2.3. Системы вентиляции и отопления

Вентиляция – это регулируемый воздухообмен, в процессе которого загрязненный воздух удаляется из помещения, а взамен подается и равномерно распределяется в зоне обитания животных чистый атмосферный или обработанный воздух.

Система вентиляции – это комплекс устройств и оборудования для создания регулируемого воздухообмена в помещениях.

По способу перемещения воздуха вентиляционные системы делят на два типа:

- с естественным (гравитационная)

- механическим (с помощью вентилятора) побуждением.

При гравитационной вентиляции необходимый воздухообмен в помещении осуществляется с помощью приточных и вытяжных каналов за счет разности плотностей холодного наружного и теплого внутреннего воздуха, а также под влиянием ветра.

Преимущества гравитационной системы – простота конструкции, небольшая стоимость, надежность в эксплуатации, бесшумность в работе. Однако такая вентиляция не может обеспечить достаточный воздухообмен в течение года. Так, при разности температур внутреннего и наружного воздуха, равной нулю, действие вентиляции прекращается, а при значительной разнице температур (зимой) – чрезмерно велико. В этом случае тепловыделений животных или птицы недостаточно для покрытия теплопотерь через наружные ограждения, поэтому приточный воздух необходимо подогревать.

Более совершенной является искусственная вентиляция (с механическим побуждением тяги), установки которой принудительно создают воздушный поток и позволяют удалять из помещения строго определенное зоотехническими нормативами количество воздуха, заменять его свежим и повторять такой воздухообмен заданное число раз. Кроме того, свежий воздух можно обрабатывать (очищать, подогревать, увлажнять) с целью обеспечения условий для максимальной продуктивности животных.

На рисунке 1 дана классификация систем вентиляции с естественным и механическим побуждением, предложенная ученым Л. И. Бронфманом (Россия).

Из классификации видно, что по назначению вентиляционные системы в животноводческих помещениях делят на общеобменные и комбинированные, хотя в практике известна еще и местная система, которая может удалять воздух из зоны загрязнения или подавать его на рабочие места. Однако в чистом виде местная система неприменима в животноводческих помещениях, так как не позволяет вентилировать все помещение, вследствие чего нарушается важное зоогигиеническое требование.

Рис. 1. Классификация систем вентиляции животноводческих помещений:

а – с естественным побуждением тяги; б - с искусственным побуждением тяги

Технологический процесс в животноводческих помещениях сопровождается выделением тепла, влаги, аммиака, углекислого газа и сероводорода, а также образованием пыли на всей производственной площади, а при клеточном содержании свиней и птицы – практически во всем объеме помещения. Очевидно, что уловить и удалить эти вредные вещества в местах выделения весьма трудно. Одновременно во все точки размещения животных должен поступать свежий воздух. Поэтому в животноводческих помещениях применяют общеобменную вентиляцию, предназначенную для создания микроклимата во всем объеме помещения (или его рабочей зоны).

Комбинированная система представляет собой сочетание общеобменной вентиляции с местной.

Местная вентиляция бывает приточная и вытяжная. В приточной системе воздух подается по наикратчайшему пути из воздуховодов в зоны размещения животных (логова, станки). Вытяжная система обеспечивает удаление загрязненного воздуха непосредственно из мест образования вредных веществ. Ее применяют, например, в свинарниках – откормочниках для удаления аммиака и других газов из навозных каналов при гидравлических системах удаления, в птичниках с напольным содержанием птицы при вытяжке воздуха через тумбочки и подпольные каналы.

В зависимости от способа побуждения воздуха (разрежение, повышенное или нормальное давление) различают вытяжную, приточную и приточно-вытяжную системы вентиляции. Они также определяются по месту размещения механической тяги (вентиляторы) соответственно на вытяжке, притоке или одновременно в обоих местах.

