В блочных теплицах эти соотношения должны быть изменены в свя зи с относительным увеличением теплопотерь через наклонные свето прозрачные ограждения.
Теплопередача отопительных приборов системы подлоткового обо грева определяется для каждого климатического района исходя из коли чества снега, выпадающего в этом районе.
Расчет системы обогрева грунта приведен в специальной литературе. Характеристика температурного поля, создаваемая комплексом си
стем обогрева, определяется величиной отношения
Д Г= tp'°
.
(X I.И )
С р- 'н
Это отношение показывает взаимосвязь температуры рабочего объе ма (Тр.о), средневзвешенной температуры воздуха у внутренних поверх ностей наружных ограждений (^°гр ) и температуры наружного возду
ха
Наиболее рациональна такая система отопления, которая при макси мальном рабочем объеме теплицы будет иметь At — \.
Величина At может быть определена на действующем объекте или на модели.
§ 105. ПТИЦЕВОДЧЕСКИЕ ПОМЕЩЕНИЯ
Птицеводческие помещения стро ятся, как правило, одноэтажными, од нако при соответствующем технико-эко номическом обосновании могут быть и многоэтажными. Конструктивной осо бенностью птицеводческих помещений являются полы, которые устраивают с
твердым покрытием
(бетонные,
ас
фальтовые
и др.)
в
помещениях
для
содержания
птиц
на
глубокой
под
стилке, в залах для клеточного содер жания птиц или двухслойными — верх ние сетчатые или планочные, ниж ние — сложные с твердым покрытием в помещениях при напольном содер жании птиц без подстилки.
Конструкции полов должны обла дать степенью теплоусвоения, не пре вышающей норм теплоотдачи птиц, находящихся на этих полах.
Системы отопления помещений дол жны обеспечить заданные темпера турные режимы в условиях стационар ного теплового баланса при расчетной наружной температуре.
Т а б л и ц а XI.2
Температура внутреннего воздуха в помещениях для птиц
Температура воздуха в поме щении, °С, при
содержании птиц
Вид птицы
наполь кле ном точном
Взрослые
птицы:
1 2 -1 6
16
куры . . . .
индейки
» .
12— 16
—
утки , . . .
7— 14
—
гуси . . . .
7
Молодняк
кур
в
возрасте:
24
1—30 дней .
22
31—60
дней .
18*
20
свыше 60 дней
14— 16
16
Молодняк
индеек
в возрасте:
22
24
1—20
дней .
21— 120 дней .
20— 18
—
свыше 120 дней
16
—
Молодняк
уток
в
возрасте:
22
1— 10
дней .
26
11—30 дней .
20
—
31—55
дней .
14
—
свыше 55 дней
7— 14
—
462 Г л а в а XL Особенности отопления сельскохозяйственных зданий и сооружений
Расчетную наружную температуру воздуха следует принимать по па раметрам «Б» СНиП.
В холодный период года температура внутреннего воздуха в помеще ниях определяется видом птиц и их возрастом и должна поддерживаться в соответствии с данными, приведенными в табл. XI.2.
Приведенная в таблице температура должна быть обеспечена систе мой отопления в зоне размещения птиц. Зоной размещения птиц при на польном содержании является припольная зона высотой 0,4 м, при кле точном содержании — пространство на всю высоту клеточных батарей.
Одна из особенностей температурно-влажностного режима птични ков — необходимость поддержания относительной влажности воздуха в помещении 60—70%.
При составлении теплового баланса птицеводческого помещения сле дует принимать в расчет теплопоступления от птиц, находящихся в этом
помещении.
определяется по формуле
Количество тепла, выделяемое птицами,
Q m ^ N P q k ^ k s ,
(XI .12)
где N — расчетное число птиц;
Р — масса одной птицы, кг;
q— тепловыделение птицы на 1 кг, Вт/кг (табл. XI.3);
fej— поправочный коэффициент на тепловыделения в ночное время (следует принимать равным 0,6);
&2— поправочный коэффициент на отклонение внутренней темпера
туры воздухд в птичнике от оптимальной,
принимаемый рав
ным:
Температура
воздуха
в по
8
12
16
20
24
28
32
36
мещении,
®С.
4
Коэффициент
для
взрос
1,15
1.1
1,05
1
0,95
0,92
0 .9
0,85
0,8
лых
птиц .
для
молод
1,05
1
0,95
0,92
0,8
няка .
