Зоогигиена как наука об охране и улучшении здоровья животных

С этой целью используется формула Lco₂ = C       , где

C₁ – C₂

С — количество СО₂, выделяемого всеми животными, л/ч;

C₁— допустимая концентрация CO₂ в воздухе животноводческих помещений, л/м³ (от 2 до 2,5 л/м³);

C₂— содержание CO₂ в атмосферном воздухе, л/м³ (величина постоянная и равна 0,3 л/м³).

Определяем количество CO₂, выделяемое лактирующими животными:

-Корова массой 400 кг  с суточным удоем 10 кг выделяет за 1 час. 87 л/ч CO₂, а 60 таких же коров выделяют:

87 л/ч х 60 = 5220 л/ч CO₂.

-Корова массой 400 кг  с удоем 15 кг выделяет за 1 час  92 л/ч CO₂, а таких же 50 коров выделяют:

92 л/ч х 50 = 4600 л/ч CO₂.

-Корова массой 500 кг  с суточным удоем 10 кг выделяет за 1 час 110 л/ч CO₂, а 40 коров выделяют:

110 л/ч х 40 = 4400 л/ч CO₂.

-Корова массой 500 кг  с суточным удоем 15 кг выделяет за 1 час 116 л/ч CO₂, а 80 коров выделяют:

116 л/ч х 80 = 9280 л/ч CO₂.

-Корова массой 600 кг  с удоем 15 кг. выделяет в час 139 л/ч CO₂, а 75 таких же коровы выделяют:

139 л/ч. х 75 = 10425 л/ч CO₂.

-Корова массой 600 кг  с удоем 20 кг выделяет в час  145 л/ч CO₂, а 65 таких же коров выделяют:

145 л/ч x 265 = 9425 л/ч CO₂.

Определяем количество CO₂, выделяемое сухостойными коровами:

- Корова массой 400кг  выделяет в час 79 л/ч CO₂, а 15 коров выделяют:

79 л/ч x 15  = 1185 л/ч CO₂;

- Корова массой 500 кг  выделяет за 1 час 100 л/ч CO₂, а 30 коров выделяют:

100 л/ч х 30 = 3000 л/ч CO₂.

-Корова массой 600 кг  выделяет за час 120 л/ч CO₂, а 15 коровы выделяют:

120 л/ч x 15 = 1800 л/ч CO₂.

Следовательно, все животные выделяют: 5220 +4600 +4400 +9280 +10425 +9425 +1185 +3000 +1800 = 49335 л/ч CO₂.

Часовой объем  вентиляции на удаление CO₂ составит:

Lco₂ =  49335   = 22425 м³/ч

2,5 - 0,3

Кратность воздухообмена  за 1 час для удаления CO₂:

22425м³/ч : 4914 м³ = 4,6 раза;

Определим объем  вентиляции для удаления CO₂ в расчете на 1 животное:

22425м³/ч : 400 голов = 56,1 м³

Расчет воздухообмена (по влажности).

С этой целью используется формула L= Q    , где

g-g²

L - часовой объем вентиляции, необходимый для поддержания влажности воздуха в пределах оптимальных норм (не больше 70%), м³/ч.

Q - количество водяных паров, выделяемые находящимися в помещении животными за 1 час.,

g- абсолютная влажность воздуха помещения при относительной влажности 70%, г/м³. Для расчета абсолютной влажности по таблице максимальной насыщенности воздуха находят, что максимальная влажность воздуха при 10°С равна 9,17.

 

 

Составляем отношение:

9,17-100                               x = 9,17x70 =6,42 мм.рт.ст

x-70                                               100

g² - абсолютная влажность воздуха, вводимого в помещение атмосферного воздуха при температуре около 11,2 °С, составляет 1,9 г/ м³

Определяем количество водяных паров, выделяемых лактирующими животными:

-Корова массой 400 кг  с суточным удоем 10 кг выделяет  за 1 час 265 г/ч водяных паров, а 60 таких же коров выделяют:

265 г/ч х 60 = 15900 г/ч  водяных паров.

-Корова массой 400 кг  с удоем 15 кг выделяет за 1 час 295 г/ч водяных паров, а таких же 50 коров выделяют:

295 г/ч х 50 = 14750 г/ч  водяных паров.

-Корова массой 500 кг  с суточным удоем 10 кг выделяет за 1 час 303 г/ч водяных паров, а 40 коров выделяют:

303 г/ч х 40 = 12120 г/ч  водяных паров.

-Корова массой 500 кг с суточным удоем 15 кг выделяет за 1 час 336 г/ч водяных паров, а 80 коров выделяют:

336 г/ч х 80 = 26880 г/ч  водяных паров.

