Зоогигиеническая оценка коровника на 400 коров привязного содержания

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Курская государственная сельскохозяйственная академия

имени профессора И.И. Иванова»

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Зоогигиена»

Зоогигиеническая оценка коровника на 400 коров привязного содержания

Студентка группы З-ЗТб111

О. А. Морозова

КУРСК - 2013

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Расчетная зона -- Курская обл. Содержание коров привязное, доение в молочно-доильном блоке, условия удовлетворительные. В коровнике размещено 260 дойных коров с живой массой 450 кг и удоем 20 кг, 100 коров с живой массой 530 кг и удоем 15 кг, 40 сухостойных коров с живой массой 650 кг.

Размеры коровника 21х120х2,7 м. Стены легкобетонные панельные толщиной 200 мм, покрытие из железобетонных плит с утеплителем толщиной 250 мм. Кровля асбестоцементная. Полы резинобитумные. Вытяжных шахт сечением 1,0х0,8 м высотой 4,5 м -16 шт. Ворота одинарные. Дверей 2 размером 2,2х1,4 м, ворот 4 размером 2,2х2,4 м. Окон с двойным остеклением размером 1,3х1,2 м -- 42 шт. Искусственное освещение 80 ламп накаливания мощностью 100 ватт каждая.

ЗАДАНИЕ

1. Выполнить расчеты объемов вентиляции по диоксиду углерода и влажности для марта.

2. Рассчитать ТБ коровника для января.

3. Провести расчеты естественной и искусственной освещенности.

ОПРЕДЕЛИТЬ:

а) часовой объем вентиляции;

б) кратность воздухообмена;

в) воздухообмен на 1 ц живой массы;

г) площадь сечения вытяжных шахт и приточных каналов, их количество;

д) площадь стойлового помещения на 1 голову;

е) сравнить приходную и расходную части ТБ и определить ?Т нулевого ТБ.

Содержание

Введение

1. Влияние микроклимата животноводческих помещений на здоровье и продуктивность животных

2. Факторы, влияющие на формирование микроклимата

2.1 Влажность

2.2 Подвижность и охлаждающая способность воздуха

2.3 Пылевая и микробная обсемененность воздуха

2.4 Вредно действующие газы

2.5 Шум и звукоизоляция

3. Роль вентиляции и отопления в обеспечении оптимального микроклимата в помещениях для крупного рогатого скота

4. Влияние солнечного света на организм животных

5. Методы оценки естественной и искусственной освещенности

6. Зоогигиенические параметры микроклимата и воздухообмена

7. Расчетная часть

7.1 Расчет часового объема вентиляции

7.2 Расчет площади сечения вытяжных и приточных каналов

7.3 Расчет теплового баланса животноводческих помещений

7.4 Расчет естественной освещенности

7.5 Расчет искусственной освещенности

Заключение

Список использованных источников

микроклимат коровник вентиляция зоогигиеническая

Введение

Поддержание высокой продуктивности животных и обеспечение ветеринарного благополучия на фермах невозможно без соблюдения правил гигиены содержания, кормления, ухода, выращивания молодняка и эксплуатации помещений. Зоогигиена начинается с охраны животноводческих объектов от заноса инфекций и заканчивается разработкой мер по утилизации отходов производства; она предупреждает аэрогенный путь распространения микроорганизмов, разрабатывает зооветеринарные разрывы и санитарно-защитные зоны; формирует принципы заполнения и освобождения помещения, профилактических перерывов в секциях, определяет количество животных в секциях и помещениях, а также оптимальные условия содержания, кормления, поения и ухода за животными для получения от них экологически чистой, безопасной для человека продукции, отвечающей современным регламентом и ГОСТам.[1]

Известно, что продуктивность животных определяют на 60% кормление, на 20% - способ выращивания, возраст микроклимат помещений - на 20%. За счёт обеспечения оптимального микроклимата можно снизить на 10-40% потерю их продуктивности, на 12-35% - расход кормов и в 2-3 раза заболеваемость и падёж молодняка. С переводом животноводства на промышленную основу резко изменились условия обитания животных, возросла их изоляция от естественной внешней среды. Причины формирования неудовлетворительного микроклимата различны. При строительстве и эксплуатации животноводческих зданий не всегда учитывают зональные климатические условия, в связи, с чем занижается теплозащита ограждающих конструкций. Внедрение комплекса ветеринарно-гигиенических и санитарных мероприятий способствует формированию оптимального микроклимата в коровнике, получению дополнительной продукции, повышению естественной устойчивости организма. [2]

1. Влияние микроклимата животноводческих помещений на здоровье и продуктивность животных

Микроклимат в помещении - это климат ограниченного пространства, включающий в себя совокупность факторов среды: температура, влажность, скорость движения и охлаждающая способность воздуха, атмосферное давление, уровень шума, содержание взвешенных в воздухе пылевых частиц и микроорганизмов, газовый состав воздуха и др. Создание и поддержание микроклимата в животноводческих помещениях связаны с решением комплекса инженерно-технических задач и наряду с полноценным кормлением являются определяющим фактором в обеспечении здоровья животных, их воспроизводительной способности и получении от них максимального количества продукции высокого качества. От микроклимата помещений зависит и производительность труда персонала фермы или промышленного комплекса. Поэтому в условиях высокой концентрации и интенсификации животноводства, постоянного совершенствования породных качеств животных, повышения биологической полноценности кормления создание оптимального микроклимата в животноводческих помещениях становится определяющим в обеспечении здоровья животных и получении от них максимального количества качественной и конкурентоспособной продукции. [3]