Вытяжная система вентиляции принудительно удаляет из помещения загрязненный воздух и выбрасывает его в окружающую среду. В результате этого давление в помещении снижается и наружный воздух устремляется внутрь через специальные отверстия, а также через неплотности окон, дверей и др. Приток воздух допустим в теплое время года. Зимой он сильно снижает температуру в помещении и создает сквозняки, что вредно отражается на здоровье животных. Вытяжная система может надежно работать только при условии устранения всех щелей и отверстий, кроме вентиляционных.

Приточная система вентиляции служит для принудительной подачи чистого воздуха в помещение. При этом создается повышенное давление и загрязненный воздух вытесняется через специальные отверстия и неплотности в ограждениях. Непредусмотренные щели нарушают циркуляцию воздуха. Поэтому приточную вентиляцию, как и вытяжную, успешно используют в безоконных постройках, например в птичниках без окон и лазов. Так как свежий воздух подается в помещение, как правило, одним -двумя вентиляторами, то его легко обработать: нагреть (зимой) до определенной температуры, снизив относительную влажность, или охладить (летом), одновременно повысив влажность. Преимущество рассматриваемой системы – возможность очистки приточного воздуха перед нагнетанием с помощью специальных фильтров от пыли, микроорганизмов и аммиака.

Вытяжной и приточной системам присущи недостатки. Каждая из систем не позволяет полностью упорядочить движение свежего воздуха, обеспечить циркуляцию его через всю зону размещения животных, что обусловливается движением воздуха от впускного отверстия к вытяжному по линии наименьшего сопротивления. Поэтому в животноводческих помещениях чаще применяют совмещенную систему вентиляции (приточно-вытяжную), сочетающую принудительную подачу чистого воздуха и вытяжку его с помощью вентиляторов. При расчете производительности приточно-вытяжной системы вентиляции надо предусмотреть превышение притока над вытяжкой, т. е. создание повышенного давления в помещении. Благодаря этому создаются условия, препятствующие проникновению неочищенного воздуха и устраняющие сквозняки.

В зависимости от места забора свежего воздуха и способа подачи его в помещение различают централизованную и децентрализованную системы искусственной вентиляции.

В централизованных системах наружный воздух поступает в специальные вентиляционные камеры, откуда подается одним -двумя вентиляторами в помещение. Поэтому облегчается обработка приточного воздуха. Концентрация всех силовых и технологических агрегатов в одной камере упрощает их обслуживание. Централизованные системы вентиляции различаются по способу подачи приточного воздуха в помещение (рассредоточенно и сосредоточенно). Рассредоточение воздуха по всей рабочей зоне достигается с помощью перфорированных воздуховодов, смонтированных вдоль помещения. Сосредоточенно воздух подается одной или несколькими мощными струями по короткому воздуховоду, смонтированному параллельно торцовым стенам помещения.

К недостаткам централизованных систем относится необходимость строительства вентиляционных камер или выделения части производственной площади здания для размещения оборудования.

В децентрализованных системах вентиляции приточный воздух нагнетается в помещение несколькими вентиляторами, размещенными, как правило, в продольных стенах здания или на кровле. Преимущество такой монтажной схемы – простота автоматизации, автономность работы вентиляторов, возможность группового отключения части из них, отсутствие вентиляционных камер. Децентрализованная система создает сильный шум в помещениях, рассредоточение оборудования усложняет обработку приточного воздуха и обслуживание агрегатов.

Важная характеристика системы вентиляции – направление циркуляции воздушных потоков. Оно указывает на местоположение приточных и вытяжных устройств, в определенной мере предопределяет конструкцию вентиляционного оборудования.

Системы воздушного отопления классифицируют по

- способу перемещения воздуха – с естественным и искусственным побуждением,

- радиусу действия – местные и центральные,

- степени замены воздуха в помещении – прямоточные, рециркуляционные и с частичной рецеркуляцией.

В прямоточных системах наружный воздух с температурой tн подогревается калорифером до температуры tr и подается в помещение в количестве, достаточном для создания требуемого воздушного режима. Такое же количество воздуха удаляется из помещения с температурой tв по каналам вытяжной вентиляции или через неплотности в наружных ограждениях.

