8502

элементов этих конструкций, вызывая коррозию. Коррозия несущих ограждений охватывает как цементную часть бетона, так и металлическую часть конструкций, что приводит к снижению их прочности и долговечности. В качестве примера на рис. 5.1 приведены качественные результаты имеющихся в литературе расчетов влияния водопроводной воды и воды с различным содержанием NaCl на коррозию арматуры в бетоне.

Рис. 5.1. Коррозия низкоуглеродистой стали-3 в растворе NaCl в зависимости от температуры [59]

Максимальная скорость коррозии возникает при использовании низкоуглеродистой стали. В табл. 5.2 и 5.3 приведены данные о снижении несущей способности стальной арматуры железобетонной конструкции и балки двутаврового сечения при температуре 32 ºС с учетом факторов газового режима животноводческих помещений в результате коррозии. Из табл. 5.2 очевидно, что при применении низкоуглеродистой стали уже через 5…7 лет наступает аварийное состояние несущей способности ограждения. Из данных табл. 5.3 можно сделать вывод, что даже открыто расположенные металлические конструкции из стали Ст3сп, содержащие 0,15…0,22 % углерода, более долговечны и надежны. Полученные данные

110

говорят о необходимости учета качества стали, применяемой для арматуры или металлических конструкций наружных ограждений в животноводческих зданиях с агрессивной газовой средой.

Промышленные условия содержания КРС нарушают естественный стереотип содержания животных. Значительная концентрация животных на ограниченной площади вызывает в их организме реакции адаптации к новым условиям жизнедеятельности, сопровождающиеся дополнительны-

ми расходами внутренней энергии, снижением продуктивности и прироста

111

массы, увеличением заболеваемости или даже падежом. Из-за действия стресс-факторов продуктивность животных снижается на 15 – 20 %, а затраты кормов на единицу продуктивности возрастают на 25 – 30 % [69]. Поэтому мастерство архитекторов должно базироваться не только на достижениях «профессиональной» архитектуры, но и учитывать опыт «народной архитектуры» при проектировании технико-биологической системы содержания животных, учитывать физиобиологические потребности животных.

5.2.2. Влияние активных систем обеспечения микроклимата

Мастерство инженеров (ηЕ) при поддержании допустимых параметров микроклимата оказывает непосредственное влияние на продуктивность животных. Характерными примерами являются изображенные: на рис. 5.2 [23] влияние температуры помещения на продуктивность и процесс теплообмена животных; на рисунке 5.3 удельное потребление кормов и суточный прирост массы свиней в зависимости от температуры воздуха.

Рис. 5.2. Влияние температуры помещения на продуктивность и процесс теплообмена животных: 1 – продуктивность животных Р при ϕ = 60 %; 2 – то же при ϕ = 40 % и

80%; 3 – то же при ϕ =20% и 100 %; 4 − общая теплоотдача животного Qо; 5 – явная теплоотдача Qя; 6 –теплоотдача за счет испарения Qи

112

Рис. 5.3. Удельное потребление кормов и суточный прирост массы свиней в зависимости от температуры внутреннего воздуха: 1 – расход корма на 1 кг привеса;

2 – суточный расход корма; 3 – суточный привес

Процесс акклиматизации животных сопровождается следующими реакциями по поддержанию температурного равновесия организма: механизмом терморегуляции (теплообразования, теплоотдачи); ускорением обмена веществ; морфологическими изменениями. Домашние животные легче переносят низкие температуры, чем высокие [29].

При низких температурах прием кормов увеличивается, а при высоких снижению удоев предшествует снижение потребления кормов, т.е. при низких температурах необходимо дополнительное кормление животных, несмотря на то, что продуктивность их все же снижается. Однако степень снижения продуктивности КРС в зависимости от значения отрицательной температуры воздуха не выявлена, о чем свидетельствует анализ данных по продуктивности молочных коров, приведенный в табл. 4.1. Отмеченные противоречия влияния низких температур объясняется различной продуктивностью животных, уровнем и качеством их кормления и способностью к акклиматизации. Доказано сезонное изменение длины волос и содержания в покрове пуха у разных видов животных (рис. 5.4).