2. Факторы, влияющие на формирование микроклимата

Воздействие различных факторов окружающей среды на организм животного проявляется в глубоких и серьезных изменениях физиологических процессов. Оптимальное суммарное значение отдельных факторов - температура, влажность, скорость движения и газовый состав окружающего воздуха, наличие пыли и микроорганизмов, уровень радиации, ионизации, а также освещение, атмосферное давление и прочее - и есть микроклимат. Микроклимат в животноводческих помещениях зависит от многих условий - местного климата, теплозащитных свойств ограждающих конструкций здания, уровня воздухообмена, эффективности вентиляции, состояния канализации, способов уборки и удаления навоза, плотности размещения, типа кормления, способов раздачи кормов и т.д. [4]

Температурный режим - совокупность всех температур данного помещения. Для дойных коров этот показатель является одним из наиболее важных аспектов микроклимата. Температура коров колеблется от 37,5 до 39,5ОС. Даже при незначительных изменениях в температуре, коровы отвечают снижением продуктивности (в среднем на каждые 5 градусов - 10-20 на 10-15 л молока). Организм животного теряет некоторое количество теплоты, в результате конвекции, теплопроведения, теплоизлучения и испарения. При повышенной температуре окружающей среды может наблюдается явления гипертермии. Гипотермия - стойкое снижение температуры тела вследствие уменьшения теплосодержания в организме. Профилактика гипотрмии и гипотермии сводится к поддержанию в помещении, где содержатся животные определенного уровня температуры. [5]

2.1 Влажность

Для каждого теплового состояния воздуха существует определенная насыщенность, то есть некоторое содержание влаги. Уровень водяного пара в воздухе характеризуется рядом показателей:

1. Абсолютная (фактическая) влажность - количество водяного пара, находящееся в 1 м3 воздуха в данный момент времени, выраженное в граммах.

2. Максимальная абсолютная влажность - это масса (в г) насыщенного пара (до максимума) в 1 м3 воздуха. Существует зависимость между упругостью насыщения и температурой, для каждой температуры это величина постоянна.

3. Относительная влажность, или степень насыщенности воздуха водяными парами, определяется отношением абсолютной влажности к максимальной. Выражается в процентах.

4. Точка росы - температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным с переходом водяного пара из парообразного в капельное состояние.

5. Дефицит насыщения - разница между максимальной и абсолютной влажностью .

Водяные пары оказывают на коров прямое и косвенное влияние. Летом сухой воздух высушивает кожу животных и слизистые оболочки, что повышает их ранимость и увеличивает проницаемость для микроорганизмов. Косвенное влияние зависит от ряда предметов и факторов, так или иначе изменяющих свои свойства благодаря влажности воздуха - ограждающие конструкции, развитие микроорганизмов и так далее. При повышении влажности в коровниках на 10% (с 85 до 95%) удои снижаются на 9-12%. Таким образом, регуляции уровня влажности, предотвращает образование на потолке и стенах конденсации и тем самым снижает риск возникновения патогенных микроорганизмов и разрушение конструкций самого здания. Для предотвращения высокой влажности в помещениях необходимы: рациональный подбор строительных материалов при проектировании и строительстве; соблюдение режимов эксплуатации; применение негашеной извести; организация выгула и летних пастбищ. [1]

2.2 Подвижность и охлаждающая способность воздуха

В животноводческих помещениях воздух все время находится в движении. Скорость движения воздуха и его направление зависят от типа и эксплуатационных качеств вентиляционных устройств, щелистости стен и потолков, от количества тепла, выделяемого животными и прочее. Движение воздуха в значительной степени характеризует воздухообмен. В зимнее время скорость движения воздуха не должна превышать 0,5 м/с, так как это уже указывает на наличие сквозняков. Скорость движения воздуха - величина непостоянная, зависящая от температуры и влажности воздуха. От скорости движения воздуха зависит влажностный режим ограждающих конструкций. Оптимальная подвижность и охлаждающая способность воздуха создается за счет правильных систем кондиционирования и вентиляции. [6]

2.3 Пылевая и микробная обсемененность воздуха

Обычно воздух имеет в своем составе механически взвешенные частицы - пыль. По характеру происхождения различают минеральную и органическую пыль. Ее количество и состав зависит от состава почвы, сочетания метеорологических факторов, температуры, влажности силы ветра. От размера пылинок зависит длительность нахождения их в воздухе, влияние на организм животных. Различают пылевые частицы от 0,1 до 100 мк. Наибольшую опасность представляют частицы размером менее 5мк. Они могут проникать в самые глубокие отделы дыхательных путей - альвеолы, оседать там и вызывать раздражение слизистых оболочек, а затем воспаление их. Пыль оказывает механическое действие на слизистую оболочку, нарушая ее целостность, что является предрасполагающим фактором к развитию заболевания. Загрязнение кожи животных пылью минерального и растительного происхождения, выделением сальных и потовых желез, омертвевшими клетками эпидермиса и микроорганизмами вызывает раздражение, зуд и воспалительные процессы. [7]

Пылевые частицы, находящиеся в воздухе, оказывают и косвенное влияние на здоровье животных, ухудшая освещенность помещения. Вместе с пылью в воздухе содержатся разнообразные микроорганизмы. В воздухе коровника часто создаются условия, способствующие развитию как сапрофитов, так и условнопатогенных микроорганизмов. Количество микроорганизмов в помещении для коров колеблется от 12 тыс. до 100 тыс. микробных тел в 1 м3. [8]

2.4 Вредно действующие газы

Чистый воздух необходим на предприятиях, животноводческих фермах - важнейшая проблема государственного значения. На ухудшение газового состава воздуха помещений оказывает влияние воздух, выдыхаемый животными, если недостаточны воздухообмен и вентиляция. Выдыхаемый воздух содержит по сравнению с атмосферным больше чем в 100 раз углекислого газа и меньше (примерно 25%) кислорода. Продолжительное пребывание животных в помещениях, где имеется большое скопление углекислого газа, аммиака, сероводорода и клоачных газов, оказывает токсическое влияние на организм: у животных снижается продуктивность, устойчивость к заболеваниям, а в ряже случаев возникают серьезные патологические процессы.

