Раздел 5

Ветеринарно-санитарная оценка помещений

Животных содержат в помещениях - коровниках, свинарниках, овчарнях, конюшнях, птичниках, крольчатниках - которые должны обеспечивать для них оптимальный микроклимат, создавать удобства для работы обслуживающего персонала и иметь относительно невысокую стоимость. Одним из способов поддержания оптимального микроклимата в животноводческих помещениях является вентиляция.

РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ ПО УГЛЕКИСЛОМУ ГАЗУ проводят, используя формулу:

L = К/(С₁-С₂) где

L - количество воздуха, которое необходимо удалить из помещения за 1 час, чтобы поддержать в нем содержание углекислого газа в пределах нормы;

К - количество углекислого газа, выделяемого всеми животными в помещении за 1 час;

C₁ - предельно допустимая концентрация углекислого газа (ПДК) в 1 м³ помещения, л;

С₂ - содержание углекислого газа в 1 м³ наружного воздуха, л.

Пример: В коровнике содержится 120 коров средней живой массой 400 кг и суточным удоем 10 кг, 50 коров массой 600 кг и удоем 15 кг и 30 сухостойных коров массой 600 кг.

Необходимо определить часовой объем вентиляции по углекислому газу, кратность воздухообмена м³/ час, количество вытяжных труб и приточных каналов, площадь их сечения и размеры.

Решение: По таблице находим, что 1 корова массой 400 кг и суточным удоем 10 кг выделяет 126, а 120 коров 15120 л углекислого газа; корова массой 600 кг при удое 15 кг 171, а 50 коров 8550 л; одна сухостойная корова живой массой 600 кг 138, а 30 - 4140 л. Все животные за 1 час выделяют 27810 л углекислого газа. C₁ = 0.25% или 2.5 л/м³; С₂ = 0.03% или 0.3 л/м³.

L = 27810/(2.5-0.3)=12641 м³

Объем коровника известен и составляет 3160 м³. Следовательно, необходимая кратность воздухообмена должна быть не менее 4 раз в час (12641/3160=4).

Необходимую площадь сечения вытяжных каналов рассчитывают по формуле:

S = L/(V*3600), где

S - общая площадь вытяжных каналов;

L - часовой объем вентиляции;

V - скорость движения воздуха в вентиляционной трубе (находится по таблицам);

3600 - число секунд в 1 часе.

Исходные данные для решения примера: высота вытяжных труб 5 м, температура воздуха в коровнике 9.5 градусов (норма 8-12), снаружи - минус 8.5 (ноябрь, зона Омска), разница температур внутреннего и наружного воздуха 18 градусов (8.5+9.5=18). Скорость воздуха, определенная по таблицам, при этом будет равна 1.29 м/сек. Для нахождения общей площади сечения вытяжных труб подставим данные в формулу:

S=12641/(l.29*3600)=2.7 м²

Вытяжные вентиляционные трубы работают с наибольшей эффективностью при сечении трубы 0.8 х 0.8 до 1.0 х 1.0 м. Следовательно, число труб при их сечении 0.85 х 0.85 м составит 2.7/(0,85*0,85)=3.7 штуки.

Объем вентиляции и, следовательно, площадь сечения труб следует брать с поправкой на выделение углекислого газа навозом. Эта поправка в среднем 20%. Значит, рассчитанное число труб надо умножить на коэффициент 1.2. Тогда число вытяжных труб составит 3.7*1.2=4.44=5 штук.

Площадь сечения приточных каналов должна быть 80% от площади сечения вытяжных труб, т.е. (2.7*80)/100=2.16 м³. Оптимальное сечение вытяжных каналов 0.3 х 0.3 м, площадь сечения 0.09 м³, а их количество 24 штуки (2.16/0.09).

Приточные каналы должны располагаться в верхней части продольных стен в шахматном на расстоянии 1-4 м друг от друга и 0.4 м от потолка.

