Системы вентиляции и воздушного отопления

На животноводческих фермах и комплексах применяют вентиляционные установки различных типов. Их классификация приведена на рисунке Эффективное средство для создания оптимальных режимов микроклимата в животноводческих помещениях — применение комбинированных систем отопления и механической вентиляции с частичной или полной автоматизацией. С этой целью в микроклиматической камере устанавливают теплогенераторы и приточные вентиляторы для смешивания горячего и холодного воздуха. В зимний период работает приточно-вытяжная вентиляция с прогревом воздуха теплогенераторами. В переходный и летний периоды, когда нет потребности в подогреве приточного воздуха, действует только вытяжная вентиляция, а свежий воздух в помещение поступает через регулируемые жалюзийные решетки, установленные рассредоточенно в окнах. Система управления теплогенераторами предусматривает автоматическую регулировку их теплопроизводительности по принципу ‹‹Большой огонь›› — ‹‹Малый огонь››. Вся аппаратура управления приточной и вытяжной вентиляции размещается в шкафах, установленных в климатической камере.

На животноводческих и птицеводческих комплексах можно применять систему электротермического оборудования ‹‹Электроклимат›› мощностью до 400 кВт. Представляет практический интерес и сочетание обогреваемых полов с комбинированными системами отопления и вентиляции. Это существенно улучшает микроклимат непосредственно в зоне нахождения животных, что очень важно при выращивании молодняка.

Рис. 146. Классификация вентиляционных установок.

Поддержание оптимального микроклимата в помещениях молочно-товарного комплекса часто приводит к повышенному расходу теплоты. В самом деле, по зоогигиеническим нормам в расчете на одну голову крупного рогатого скота расход воздуха должен составлять 70 ... 100 м³/ч. В коровнике на 200 голов средний расход воздуха составляет 17 000 м³/ч. Расчеты, подтвержденные теплофизическими измерениями, показывают, что при таком воздухообмене лишь 10 ... 15 % теплоты уходит через стены, покрытия, окна, ворота и пол, а 85 ... 90 % теплоты теряется при вентиляции зданий. В этом случае экономия топлива при использовании отопительных систем возможна в первую очередь за счет теплоты, уходящей с отработанным воздухом. Это достигается благодаря применению теплообменников—рекуператоров. Наиболее простой и достаточно эффективный теплообменник такого рода устроен по принципу труба в трубе и имеет коэффициент теплопередачи около 21 Вт/(м²°С) при площади теплообмена 80 м². При наружной температуре — -25 ... 30 °С и внутренней — + 10 °С он утилизирует примерно 60 тыс. Вт теплоты, что равноценно расходу более 80 кВт.ч электроэнергии. Необходимый расход энергии для двигателей вентиляторов теплообменника при этом примерно равен 7,5 кВт.ч, т. е. в 11 раз меньше.

Стоимость системы такого отопления составляет от 3 до 6 % от общей стоимости животноводческих зданий. Применение теплообменников позволяет снизить единовременные затраты на устройство систем обеспечения микроклимата не менее чем в 2 раза.

Но главное преимущество таких устройств заключается в резком снижении эксплуатационных расходов.

Эффективность вентиляции зависит от многочисленных факторов, среди которых основные следующие: герметичность помещений и их хорошая теплоизоляция с защитным барьером от влаги; правильная циркуляция воздуха внутри помещения; объем помещений, приходящийся на одно животное; правильное устройство приточных каналов для свежего и вытяжных для загрязненного воздуха; наличие аппаратуры для автоматического контроля температуры и воздухообмена.

В последние годы все шире применяют калориферные установки, которые осуществляют смену загрязненного воздуха и обогрев помещений.

Рис. 1 Основные конструктивные элементы вентиляционных установок:

а — воздухоприемные и вытяжные шахты; I — отдельно стоящая шахта; II — пристроенная и встроенная воздухоприемные шахты; III — вытяжные шахты; б — приточные камеры; 1 — воздухозаборная шахта; 2 ——клапан; 3 — фильтры; 4 — калориферы; 5 — обводной клапан; 6 — гибкая вставка; 7 — вентилятор; 8 — пусковая задвижка; 9 — дверь в калориферную камеру.

Воздушные и воздушно-тепловые завесы позволяют уменьшить или совсем предотвратить проникновение холодного воздуха в помещение. Принцип действия воздушных (без подогрева) и воздушно-тепловых (с подогревом приточного воздуха) завес заключается в том, что холодный или подогретый воздух подается вентилятором .

Рис. 2. Схема работы агрегата ПВУ-4:

1 — шарнирные отражатели; 2 — наружный цилиндр; 3 - козырек-отражатель; 4 — цилиндрические заслонки; 5 — кольцевой приточный канал; 6 — внутренний цилиндр; 7 — крыльчатки вентилятора; 8 — нагревательные элементы ТЭН-26 и ТЭН-27.

Автоматические устройства, регулирующие объем вентиляции в зависимости от условий микроклимата помещений, широко применяют в животноводстве.

Наиболее распространены в животноводческих помещениях полупроводниковые двухпозиционные терморегуляторы ПТР-2, пропорциональные ПТР-П и биметаллические датчики ДТК.М.

Приточно-вытяжные установки типа ПВУ автоматически поддерживают заданную температуру воздуха в помещении и регулируют воздухообмен в зависимости от наружной и внутренней температуры. Для подогрева холодного приточного воздуха используются электронагревательные элементы.