Углекислый газ (СО2) - бесцветный, без запаха, кислый на вкус. В хорошо оборудованных помещениях для животных при соответствующей чистоте, наличии вентиляции и нормальном размещении животных содержание СО2 повышается не более чем в 2-3 раза по сравнению с атмосферным воздухом. При неудовлетворительной работе вентиляционной и канализационной систем в помещении при скученном содержании животных может происходить его увеличение в 20-30 раз. По его количеству можно судить о качестве воздуха в целом и об уровне вентиляционного обмена. Максимальная концентрация для лактирующих коров составляет не более 0,25%.

Окись углерода (СО) - бесцветный газ, без запаха. В отапливаемых помещениях для животных окись углерода может появляться при газовом обогреве, а также в результате плохого отопительного устройства или неправильной топки. СО вытесняет кислород гемоглобина, образуя карбоксигемоглобин, стойкое химическое соединение. Предельно допустимая норма СО в помещении составляет 0,002 мг/л, или 2мг/м3.

Аммиак (NH3) - газ с едким запахом, сильно раздражающий слизистые оболочки. При недостаточности санитарно-гигиенических мероприятий в воздухе коровника может содержаться в весьма высоких концентрациях (0,03% и выше), что значительно превышает максимально допустимую концентрацию (0,026%). Максимальная концентрация аммиака для коров в помещении допускается н выше 0,02 мг/л, или 20 мг/м3.

Сероводород (H2S) -бесцветный летучий газ с резко выраженным запахом тухлых яиц. Источником накопление сероводорода в воздухе помещений для животных - гниение содержащих серу белковых веществ и кишечные газы животных. H2S может поступать также из жижеприемников, если в канализационной системе нет гидравлических затворов, навозных каналов. [9]

2.5 Шум и звукоизоляция

Шум - это беспорядочное сочетание звуков в диапазоне частот от 16 до 20000 Гц. Обладает он звуковым давлением, уровнем и частотой, звуковой энергией и ее плотностью. Звуковое давление определяют в дБ (децибелах). В современных животноводческих помещениях шумы создаются в результате работы технологического оборудования. Производственные шумы угнетают услолвно-рефлекторную деятельность организма, отрицательно влияют на здоровье и продуктивность. Большие шумы в помещениях ферм и комплексов происходят от неграмотно установленных и технически неграмотно эксплуатируемых механизмов. Шумы могут быть по происхождению внутренние и внешние. Внутренние - создаются механизмами и самими животными. Внешние могут возникать при расположении животноводческих помещений вблизи аэродромов, железных дорог. [10]

3. Роль вентиляции и отопления в обеспечении оптимального микроклимата в помещениях для крупного рогатого скота

Для поддержания в помещениях требуемого микроклимата важно обеспечить правильный воздухообмен, то есть замену загрязненного воздуха свежим при его равномерном распределении в помещении. В противном случае образуются застойные, непроветриваемые места с содержанием большого количества влаги и вредных газов, сквозняки, отрицательно действующие на животных.

Вентиляция подразделяется на вентиляцию с естественным побуждением движения воздух и механическим. Принцип работы первой заключается в том, что воздух в помещение подается и удаляется из него по специально устроенным каналам за счет давлений снаружи и внутри здания. Естественный воздухообмен в помещении называется аэрацией. Если воздухообмен происходит через мелкие щели в оконных и дверных притворах, через поры строительных материалов, говорят об инфильтрации. Вентиляция с естественным побуждением может быть эффективной, если разница температур внутри и снаружи помещения не менее 8-10 оС. [4]

Вентиляция с механическим побуждением движения воздуха: центробежные и осевые электровентиляторы, с помощью которых воздух через сеть воздухопроводов с приточными решетками или ответвлениями попадает в помещение, а через вытяжные воздухопроводы загрызенный воздух удаляется из него. Комбинированная состоит из естественной и механической. При устройстве комбинированной вентиляции используют вентиляторы, калориферы и систему приточно-вытяжных труб.

Приточно-вытяжная канально-секционная вентиляция для коровников: в этой системе воздух из помещения забирается по сквозным каналам, проходящим под рядами кормушек и имеющим выходные решетки, которые направлены в сторону кормовых проходов. [7]

4. Влияние солнечного света на организм животных

Одним из важнейших факторов внешней среды является солнечный свет. Под светом понимается видимая часть излучения с длиной волн от 380 до 760 нанометров (нм), которая вызывает зрительные ощущения, позволяет видеть окружающие предметы и ориентироваться в пространстве. Свет оказывает благотворное влияние на организм, в особенности на молодой, растущий. При некоторых физиологических состояниях (напри-мер, лактации) продуктивным животным требуются силь-ные световые раздражители, при других (например, откорме) -- затем-нение. Тело животных непрерывно поглощает, и само излучает инфракрасные лучи (радиационный обмен), и этот процесс может значительно изменяться в зависимости от температуры кожи животных и окружающих предметов. [5]

Источник ИК -- излучения делят на светлые и темные. Чаще применяют светлые источники, к которым относят лампы накаливания, работающие при пониженной температуре накала спирали (Т=2000-2500 оК). Биологическое действие света за счет смены дня и ночи, света и темноты, продолжительности светового дня, напряженности солнечной радиации по сезонам года, времени суток обеспечивает изменение физиологического состояния животных. Такие ритмические изменения процессов жизнедеятельности в организме под влиянием чередования световых и темновых интервалов носят название фотопериодизма. Существует определенная зависимость половой функции от фотопереодических условий. Солнечные лучи угнетают или убивают микроорганизмы, яйца и личинки возбудителей паразитарных заболеваний, способствуют повышению защитных факторов крови самих животных. [3]

5. Методы оценки естественной и искусственной освещенности

В животноводческих помещениях естественное освещение применяют в виде бокового освещения - через окна в наружных стенах, верхнего освещения - через световые фонари и проемы в перекрытии, а также через проемы в местах перепадов высот, смежных пролетов зданий и комбинированное, когда к верхнему освещению добавляется боковое. Естественная освещенность внутри животноводческих зданий нормируется двумя способами: светотехническим и геометрическим. Светотехническое нормирование основывается на определении коэффициента естественной освещенности (КЕО), который представляет собой отношение горизонтальной освещенности в данной точке внутри помещения (Е вн.) к одновременной наружной освещенности горизонтальной площади на открытом месте (Е нар.), освещенном диффузным светом всего небосвода.

