения, м3.

V = 26,8*8,7* 2,4= 559,6 м3

раз за 1 час

Объем вентиляции на одно животное определяют путем деления часового объема вентиляции (L) на количество животных (n):

 м3/ч

Общую площадь сечения  вытяжных каналов, обеспечивающих расчетный  воздухообмен, определяют по формуле :

,  где

Sсум.выт – искомая  площадь сечения вытяжных каналов,  м2; 

Н - скорость движения воздуха  в вентиляционном канале, м/с, определяемая в соответствии с длиной канала и  разностью температур (внутренней по нормативу и наружной – средней  за ноябрь и март или январь);

3600 - количество секунд  в одном часе.

 м2

Площадь сечения одного вытяжного  канала 0,8*0,8=0,64, тогда количество вытяжных каналов будет равно:

канал

Площадь приточных каналов (Sпр) составляет 70 - 80 % от общей площади  вытяжных каналов и определяется по формуле:

 м2

Размер каждого приточного канала 0,2*0,2=0,4 м2 , тогда количество приточных каналов равно:

канала

Расчет вентиляции по влажности

Объем вентиляции, рассчитанный по содержанию углекислого газа, в  большинстве случаев оказывается  недостаточным для удаления образующихся в помещении водяных паров. Поэтому  расчеты вентиляции в условиях повышенной влажности наружного воздуха  и в климатических условиях Ярославской  области целесообразнее вести по влажности воздуха.

Часовой объем вентиляции (L) по влажности воздуха определяют по формуле:

, где 

L - количество воздуха  (в м3), которое необходимо удалить из помещения за час, чтобы поддержать в нем относительную влажность в пределах нормы (70-85%), м3/ч;

Q - количество водяных паров (в г), которое выделяют находящиеся в помещении животные с процентной надбавкой на испарение воды с пола, поилок, кормушек, стен, г в час;

q1 - абсолютная влажность воздуха помещений (в г/м3), при которой относительная влажность остается в пределах норматива;

q2 - средняя абсолютная влажность наружного воздуха (в г/м3) вводимого в помещение в переходный период (ноябрь и март) по данной климатической зоне;

% - надбавка на испарение  воды с пола, кормушек, стен и  перегородок, которая составляет 10% влаги.

Для расчета абсолютной влажности  необходимо найти максимальную влажность  воздуха при температуре 16°С:

 

 

                                           13,54  - 100%

q1     -    70 %

мм. рт. ст.

Абсолютная влажность (q2) наружного воздуха в Тутаевском районе в январе – 1,9 г/ м3.

Определение количества водяных  паров, выделяемых животными.

Группы животных	Масса, кг	Количество, Голов	Выделение водяных паров, г
			1 голова	всего
Телята до 1 мес.	30	16	53	848
	40	24	74	1776
	50	16	92	1472
Итого:				4096

Полученные данные подставим  в формулу:

Последующие расчеты аналогичны с первым вариантом (по углекислому  газу).

Кратность воздухообмена:

раз за 1 час

Объем вентиляции на одно животное:

 м3/ч

Суммарное сечение вытяжных каналов:

 м2

Количество вытяжных каналов, если сечение одного канала 0,64 м2

канал

Суммарное сечение приточных  каналов:

 м2

Количество приточных  каналов, если сечение одного канала 0,04 м2

канала

6.5. Обоснование  и расчет теплового баланса

Тепловой баланс животноводческих помещений рассчитывается с целью  определения возможности обеспечения  в них оптимального микроклимата, особенно в холодное время года (январь).

Тепловой  баланс - это соотношение прихода (теплопродукции) и расхода (теплопотери) тепла в животноводческом помещении.

Потери тепла в помещениях для сельскохозяйственных животных зависят:

1. От величины поверхности  здания, толщины стен и покрытий, качества строительных материалов, разности температур атмосферного  воздуха и воздуха в помещении; 

2. От количества наружного  воздуха, подаваемого в помещения;

3. От влияния охлаждения  помещений ветрами и расположения  зданий по отношению к сторонам  света.

На данных теплового баланса  основывается выбор того или иного  устройства всех ограждающих конструкций  при проектировании и 

строительстве, а также  выбор обогревательных установок  и расчет их количества

Тепловой баланс бывает:

- нулевой - если приход  тепла равен расходу тепла  (температура и влажность воздуха в помещении будет на уровне нормативной);

- отрицательный - если  расход тепла больше прихода  тепла (температура будет ниже  нормативной, а влажность выше  нормы);

- положительный - если  приход тепла больше расхода  тепла (температура выше нормы,  влажность ниже нормы).

