6.3 Расчет вентиляции животноводческих помещений

При кратности воздухообмена К<3 выбирают естественную вентиляцию, при К = 3-5 - принудительную вентиляцию без подогрева подаваемого воздуха и при К>5 - принудительную вентиляцию с подогревом подаваемого воздуха.

Вентиляция с естественным побуждением воздуха происходит под влиянием ветра (ветровой напор) и вследствие разности температур (тепловой напор). Принудительная вентиляция осуществляется при помощи вентиляторов.

Кратность часового воздухообмена определяют по формуле

, (6.1)

где L - воздухообмен животноводческого помещения, м³/ч (воздухообмен по влажности Vw либо по содержанию СО₂ V_СО2); Vn - объем помещения, м³.

Расчет необходимого воздухообмена животноводческого помещения производится по предельно допустимым зоогигиеническим нормам содержания углекислоты или влажности воздуха в помещениях для разных видов животных. Поскольку сухость воздуха в животноводческих помещениях имеет особое значение для создания у животных устойчивости к заболеваниям и высокой продуктивности, то правильнее вести расчет объема вентиляции по норме влажности воздуха. Объем вентиляции, рассчитанный по влажности, выше, чем рассчитанный по углекислоте. Основной расчет необходимо проводить по влажности воздуха, а контрольный - по содержанию углекислоты. Воздухообмен по влажности определяется по формуле

, (6.2)

где С - количество водяных паров, выделяемых одним животным, г/ч; m - количество животных в помещении; С₁ - допустимое количество водяного пара в воздухе помещения, г/м³; С₂ - содержание влаги в наружном воздухе в данный момент, г/м³ (С₂ = 3,2 - 3,3 г/м³).

Допустимое количество водяного пара в воздухе С₁ определяется нормами относительной влажности W(%) и температуры (t^оС) в данном животноводческом помещении. Эти параметры приведены в нормах технологического проектирования по КРС - НТП-АПК 1.10.01.001-00 и НТП 1-99, по свиньям - НТП-АПК 1.10.02.001-00 и ВНТП 2-96, овцам - НТП-АПК 1.10.03.001-00,по птице - НТП-АПК 1.10.05.001-01.

Приближенно величину С₁ можно подсчитать по формуле

,

где С_max - максимальное количество водяных паров, удерживаемых в воздухе (т.е. при W=100%) при данной температуре (табл. 6.1).

Таблица 6.1 - количество граммов водяного пара в 1м³ воздуха при W=100%, г/м³.

Температура, 0С	Сmax, г/м3	Температура, 0С	0,0	Температура, 0С	Сmax, г/м3
0	4,60	+11	9,79	+21	18,50
+1	4,94	+12	10,46	+22	19,66
+2	5,30	+13	11,16	+23	20,91
+3	5,69	+14	11,91	+24	22,18
+4	6,10	+15+	12,70	+25	23,55
+5	6,53	16+	13,54	+26	24,99
+6	7,00	17+	14,42	+27	26,51
+7	7,49	18+	16,36	+28	28,10
+8	8,02	+19	16,35	+29	29,78
+9	8,57	+20	17,39	+37	46,73
+10	9,17			+38	49,35
				+39	52,09
				+40	54,97

Расчет величины требуемого воздухообмена по содержанию углекислоты производят по формуле

, (6.3)

где Р - количество углекислоты, выделяемое одним животным в течение часа, л/ч; Р₁ - предельно допустимое количество углекислоты в воздухе помещения, л/м³; Р₂ - содержание углекислоты в свежем (приточном) воздухе, л/м³ (Р₂ = 0,3-0,4 л/м³).

Необходимые данные для расчета по формуле (6.3) имеются в упомянутых выше документах.

Из полученных расчетом значений величин V_w и V_СО2 принимается большее. По нему и подсчитывается требуемая кратность воздухообмена К, который и определяет тип вентиляции.

При естественной вентиляции в первую очередь определяется общая площадь S_в вытяжных каналов.

, (6.4)

где ν- скорость движения воздуха при прохождении через трубу определенной высоты и при определенной разнице температур, м/с.

Значение ν в каждом случае может быть определено по формуле

, м/с (6.5)

где h - высота канала, м; t_вн - температура воздуха внутри помещения, ^оС; t_н - температура воздуха снаружи помещения, ^оС (берется для переходных периодов «осень-весна»).

Далее, исходя из схемы животноводческих помещений, принимается число вытяжных каналов n_в. Поперечное сечение S₁ одного канала при этом определяется из формулы

, м² (6.6)

Площадь приточных каналов S_n обычно составляет 60-70% от площади вытяжных S_в.

Расчет вентиляции с искусственным побуждением воздуха производится при кратности воздухообмена К>3.

Вентиляционные установки с искусственным побуждением воздуха бывают с механическим побуждением вытяжки и с механическим побуждением притока.

Вентиляторы обычно характеризуются двумя основными величинами: подачей Q_в и создаваемым напором Н.

При непрерывной работе вентилятора его подача выбирается равной необходимому возухообмену. Чтобы регулировать величину воздухообмена, выбирают вентилятор с запасом по подаче и включают его в действие периодически. При установке вентилятора в каждой шахте его подачу определяют по формуле

, (6.7)

где n_в - число вытяжных каналов.

Подача каждого вентилятора не должна превышать 8000 м³/ч.

Диаметр труб вентиляционной сети выбирают достаточно большими, чтобы скорость движения воздуха в них была не более 12-15 м/с. Диаметр трубопровода (сечение шахты) определяют по формуле

, м. (6.8)

Расчет необходимой величины напора вентилятора производят по величине сопротивлений движению воздуха в канале или воздухопроводе. При движении воздуха по воздухопроводу имеют место потери напора на преодоление сопротивления трению и от местных сопротивлений.

Потери напора от сопротивления трению в прямой круглой трубе рассчитываются по формуле

, (6.9)

где - коэффициент сопротивления трению воздуха в трубе,;l- длина трубопровода, м; ρ - плотность воздуха, кг/м³.

Потери напора от местных сопротивлений находят по формуле

(6.10)

где - сумма коэффициентов местных сопротивлений (табл. 6.2). Общие потери напора в вентиляционной системе составляют:

(6.11)

Технические характеристики осевых и центробежных вентиляторов отыскиваются в Интернете.

Таблица 6.2 - Значения коэффициентов потерь от местных сопротивлений

Наименование местного сопротивления	Величина коэффициента
1	2
Колено с углом α =90о	1,10
То же с углом α =120о	0,55

Продолжение таблицы 6.2

1	2
То же с углом α =150о	0,20
Отвод при R/D=1,0	0,25
То же при R/D=1,5	0,175
То же при R/D=2,0	0,15
Внезапное сужение при S/S' =0,1	0,29
То же при S/S' =0,3	0,25
То же при S/S' =0,4	0,21
То же при S/S' =0,5	0,18
Внезапное расширение S'/S= 0,1	0,81
То же S'/S= 0,3	0,49
То же S'/S= 0,5	0,25
Дроссель или задвижка	0,01-0,08
Боковой выход	1,0
Вход с конца	0,3
Выход с конца	1,0
Сетка при живом сечении, %	0,1
Жалюзи (выход)	3,0
Жалюзи (вход)	0,5

Примечание. α - угол,R- радиус отвода,D- диаметр трубопровода,S- поперечное сечение отвода,S^/- поперечное сечение трубопровода.