Коэффициент естественной освещенности показывает, какую долю одновременной горизонтальной освещенности под открытым небом при диффузном свете небосвода составляет освещенность в рассматриваемой точке внутри помещения. Геометрическое нормирование, или световой коэффициент (СК) устанавливает отношение остекленной площади поверхности окон к площади пола освещаемого помещения. Нормативное искусственное освещение в животноводческих помещениях следует осуществлять люминесцентными светильниками типа ПВЛ (пылевлагозащищенные лампы) с газоразрядными лампами ЛДЦ (улучшенного спектрального состава), ЛД (дневные), ЛБ (белые), ЛХБ (холодно-белые), ЛТБ (тепло-белые) и др. Для искусственного освещения помещений применяются также лампы накаливания, главным образом для обеспечения уровня освещенности менее 50 лк. Однако эти лампы характеризуются низкой световой отдачей, дают малый световой коэффициент полезного действия и чрезмерную яркость света. [9]

6. Зоогигиенические параметры микроклимата и воздухообмена

Недостаточный воздухообмен в животноводческих помещениях приводит к ухудшению микроклимата, а избыточный - к значительному снижению температуры воздуха помещений в холодный период года. Поэтому для каждого помещения устанавливают оптимальный уровень воздухообмена, зависящий от вида, возраста, живой массы животных, их продуктивности и сезона года. Уровень воздухообмена характеризуется часовым объемом вентиляции, нормой воздухообмена и кратностью воздухообмена.

Часовой объем вентиляции - количество воздуха, которое необходимо подать в помещение в течение 1 часа, м3/ч;

Норма воздухообмена - количество воздуха, которое необходимо подать в помещение в течение 1 часа на 1 ц (кг) живой массы животного или на 1 голову, м3/ч;

Кратность воздухообмена - отношение часового объема вентиляции к внутреннему объему помещения.

В животноводческих помещениях в каждый сезон года превалируют (теплота, водяные пары, газы), величина которых влияет на расчетный объем приточного воздуха. Количество воздуха, подаваемого в животноводческие помещения, в холодный период года рассчитывают на удаление влаги с проверкой на углекислый газ, в теплый - на удаление теплоизбытков с проверкой на влажность. Расчетное значение относительной влажности и концентрации вредных газов в воздухе помещений принимают по действующим зоогигиеническим нормативам, приведенным в соответствующих нормах технологического проектирования. Расчетную относительную влажность наружного воздуха определяют по справочным климатическим данным в расчетный сезон года для заданной зоны. [1]

7. Расчетная часть

7.1 Расчет часового объема вентиляции

Для расчета воздухообмена, обеспечивающего удаление избытков влаги из воздуха животноводческих помещений, используют формулу:

, (1)

где Lн2О - часовой объем вентиляции, м3/ч;

Q - поступление водяных паров в воздух помещения за 1 час, г/ч;

q1 - абсолютная влажность воздуха помещения;

при которой относительная влажность остается в пределах нормы, г/ м3;

q2 - абсолютная влажность атмосферного воздуха, г/ м3.

Водяные пары, поступающие в воздух помещения, включают: влагу, выделяемую животными, и влагу, испаряющуюся с ограждающих конструкций, кормушек, поилок. Количество влаги, продуцируемой животными, зависит от их вида, живой массы, возраста и физиологического состояния (табл. 30 практикум, И.Ф. Храбустовский и соавт.).

м3/ч;

Количество влаги, испаряющейся с ограждающих конструкций, кормушек, поилок, зависит от вида животных, способа содержания и санитарного режима в помещении, процент этой надбавки определяют по табл. 1 (приложения ). Необходимый уровень воздухообмена по углекислому газу определяют по формуле:

, (2)

где L CO2 - часовой объем вентиляции, м3/ч;

K - поступление водяных паров в воздух помещения за 1 час, г/ч;

с1 - допустимая концентрация углекислоты в воздухе помещения, л/ м3;

с2 - содержание углекислоты в атмосферном воздухе, л/ м3.

Количество углекислоты, поступающей в помещение, зависит от вида, возраста, живой массы и продуктивности животных (табл. 30 практикум).

Допустимая концентрация углекислого газа в воздухе помещений приведена в зоогигиенических параметрах микроклимата и дана в процентах (табл. 2 - 5, Онегов А. П. и соавт. 1984). Содержание углекислого газа в атмосферном воздухе в среднем 0,03%, концентрацию в объемных процентах переводят на л/м3 следующим образом. Допустим, содержание углекислого газа в воздухе помещения для животных 0,25%, т. е. на 1000 л (или на 1 м3 ) воздуха допускается содержание 2,5 л СО2, 0,03% - 0,3 л/ м3.

Кратность воздухообмена (Кр) определяют по формуле:

,…………………………………..(3)

где L - часовой объем вентиляции, м3/ч;

Vп - объем помещения, м3.

Кратность воздухообмена менее 3 обеспечивает вентиляция с естественным побуждением тяги воздуха, при 3 - 5 с механическим побуждением тяги воздуха без подогрева, а при более 5 - вентиляция с механическим побуждением тяги воздуха и с подогревом подаваемого воздуха.

Расчетные параметры воздуха помещения определяем в приложениях практикума А.Ф. Кузнецов и соавт. (табл. 1).

