Сечения вытяжных труб при вентиляции на естественной тяге
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Вид животных

Высота вытяжной трубы (в м)

Площадь сечения вытяжной трубы

на одно животное (см2)

средняя температура наружного воздуха зимой от – 20 до – 10 0С средняя температура наружного воздуха зимой от – 10 до 0 0С
Крупный рогатый скот
Лошади
Молодняк крупного рогатого скота и лошадей
Свиноматки
Свиньи откормочные
Овцы

 

Приточные устройства (каналы, форточки, щели и др.) оборудуют в стенах. Площадь сечения всех приточных каналов должна составлять 60-80 % от общей площади вытяжных шахт.

В коровниках, конюшнях и овчарнях, при хорошей их теплоизоляции, и достаточной кубатуре, системы естественной вентиляции работают достаточно эффективно. Однако при очень низких температурах наружного воздуха тепла, выделяемого животными, не хватает и для поддержания нормативного температурного режима вентиляционные устройства приходится частично или полностью закрывать, что приводит к нарушению воздухообмена и рационального воздухораспределения. В помещениях для птицы, свиней и молодняка для решения этой проблемы используют отопление и локальный обогрев.

Объём вентиляции, или количество поступающего в помещение воздуха (L), а также расчёты площади сечения вытяжных и приточных устройств  обычно определяют по накоплению водяных паров в воздухе.

Расчеты проводят по формуле: L = Q / q1 - q2, (м3/ч), где:

Q - количество водяных паров, которое выделяют находящие­ся в помещении животные с учетом процентной надбавки влаги, испаряющейся с поверхности пола, кормушек, поилок, стен и других ограждений в час (г/час);

q1- абсолютная влажность воздуха помещений, при кото­рой относительная влажность остается в пределах норматива (г/м3);

q2- средняя абсолютная влажность наружного воздуха вводимого в помещение в переходный период (ноябрь и март) по данной климатической зоне (г/м3).

В условиях сухого климата и в холодное время года объём вентиляции можно определить и по количеству углекислого газа, выделяемого животными по формуле: L = С / с12, где:

С – количество углекислого газа, выделяемого животными (л/ч);

с1 – концентрация СО2, допустимая в помещениях (л/м3);

с2 – концентрация СО2, в наружном воздухе (л/м3).

После расчёта часового объёма вентиляции на естественной тяге определяют необходимое общее сечение вытяжных и приточных каналов.

Общее сечение вытяжных каналов (S1) рассчитывают по формуле:

2), где:   

 

   v - скорость движения воздуха в вытяжной шахте (м/с);  

3600 - количество секунд в одном часу.

Общее сечение приточных каналов (S2) составляет 60-80% от общей площади вытяжных шахт. Количество вытяжных и приточных каналов (п1 и п2) определяют по формулам:

; , где:

s1 - сечение одного вытяжного канала, s2- сечение одного приточного канала (м2).

Отношение объёма воздуха, поступающего в помещение или удаляемого из него в течение часа, к внутреннему объёму помещения называется кратностью воздухообмена. Кратность воздухообмена должна обеспечивать животных необходимым количеством свежего воздуха в час. 

Из трубных систем с естественным побуждением воздуха наибольшее распространение получили вентиляции, разработанные Л.К. Юргенсоном и коллективом ВИМЭ в составе В.В. Бокова, П.Н. Савина и М.В. Калитаева.

В системе Юргенсона (рис. 50) вытяжка воздуха из помещения осуществляется через одну или две вытяжные шахты сечением от 2 до 2,5 м2.,
установленные нижним концом в одной плоскости с потолочным перекрытием. Для регулировки воздухообмена в шахтах устроены специальные заслонки. Приточными устройствами служат подоконные (надоконные) щели, форточки или фрамуги.

Рис. 50. Схема вентиляции Л.К. Юргенсона

 

Недостатком данной системы является то, что одна или две шахты не способны обеспечить рациональное воздухораспределение в помещении. Более совершенна в этом отношении вентиляция ВИМЭ, размер шахт в которой (0,6×0,6 или 0,8×0,8 м) позволяет увеличить их количество. Кроме того, шахты в ней оборудованы дефлекторами, что улучшает их производительность.