. ,
k3— коэффициент заполнения птичника, т. е. отношение фактичес кого количества голов, находящихся большую часть времени в птичнике, к расчетному (может быть принят равным 0,85—0,9).
При составлении теплового баланса следует учитывать количество тепла, которое расходуется на испарение влаги из помета, а также из глубокой подстилки, если она имеется.
Тепло, Вт, необходимое на испарение влаги из помета, определяется по формуле
680^-% .
(XI* 13)
где N — число голов птицы;
kn — степень усушки помета, принимается равной 0,7;
Р п — выход помета от одной птицы, кг/сутки, принимается равным:
§ 105. Птицеводческие помещения
Куры
яичного
направления.....................................
. .
0,24
Куры
мясного
направления ................................................
В птицеводческих помещениях следует предусматривать, как прави ло, воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляционной си стемой. Количество тепла, подаваемого такой системой, определяется тепловым балансом помещений. В помещениях для молодняка птиц, а
464 Г л а в а XI Особенности отопления сельскохозяйственных зданий и сооружений
также в других помещениях при соответствующем обосновании можно применять системы центрального водяного отопления с чугунными сек ционными нагревательными приборами или приборами в виде регистров из тладких труб. Температура поверхности приборов не должна превы шать 95° С. Отопительные приборы и трубы системы отопления должны быть недоступны для соприкосновения птиц или иметь соответствующее укрытие. К отопительным приборам должен быть доступ для очистки и\ от загрязнения.
Для обогрева молодняка птиц младшего возраста применяют системы локального отопления, например электрические брудеры или газовые ин фракрасные излучатели при соответствующем оборудовании их отсосами вытяжных вентиляционных систем.
Для выращивания молодняка птиц (цыплят, индюшат, утят, гусят и цесарят) применяют электробрудеры с инфракрасными (ИК) лампами.
Рис. XI.9, Электробрудер
(разрез)
Рис. XI.10 Принципиальная электри
ческая схема электробрудера
ИК — рудер с лампами
(рис. XI.9)
состоит из конусообразного корпуса
1, пяти ламп 2 мощностью 250 Вт, датчика температуры 3, электромагнит ного реле 4, клеммной колодки 5 и пакетного выключателя 6. Он рассчи тан на выращивание 500 цыплят до месячного возраста. В процессе экс плуатации брудер подвешивают к потолку птичника на стальном тросе диаметром 5 мм и заземляют.
Температурный режим в зоне обогрева цыплят регулируется по схе ме, показанной на рис. XI.10. Контроль температуры осуществляет дат чик ДТ, который состоит из мембраны, заполненной эфиром, и малога баритного микропереключателя. Если температура в зоне облучения увеличивается по отношению к заданной, датчики температуры ДТ включают электромагнитное реле ЭП-41, которое с помощью контактов 1Р-1, 1Р-2, 1Р-3переключает лампы последовательно.
Инфракрасные лампы при этом работают на пониженном накале, за счет чего и снижается интенсивность излучения. При уменьшении температуры в зоне обогрева происходит обратное включение ламп на полный накал.
Для обогрева молодняка птиц можно применять и отдельные ИКлампы, оборудованные защитной арматурой. Над зоной обогревания мо жет быть установлено несколько облучателей. Интенсивность облучения определяется высотой подвеса ламп.
При обогреве газовыми инфракрасными излучателями газовая смесь в горелках сгорает до образования конечных продуктов окисления
§ 106. Животноводческие постройки
465
(азота, углекислого газа, водяного пара и небольшого количества кисло рода), наличие которых не превышает предельно допустимые концент рации для помещений птицеводческих ферм.
Как правило, отопление горелками инфракрасного излучения осу ществляется путем периодического или поочередного включения отдель ных горелок.
Расчет системы отопления своди гея к определению количества горе лок исходя из общей тепловой нагрузки и выбору способа расположения их в помещении.
Горелки в помещении должны располагаться таким образом, чтобы облученность птиц не превышала следующих норм;
Цыплята в
возрасте:
290—350 Вт/м2 '250—300 ккал/(ч*м2)]
до 10 дней . . .
10—30
дней .
170—290 Вт/м2 '150—250 ккал/(ч-м2)]
старше
30 дней ,
120— 170 Вт/м2 '100— 150 ккал/(ч-м2)]
Принципиальные схемы отопления для птичников с различными спо собами содержания птиц приведены в табл XI.4.