в переходный период: температура - 12°С,

влажность - 70%;

в зимний период: температура - 8°С,

влажность - 75%.

Расчетные параметры наружного воздуха определяем по табл. 31 (практикум): в переходный период: температура ноября - 2,8°С,

марта - 4,8°С.

Средняя температура - минус 3,8°С.

Абсолютная влажность ноября - 3,5

марта - 2,8 г/м3.

Средняя абсолютная влажность - 3,2 г/м3.

в зимний период: температура - минус 10,8°С

влажность - 2,1 г/м3.

Расчет удаления избытков водяных паров проводят по формуле 1.

Данные по выделению животными водяных паров, углекислоте, свободного тепла сведем в таблицу.

Таблица 1-Выделение коровами СО2, водяных паров, свободного тепла

Группы животных, физиологическое состояние, продуктивность, живая масса	Кол-во голов	СО2, л/ч	Водяные пары, г/ч	Свободное тепло, ккал/ч
Коровы сухостойные, живая масса 650 кг	40	120Ч40 = 4800	440Ч40 = 17600	670Ч40 = 26800
Коровы лактирующие, удой 15 л, живая масса 530 кг	100	116Ч100 = 11600	507Ч100 = 50700	780Ч100 =78000
Коровы лактирующие, удой 20л, живая масса 450 кг	260	97Ч260 = 25220	507Ч260 = 131820	780Ч260 = 202800
Итого	400	41620	200120	307600

В коровник от животных в переходный и зимний периоды поступит 200120 г/ч водяных паров. Испарение влаги с ограждающих конструкций, поилок, кормушек в коровнике составляет 10%: Qи = 0,10Ч200120 = 20012 г/ч

Суммарное количество поступавших водяных паров (Q) в переходный и зимний периоды составляет: 200120 + 20012 = 220132г/ч

Максимальная влажность воздуха (Е) при 12°С - 10,46 г/м3; при 8°С - 8,02 г/м3 (табл. 1, практикум):

Абсолютная влажность воздуха помещения (q1), при которой относительная будет соответствовать нормативной, определяем по формуле:

, (4)

где Е - максимальная влажность воздуха при нормативной температуре;

R - нормативная относительная влажность.

Тогда q1 в переходный период составит 7,32 г/ м3 (10,46 Ч 0,70);

q1 в зимний период - 6,02 г/ м3 (8,02 х 0,75).

Согласно формуле 1

Расчет часового объема вентиляции для зимнего периода проверяем по углекислоте, используя формулу 2. Количество углекислоты (К), поступающее в помещение в течение часа, - 41620 л/ч.

Допустимая концентрация углекислоты в коровнике составляет 0,25%, или С1, = 2,5 л/ м3. Содержание углекислоты в атмосферном воздухе 0,03%, или С2 = 0,3 л/ м3

Сравнив полученные результаты расчетов, делаем вывод о том, что часовой объем вентиляции по углекислоте не сможет обеспечить удаление избытков водяных паров в коровнике, и поэтому за основу расчетов принимаем данные, полученные по водяным парам. Часовой объем вентиляции можно рассчитать и по отраслевым нормативам воздухообмена в помещениях для животных (табл. 2-5, Онегов А. П. и соавт., 1984).

Расчет объема вентиляции по действующим отраслевым нормативам воздухообмена (Lн) проводят по формуле:

Lн = n Ч m Ч Lц, (5)

где Lн - часовой объем вентиляции согласно отраслевым нормативам, м3/ч;

n - количество животных, голов;

m - живая масса одной головы, ц;

Lц - норма воздухообмена на 1 ц живой массы, или на 1 гол., м3/ч.

В нашем примере нормативы воздухообмена для коров в переходный период 35 м3/ч, а в зимний период - 17 м3/ч. Живая масса коров 1960 ц (260Ч450 117000+ 100Ч530+40x650).

Согласно нормам часовой объем вентиляции в коровнике должен составлять: в переходный период Lн= 1960Ч35 = 68600 м3/ч;

в зимний период Lн = 1960Ч17 = 33320м3/ч.

Проведенные же расчеты показали, что для поддержания параметров микроклимата на требуемом уровне в коровнике необходим следующий часовой объем вентиляции: в переходный период - 53430 м3/ч;

в зимний период - 57777 м3/ч.

Расчетная норма воздухообмена будет составлять:

в переходный период - (53430 : 1960) = 27 м3/ч;

в зимний период - (57777 : 1960) = 29 м3/ч.

7.2 Расчет площади сечения вытяжных и приточных каналов

Получив данные расчета часового объема вентиляции, определяют общую площадь всех вытяжных каналов по формуле:

, (6)

где S - суммарная площадь всех вытяжных каналов, м2;

V - скорость движения воздуха в вытяжном канале, м/с;

3600 - секунд в часе.

Скорость движения воздуха в вытяжном канале (шахте) зависит от его высоты и разности температуры внутреннего и наружного воздуха. Ее можно определить по таблице 27 (практикум). Суммарную площадь сечения приточных каналов принимают в размере 70-80% от суммарной площади сечения вытяжных каналов. В оцениваемом коровнике часовой объем вентиляции в переходный период должен составлять 53430 м3/ч и в зимний период -57777 м3/ч. Высота вытяжных каналов 4,5 м, сечение 1,0Ч0,8м, а размеры приточных каналов 0,2Ч0,2м. Температура в коровнике в переходный период - 12°С, зимой - 8°С.

Определяем разность температур (Дt):

для переходного периода Дt = (+12°) - (-3,8°) = 15,8°

для зимнего периода Дt = (+8°) - (-10,8°) = 18,8°.

Скорость движения воздуха в вытяжном канале составит:

в переходный период - 1,33 м/с

в зимний период - 1,46 м/с.

