Проектирование фермерского хозяйства получение 150т молока в год

    

6.1 Определение  часового объема и расчеты системы вентиляции

 

     Качество  воздушной среды зависит от  воздухообмена, т.е. поступление  чистого атмосферного воздуха  в помещении и вывода из  него загрязненного. Процесс смены  воздуха называется часовым объемом вентиляции. Часовой объем вентиляции рассчитывается по углекислому газу, который накапливается в помещении в процессе дыхания всех животных в течение часа и по водяным парам, выделенным всеми животными в течение часа и испарения с поверхности влажных предметов.

                                            

                                   L_CO2 = С/с – с₁,

     где L_CO2 – необходимое количество атмосферного воздуха, которое необходимо ввести в помещение для поддержания допустимого предела СО₂, м³/час;

     С – количество  СО₂ выделенное всеми животными в течение одного часа, л/час (количество выделенного углекислого газа одним животным по виду, возрастной группе и продуктивности см. табл. № 6);

     с – допустимая  концентрация СО₂ в воздухе помещения

(0,25 %), %;

    с₁ – содержание СО₂ в атмосферном воздухе (0,04), %.

 

    С = 12 * 118 + 5 * 118 + 38 * 142+ 10 *23 + 12 * 35 + 17 * 41 =

                                                         = 8749л/час.

     Переводим  % в л/м³:

     с = 0,25 % = 2,5 л/м³

     с₁ = 0,04 % = 0,4 л/ м³

 

     L_CО2 = 8749 / 2,5 – 0,4 = 4166 м³/час.

 

     L = Q₁ + Q₂ / q – q₁,

 

     Где L – необходимое количество атмосферного воздуха, которое необходимо подать в помещение для нормированной относительной влажности в пределах 70 %, м³/час;

      Q₁ – количество водяных паров, выделяемое всеми видами животными, которое содержится в помещении, г/час; 

    Q₁ = n G₁k, где

     G₁ - количество водяных паров, выделенных одним животным в течении одного часа, г/час;

n - количество животных в данной производственной группе, гол.;

k - коэффициент, показывающий изменение выделенных паров животным в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

    Q₁ = (380 * 12 + 380 * 5 + 455* 38 + 74 * 10 + 112 * 12 + 102 * 17) = 27568  г/час.

 

Q₂ – количество испаряемой влаги с поверхности влажного оборудования и пола в течении часа (от 10до 15 %) – от всех влаговыделений животными;

q - допустимая норма содержания относительной влажности воздуха ;

                        Мв-100%

                                   Ав - 70%,

Мв - максимальное насыщение водяными парами при данной температуре воздуха, г/м³:

100% - относительная влажность воздуха;

Ав - абсолютная влажность воздуха при расчетной относительной влажности воздуха в помещении, г/м³;

70% - проектируемая относительная влажность воздуха в помещении.

       Тср. = (10^оС + 10 ^оС + 10 ^оС + 18 ^оС + 15 ^оС + 12 ^оС) / 6 = 12^оС (данные взяты из таблицы № 3).

 

     12 ^оС = 10,617 г/м^{3 –} по табл. «Максимальная упругость водяного пара» градусы переводим в г/м³

                        

                                 10,617 - 100%

                                    Ав - 70%

           10,617*70 

  Ав(q) =          100          = 7,43 г/м³.

q₁- средняя абсолютная влажность атмосферного воздуха периода года на который производится расчет часового объема вентиляции по данной строительно климатической зоне, г/м³.

   q₁ = 1,9 г/м³ (дано по заданию)

   Q₂ = 10 % от Q₁

    Q₂ = 2756,8 г/час

    

                                                                   

 

 

 

 

 

                                                                           Таблица № 6:

 

Выделенное  крупным рогатым скотом тепла, углекислого  газа и водяных паров (по данным НТП – 1 – СХ – 77)

 

Животные, возрастные группы, продуктивность	Живая масса животного, кг	Выделение тепла, КДж/час		Углекислый газ, л/час	Водяные пары, г/час
		Общее	Свободное
Коровы (сухостойные) и нетели	450	3308	2382	118	380
Коровы лактирующие, уровень  лактации, кг (10)	450	3965	2856	142	455
Телята до 1 м-ца	40	649	469	23	74
Телята от 1 до 3 м-цев	60	988	712	35	112
Телята от 3 до 6 м-цев	90	1143	821	41	102

 

 

                27568 + 2756,8

L _вл. =       7,43 – 1,9       =  5483,7 м³/час.

 

Теоретическая относительная  влажность

            L_CО2 *q + Q + Q₁

q =               L_CО2

 

           4166 * 1,9 + 27568 + 2756,8

q =                4166                               = 9, 2 г/м³

        27568 + 2756,8

L =       9,2 – 1,9         =   4154,1 м³/г.