Задание 1: Рассчитать часовой объем вентиляции, кратность воздухообмена, количество вытяжных труб, приточных каналов и площадь их сечения по вариантам, приведенным в таблице 15.

Таблица 15

Варианты заданий для выполнения расчетов

Масса коров и удой	Поголовье коров
400 и 10 кг	100	110	120	130	140	150	160	170
600 и 15 кг	100	90	80	70	60	50	40	30
600 кг, сухостойные	50	50	50	50	50	50	50	50

Необходимо отметить, что объем вентиляции рассчитанный по углекислому газу, часто оказывается недостаточным для удаления водяных паров. Поэтому расчет вентиляции лучше проводить по влажности воздуха.

РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ ПО ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА проводят по формуле:

L-Q/(q₁-q₂), где

L - часовой объем вентиляции, необходимый для поддержания влажности воздуха в пределах нормы;

Q - количество водяных паров, которые выделяют находящиеся в помещении животные за 1 час +10% влаги, поступающей с пола, стен, кормушек и др.;

q₁ - абсолютная влажность воздуха в помещении при относительной влажности 70 %, г/м³ ;

q₂ - абсолютная влажность атмосферного воздуха.

Пример: Исходные данные те же, что и в предыдущем примере, влажность воздуха в коровнике 70%, абсолютная влажность атмосферного воздуха при температуре -8,5°С (ноябрь, зона Омска) - 2.4 г/м³.

Решение: Одна корова массой 400 кг, с суточным удоем 10 кг, выделит за 1 час 404 г влаги, а 120 - 48480 г; одна корова массой 600 кг и удоем 15 кг 549 г, а 50 - 27450 г; одна сухостойная корова массой 600 кг - 440 г, а 30 - 13200 г. Все коровы, находящиеся в помещении, выделят за 1 час 89130 г влаги (48480+27450+13200=89130). Увеличим эту цифру на 10 % (влага с пола) умножением на 1.1 и получим общее количество влаги, поступившей в помещение в течение 1 часа:

89130*1.1=98043 г.

По таблице находим, что максимальная влажность воздуха (q₁), при температуре в коровнике 9.5 градусов тепла, равна 8.87 мм рт.ст. или 8.87 г/м³, т.к. максимальная упругость водяного пара в мм рт.ст. практически равна количеству водяного пара в 1 м³ воздуха при данной температуре.

Абсолютная влажность в помещении (q₂) составляет 70% от максимальной влажности, т.е. 6.2 г/м³: (8.87*70)/100=6.209 г/м³.

Подставим полученные данные в формулу:

L = 98043/(6.2-2.4)=25801 м³/час

Кратность воздухообмена равна 25801/3160=8.26 раза в час.

Площадь сечения вытяжных каналов рассчитываем по той же формуле, что и в предыдущем примере:

S = 25801/(1.29*3600)=5.6 м²

Количество вытяжных труб при их сечении 0.85 х 0.85 составит 5.67 (0.85*0 85)=7.84=8 штук.

Площадь сечения приточных каналов будет (5.6*80)/100=4.48 м², а их количество - 4.48/0.09=49.8=50 штук.

Задание 2: Рассчитать часовой объем вентиляции, кратность воздухообмена, количество вытяжных труб, приточных каналов и площадь их сечения при условии, что влажность воздуха в коровнике 70%. Остальные исходные данные взять из задания 1. Объяснить разницу между полученными результатами при расчете вентиляции по углекислому газу и при расчете по влажности воздуха.

РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯЦИИ С ПОБУДИТЕЛЬНЫМ ПРИТОКОМ ВОЗДУХА. При определенных условиях естественная вентиляция не обеспечивает оптимального микроклимата, поэтому возникает необходимость оборудования животноводческих помещений системой принудительного воздухообмена. При этом производительность 1 вентилятора определяется по формуле:

L=S*V*3600,где

L - производительность 1 имеющегося вентилятора, м³/час;

S - площадь сечения воздуховода, м²;

V - скорость движения воздуха в воздуховоде (замеряется анемометром), м/сек;

3600 - число секунд в 1 часе.

