Визначення оптимальних умов утримання тварин
4.1 Оптимальні параметри мікроклімату тваринницьких приміщень
У таблиці наведено нормативні параметри мікроклімату для статево-вікових груп тварин, які містяться на об'єкті.
4.2 Розрахунок обсягу вентиляції та теплового балансу
У корівнику знаходиться 400 корів з них 350 дійних корів із середньою живою масою 500 кг та добовим удою 15 л на добу та 50 сухостійних за 2 місяці до отелення із середньою живою масою 600 кг.
Довжина приміщення 114 м., ширина - 27м., загальна кубатура приміщення 9387,8 м?, Висота витяжних труб 4 м. Температура в корівнику + 12? C, відносна вологість 70%. Кліматична зона ІІ, району Вологда.
Розрахунок обсягу вентиляції
Lmin = 0,01*l*n*m, де
Lmin – мінімальний повітрообмін, м?/год;
l - норма повітрообміну;
n – кількість тварин у приміщенні, гол.;
m – середня жива маса однієї голови, кг.
m = (50 * 600 + 350 * 500) / 400 = (30000 + 175000) / 400 = 512,5 кг
Lmin (зим. період) = 0,01 * 17 * 400 * 512,5 = 34850 м? / год
Lmin (перехід. період) = 0,01 * 35 * 400 * 512,5 = 71750 м? / год
Lmin (літ. період) = 0,01 * 70 * 400 * 512,5 = 143500 м? / год
Розрахунок проводять за Lmin = 34850 м?/год (зима).
Розрахунок обсягу вентиляції з вологості повітря на зимовий період:
L = Q + Qісп. / q1 - q2 , де
L – об'єм вентиляції або кількість повітря, яке необхідно видаляти із приміщення за 1 годину, щоб підтримувати в ньому відносну вологість у допустимих межах, м?/год.
Q – кількість водяної пари, що виділяється тваринами, розміщеними у приміщенні, г/ч.
Це число сумарне і визначається за такою формулою:
Q = (n1 * Q1 + n2 * Q2 + n3 * Q3 + n4 * Q4) * K, де
n1, n2, n3, n4 - кількість тварин встатево групі, з однаковою живою масою і продуктивністю;
Q1, Q2, Q3, Q4 - кількість водяної пари в грамах, що виділяється однією твариною в статево групі з певною масою і продуктивністю;
K – поправочний коефіцієнт, що показує зміну кількості водяної пари залежно від температури повітря приміщення.
Q = (350 * 336 + 50 * 323) * 1 = (117600 + 16150) * 1 = 133750г / год
Qісп. – кількість водяної пари (г), що випаровуються з підлоги та огороджувальних конструкцій приміщення.
Qісп. = 10%, тобто Qісп. = Q * 10/100 = 133750 * 10 / 100 = 13375 г/год
q1 – абсолютна вологість повітря приміщення (г/м?), коли відносна вологість залишається у межах допустимої норми.
q1 г/м? - 70%, q1 = 10,46 * 70 / 100 = 7,322 г / м?
q2 - абсолютна вологість зовнішнього повітря (г/м?), з урахуванням кліматичної зони, району та місяця року.
L = Q + Qісп. / q1 - q2
L = (133750 + 13375) / (7,322 - 2,0) = 147125 / 5,322 = 27644,6 м? / год
Порівнюємо L та Lmin.
Lmin = 34850 м?/год більше L= 27644,6 м?/ч, отже, вентиляція з природним спонуканням повітря не в змозі забезпечити потребу тварин у свіжому повітрі, і тому необхідно використовувати систему вентиляції зі штучним спонуканням повітря.
Подальші розрахунки ведемо по Lmin.
Частоту або кратність повітрообміну в приміщенні визначають шляхом поділу годинного об'єму вентиляції на внутрішню кубатуру приміщення:
Кр. = Lmin / V = раз на годину, де
Кр. - Частота або кратність повітрообміну в приміщенні;
L – обсяг вентиляції;
V – внутрішня кубатура приміщення.