Т а б л и ц а XI.4
Рекомендуемые схемы отопления птичников
Назначение зданий и помещений
Система отопления
дополнительная
основная
Напольное содержание
Цехи промышленного стада
Воздушное,
совмещенное
с
кур-несушек, цехи маточного
приточной
вентиляцией
стада, акклиматизаторы
Бройлерники и цехи ремонтно
Водяное с температурой
на
Воздушное,
совмещен
го молодняка
поверхности
нагреватель
ное с приточной венти
Цехи выращивания цыплят
ных приборов
95е С
ляцией
То же
Локальные системы ин
фракрасного
обогрева
Клеточное содержание
Цехи кур-несушек
Воздушное,
совмещенное
с
приточной вентиляцией
При проектировании систем воздушного отопления в помещениях с клеточным содержанием кур необходимо обеспечить температуру в ра бочем объеме помещения, т. е. на всю высоту клеточных батарей, в соот ветствии с требованиями, приведенными в табл. XI.2.
§ 106. ЖИВОТНОВОДЧЕСКИЕ ПОСТРОЙКИ
При проектировании отопления животноводческих построек темпера туру наружного воздуха рекомендуется принимать по параметрам «Б».
Температуру внутреннего воздуха tB, °С, следует принимать равной:
466 Г л а в а XL
Особенности отопления сельскохозяйственных зданий и сооружений
I. Коровники:
родильное отделение ...............................................
18
помещения для беспривязного содержания скота .
10
помещения для привязного содержания скота . . .
10
проф илактории............................
. . . . . .
20
телятники для выращивания и доращивания . . .
16
телятники для отк ор м а ..........................................
12
II. Свинарники:
для
холостых маток и хряков . . . . . . . . .
14
для супоросных м аток...............................................
содержания животных, т. е. такая температура, при которой животное давало бы максимум продукции при минимальных капиталовложениях и эксплуатационных расходах, в том числе и расходах на корм, может быть определена технико-экономическим путем.
Методика определения внутренней оптимальной температуры в по мещении, которая в свою очередь обусловливает оптимальные термичес кие сопротивления ограждений в неотапливаемых помещениях или ко личество тепла, необходимое для подачи в помещение системой отопле ния в отапливаемых помещениях при необходимых термических сопро тивлениях ограждений, сводится к следующему1.
При оптимальном термическом сопротивлении ограждений приведен ные затраты, руб/м2, составляют:
П = (Е К -Ь Э )МИН,
(X I.14)
где К — капитальные вложения, руб/м2;
равный для
Е— коэффициент экономической эффективности,
сельского строительства 0,2;
Э— годовые эксплуатационные расходы, руб/м2.
Вкапитальные затраты практически входит только стоимость ог раждений, поэтому величину К следует определять по формуле
К — SCT Сст + 6ПСп = ARcr Сст + BRn Сп
(X I. 15)
ИЛИ
К = ( Ж „ Сст + ВХПСп) (R0 - ЯБ - RH),
(XI. 16)
где
6СТ, 6П— толщина утеплителя стен и покрытия, м;
Сст, Сп — стоимость материала стен и покрытия, руб/м3;
Яст, — теплопроводность утеплителя стен и покрытия, Вт/(м*К);
i?cT> Ru— термическое сопротивление стен и покрытия,
К-м2/Вт;
Яв, RH— сопротивления теплообмену, К-м2/Вт;
1 Методика разработана автором совместно с инж. А. А. Руновым.
§ 106
Ж и в о т н о во д ч еск и е п ост ройки
467
RQ— среднее
сопротивление
теплопередаче стен
и покры
тия, К-м2/Вт;
А, В — коэффициенты перехода
от сопротивлений
теплопере
даче стен и покрытия к среднему сопротивлению ограж дений помещений, определяемые по формулам:
1 _ _
Fп +
~ Ь F с т
>
(XI .17)
Fcx
5
_ FП 1»3fст
(XI. 18)
Fn+
Fст
где FCT, Fn — площадь стен и покрытия, м2.
уравнение
Уравнение XI. 16 получено в результате подстановки в
(XI. 15) R a и Rut найденных из совместного решения уравнений:
Fст +
Fп
Rn
—■1»3/?СТИ
(XI. 19)
Fст | Fп
RCT
Rn
Последнее уравнение показывает, что термическое сопротивление по крытия должно быть на 30% больше сопротивления стен.
Такое соотношение между RCT и Rn в одноэтажных животноводче ских постройках необходимо для уменьшения лучистого теплообмена поверхности тела животного, обращенной к покрытию, и предотвраще ния холодных конвективных токов от покрытия в зону животных.