Температурный режим складывается в помещении под влиянием тепловыделений животных (если помещение не отапливается) и тепла вносимого отопительными и вентиляционными системами (если они предусмотрены), а также теплопотерь на обогрев поступающего воздуха, через ограждения здания и испарения влаги.

Тепловой баланс вычисляется  по формуле:

, где

Q – тепло (в ккал), выделяемое  животными в час, за исключением  тепла, израсходованного на испарение  через кожу и легкие, ккал/час;

t0 - разность между температурой  воздуха внутри помещения и  наружного воздуха, ˚С;

G – количество воздуха,  удаляемого из помещения вентиляцией  в течение одного часа, кг;

0,31 – тепло (в ккал), затраченное на обогрев м3 1 воздуха,  вводимого при вентиляции, на  1 градус, ккал/ м3 /час;

К – коэффициент общей  теплопередачи через ограждающие  конструкции, ккал/час/ м2 /град;

F – общая площадь ограждающих  конструкций, м2

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

Расчет прихода  тепла в помещении

Расчет количества тепла, выделяемого животными:

 

Таблица 4

Определение количества тепла, выделяемого животными.

Группы животных	Масса, кг	Количество, Голов	Выделение свободного тепла, Ккал/г
			1 голова	всего
Телята до 1 мес.	30	16	79	1264
	40	24	112	2688
	50	16	137	2192
Итого				6144

Следовательно, от всех животных в помещение поступит свободного тепла 

Q ж = 6144 ккал/ч.

Расчет расхода  тепла в помещении.

Расчет количества тепла, идущего на обогревание вентиляционного (наружного) воздуха:

Qвен. = 0,31 х G х  Dt , где 

 

где 0,31- 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;

Dt -  разность между температурой воздуха внутри помещения и наружного воздуха, °С.

Разность между температурой воздуха внутри помещения и наружного  воздуха будет равна:

Dt =16°С – ( -28°С) =  44 °С.

При расчете G, во-первых проводят корректировку расчета объема вентиляции на самый холодный месяц (январь):

Во-вторых, необходимо объемные единицы перевести в весовые. 1 м3 воздуха при температуре 16°С  и среднем барометрическом давлении 750 мм рт.ст. весит 1,205 кг:

G = 594,41 х 1,205 =716,26 кг/ч

Расход тепла на обогревание  поступающего воздуха будет равен 

Q вен. = 0,31х 716,26 х 44 = 9769ккал/ч

Расчет теплопотерь  через ограждающие конструкции  здания проводится по формуле:

Qо.з.д..= , 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;

Dt - разность между температурой  внутреннего и наружного воздуха,  °С.

Теплопотери через ограждающие  элементы здания определяют дифференцировано: стен, окон, ворот и дверей, пола, чердачного перекрытия или совмещенного покрытия, так как их площадь и коэффициенты теплопередачи разные.

Коэффициент общей теплопередачи (К) отдельных конструкций для чердачного перекрытия (дощатые щиты, толщина утеплителя 120 мм) составляет 0,45, стен (сплошная кладка из обычного кирпича на тяжелом растворе, толщина кладки 525 мм) – 1,06, окон (раздельные, двойное остекление) – 2,3, двери (одинарная) - 4,0.

Площадь ограждающих конструкций  рассчитывается следующим образом:

1. Площадь потолка (помещение  с чердачным перекрытием) - путем  умножения внутренних размеров  длины и ширины помещения. Площадь  совмещенного (бесчердачного перекрытия) - путем умножения ширины покрытия  на его длину и на количество  сторон покрытия.

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

При расчете площади наружных стен помещения с совмещенным  покрытием торцовые стены условно разбивают на прямоугольники и треугольники. Поэтому площадь стен определяется по промерам наружного периметра здания (по длине) и расстоянию от внутренней поверхности пола до верхней поверхности совмещенного покрытия у продольной стены с учетом площади двух треугольников торцовых стен. При этом площадь окон и ворот (дверей) не учитывается.

Площадь пола - по зонам:

1 зона   - продольные проходы у стен, 2 зона   - кормушки и стойла, 3 зона  - кормовой проход.