Суммарная площадь вытяжных каналов высотой 4,5 м составит:

в переходный период:

зимний период:

При сечении одной вытяжной трубы 0,8 м2 (1,0Ч0,8) находим,

что при высоте 4,5 м количество работающих труб должно быть:

в переходный период 13(11,16:0,8);

в зимний период 13 (10,99:0,8).

Для определения кратности воздухообмена необходимо определить объем помещения. Он равен 6804м3 (21x120x2,7). Тогда кратность воздухообмена составит:

в переходный период

в зимний период

При такой кратности воздухообмена в переходный период года можно применять вентиляцию с естественным побуждением тяги воздуха без его подогрева, а зимой при низких температурах наружного воздуха необходим дополнительный обогрев поступающего воздуха.

7.3 Расчет теплового баланса животноводческих помещений

Тепловой баланс рассчитывают при проектировании помещений, выборе материалов для ограждающих конструкций, определении количества недостающего или избыточного тепла, выборе мощности отопительных систем. Расчет теплового баланса помещения позволяет оценить теплозащитные свойства ограждающих конструкций, соответствие их климатической зоне, установить пути потери тепла, предусмотреть меры по улучшению теплового режима в помещении. В не отапливаемых животноводческих помещениях основным источником тепла являются сами животные, размещенные в них. Расход тепла складывается из его затрат на нагревание воздуха в процессе вентиляции, потерь через ограждающие конструкции помещения и на испарение влаги (с потолка, стен, пола, подстилки, поилок)

Расчет теплового баланса проводят по формуле:

Qж = Qв + Qo + Qи, (7)

где Qж - теплопродукция животных, ккал/ч;

Qв - расход тепла на нагрев воздуха в процессе вентиляции, ккал/ч;

Qo - потери тепла через ограждающие конструкции, ккал/ч;

Qи - потери тепла в процессе испарения влаги, ккал/ч.

Если левая часть уравнения (приход тепла) больше правой (расход тепла), то в помещении образуется избыток тепла, если меньше - наблюдается недостаток тепла. При равенстве обеих частей уравнения в помещении создается тепловое равновесие. В процессе обмена веществ в организме животных образуется тепло, значительная часть которого выделяется в окружающее пространство. Это тепло называется общим. Из общего тепла 25-27% расходуется на нагревание выдыхаемого воздуха и на испарение влаги кожей и легкими (связанное тепло). Остальное тепло, выделяемое во внешнюю среду, называется свободным. Оно и учитывается при расчете теплового баланса. Количество выделяемого животными тепла, зависит от их вида, возраста, живой массы, продуктивности, физиологического состояния (табл. 30, практикум). Используя эти данные, определяют поступление тепла в помещение от всех животных в течение часа. Расход тепла на нагрев вентилируемого воздуха зависит от часового объема вентиляции и разности температур внутреннего и наружного воздуха. Его количество рассчитывают по формуле:

Qв = 0,24 Ч G Ч Дt, (8)

где Qв - расход тепла на нагревание вентилируемого воздуха, ккал/ч;

0,24 - коэффициент удельной теплоемкости воздуха, ккал/кг/град;

G - масса вентилируемого воздуха, кг/ч;

Дt - разность между температурой внутри помещения и температурой наружного воздуха, °С.

Теплопотери через ограждающие конструкции помещения (стены, перекрытия, пол, окна, двери, ворота) зависят от их теплотехнических свойств (табл.32 - 35, практикум), площади, разности температур внутреннего и наружного воздуха. Основные теплопотери через ограждающие конструкции определяют по формуле:

Qo = K Ч F Ч Дt, (9)

где Qo - потери тепла через ограждающие конструкции, ккал/ч;

К- коэффициент общей теплопередачи для каждой ограждающей конструкции, ккал/м2 * град * ч;

F - площадь ограждающих конструкций, м2;

Дt - разность между температурой внутри помещения и температурой наружного воздуха, °С.

В зависимости от расположения по отношению к наружным стенам площадь пола условно делят на 4 зоны: первая зона на расстоянии до 2 м, вторая - от 2 до 4 м, третья - от 4 до 6 м, четвертая - остальная площадь. С поверхности стен, потолков, увлажненных полов, подстилки, поилок, кормушек постоянно происходит испарение влаги, что сопровождается затратами тепла. Для испарения 1 г воды затрачивается 0,595 ккал тепла. Количество влаги, которая поступает в помещение в результате испарения, зависит от вида животноводческого помещения, санитарного режима, подстилки. В зависимости от этих факторов доля испаряющейся влаги составляет 7-30% к количеству водяных паров, выделяемых всеми животными.

Теплопотери на испарение влаги определяют по формуле:

Qи = Wж Ч Ки Ч 0,595, (10)

где Wж - количество влаги, выделяемой животными в парообразном состоянии, г/ч;

Ки - коэффициент испарения;

0,595 - количество тепла, необходимое на испарение 1 г воды, ккал /г.

В холодное время года в большинстве зон страны для обеспечения требуемого воздухообмена и поддержания при этом оптимальной температуры в помещениях необходим дополнительный обогрев, интенсивность которого зависит от дефицита тепла. Для этого определяют дефицит тепла (Д, ккал/ч) количество дополнительного тепла, необходимого для отопления здания.

Д = (Qв+Qо+Qи)-Qж, (11)

Также важно знать, до какого уровня может снизиться температура в помещении при найденном дефиците тепла, а также определить уровень наружной температуры, при которой возможна эксплуатация вентиляции без отопления. С этой целью развернутую формулу теплового баланса

Qж =Дt (G Ч 0,24+УKF)+Qи (12)

преобразовывают в формулу для определения Дt нулевого теплового баланса.