При изменении теплозащиты наружных ограждений в неотапливае мых коровниках изменяются также эксплуатационные затраты Э, так как при этом изменяется микроклимат помещения. В эксплуатационные
затраты входят затраты на корм Ск и со знаком
минус стоимость
продукции Спр:
Э = Ск - С пр.
(X I .20)
Расходы на заработную плату обслуживающего персонала и амор тизационные отчисления практически не изменяются с изменением теп лозащиты ограждений, так как эти затраты связаны в основном с чис ленностью животных и технологией производства. Следовательно, эти расходы не следует учитывать при расчете величины Э.
Выразим слагаемые в уравнениях (XI. 16) и (XI.20) функциональ ной зависимостью от температуры внутреннего воздуха /в- Это позво лит путем дифференцирования формулы (XI. 14) по переменной tB най ти оптимальное термическое сопротивление ограждений.
Среднее сопротивление теплопередаче, К-м2/Вт, наружных огражде ний определяется из условия теплового баланса:
Ro = .....~~~tu
,
(XI*21)
Яш Яв
Яо
где tB, tu— температура внутреннего и наружного воздуха, °С;
<7т>Яъ— удельные тепловыделения в помещении и расход тепла на
воздухообмен, Вт/м2;
термическое сопротивле
q0~~ теплопотери
через ограждения,
ние
которых
можно считать известным (окна, ворота,
пол), Вт/м2.
внутреннего воздуха, но
Значения qT и
q& зависят от температуры
468 Г л а в а XI. Особенности отопления сельскохозяйственных зданий и сооружений
полный учет этой зависимости в дальнейших расчетах приводит к слож ным уравнениям. Для упрощения были использованы следующие рас четные формулы:
niQxi
„
(X I.22)
QT — с
»
Яв — г.
>
(XI. 23)
?1
где
QJK— тепловыделение животного, Вт/гол;
бж— влаговыделение животного,
г/(ч-гол);
г г— суммарная площадь стен и покрытия в расчете на одно жи-
вотное, м2/гол;
-
т , %— коэффициенты, принимаемые по табл. XI.5.
Т а б л и ц а XI.5
Из
формул (XI.16),
(XI.21) -
Значения коэффициентов m и %
(XI.23) получим:
в
зависимости
от
температуры
наружного
воздуха
К = (Жса,Сет+£ЛпС„)Х
Температура
m
X
наружного
воздуха t lt, °С
— 10
0.99
0,045
—15
0.98
0,043
—20
0.97
0.041
—25
0,96
0,04
—30
0,95
0,039
м0.ж
* в - * в |.( Х 1 .2 4 )
(^в — ^н)
■]
Затраты на корм Ск и стоимость продукции СдР в формуле (XI.20) вы числяются по формулам:
ЦСК2
Ск — Fi 1
(X I,25)
ЮСпр 2
(XI. 26)
Qip —
где
Ск, СПр— стоимость кормов, руб., за кормовую единицу (руб/к. е.)
и продукции, руб/кг;
Ц, Ю — расходы кормов в кормовых единицах в сутки на голо
ву [к. е./(сут*гол)] и прирост массы, кг/(сут-гол).
Величины Ц и Ю определяются по формулам:
Ц = М (1,15 — 0,015*в);
(X I.27 )
Ю = Н ( — 5.10—4 *2 + 0,01*в + 0 ,9 5 ),
(X I.28)
где
М, Н — расход кормов за зимний период и средний удой от коро
вы при нормальном микроклимате.
Эмпирические формулы (XI.27) и (XI.28) выведены по эксперимен тальным зарубежным и отечественным данным. Графики изменения этих величин представлены на рис. XI.11.
Величина z в формулах (XI.25) и (XI.26) представляет собой дли тельность периода в сутках, в течение которого отклонение от оптималь ной температуры внутреннего воздуха влечет за собой изменение про дуктивности.
§ 106 Животноводческие постройки
469
Если при £н> —5° С в коровниках с различной теплоизоляцией су щественного различия в продуктивности не наблюдается, то при tH<C <С—5° С продуктивность резко падает.
За расчетную величину с следует принимать период с ta ниже —5° С. Для различных климатических районов эта величина различна.