Пример: Площадь сечения воздуховода (вытяжной трубы) - 0.72 м². (0.85*0.85=0.72), скорость движения воздуха 2.2 м/с, требуемый часовой объем воздухообмена – 25801 м³/час.

L =0.72*.2.2*3600=5702 м³/час

Решение: Требующееся количество вентиляторов:

25801/5702=4.52=5 штук.

Задание 3: Рассчитать производительность одного вентилятора и требуемое количество вентиляторов для обеспечения оптимальной концентрации углекислого газа и водяных паров, если сечение воздуховода 0.9 х 0.9 м, скорость движения воздуха в нем 2.5 м/с. Требуемый часовой воздухообмена взять из предыдущих заданий

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА. Тепловой баланс рассчитывается на самый холодный месяц года и всегда должен быть положительным. При отрицательном балансе необходимо принимать меры к утеплению помещений, а при необходимости, и к организации их отопления. Для определения теплового баланса требуется рассчитать количество тепла, выделяемого животными за 1 час и количество тепла, требующееся для поддержания оптимальной температуры в помещении. Формула расчета теплового баланса следующая:

Q=[T*(0/31*L)]+[(У(K*F)]+W, где

Q - общее количество тепла, выделяемого за 1 час животными;

Т - разница между наружной температурой и температурой воздуха;

0.31 - количество тепла, необходимое на нагревание 1 м³ воздуха на 1 градус;

L - часовой объем вентиляции, м³;

К - коэффициент теплопередачи через конструкции, ккал/м²/град;

F - площадь ограждающих конструкций, м²;

У - суммирование произведений «К» на «F», т.к. теплопроводность разных частей здания различна;

W - расход тепла на испарение влаги с конструкций, ккал.

Особенность формулы теплового баланса в том, что путем расчетов вначале находится значение левой перед знаком «=» части, а затем правой. В конце расчетов требуется найти дефицит тепла вычитанием из вычисленного значения левой части формулы результата вычислений, произведенных в правой части.

Пример: Поголовье коров то же, что и в предыдущем примере. Температура в коровнике +8 градусов, температура наружного воздуха в январе (зона Новосибирска) -18.4°С. Размеры коровника: длина 84 м, ширина 12 м, высота 2.4 м; размеры окон - 1.2 х 0.8, их количество 76 штук. Размер ворот 2.2 х 2.2 м, количество - 2. Стены кирпичные толщиной в 2.5 кирпича или 65 см. Штукатурка внутренняя толщиной 1.5 см (коэффициент теплопередачи через стены - 0.95 ккал/м²/час/град.). Коэффициент теплопередачи через окна - 2.3, ворота 2.0, пол в среднем 0.2 и через потолок - 0.57. Коэффициент теплопередачи при испарении влаги с пола - 0.595. Часовой объем вентиляции L=25801 м³/час (данные взяты из предыдущего примера).

Решение: 1 корова массой 400 кг и с суточным удоем 10 кг молока выделит в час 605 ккал, а 120 коров 72600 ккал; одна корова массой 600 кг и с удоем 15 кг - 823 ккал, а 50 - 41150 ккал; одна сухостойная корова массой 600 кг - 670 ккал, а 30 коров - 20100 ккал. Все коровы выделят за 1 час 133850 ккал свободного тепла (72600+41150+20100=133850).

Для нахождения общего расхода тепла в помещении за 1 час произведем расчеты в правой части формулы теплового баланса:

а) Т=8+18.4=26.4°С.

б) 0.31*L=0.31*25801=7998 ккал (количество тепла, необходимое для нагрева поступающего в течение 1 часа наружного воздуха на 1 градус).