 

   

                                            10,617 – 100 %

                                                 9,2  -  Х %

9,2 * 100

Х =      10,617    =  86,7 %

 

 

 

 Рассчитаем часовой воздухообмен.

 

  L

 Х =   М    *100 , где

 

Х – количество воздуха  приходящиеся на 100 кг живой массы  животных,   м³/ц;

L – часовой обмен вентиляции, м³/час; 

М – живая масса животных, находящихся в помещении, кг.

          4154,1

 Х =   450 * 38 + 450 * 12 + 450 * 5 + 40*10+ 60* 12+ 90*17  *100 = 15,2 м³/ц

 

           Расчет системы вентиляции:

Классификация  системы вентиляции:

            Естественная – приток чистого атмосферного и отток из помещения загрязненного воздуха осуществляется через окна, двери, специальные отверстия ( подоконные и др. щели, вытяжные трубы).

      Может обеспечить кратность воздухообмена от 2 до 5 раз в час. Принцип работы системы заключается в стремлении к равновесию разности давления теплового внутреннего и холодного наружного воздуха. При равной температуре воздуха внутри помещения и вне него – воздухообмен прекращается. Рекомендуется для животноводческих зданий, построенных в строительных зонах с умеренным климатом.

Искусственная – приток атмосферного и вывод внутреннего  воздуха из помещения осуществляется при помощи механических побудителей  – вентиляторов. Используется в  тех случаях, когда кратность воздухообмена будет больше 7-10 раз/час. Рекомендуется для всех строительных климатических зон.

Комбинированная – приток воздуха или его выведение  из помещения осуществляется механическим побудителем в одностороннем  порядке или воздух может подаваться при помощи естественных приточных каналов и, одновременно, механическим побудителем, так же организована вытяжка. Рекомендована для всех строительных климатических зон, если кратность воздухообмена колеблется в пределах от 5 – 7 раз/час.

 

            Кратность воздухообмена определяется по формуле:

K = L/V,

где K – кратность воздухообмена, раз/час,

      L – часовой объем вентиляции, м³/час,

      V – объем помещения, м³

      K = 4154,1 /1699 = 2,4 ≈ 3 раза – кратность воздухообмена до 5 раз, значит, естественная вентиляция.

Так как вентиляция естественная, то расчёт вытяжных и приточных каналов  не требуется.

       6.2 Расчет теплового баланса ( обеспечение температурного режима в помещении )

    

Qт.б. = Qпост. – Qт.п.,

 

 где Qт.б. – результат расчета теплового баланса (отрицательный – тепловые потери больше, чем поступившее тепло от животных; нормальный – поступившее тепло от животных расходуется на покрытие тепловых потерь в равной мере; положительный – животного тепла больше, чем тепловых потерь), кВт/час;

     Qпост. – поступление тепла в помещение, кДж/час;

     Qт.п. – количество тепла, теряющееся из помещения, Вт/час м^{2 о}К.

 

     Qпост. = Qжив.

 

      Qжив.- количество тепла выделяемое всеми животными в течение одного часа кДж/час;

       Qпост. = 38* 2856 + 12 * 2382 + 5 *2382 + 10 * 469 + 12 * 712 + 17 * 821 = 176213 кДж/час

Переводим в кВт/час: 176213 / 3600 = 49 кВт

 

    Qт.п. = [Δt (G * 1,51 + ∑ k * F)] + Wз.д. + (13% от Δt * ∑ k * F)

     

         Δt = 27 ⁰С – разница температур

       Q = Δt (G * 1,51)  

       G = L * γ,

        где L = 5483,7 м³/час – часовой объем вентиляции,

        γ = 1,247 м³/кг – объемная масса воздуха

       G =5483,7 * 1,247 = 6838,2 кг/час

       Q = 27 * 6838,2 * 1,51 = 278792,3 кДж

        Переводим в кВт  Q = 278792,3 / 3600 = 77,4 кВт/час

   