Естественные системы вентиляции могут обеспечивать требуемый воздухообмен, только при разнице температур внутреннего и наружного воздуха. В летний и переходные периоды года их работа малоэффективна. При наружных температурах ниже -130С возможно переохлаждение помещения. Наибольшее проветривание при этой вентиляции происходит в верхней зоне помещения (более нагретой и менее загрязнённой), недоступной для животных. В тоже время невысокая цена и простота в обслуживании, бесшумность работы и низкая энергоёмкость, подтверждённые многолетним опытом эксплуатации, обуславливают перспективность использования этих систем в современном животноводстве.

Принудительные системы вентиляции оборудуют, прежде всего, в помещениях крупных ферм, комплексов и птицефабрик. Для побуждения тяги воздуха в них используются центробежные (рис. 51) и осевые (рис. 52) вентиляторы, с помощью которых воздух через сеть воздуховодов поступает в помещение, а через вытяжные воздуховоды удаляется из него.

По сравнению с осевыми, центробежные вентиляторы создают более высокое давление, но их недостатком являются большой вес и громоздкость.

 

                                                                   

 

                                                                    Рис. 51. Центробежный вентилятор

 

                                                                                                   Рис. 52. Осевой вентилятор

Принудительная вентиляция бывает с подогревом и реже без подогрева приточного воздуха. Подогрев воздуха осуществляется теплогенераторами и калориферами водяного, парового или электрического действия.

Свежий воздух рекомендуется подавать в рабочую зону рассредоточено, по схеме «сверху-вниз». При этом предусматривают установку воздуховодов из расчёта один воздуховод на пролёт здания до 15 м, два – на пролёт 15 -24 м и т. д. Оптимальной является подача воздуха непосредственно в зону размещения животных (вентилируемые клеточные батареи системы «Евровент»).

Вытяжку рекомендуется организовывать до 70 % с нижней зоны и 30 % через верхнюю зону. Удаление воздуха из нижней зоны обеспечивают при помощи каналов, устроенных в стенах по периметру здания (в птичниках) или посредством подпольной вытяжки при гидравлических системах удаления навоза. Такое воздухораспределение предотвращает образование в помещениях «застойных зон» (аэростазов), вредно влияющих на здоровье и продуктивность животных. Варианты схем распределения воздуха в животноводческих помещениях представлены на рис. 53.

 

 

Рис. 53. Схемы притока и вытяжки воздуха

По месту забора свежего воздуха и способа его подачи в помещение принудительная вентиляция подразделяется на централизованную и децентрализованную. В централизованной системе наружный воздух подаётся в помещение одним или несколькими мощными центробежными вентиляторами и распределяется по воздуховодам. В децентрализованной – нагнетается рядом осевых вентиляторов, устроенных в стенах или крыше здания.

В зависимости от механизации побуждения воздуха различают: вытяжную, приточную, приточно-вытяжную и реверсивную системы вентиляции.

В зоогигиеническом отношении более совершенна приточно-вытяжная вентиляция, которая способна обеспечивать не только приток и вытяжку воздуха в нужном объёме, но и желаемое распределение воздуха по помещению. Однако она является и более энергоёмкой. Поэтому оборудуется в помещениях, где животные особо нуждаются в комфортных условиях (птица, молодняк) и при высокой концентрации поголовья.

Для интенсивных технологий содержания животных разработаны и успешно функционируют автоматизированные комплексы вентиляционно-отопительных агрегатов, обеспечивающих регулирование воздухообмена и температурно-влажностного режима дифференцированно для разных возрастных и хозяйственных групп животных (Климат, Агровет, Roxel, Digdutchman и др.).

Реверсивные – это системы, в которых предусмотрена конструкция вентиляторов, позволяющая изменять направление воздушных потоков. Например, в тёплый период такая вентиляция может работать на приток, а в холодный - на вытяжку. Регулировать воздухораспределение эти системы неспособны.

Вытяжные и приточные (комбинированные системы вентиляции) - представляют собой комбинацию вентиляций с механическим и естественным побуждением воздуха. Они менее энергоемки, чем приточно-вытяжные, так как часть воздухообмена при их работе происходит без применения вентиляторов.