В установках ПВУ поток свежего воздуха омывает потолочное перекрытие и стены помещения, поступает в зону, где содержатся животные, захватывает загрязненный воздух и направляет его к всасывающему отверстию вентилятора. Отличительная особенность установок ПВУ — совмещение притока и вытяжки в одном агрегате (шахте), что исключает необходимость устройства воздуховодов. Производительность установок ПВУ-4, ПВУ-6 и ПВУ-9 соответственно 4000, 6000 и 9000 м³/ч приточного воздуха, а установленная мощность нагревательных элементов 15 ... 19 кВт. Комплекты оборудования ‹‹Климат›› предназначены для автоматизированной вытяжной вентиляции в животноводческих помещениях. Комплекты снабжены системами воздушного обогрева при помощи отопительно-вентиляционных агрегатов с водяными (паровыми) калориферами. Зимой необходимая температура воздуха в помещении поддерживается путем одновременного автоматического изменения частоты вращения вытяжных и приточных вентиляторов вплоть до их полного отключения (‹‹Климат-2›› и ‹‹Климат-4››) или изменения теплоотдачи калориферов (‹‹Климат-3››).

Во всех комплектах предусмотрена защита калориферов от замерзания при уменьшении температуры воды в обратном трубопроводе ниже 30 °С. Летом температуру воздуха в помещении регулируют, изменяя частоту вращения вала вытяжных вентиляторов. Приточные установки могут работать при самой низкой частоте вращения только для поддержания необходимой влажности.

Для регулировки температурного режима воздуха применяют нагревательные приборы, системы отопления и специальные установки: теплогенераторы, калориферы, котлы-преобразователи, устройства для подогрева пола и др.

Теплогенераторы типа ТГ предназначены для воздушного отопления и вентиляции животноводческих, производственных и служебных помещений, а также для досушивания травы способом активного вентилирования, сушки зерна и семян.

Работает такой теплогенератор следующим образом. Воздух подается вентилятором 2 (рис. 150) в теплообменник 7. Часть воздуха из общего потока поступает к форсунке 6 для распыливания и горения топлива.

Рабочая смесь, воспламененная от искры, сгорает в камере 8 и нагревает ее стенки. Последние передают теплоту омывающему их воздуху. Отработанные газы выходят в дымовую трубу и одновременно подогревают воздух в трубе. Нагретый воздух выбрасывается под давлением вентилятора в распределительное устрой ство, через окна которого выходит в помещение, имея температуру 60 ... 65 °С.

Система подачи топлива состоит из двух емкостей топливного бака (верхней разборной и нижней запасной), насоса для подачи топлива из нижнего бака в верхний, форсунки для распиливания и смешивания топлива с воздухом, топливопроводов и контрольно-измерительных приборов.

Топливо из нижней емкости перекачивается в верхнюю насосом с ручным приводом. Для фильтрации топлива в топливоподающей магистрали установлен фильтр. Топливо из верхней емкости подается к форсунке самотеком.

Рис. 3 Генератор ТГ-150

1— станина; 2 — вентилятор; 3 — трансформатор; 4 — электродвигатель; 5 — электромагнитный клапан; 6 — форсунка; 7 — теплообменник; 8 - камера сгорания; 9 — водовод.

С целью предотвращения взрыва топлива в раскаленной камере сгорания при прекращении подачи электроэнергии или срыве форсунки предусмотрена защита, отключающая подачу топлива.

Водогрейные и паровые котлы являются частью котельной установки животноводческой или птицеводческой фермы (комплекса).

Водогрейные чугунные котлы КЧ-2 ‹‹Универсал-6›› и КЧ-3 ‹‹Энергия-6›› состоят из отдельных полых секций, соединенных между собой в пакеты. Благодаря этому можно изменять число секций, подбирая расчетную поверхность нагрева, а также заменять секции, поврежденные при аварии. Котлы могут работать на твердом, жидком и газообразном топливе.

Котлы-парообразователи низкого давления с вертикальным и горизонтальным размещением нашли самое широкое применение на фермах и комплексах страны. Они просты по устройству, надежны в работе, оборудованы системой автоматической регулировки. Паропроизводительность котла КВ-300М составляет 250 ... 400 кг/ч, а КТ-1500 до 1500 кг/ч. На крупных комплексах и птицефабриках применяют паровые котлы ДКРВ (двухбарабанные, реконструированные, водоструйные) с высокой паропроизводи-тельностью: от 2,5 до 20 т/ч. Они работают на газе, мазуте и твердом топливе.

Калориферные установки предназначены для отопления животноводческих помещений. Установки в зависимости от вида теплоносителя подразделяют на паровые, водяные, электрические и газовые.

Калориферные установки включают в себя источники теплоты, теплообменники и устройства для перемещения теплоносителя.

Теплообменники паровых и водяных калориферов состоят из пакета труб (в три или четыре ряда), концы которых заделаны в камеры. Теплоноситель (пар или горячая вода) подается в верхнюю камеру, а удаляется через патрубок нижней камеры. При продувании воздуха вентилятором через систему труб он нагревается. Для лучшего теплообмена и увеличения коэффициента теплоотдачи у некоторых калориферов (КФСО, КФБО) трубы обвиты стальной лентой.

Электрические калориферы имеют меньшие габаритные размеры и металлоемкость, чем водяные, поэтому их совмещают в одном агрегате с вентиляционными установками. Они более надежны в работе и не требуют постоянного ухода. Их легче автоматизировать. Электрокалориферы рассчитаны на работу в среде повышенной влажности, содержащей активные примеси. Широкое применение нашли калориферы с оребренными трубчатыми электронагревателями (ТЭНами) типа СФОА, имеющими мощность от 45 до 94 кВт.