        ∑ k * F* Δt - расход тепла через ограждающие конструкции

      k₁F₁(окна) = 27 * 2,7 * 65,34 /3600 = 1,3     кВт/час     

      k₂F₂   ( ворот) = 27 * (3,78 * 2,3) *2 / 3600 = 0,13 кВт/час

     k₃F₃(стен) = 27 * 0,64* (308 + 21,22) / 3600 = 1,6 кВт/час

     kF (стен прод) = (71,8 * 2,6) * 2 – 65,34 = 308 м²

     kF (стен торц.) = (9,1 * 2,6) *2 – 26,1 = 21,22 м²

     k₄F₄(потолка) = 27 * 0,87 * 9,1 м * 71,8м /3600 = 4,3 кВт/час

     k₅F₅ (пола) = 27 * 0,23 * 9,1 м * 71,8 м/ 3600 = 1,13 кВт/час

     ∑ k * F = 0,05 + 0,005 + 0,06 + 0,16 + 0,04 = 0,315 кВт/час

     Δt * ∑ k * F = 1,3 + 0,13 + 1,6 + 4,3 + 1,13 = 8,46 кВт

 

     Wз.д. – количество тепловой энергии идущее на испарение воды с влажных внутренних поверхностей ограждений, приборов и др., кДж/час;

 

     Wз.д. = Q₂ * 2,45 (коэффициент теплопередачи)

     Wз.д. = 2756,8 г/час * 2,45 кДж/час = 6754,2 кДж/час

      Переводим в кВт:      6754,2 / 3600 = 1,9 кВт

     Wз.д. = 1,9 кВт

     13 % (от Δt * ∑ k * F) = 1,1  кВт

     Qт.п. = 77,4 + 8,46+ 1,9 + 1,1 = 88,7

   

    Qт.б. = 49 кВт – 88,7 кВт = - 39,7 кВт – баланс отрицательный, так как расход тепла превышает его поступление в помещение.

 

6.3. Расчет нулевого  теплового баланса

     Этот расчет необходим для определения предельно низкой температуры атмосферного воздуха, при которой не вызывается резкое нарушение теплового баланса и еще возможно беспрерывная работа системы вентиляции, определяется по формуле:

     Δt₀ = Qж. + Wз.д. / G * 1,51 + ∑ k * F,

где Δt₀ – предельно допустимая разница температуры внутреннего и наружного воздуха, при которой тепловой баланс помещения находится в пределах расчетных параметров с колебаниями + 10 %;

     Δt₀ = 49 + 1,9 / 2,9 + 0,315 кВт/час = 15,9  ⁰С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Расчет площади навозохранилища

 

     Расчет  площади навозохранилища производится  по формуле:

 

     F = (m * q * n) / h * y,

 

     где F – площадь навозохранилища, м²;

     m – число животных в помещении;

     n – время хранения навоза в навозохранилище до полного обеззараживания, суток;

     q – количество навоза от одного животного в течение суток, кг    

 h – высота складирования навоза, м (допускается высота складирования навоза до 2,0 – 2,5 м);

     y – объемная масса навоза, кг/м³.

 

В коровнике будет использоваться подстилочный материал – солома (0,5 – 1,5).

Обеззараживание навоза будет длиться 6 месяцев (180 суток).

 

F = (50 * 56 + 5 * 46 + 10 * 20,5 + 29 * 35)*180 / 2 * 500 = 765 м²

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Заключение

 

     Наш типовой проект рассчитан в соответствии с нормами и требованиями зоогигиены.

     Но, ввиду  того, что тепловой баланс (-) необходимо  уменьшить объем вентиляции, выбрать  также другой строительный материал  при построении коровника.

  Для недостающего тепла   необходимо поставить обогревательные приборы, марки СФОА - 40, мощностью 46,0  кВт. Будем включать один раз в час на 10 минут. По моим расчетам, я делаю вывод, что 150т молока получить реально, и экономически выгодно. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           Список литературы

 

1. Зоогигиена / Кузнецов А.П – С. – П., 2001
2. Гигиена сельскохозяйственных животных / Онегов С. А. – М.6 Колос, 1994

     3. Практикум по зоогигиене и основам проектирования       животноводческих предприятий / Соловьев Ю.Б. – ПГСХА, Уссурийск, 2004

4.  Фермерское и домашнее животноводство / Задорожин П.А.  –      ПГСХА, Уссурийск 1993

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Генеральный  план фермы

 

1. Производственное здание ( коровник )
2. Выгульно-кормовой двор
3. Гараж
4. Водонапорное сооружение
5. Жилое здание
6. Навозохранилище
7. Склад для хранения концентратов

8. Склад для хранения сенажа

9.Склад для хранения сена

10. Зеленые насаждения.

11. Пожарное озеро

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 План коровника  для двухрядного привязного содержания коров, включая телят

1. Кормовой проход
2. Ворота
3. Навозный проход
4. Навозная канава
5. Стойло
6. Кормушка
7. Родильные боксы
8. Бокс для телят I группы ( от 1дня до 1 месяца )
9. Бокс для телят I I группы ( от 1месяца до 3 месяцев )
10. Бокс для телят I I I группы ( от 3 месяцев до 6 месяцев )