Вытяжная система вентиляции принудительно удаляет загрязненный воздух. В результате этого давление в помещении снижается, и наружный воздух устремляется внутрь через специально оборудованные вентиляционные каналы и различные щели (неплотности окон, дверей и т.д.). При плохой герметизации помещения неорганизованный приток холодного воздуха может вызвать его переохлаждение. Если приточные отверстия расположены вблизи вытяжного вентилятора, то возможно так называемое «короткое замыкание», когда поступающий в помещение свежий воздух сразу же выбрасывается наружу. Чтобы избежать этого приточные и вытяжные каналы следует располагать на расстоянии не ближе чем 2,5 м друг от друга.

Приточная (нагнетающая) вентиляция обеспечивает принудительную подачу атмосферного воздуха в помещение. При этом создается повышенное давление и загрязненный воздух вытесняется из здания через вытяжные трубы. Непредусмотренные щели ощутимо нарушают циркуляцию воздуха.

Существует множество разновидностей комбинированных систем вентиляции. Одними из перспективных являются энергосберегающие системы с применением вентиляционных тамбуров и перфорированных потолков, такие, например, как диафрагмовая, работающая по схеме «сверху-вниз» (рис. 54), дверная - с нижним естественным притоком и организованной вытяжкой воздуха из верхней зоны (рис. 55) и диффузная - оборудованная перфорированными подвесными потолками (рис. 56). Потолки могут быть изготовлены из различных материалов (дерева, полиэтиленовой плёнки и др.). Они предусматривают предварительный подогрев приточного воздуха. В качестве «подогревательных» тамбуров в них используются служебные проходы или пространства над и между подвесными потолками.  

Эти вентиляции успешно функционируют в животноводческих помещениях стран западной Европы и Скандинавии с её суровым климатом. Внедрены подобные системы и в ряде хозяйств Белоруссии (агрокомбинат «Восход» Могилевской обл., СГЦ «Заднепровский» Витебской обл. и др.).

 

                                                                                            Рис. 54                                                    Рис. 55                                          Рис. 56

Рациональная схема распределения воздуха в коровниках предложена В.А. Оленевым. Свежий воздух в его системе вентиляции подаётся через каналы, устроенные в кормушках, т.е. в зону респираторного аппарата животных. Однако широкого применения в практике животноводстве она не получила. Подобная концепция широко используется в системе «Евровент» для вентиляции птичников. Приточный воздух в вентилируемых клеточных батареях (рис. 57) подаётся по специальным воздуховодам непосредственно в клетки, где содержится птица.

 

                                             

                                                                  

 

     Рис. 57. Вентилируемые клеточные батареи

                                                   

Определённый интерес в плане энергосбережения представляет теплообменная вентиляция. Принцип работы теплообменных систем заключается в том, что холодный приточный воздух в специальных устройствах - теплообменниках частично подогревается за счёт более тёплого воздуха помещения. Примером такой системы вентиляции является приточно-вытяжная установка (ПВУ). В вытяжной воздуховод, которой вмонтирован приточный. Тёплый воздух отдаёт тепло стенке, а от неё нагревается приточный холодный воздух. Разработаны и другие теплообменные системы вентиляции: теплообменная блокирующая вентиляция В.А. Турушева, приточно-вытяжной утилизационный аппарат УПВЭА-2 и др.           

Производительность принудительной вентиляции в процессе её эксплуатации определяют, замеряя скорость движения воздуха в воздуховодах анемометром.

Расчёт ведут по формуле: L = S ∙ v ∙ 3600, где:

L - производительность вентиляции (м3/ч); 

S - суммарная площадь сечения каждого работающего воздуховода (м3);

v – средняя скорость движения в воздуховодах (м/с).

Кратность обмена воздуха вычисляют по формуле: C = L / K, где:

L - найденный объём воздуха (м3/ч);

K – кубатура помещения (м3).

Необходимое количество вентиляторов в помещении с принудительным воздухообменом, рассчитывают путём деления величины часового объёма вентиляции на производительность вентилятора.

Важнейшим достоинством приточных и приточно-вытяжных систем вентиляции является возможность кондиционировать воздух: обогревать, охлаждать, увлажнять, очищать от пыли и микробов. При чём особое значение для обеспечения комфорта животных в климатической зоне нашей страны имеет благоприятный температурный режим.

Отопление животноводческих помещений. В неотапливаемых помещениях температура воздуха поддерживается только теплом, выделяемым животными. Если теплотехнический и вентиляционный расчёты показывают, что выделяемого животными тепла для поддержания надлежащего температурно-влажностного режима помещения недостаточно, то его нужно отапливать.