(13)

По формуле 13 находят разность между температурой воздуха внутри помещения и температурой наружного воздуха, при которой может работать вентиляция (когда приход тепла в помещении будет равен его расходу, т. е. Дt нулевого баланса). Температура внутри помещения при данном дефиците тепла будет равна:

t в= Дt н.б.+ tн (14)

Температура наружного воздуха, при которой возможна вентиляция без отопления, равна:

t н = t в - Дt н. б (15)

От 400 коров в помещение будет поступать каждый час 307600 ккал/ч свободного тепла (табл. 1). Расход тепла на нагревание вентилируемого воздуха определяют по формуле 8, используя данные, полученные при расчете вентиляции, и температуру внешней среды. Объем воздухообмена в 1 час составляет 57777 м3/ч (см. расчет объема вентиляции по влажности). Для расчета теплопотерь на нагревание 57777 м3/ч необходимо объемные величины перевести в весовые: 1 м3 воздуха при температуре +8°С и среднем барометрическом давлении 755 мм рт. ст. (табл. 36, практикум) составит 1,248 кг. Следовательно, масса всего вентилируемого воздуха будет равна 72106 (57777Ч1,248).

Отсюда, Qв = 0,24Ч72106Ч18,8° = 325342ккал/ч.

Теплопотери через ограждающие конструкции определяют по формуле 9.

Площадь ограждающих конструкций

окон (1,3Ч1,2Ч42) 65,52 м2

ворот (2,2Ч2,4Ч4) 21,12 м2

стен (21 Ч 2,7Ч2) + (120 Ч 2,7Ч2) 761,4 м2

площадь стен без окон и ворот 761,4 -(65,52 +21,12) 674,76 м2

перекрытия (21Ч120) 2520 м2

пола (21Ч120) 2520 м2

Коэффициенты общей теплопередачи определяют исходя из данных табл. 32-35 (практикум) для следующих конструкций (ккал/м2 * ч * град.):

окна двойные - 2,3

ворота одинарные - 4,0

стены - 1,1

перекрытие - 0,77

пол - 0,28.

Разность внутренней и внешней температуры равна 18,8° 8° - (-10,8°).

Теплопотери через ограждающие конструкции составляют 68120,3 ккал/ч (табл. 3).

Таблица 3 -Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Наименование конструкций	F, м2	К ккал/ч * м2 * град	FК, ккал/ч * град	Дt, °C	Общие тепло потери, ккал/ч
окна	65,52	2,3	150,7	18,8	2833,2
ворота	21,12	4,0	84,48	18,8	1588,2
стены	674,76	1,1	742,24	18,8	13954,1
перекрытие	2520	0,77	1940,4	18,8	36479,5
пол:	2520	0,28	705,6	18,8	13265,3
Итого			3623,42		68120,3

Потери тепла на испарение влаги определяют по формуле (10). Количество водяных паров, выделяемых животными в зимний период, составляет 200120г/ч, величина коэффициента на испарение влаги в коровнике - 0,1.

Тогда Qи = 200120 Ч 0,1 Ч 0,595 = 11907,1 ккал/ч.

Дефицит тепла находят по формуле 25.

Д = 325342 + 68120,3 + 11907 - 307600 = 97769 ккал/ч.

Определяем Дt нулевого баланса по формуле 13

=14,10

Температура в коровнике при данном дефиците тепла (без отопления) при наружной температуре минус 10,8°С снизится (формула 14) до 3,3° (14,1 + (-10,8°), что нельзя допускать по гигиеническим нормативам. Температура наружного воздуха, при которой возможна вентиляция отопления, составит (формула 15) - 6,1° (8° - 14,1°).

Для обеспечения нормативного микроклимата необходимо отопление коровника производительностью 97769 ккал/ч. Поскольку 1 кВт/ч электроэнергии дает 860 ккал, то для покрытия дефицита тепла потребуется (97769 : 860) = 113,7 кВт/ч. В данном случае в коровнике необходимо установить 2 электрокалорифера мощностью 60кВт/ч (113,7: 2). Площадь оцениваемого коровника 2520 м2 , всего 400 коров, отсюда находим площадь стойлового помещения на 1 голову 2520 : 400 = 6,3 м2 .

7.4 Расчет естественной освещенности

Длительное лишение животных естественного освещения вызывает нарушение многих функций в организме животных. Причиной такого состояния является «световое голодание». Важное условие для устранения светового голодания организма животных обеспечение помещений естественным освещением, отвечающим гигиеническим требованиям. Интенсивность естественного освещения помещений зависит от светового пояса, ориентации окон по сторонам света, их формы и размеров, расположения и размеров окон, чистоты оконных стекол, степени затенения окон соседними зданиями, деревьями. В практике проектирования и строительства помещений для животных основным критерием нормирования и оценки естественного освещения является световой коэффициент (СК), который определяется геометрическим методом. Этот показатель выражает отношение площади оконных проемов к площади пола помещения. Его определяют по формуле:

, (16)

где - суммарная площадь оконных проемов, м2;

- площадь пола помещения.

Однако при прохождении естественного светового потока через оконный проем часть его теряется в оконных коробках (блоках, рамах). В связи с этим в зоогигиенической практике принято считать световым коэффициентом отношение суммарной площади чистого стекла оконных рам (?S чист. ст.) к площади пола помещений для животных Sп:

(17)

Такое определение дает более объективное представление о степени естественного освещения помещения. Для оценки уже построенного и эксплуатируемого животноводческого помещения проводят натурные замеры размеров стекла в рамах, на основании которых рассчитывается суммарная площадь чистого остекления всех окон, затем определяется фактическая площадь помещения и рассчитывается световой коэффициент.