При частичной рециркуляции к калориферу поступает часть наружного воздуха с температурой tн, а другая часть – из помещения с температурой tв. Смешиваясь, воздух нагревается в калорифере до температуры tr и подается в помещение для отапливания. Вентилируется помещение только частью воздуха, который забирается снаружи. Такая же часть воздуха удаляется системой вытяжной вентиляции.

Если воздух надо только нагревать без его вентилирования, применяют рециркуляционную систему воздушного отопления. Тогда в помещении происходит циркуляция внутреннего воздуха без его замены.

Центральные системы воздушного отопления обеспечивают обогрев одного или нескольких помещений большого здания. По устройству они в основном похожи на местные системы, отличаясь лишь наличием системы воздуховодов для подачи воздуха в помещение. Особое значение имеют воздухораспределители, обеспечивающие равномерное заполнение свежего воздуха по объему помещения.

На животноводческих фермах в основном применяют прямоточные местные и центральные системы. В некоторых случаях используют рекуперативные прямоточные системы. Системы с частичной рециркуляцией допускаются в помещении для откорма крупного рогатого скота и свиней.

Систему водяного отопления классифицируют по нескольким признакам.

По способу обеспечения циркуляции воды различают системы с естественной и принудительной циркуляцией. В первом случае движение воды происходит за счет разности плотностей нагретой и охлажденной воды. Во втором случае циркуляция воды создается насосами.

По расположению подающих магистралей системы водяного отопления бывают с верхней и нижней разводкой.

По схеме присоединения отопительных приборов одно- и двухтрубные, по расположению соединительных трубопроводов между магистралями и отопительными приборами – вертикальные и горизонтальные.

В зависимости от направления движения воды в горячей и обратной магистралях различают тупиковые системы и системы с попутным движением. Для тупиковых систем характерно встречное движение горячей и охлажденной воды. В системах с попутным движением направление потоков нагретой и охлажденной воды совпадает.

Предпочтительна система водяного отопления с искусственной циркуляцией, преимуществами которой являются простота и надежность устройства, широкий радиус действия, уменьшенный расход трубопроводов.

Системы водяного отопления с естественной циркуляцией допускается применять при наличии местного источника теплоты, отсутствии перспектив устройства централизованного теплоснабжения и в других случаях. Допустимый радиус действия систем с естественной циркуляцией не более 30 м (по горизонтали от источника теплоты до наиболее удаленных отопительных приборов).

Система парового отопления предусматривает использование сухого насыщенного пара. Из котельного агрегата пар по паропроводам поступает в отопительные приборы, где конденсируется, а образующийся конденсат возвращается по конденсатопроводам в котельную установку.

В зависимости от давления пара различают системы низкого (0,15...0,17 МПа) и высокого (0,18...0,47 МПа) давления.

По способу прокладки паро- и конденсатопроводов системы бывают с верхней и нижней разводкой. При верхней разводке паропровод расположен выше нагревательных приборов, а конденсатопровод ниже их. При нижней разводке как паропровод, так и конденсатопровод расположен ниже нагревательных приборов.

По способу возврата конденсата системы делят на замкнутые и разомкнутые. В замкнутых системах конденсат самотеком возвращается в котел, в разомкнутых конденсат сначала направляется в конденсатный бак, а откуда перекачивается в котел.

По режиму работы системы бывают сухими, когда конденсат не полностью заполняет сечение трубопровода, и мокрыми, когда все сечение трубопровода заполнено конденсатом.

По конструктивным признакам системы парового отопления делят на одно- и двухтрубные. Предпочтительными с точки зрения снижения шума при работе и предотвращения гидравлических ударов являются двухтрубные системы с верхней разводкой. В таких системах пар и конденсат движутся в основном в разных трубопроводах, а на вертикальных участках – в одном направлении. Это способствует снижению шума при работе и предотвращению гидравлических ударов в трубопроводах. При нижней разводке в вертикальных стояках пар движется снизу вверх, а образующийся конденсат – сверху вниз, что служит дополнительным источником шума и гидравлических ударов при работе системы.