Количество добавочного тепла определяют, проводя расчёт теплового баланса помещения по самому холодному месяцу года (январю):

Qжив..= Qвент. + Qисп. + Qзд.,

где: Q жив. – свободное тепло, поступающее от животных, ккал/ч;

Q вент. – затраты тепла на подогрев приточного воздуха, ккал/ч;

Q исп. – теплопотери на испарение влаги с пола, кормушек, поилок и ограждающих конструкций, ккал/ч;

Q зд. - теплопотери через ограждающие конструкции, ккал/ч.

При отрицательном балансе применяют те или иные отопительные системы, теплопроизводительность которых способна устранить дефицит тепла.

Системой отопления называют комплекс конст­руктивных элементов и устройств, предназначенных для получения, транспортирования и передачи в помещения теплоты с целью создания оптимального микроклимата. Они должны обеспечивать поддержание нужной температу­ры во время всего отопительного периода при невысоких приведенных затратах. В зависимости от зоны действия различают центральные и мест­ные отопительные системы.

В местных системах - основные конструктивные элементы — теплогенератор, теплопро­воды и отопительные приборы — объединены в одном устройстве. Таким устройством являются отопительная печь, газовый или электрический отопительный агрегат и др.

Центральными - называются системы отопления, в ко­торых теплогенератор и отопительные приборы отделены друг от друга (рис. 58). Теплота в них передается от теплоге­нератора к отопительным приборам по теплопрово­дам с помощью теплоносителя. Такие системы приме­няются для отопления одного или более помещений, расположенных как в одном, так и в нескольких зданий.

 

Рис. 58 . Схема центральной системы отопления:

1 - подвод теплоты (топлива); 2 - источник теплоты; 3 - теплопроводы; 4 - ото­пительный прибор; 5 - помещение.

 

В качестве теплоносителя могут использоваться вода, водяной пар и воздух. Соответственно раз­личают водяное, паровое и воздушное отопление.

Наиболее часто в животноводческих помещениях применяется воздушное отопление калориферами, совмещённое с вентиляцией в виде вентиляционно-отопительных агрегатов. Приточный воздух при помощи вентилятора подается на нагревающий элемент – калорифер (водяной, паровой, электрический) и по воздуховодам направляется в рабочую зону. Распределение воздуха происходит при помощи специальных головок или отверстий создающих направленные струи.

Недостатки систем воздушного отопления:

- В связи с очень низкой теплоемкостью воздуха требуется перемещать значительные объемы воздуха (расходуются большие затраты электроэнергии на работу вентиляторов);

- Под крышей образуется воздушная подушка с температурой в 2-3 раза выше, чем у поверхности пола, что приводит к теплопотерям через перекрытия, световые проемы и фонари;

- Системы воздушного отопления должны работать непрерывно, без кратковременных отключений.

Помещения для содержания и выращивания молод­няка характеризуются значительными колебаниями тепло- и влаговыделений (по мере роста молодняка). В связи с этим в них применяют комбинированные системы отопления, имею­щие в своем составе воздушное и водяное (па­ровое) отопление. Следует отметить, что водяное и паровое отопление – мероприятия очень трудоемкие и энергозатратные, так как при их работе отапливается весь объем помещения. Как и воздушное оно не допускает кратковременных отключений. Для обогрева свинарников иногда используют электрический обогрев полов с заделкой в массив пола нагревательных элементов.

Задача теплоснабжения животноводческих помещений всегда считалась неординарной. Особенно она актуальна при дефиците энергоресурсов. Как правило, производственные здания представляют собой объёмные сооружения. При этом иногда необходимо создавать несколько рабочих зон с различным уровнем климатического комфорта. Например, в помещениях с разновозрастными группами животных. Высота рабочей зоны, которую собственно и нужно обогревать не превышает 2 метров или 20-30 % от общего объёма, нагрев остальных 70-80 % объёма помещения можно отнести к прямым экономическим потерям.