Кр. = 34850 / 9387,8 = 3,7 разів на годину
Кратність повітрообміну в порівнянні з нормою зимового періоду (3 – 5 разів нагод) перебуває у межах норми.
Повітрообмін на 1 голову визначається шляхом розподілу годинного обсягу вентиляції на кількість тварин у приміщенні:
V1 = Lmin / n = м? / год на 1 голову.
V1 = 34850/400 = 87,12 м?/год на 1 голову
Повітрообмін на 1 ц живої маси визначається за формулою
l = V1 * 100 / m = м?/год на 100 кг живої маси., де
l – рівень повітрообміну на 1 ц. маси тіла, м?/год;
m – середня жива маса 1 голови, кг;
100 - число для перерахунку на 1 ц.
l = 87,12 * 100 / 512,5 = 16,9 = 17 м? / год на 100 кг живої маси
Необхідна площа перерізу витяжних каналів визначається за такою формулою:
Sв. = L / U * 3600 = м? , де
Sв. - Шукана площа перерізу, м? ;
L – годинний обсяг вентиляції, м?/год;
U – швидкість руху повітря у вентиляційному каналі м/с;
U = 1,35 при температурі, що дорівнює 12?C;
3600 – число секунд за годину.
Sв. = 34850 / 1,35 * 3600 = 7,1 м?
Площа перерізу витяжного каналу:
S1в.к = 1 * 1 = 1 м?.
Кількість витяжних каналів:
n ст. = 7,1 / 1 = 7,1 = 7 каналів
Площа перерізів припливних каналів становить 80% від площі перерізу витяжних каналів:
Сп. = Sв. * 80/100 = 7,1 * 80/100 = 5,68м?.
Площа перерізу припливного каналу:
S1п.к. = 0,4 * 0,4 = 0,16 м?
Кількість припливних каналів:
n в. = 5,68/0,16 = 35,5 = 36 каналів
Таким чином у корівнику необхідно мати 7 витяжних каналів, площею 1 м?, та 36 припливних каналів, площею 0,16 м?
Розрахунок теплового балансу.
У корівнику 400 голів з них 350 дійних корів із середньою живою масою 500 кг та добовим удою 15 л на добу та 50 сухостійних за 2 місяці до отелення із середньою живою масою 600 кг.
Довжинаприміщення 114м., ширина - 27м., загальна кубатура приміщення 9387,8м?, висота витяжних труб 4 м. Температура в корівнику + 12?C, відносна вологість 70%. Кліматична зона ІІ, району Вологда.
Стіни корівника зі звичайної цегли на легкому розчині товщиною 2,5 цегли та об'ємною масою 1700 кг/м².
Будівля без горищного перекриття. Безперервне покриття залізобетонне, збірне, з рулонною покрівлею та утеплювачем.
Усі проходи в приміщенні бетонні. Підлога в стійлах дерев'яна.
Вікна з подвійною палітуркою, роздільні (подвійне скління). Ширина віконних прорізів 4,5 м, висота 1,2 м. Кількість 32 штуки.
Ворота суцільні, дерев'яні, подвійні. Кількість воріт 4 штуки.
Двері в корівнику дерев'яні подвійні в кількості 4 штуки.
Розмір корівника: ширина 27 м, довжина 114 м. Висота стін 2.4м.
У корівнику є 2 кормові проходи шириною 2,2 м, також є 4 гноївки шириною 3.1 м. і 1 центральний гнойовий прохід шириною 4 м.