-Корова массой 600 кг  с удоем 15 кг выделяет за 1 час 373 г/ч. водяных паров, а 75 таких же коровы выделяют:

373 г/ч х 75 = 27975 г/ч водяных паров.

-Корова массой 600 кг  с удоем 20 кг выделяет за 1 час  400 г/ч водяных паров, а 65 таких  же коров выделяют:

400 г/ч x 65 = 26000 г/ч водяных паров.

Определяем количество водяных паров, выделяемых сухостойными коровами:

- Корова массой 400 кг выделяет в час 250 г/ч водяных паров, а 15 коров выделяют:

250 г/ч x 15  = 3750 г/ч водяных паров;

- Корова массой 500 кг выделяет за 1 час 288 г/ч водяных паров, а 30 коров выделяют:

288 г/ч х 30 = 8640 г/ч  водяных паров.

-Корова массой 600 кг  выделяет за час 323 г/ч водяных паров, а 15 коровы выделяют:

323 г/ч x 15 = 4845 г/ч водяных паров.

Следовательно, все животные выделяют: 15900 +14750 +12120 +26880 +27975 +26000 +3750 +8640 +4845=140860 г/ч водяных паров.

Дополнительно за счет испарения  с влажных и открытых поверхностей за 1 час поступает примерно 10% от количества влаги, выделяемой животными, т.е. 14086,0 г/ч., следовательно, в помещение поступит влаги:

140860 г/ч + 14086г/ч = 154946 г/ч.

Находим влагосодержание  внутреннего воздуха исходя из нормативов по tºС и относительной влажности воздуха; при 10ºС max влажность равна 9,17 г/м³. В соответствии с нормативами относительная влажность должна составлять 70% от этой величины:

9,17 х 0,7=6,4 г/м³.

Влагосодержание наружного  воздуха в данной зоне в январе 2,5 г/м³, тогда часовой объем вентиляции в самую холодную пятидневку:

LH₂O = 154946=39730 м³/ч.

6,4-2.5

Рассчитываем воздухообмен для переходного периода. Влагосодержание  наружного воздуха в переходный период принимают как среднюю  величину за ноябрь и март (0,6+5,2)/2=2,9 г/м³.

В этом случае часовой  объем вентиляции в переходный период составит:

LH₂O = 154946=44270 м³/ч.

3,5

После этого определяем кратность воздухообмена – отношение  часового объема вентиляции к объему здания:

объем коровника:

78х21х3=4914 м³

кратность воздухообмена  за 1 час для удаления CO₂:

22425:4914=4 раза;

кратность воздухообмена  за 1 час для удаления влажности  в самую холодную пятидневку:

39730:4914=5 раз;

кратность воздухообмена  за 1 час для удаления влажности  в переходный период:

44270:4914=9 раз.

Для расчета норм воздухообмена  необходимо знать объем вентиляции для удаления вредных примесей в  расчете на 1 животное:

на удаление CO₂:

22425:400=56 м³

на удаление влажности:

в самую холодную пятидневку

39730:400=99 м³

в переходный период

44270:400=110 м³ .

Для расчета естественной системы вентиляции используем полученные данные по часовому объему вентиляции. Находим общую площадь вытяжных шахт (S, м²), которая может обеспечить требуемый воздухообмен при расчетной наружной tºC в переходный период по формуле

S=L/(y x 3600),

где L-часовой объем вентиляции в переходный период, м³/ч; v-скорость движении воздуха в вытяжной шахте, м/с; 3600 –перевод скорости с м/с в м/ч.

Подставив данные, находим, что площадь вытяжных шахт составит:

S=44270/(1,15 х 3600)=10,7 м² .

Сечение вытяжной шахты 0,49 м², тогда число шахт составит

10,7 м²: 0,49 м²=22.

Сечение приточных каналов  принимаем из расчета не более 70% от сечения вытяжной системы, т.е. около 7,5 м².

Расчетное сечение вытяжной системы на одну корову составит:

100700 см²: 400=252 см².

Расчет теплового  баланса помещения

Для расчета теплового  баланса помещения надо знать  величину поступления тепла от самих животных (свободное тепло) и от источников искусственного обогрева, величину расхода тепла помещением, теплопотери на нагревание холодного воздуха вентиляции через ограждающие конструкции и на испарение влаги из ограждающих конструкций внутри помещения.

Тепловой баланс помещения  рассчитывают по форме:

Q_ж = Q_вент + Q_огр + Q_исп ,  где

Q_ж - поступление тепла от животных, кДж/ч,

Q_вент – расход теплоты на вентиляцию, кДж/ч,

Q_огр – теплопотери через ограждающие конструкции с учетом дополнительных потерь на обдувание ветром, инфильтрацию воздуха, кДж/ч,

Q_исп – расход теплоты на испарение влаги с мокрых поверхностей, кДж/ч.