В связи с этим большое внимание уделяется использованию местных систем отопления с применением малоэнергозатратных отопительных устройств – теплогенераторов (рис. 59), работающих на электрической энергии, природном или пропан газе или дизельном топливе. С зоогигиенической точки зрения современные теплогенераторы можно разделить на две группы:

Рис. 59 Теплогенератор

 

- без автономной вентиляции (производимое тепло до 100 % используется животными);

- с выводом дымовых газов (работают с закрытым сгоранием, выбросы дыма и вредных газов в помещение исключены, требуемый свежий воздух для процесса сгорания подается снаружи).

Как один из альтернативных энергосберегающих вариантов отопительных приборов можно рассматривать использование для отопления помещений современных моделей инфракрасных излучателей функционирующих на электроэнергии, газовом и дизельном топливе (рис. 60).                                                                 Рис. 60. Инфракрасный излучатель

 При их работе поток лучистой энергии длинноволнового инфракрасного спектра, направляемый расположенными непосредственно над обогреваемой зоной лучистыми обогревателями, нагревает поверхность пола, ограждающие                                          

конструкции и оборудование в обслуживаемой зоне. Воздух же, первоначально при нагревании предметов не нагревается, а значит, воздушная подушка под крышей здания не образуется и тепло экономится.

При выращивании молодняка сельскохозяйственных животных широко используется локальный обогрев: инфракрасные лампы, брудера, обогревательные коврики, камеры и др.

Энергосберегающие системы вентиляции. Важнейшим показателем производства животноводческой продукции является её энергоёмкость. Особенно актуальна проблема энергосбережения для Республики Беларусь, испытывающей дефицит энергетических ресурсов.

    Опыт эксплуатации действующих принудительных систем вентиляции показывает, что наряду с высокой стоимостью оборудования основным её недостатком является большой расход энергии. Наиболее рентабельными являются естественные системы вентиляции. Длительное время считалось, что они изжили себя и что их полностью можно заменить на принудительные. Но так как более половины из имеющихся в республике традиционных ферм занимают помещения небольшого объема – в них может быть успешно применена вентиляция на естественной тяге. Она может стать незаменимой в семейных и фермерских хозяйствах. В тоже время применение естественных систем вентиляции возможно и на крупных комплексах, где уже есть принудительная, в качестве резервной и при аварийных ситуациях, а в ряде случаев и взамен искусственной.

Необходимо учитывать и тот факт, что вентиляционные системы с естественным побуждением позволяют сохранить в приточном воздухе - аэростимуляторы – азон, легкие аэроионы, которые оказывают благоприятное влияние на организм. При механических системах, связанных с использованием металлических воздуховодов они быстро разрушаются.

В связи с тем, что рассмотренные естественные системы вентиляции имеют ряд недостатков, учёными и практиками ведется постоянная работа по их усовершенствованию и разработке новых. Корректируются устоявшиеся данные по оптимальным характеристикам вентиляции помещений для различных видов и групп животных, таким как нормативы воздухообмена, соотношение притока и вытяжки, схемы воздухораспределения и др.

К энергосберегающим элементам вентиляции относятся вентиляционные дефлекторы и теплообменные устройства различных конструкций. Особого внимания заслуживают примеры обогрева помещений современными отопительными приборами с высоким коэффициентом полезного действия, таких например, как инфракрасные излучатели. В этой работе следует использовать прогрессивные достижения ученых зарубежья. Заслуживает внимания опыт применения комбинированных систем вентиляции животноводческих помещений с использованием перфорированных перекрытий (фирма Multifan) и вентиляционных тамбуров (фирма Bigdutchman).

Одним из перспективных направлений энергосбережения при создании комфортных условий для сельскохозяйственных животных является использование нетрадиционных источников энергии. Таких, например, как местного низкосортного топлива (отходов деревообработки, льнокостры, мелких фракций торфа и др.), горючих газов, образующихся при разложении органических отходов и при ряде технологических процессов в промышленном производстве. Подобные системы уже применяются как за рубежом, так и в нашей стране. В недалёком будущем доступными для этих целей может стать энергия солнца и ветра.

Отличительной особенностью вентиляции животноводческих помещений является отсутствие универсальной системы. Индивидуального решения требуют биологические особенности каждого вида животных, их возраст, физиологическое состояние, способ содержания и многие другие факторы. Большое экономическое значение имеет энергоемкость и стоимость вентиляционного оборудования. Все это необходимо учитывать при выборе и эксплуатации вентиляционных систем.


Дата: 2018-12-21, просмотров: 316.