Тепловий баланс розраховують за такою формулою:
Qж = t? * (G * 0,31 +? K * F) + Wзд, де
Qж – вільне тепло, що надходить від тварин у приміщенні, ккал/год. Це число сумарне і визначається за такою формулою:
Qж = (n1 * Q1 + n2 * Q2 + n3 * Q3 + n4 * Q4) * до = ккал / год, де
n1, n2, n3, n4 - кількість тварин в одній статево-віковій групі, з однаковою живою масою і продуктивністю;
Q1, Q2, Q3, Q4 – кількість вільного тепла в ккал/год, що виділяється однією твариною в статево групі;
K – поправочний коефіцієнт, що показує зміну кількості вільного тепла, що виділяється, залежно від температури повітря в приміщення.
Qж = (350 * 505 + 50 * 486) * 1 = (176750 + 24300) * 1 = 201050 ккал/год
t?C – різниця між нормативною температуроюповітря приміщення та середньомісячною температурою зовнішнього повітря найхолоднішого місяця кліматичної зони;
t?C = +12 - (- 12) = +24
G – кількість чистого повітря (кг), що надходить у приміщення через вентиляцію протягом 1 години.
Визначається за такою формулою:
G = L * m = кг/год, де
L – обсяг вентиляції, м?/год;
m – маса 1м? повітря в кг при певній температурі та тиску.
G = 34850 * 1,222 = 42586,7 кг/год
0.31 – кількість ккал тепла, необхідне нагрівання 1 кг повітря на 1?C
K – коефіцієнт загальної тепловіддачі будівельних матеріалів конструкцій, що захищають, ккал/м?/ч/град
F – площі конструкцій, що захищають, м?;
? - показник підсумовування всіх творів K*F
F1 (стеля) = 144*27 = 3078 м?;
F2 (дерев'яної підлоги) = 1 * 2 * 400 = 800 м?;
F3 (бетонної підлоги) = 3078 - 800 = 2278м?;
Fстін = 114 * 2,4 * 2 + 27 * 2,4 * 2 = 547,2 + 129,6 = 676,8 м?;
F4 (вікон) = 1,2 * 4,5 * 32 = 172,8 м?;
F5 (комір) = 2,7 * 2,4 * 4 = 25,92 м?;
F6 (дверей) = 2,1 * 1,2 * 4 = 10,08 м?;
F7 (цегляних стін) = 676,8 - 172,8 - 25,92 -10,08 = 468м?;
KF1 (стелі) = 0,83 * 3078 = 2554,7 ккал/год;
KF2 (дерев'яної підлоги) = 0,2 * 800 = 160 ккал/год;
KF3 (бетонної підлоги) = 0,3 * 2278 = 683,4 ккал/год;
KF4 (вікон) = 2,3 * 172,8 = 397,4 ккал/год;
KF5 (комір) = 2,0 * 25,92 = 51,84 ккал/год;
KF6 (дверей) = 2,0 * 10,08 = 20,16 ккал/год;
KF7 (цегляних стін) = 0,84 * 468 = 393,1 ккал/год;
KF = 2554,7 + 160 + 683,4 + 397,4 + 51,84 + 20,16 + 393,1 = 4260,6 ккал / год.
Wзд. – кількість тепла, що витрачається на випаровування вологи з огороджувальних конструкцій. Визначається за такою формулою:
Wзд. = Qісп. *0,595 ккал/год, де
Qісп. – кількість водяної пари, що випаровується з підлоги та огороджувальних конструкцій приміщення, г/год;
0,595 – кількість ккал тепла, витрачається випаровування 1 р. вологи.
Wзд. = 13375 * 0,595 = 7958,1 ккал/год
Таким чином формула теплового балансу виглядає наступним чином:
Qж. = t? * (G * 0,31 +? KF) + Wзд.
201050 = 24 * (42586,7 * 0,31 + 4260,6) + 7958,1
201050 = 24*17462,4 + 7958,1
Аналіз теплового балансу:
1. Надходження тепла у приміщення від тварин становило 201050 ккал/год;
2. Витрата тепла у приміщенні:
а) на обігрів вентиляційного повітря
t? * G * 0,31 = 24 * 42586,7 * 0,31 = 316845 ккал/год;
Це говорить про те, що для нагрівання вентиляційного повітря від -12 до +12 ? C необхідно 316 845 ккал тепла на годину;
б) тепловтрати через огороджувальні конструкції.