Температура воздуха  в коровнике составляет +10°С, наружного - 10°С.

Длина помещения - 78м.,   ширина – 21 м., высота – 3 м., толщина стен - 250 мм. Размеры наружных ворот 2,0м. х 2,4 м., таких ворот - 4.

Определение поступления  тепла в помещении:

Определяем количество тепла, выделяемых лактирующими животными:

-Корова массой 400 кг  с суточным удоем 10 кг выделяет за 1 час 2541  кДж/ч, а 60 таких же коров выделяют:

2541  кДж/ч х 60 = 152460  кДж/ч.

-Корова массой 400 кг  с удоем 15 кг выделяет за 1 час 2885  кДж/ч, а таких же 50 коров выделяют:

2885 к кДж/ч х 50 = 144250  кДж/ч.

-Корова массой 500 кг с суточным удоем 10 кг выделяет за 1 час 2864  кДж/ч, а 40 коров выделяют:

2864 кДж/ч х 40 = 114560 кДж/ч.

-Корова массой 500 кг  с суточным удоем 15 кг выделяет за 1 час 2121  кДж/ч, а 80 коров выделяют:

2121  кДж/ч х 80 = 169680 кДж/ч.

-Корова массой 600 кг с удоем 15 кг. выделяет в час 2352  кДж/ч, а 75 таких же коровы выделяют:

2352  кДж/ч х 75 = 176400  кДж/ч.

-Корова массой 600 кг  с удоем 20 кг выделяет в час  2524  кДж/ч, а 65 таких же коров выделяют:

2524  кДж/ч x 65 = 164060  кДж/ч.

Определяем количество тепла, выделяемое сухостойными коровами:

- Корова массой 400кг выделяет в час 1579 кДж/ч, а 15 коров выделяют:

1579 кДж /ч x 15  = 23685 кДж/ч;

- Корова массой 500 кг выделяет за 1 час 1862 кДж/ч, а 30 коров выделяют:

1862 кДж /ч х 30 = 55860 кДж/ч.

-Корова массой 600 кг  выделяет за час 2041 кДж/ч, а 15 коровы выделяют:

2041 кДж/ч x 15 = 30615 кДж/ч.

Следовательно, от всех животных в помещение поступит свободного тепла:152460+144250+114560+169680+176400+164060 +23685 +55860 +30615 = 1031570 кДж/ч.

Расход теплоты  на вентиляцию определяем по формуле:

Q_вент = ∆ t ^. L ^. 0,31

∆ t - разность между оптимальной температурой воздуха помещения и среднемесячной температурой воздуха самого холодного месяца зоны (° С),

L – часовой объём вентиляции в зимний период,

0,31 – термодинамическая  постоянная или количество тепла в ккал затрачиваемое на нагрев 1 м³ воздуха на 1⁰ С.

Определим расход тепла: Выделяемое животными

L_зим = 140860+10% = 154946 = 34280,1 м³/ч

6,42 - 1,9           4,52

∆ t = 10⁰ С – ( -10⁰ С) = 20⁰ С

Q_вент = 20⁰ С ^. 34280,1 м³/ч ^. 0,31 = 212536,6 ккал/ч

1 ккал = 10³ кал = 4186,8 Дж = 4,1868 кДж

Переводим свободное  тепло кДж/ч в ккал/ч: Выделяемое животными

1031570 : 4,1868 = 246386,3 ккал

Определяем  количество тепла затрачиваемого на испарение влаги с поверхностей:

Q_исп = W_исп ^.  0,595

W_исп – 10% влаги от общего количества влаги в течение часа,

0,595 – количество тепла расходуемое на испарение 1 г влаги.

Q_исп = 14086 ^. 0,595 = 8381,2 ккал/ч

Таблица 3. Определение теплопотерь через ограждающие конструкции.

Вид ограждения	Площадь, м2 (F)	К	KF	∆ t	Теплопотери, ккал/ч
Пол	78 x 21 =1638	0,2	327,6	20	6552
Потолок	78 x 21 =1638	0,45	737,1	20	14742
Окна	1,8 x 1,2 = 2,16 2,16 x 50 = 108	2,5	270	20	5400
Ворота (двойные)	2,0 x 2,4 x 4 = 19,2	2,0	38,4	20	768
Двери (двойные)	1,2 x 2,1 x 2 = 5,04	2,0	10,08	20	201,6
Стены	21 x 3 x 2 + 78 x 3 x 2 = 594	0,89	-	-	-
Стены (без учета окон, ворот)	594 – (108 + 19,2 + 5,04) = 461,76	0,89	411	20	8220
Всего теплопотерь	-	-	1794,18	-	35883,6