Стойловое помещение ранее приведенного коровника на 400 коров имеет следующие размеры: длина - 21 м, ширина - 120 м, тогда Sп = 21 Ч 120 = 2520 м2. Для освещения помещения предусмотрено 42 окна. Размер оконного проема 1,3 Ч 1,2. В каждом окне имеется два стандартных стекла. Тогда ?S чист. ст = 42 Ч 2 Ч (1,3 Ч 1,2) = 84 м2

Отсюда

7.5 Расчет искусственной освещенности

В помещениях для животных нормированная освещенность должна обеспечиваться на протяжении светового дня длительностью 10-16 часов. Естественное освещение обеспечивает лишь 70% требуемой продолжительности освещения в весенне-летний период, а в осенне-зимний период только 20%. Поэтому в животноводческих помещениях создают искусственное освещение. Искусственную освещенность в помещении оценивают с помощью люксметра или путем перевода мощности ламп в люксы (без люксметра). При определении искусственной освещенности без люксметра подсчитывают число электрических ламп в помещении, суммируют их мощность, а затем полученную величину делят на площадь помещения, получая удельную мощность ламп в Вт/ м2 пола. Для перевода ватт в люксы удельную мощность умножают на соответствующий коэффициент, означающий количество люксов, которое дает удельная мощность, равная 1 Вт/ м2 (табл. 4).

В животноводческих помещениях используют 2 вида искусственного освещения: технологическое (рабочее) и дежурное. Поскольку освещенность для выполнения обслуживающим персоналом технологических операций должна быть, как правило, выше освещенности, необходимой для жизнедеятельности животных, технологическое освещение должно быть двухрежимным, создающую общую освещенность, а при выполнении технологических операций - повышенную.

Таблица 4 -Величина коэффициента для перевода ватт в люксы

Мощность ламп, Вт (при напряжении в сети 220 В)	Величина коэффициента при освещении
	лампами накаливания	Люминесцентными лампами
до 100	2,0	6.5
свыше 100	2.5	8,0

Светильники располагают рядами параллельно продольным сте-нам таким образом, чтобы освещаемые поверхности не затенялись строительными конструкциями, технологическим оборудованием, а в контрольных точках помещения была обеспечена нормированная освещенность. Светильники могут располагать и в шахматном порядке. Для экономии электроэнергии в светлое время суток светиль-ники возле окон не работают, а включаются лишь тогда, когда уровень естественной освещенности уменьшается до минимального заданного значения. Площадь оцениваемого коровника 2520 м2, освещение осуществляется 80 лампами накаливания по 100 Вт, напряжение в сети 220 В.

Следовательно, удельная мощность будет равна: 3,2 Вт/ м2 (80 Ч 100) : 2520. Для перевода ватт в люксы удельную мощность умножают на соответствующий коэффициент 6,4 люкс (3,2 Ч 2).

Таким образом, освещенность в коровнике составляет 6,4 люкс. Согласно же отраслевым нормам искусственного освещения сельскохозяйственных предприятий в помещениях для содержания коров на уровне кормушки она должна составлять 50-75 люкс.

Заключение

Эффективность животноводства в значительной мере зависит от микроклимата, создаваемого в животноводческих помещениях. В отрасли животноводства в общем комплексе задач по экономии и эффективному использованию топливно-энергетических ресурсов одним из важных направлений является разработка и внедрение энергосберегающего оборудования для создания оптимального микроклимата. Одно из важных направлений экономии энергоресурсов в животноводстве - утилизация тепла. Одним из наиболее перспективных направлений энергосбережения является создание требуемого микроклимата в зоне расположения животных с полной регенерацией воздуха животноводческого помещения с помощью автоматизированной системы кондиционирования воздуха (АСКВ). Использование автоматизированной системы кондиционирования воздуха позволяет перейти на замкнутый энергетический цикл вторичного использования теплоты животноводческого помещения с экономией до 80-90 % энергии низкопотенциального энергоносителя. [7]

На фермах, которые представляют собой помещения сравнительно небольшого объема, может быть применена естественная вентиляция, не требующая на обеспечение и поддержание микроклимата в помещении затрат энергоресурсов. Одно из перспективных направлений энергосбережения в системах поддержания микроклимата - ограничение количества и нагрев поступающего наружного воздуха за счет воздушно-тепловых завес, применение которых сокращает расход тепловой энергии на поддержание оптимального микроклимата на 10-15 %. Уменьшение энергопотребления на создание микроклимата предлагается производить за счет сокращения затрат на отопление, переход на децентрализованные системы отопления, применение локального обогрева и систем утилизации тепла, а также автоматизация тепловентиляционного оборудования, оптимизация управления тепловой мощностью и подачей воздуха. [8]

Список использованных источников

Онегов А. П., Храбустовский И. Ф., Черных В. И. Гигиена сельскохозяйственных животных. - М.: Колос, 1984. - 400с.

Ходанович Б. В. Проектирование и строительство животноводческих объектов. - М.: Агропромиздат, 1990. - 255с.

Кочиш, И.И Зоогигиена с основами проектирования животноводческих объектов. Учебно-методическое пособие / И.И. Кочиш, П.Н.Виноградов, Н.С. Калюжный. - М., 2007 (с грифом УМО). - 52 с

Баланин В.И. Зоогигиенический контроль микроклимата в животноводческих и птицеводческих помещениях. - М.: Агропромиздат, 1988.

Брант С. Проектирование животноводческих комплексов. - М., Стройиздат 1985

Волков Г.К. Гигиена крупного рогатого скота на промышленных фермах. - М.: Россельхозиздат, 1987.

Кузнецов А.Ф., Найденский М.С., Шуканов А.А., Белкин Б.Л.. Гигиена животных: Учебник. - М.: Агропромиздат, 2001.

Найденский М.С., Зубов Н.Д. Зоогигиена с основами проектирования животноводческих объектов: Методические указания - М: МГАВМиБ, 1996.

Амерханов Р.А., Гарькавый К.А., Шевчук И.В. Решение задачи воздухообмена в животноводческом помещении: Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003. - С. 380-385.

Баланин , В.И. Зоогигиенический контроль микроклимата в животноводческих помщениях / В.И. Баланин . - Л. : Агропромиздат , 1988. - 144 с.

Размещено на Allbest.ru

...