в) Площадь стен с окнами и воротами: (84*2.4)*2+(12*2.4)*2=461 м².

г) Площадь окон: (1.2*0.8)*76=73 м². Потери тепла через окна: 73*2.3=168 ккал/час.

д) Площадь ворот: (2.2*2.2)*2=10 м². Потери тепла через ворота 10*2=20 ккал/час.

е) Площадь стен без окон и ворот 461-73-10=378 м². Потери тепла через стены 378*0.95=359 ккал/час.

ж) Площадь потолка или пола 84*12=1008 м². Потери тепла через пол составят 1008*0.2=201 ккал/час. Потери тепла через потолок составят 1008*0.57=575 ккал/час.

з) Количество влаги, испаряющейся за 1 час с пола=8913 г (10% влаги, выделяемой животными, данные из предыдущего примера). Потери тепла при испарении влаги с пола: W=8913*0.595=5303 ккал.

и) У(K*F), т.е. общие потери тепла через ограждающие конструкции: 168 (окна)+20 (ворота)+359 (стены)+201 (пол)+575 (потолок)=1323 ккал/час.

Вычислим окончательно правую часть теплового баланса:

[26.4*(7998+1323)]+5303=251377 ккал/час

За 1 час всеми животными выделяется 133850 ккал тепла и, в то же время, теряется 251377 ккал. Дефицит тепла равен: 133850-251377=-117527 ккал/час. Один кВт/час электроэнергии дает 860 ккал. Для покрытия дефицита тепла в коровнике потребуется 137 кВт электроэнергии в час (117527/860=137). В качестве отопительных устройств применяются электрокалориферы мощностью 15 кВт в час, а также тепловые генераторы на дизтопливе, при использовании которых теплотворная способность 1 кг топлива составляет 12000 ккал.

Следовательно, для компенсации потерь тепла потребуется 137/15=9.1=9 штук электрокалориферов или 117527/12000=9.8 кг/час дизельного топлива в том случае, если использовать тепловые генераторы.

Задание 4

а) Рассчитать тепловой баланс в коровнике, используя данные по поголовью коров из задания 1. Температура в помещении +10 градусов, расположение в зоне Омска. Размеры коровника - длина 90 м, высота 2.4 м, ширина 12 м. Размер окон (двойное остекление) 0.8 х 1.4, их количество 80, количество ворот 2, ворота двойные, их размер 2х3, материал дерево. Стены деревянные, брусчатые толщиной 20 см. Потолок по балкам из деревянных пластин толщиной 5 см, сверху слой опилок в 12 см. Коэффициент теплопередачи при испарении влаги с пола 0.595, ее количество - 10% от всей, выделяемой животными.

б) Дать рекомендации по применению систем отопления в том случае, если в результате расчетов будет найден дефицит тепла.

ИЗУЧЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ПРОЕКТАМ ФЕРМ. В зимний период животные содержатся в помещениях, которые позволяют в максимальной степени нейтрализовать неблагоприятное воздействие на них факторов внешней среды. В то же время, концентрация большого поголовья в одном месте, при не соблюдении зоогигиенических правил, может привести к нарушению ветеринарно-санитарных норм, загрязнению окружающей среды, возникновению заболеваний животных и т.п. Поэтому необходимо знать основные зоогигиенические требования, предъявляемые к проектам животноводческих ферм.

Задание 5: Ознакомиться с генеральным планом животноводческой фермы или комплекса. Найти на плане и описать:

а) деление участка на зоны;

б) величину санитарных и противопожарных разрывов;

в) наличие ограждения, озеленения, санпропускника, дезблока и т.д.

г) используя учебник по зоогигиене (авторы В.А. Аликаев и др., М.: Колос, 1983. - С. 80-96), кратко описать санитарно-гигиенические требования к участку для строительства животноводческих ферм и комплексов, требования к основным частям зданий, канализации, уборке навоза и к вентиляции.