З балансу видно, що для обігріву конструкцій, що огороджують на 1?C, потрібно 4260,6 ккал тепла на годину. Кількість тепла, необхідне для нагрівання огороджувальних конструкцій від -12 до +12?
?t * ?KF = 24 * 4260,6 = 102254,4 ккал/год;
в) витрата тепла на випаровування вологи з підлоги та інших огорож становить 7958,1 ккал/год;
Таким чином, тепловий баланс корівника виглядає так:
201050 ккал/год = 316845ккал/год + 102254,4 ккал/год + 7958,1 ккал/год
З балансу видно, що витрата тепла становить 427055,7 ккал/год, тобто перевищує теплонадходження на 226005,7 ккал/год, що свідчить про негативний тепловий баланс.
Дф. = 427055,7 – 201050 = 226005,7 ккал/год
3. Розрахунок Δt нульового теплового балансу.
?t нульового теплового балансу тваринницького приміщення необхідно для визначення гранично низької зовнішньої температури повітря, при якій щене виникає дефіциту тепла і не включати теплоустановку.
?t = Qж - Wзд / G * 0,31 + ?KF
?t = 201050 - 7958,1 / 42586,7 * 0,31 + 4260,6 = 193092 / 17462,4 = 11?
З цією метою при дефіциті тепла в корівнику 226005,7 ккал/год, можна використовувати дві електрокалориферні установки СФОА - 100, з подачею повітря 5000 П і теплоподачею 90кВт - 77850 ккал і теплогенератор ТГ - 75 А з подачі повітря.
4.3. Оптимізація природного та штучного освітлення приміщень
Для оцінки освітленості корівника розраховуємо світлові коефіцієнти:
1. Проектний світловий коефіцієнт
СКпр = S підлоги стійлового приміщення / S вікон
СКпр. = 2893,32 / 172,8 = 1: 16
2. Фактичний світловий коефіцієнт розраховується з урахуванням заскленої частини вікон, що приймається у розмірі 90% площі віконних отворів.
Х - 90%, звідки Х = 172,8 * 90 / 100 = 155,52 м?
СКф. = 2893,32 / 155,52 = 1: 18,6
Порівняно з нормативним світловим коефіцієнтом (1: 10 – 1: 15) фактичний світловий коефіцієнт нижче за норму.
Розрахунок штучної освітленості.
Площа корівника 2893,32 м², освітлюється 60 ламп потужністю 200 Вт.
Питома потужність освітлення (УМО) розраховується так: кількість працюючих ламп множать на їхню потужність і ділять на площу підлоги приміщення.
УМО = 60 * 200 / 2893,32 = 4,1 Вт / м?
Відповідно до норм, питома потужність електроламп на 1 м?
підлоги повинна не менше 4,0 Вт/м? Питома потужність електроламп у корівнику відповідає нормі.
4.4. Відповідність основних параметрів утримання тварин вимогам галузевих норм
У господарстві біля корівників та телятника знаходяться вигульні майданчики.
Визначимо необхідну площувигулів:
Sвиг = Nгр * Fвиг, де
Sвиг - необхідна площа вигульного майданчика, м2;
Nгр - поголів'я статево групи, гол.
Fвиг - норма площі вигулу на 1 голову, м2
Sвиг = 382 * 10 = 3820 м2 (для молодняку)
Sвиг = 508 * 15 = 7620 м2 (для корів та нетелів)
Визначимо розміри вигулів: Sвиг / l де
Sвиг – необхідна площа вигульного майданчика, м2 (див. вище)
l – довжина вигульного майданчика, що дорівнює довжині будівлі.
3820/66 = 57,8 м
7620/72 = 105,8 м
Таким чином, розміри вигульних майданчиків будуть: для корів та нетелів – 72 м*105,8 м; для телят – 60 м*57,8 м.