Рис. XI.12. Зависимость продолжи тельности г периода с температурой tB< . —5°С от расчетной температу ры наружного воздуха
Рис. XI.11. Зависимость продуктивности животных Ю и расхода кормов Ц от температуры внутреннего воздуха в ко ровнике
На рис. XIЛ2 показан график зависимости z от расчетной наружной температуры.
Подставляем в формулу (XI.20) полученные значения:
Э = ~
~ (1,15 — 0 ,015^B) +
(5*10
4 t\ - 0 ,01fB— 0 ,9 5 ).
(XI.29)
Подставив
в формулу
(XI.14) значения
К н Э из формул
(XI.24)
и (XI.29), продифференцировав полученное
выражение по переменной
t B и приравняв производную нулю, после преобразований получим:
(XI. 30)
где
тф ж +Х бж #н
-
(X I. 31)
Хбж
’
р
~Ьх^ж ^н)3
0,1Нг Спр
(XI.32)
Сст -{- BXnСа
(inQx Ч~хОж*н)а Н zCnp +
1,5М zCK
(XI. 33)
j
.4ХСх CQX
Blitji Сп
По уравнению (XI.30) составлена номограмма, представленная на рис. XI. 13. Ход решения по номограмме показан пунктиром.
Для определения оптимального термического сопротивления внут реннюю температуру, найденную по номограмме, подставляем в форму лу (XI.21);
/ О П Т ___ /
д О П Т
t(XI,34)
—Qz—Q
470 Г л а в
а XI
Особенности
отопления
сельскохозяйственных зданий и сооружений
Пример
XI. 1.
Необходимо
рассчитать
оптимальное термическое сопротивление
стен и покрытия коровника, в котором находятся 200 животных массой 500 кг каждое. Район строительства — Московская область. Стены из керамзитобетона (р= 1800 кг/м8), утеплитель покрытия — минеральная вата.
Данные для расчета: Сст = 30
руб/м3;
СП=Ю руб/м8;
СПр=0,16
руб/кг; Ск =
= 0,06 руб/к. е.; _М =9
к._е/сут;
Н = 1 2 л/сут;
Я,от = 0,46
Вт/(м-К); Я,и =
0,07 Вт/(м-К);
/ц = 8 ,3 м2/гол; Л = 0,8;
5=1,1;
для
Московской области
tв=
—2 6 °С.
Рис. XI. 13. Номограмма для определения оптимальной температуры внут реннего воздуха в коровнике
Согласно НТП СХ 5-68, имеем:
<2ж = 8 0 0
Вт/гол,
б ж — 394 г/(ч
гол).
необхо
Из табл. XI.5 находим: т =
0,96
и %=0,П4 Пс рис
XI.12 г = 6 0 . Зная все
димые величины,
по
формулам
(XI.31) — (XI 33)
получим:
а = 1 5 ,8 ,
р =
23,5,
7= 21,1.
По номограмме (рис. XI.13) находим: *°ПТ= 9 ,2 °С
(ход
решения показан
пунктиром).
По
формуле
(XI.34)
определяем оптимальное
сопротивление
теплопередаче:
Я£пт= 2,74 К • м2/Вт.
С учетом коэффициентов Л
и В
[формулы (XI. 17)
и (XI. 18)]
оптимальные сопро
тивления
теплопередаче
стен
и покрытия
равны:
Я °пс*
= 1,87
К-м2/Вт;
R°n^
~
= 2,58 К-м2/Вт.
Вычитая из полученных значений переходные
сопротивления /?в =
0,114 К-м2/Вт
и
Рн=0,043
К-м2/Вт,
получим оптимальные
термические сопротивления
ограждений:
= 1,72
К-м2/Вт, /?°пт
= 2,42
К-м2/Вт.
Методика расчета /°пт и /?опт для помещений другого назначения
аналогична приведенной. Продуктивность животных и расход кормов зависят от вида животных (свиней, овец и т. д.).
Внутренняя терморегуляция животных позволяет изменять внутрен нюю температуру воздуха в помещении в сравнительно большом диапа зоне. На рис. IX. 14 показана зона математического теплового баланса, которая для большинства сельскохозяйственных животных находится в диапазоне +5—18°С. Зона же максимальной продуктивности животных значительно уже зоны математического теплового баланса и определя ется соотношением качественных составляющих общей теплоотдачи животных, т. е.
Фобщ = QK + <2л + <3исп + QT ,
(XI.35)
где
QT— теплоотдача животного путем теплопроводности полу при
лежачем положении.
Опыты показывают, что наилучшее самочувствие животного дости