113

Рис. 5.4. Адаптивное сезонное изменение длины волос (а) и содержания в волосяном покрове пуха (б) у разных видов КРС: 1 − у аборигенного якутского; 2 − у сибирского; 3 − у черно-пестрого [29]

Различают два диапазона температур содержания животных: оптимальный и продуктивный. При диапазоне оптимальных температур животные при минимальных затратах кормов и благоприятной теплоотдаче дают максимум продукции. Значения диапазонов оптимальных температур (климатической зоны максимальной продуктивности животных) определяются по зависимостям, приведенным в главе 1. Продуктивным является такой диапазон температур, нарушение которого вызывает снижение продуктивности без ухудшения здоровья животных. Значения температур воздуха в этом диапазоне определяются по тем же зависимостям, что и для оптимального диапазона, но отклонения температур воздуха в нем значительнее: для телят до 6 месяцев tв ± 8,5°С, для молодняка и молочных коров tв ± 11 °С [16]. Высокая относительная влажность воздуха в сочетании с низкой температурой очень вредна для животных. Отмечается [30], что при низких значениях tв и высокой ϕв молочная продуктивность коров снижается на 8 – 13 %, жирность молока – на 0,3 %. Наиболее отрицательное воздействие оказывает относительная влажность воздуха выше 85 %.

114

Проведенные нами теплофизические и аэродинамические исследования показали, что без заметного снижения продуктивности параметры внутреннего воздуха в помещениях содержания КРС имеется возможность поддерживать только за счет естественных источников энергии − биологической теплоты животных и естественных систем вентиляции. Обязательным условием стабилизации параметров микроклимата в течение года является грамотная эксплуатация систем жизнеобеспечения коровников. Эксплуатационные затраты при этом не повышаются, но требуются определенные профессиональные навыки обслуживающего персонала по соблюдению технологических регламентов содержания и выращивания животных. Работники сельского хозяйства должны хорошо представлять возможности регулирования параметров микроклимата для реализации максимальной продуктивности скота и быть заинтересованными в их выполнении. Невыполнение элементарных условий технологии содержания приводит к продолжению вынужденной эксплуатации подавляющей массы зданий КРС или с выполненными, но не работающими, или с разрушенными системами создания и поддержания расчетных параметров микроклимата.

5.3. Пример расчета систем обеспечения параметров микроклимата птичника

5.3.1. Исходные данные

Местонахождение объекта – ОАО «Птицефабрика Кудьминская», пос. Буревестник, Богородский район, Нижегородская область.

Расчетные параметры наружного воздуха [1]: температура наиболее холодной пятидневки (параметры Б) tн= −31ºС ; средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца (параметры А [26]) tнл = 21,2 ºС [61].

115

Расчетные параметры внутреннего воздуха [45]: оптимальная температура в холодный период года tв = 16 − 18 ºС ± 2 ºС; относительная важность воздуха в холодный период года φв = 40 − 70 %; температура в теплый период года tвл =tнл + 5 ºС; максимально допустимая температура внутреннего воздуха tвл = 31 ºС.

Режимы эксплуатации птичника: полное (расчетное) заполнение птичника (количество кур) n = 235000 голов; профилактический перерыв (n = 0 голов, tв = 5 ºС); перерыв на дезинфекцию (n = 0 голов, tв = 30 ºС).

Технология содержания: куры яичных пород; содержание птиц клеточное; количество ярусов клеток – 8. Масса одной головы – 1,6 кг.

Объемно–планировочные решения (цех 1) птичника: длина 135,0 м; ширина 21,0 м; высота стен 6,41 м; высота в коньке 8,615 м; уклон кровли 20 %. К цеху 1 имеется пристрой для сортировки и установки яиц. В обеих продольных стенах птичника имеются воздухоприточные клапаны: в осях 3 – 13 и 24 – 34 – в один ярус, в осях 13 – 23 – в два яруса. Общее количество воздухоприточных клапанов – 80 шт. Размер двух клапанов 1,0х0,9 м, размер двух других клапанов 3,0х0,9 м, остальные 76 клапанов имеют размер 4,0х0,9 м.

5.3.2. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций Птичник эксплуатируется при расчетном заполнении

Нормативные документы [26, 45] указывают на необходимость в целях экономии топливно-энергетических ресурсов применять вторичные и нетрадиционные источники энергии, исходя из технико-экономических показателей. Обоснуем условия, при которых рассматриваемый птичник возможно рассматривать как неотапливаемый, т.е. без подачи в него искусственной конвективной или лучистой теплоты.

116

Требуемое сопротивление теплопередаче теплового контура определяется по формулам (2.3 и 2.4).

Коэффициент, учитывающий потери теплоты через полы птичника m = 0,03…0,05.

Явные постоянно действующие тепловыделения в птичнике Qб, Вт, складываются из тепловыделений от птиц, Qбпт (формула 2.6) и освещения

Qос : Qб = Qбпт + Qос .

Для освещения приняты 180 энергосберегающих ламп мощностью 8 Вт каждая: Qос = 8·180=1440 Вт.

Определим явные тепловыделения от птиц:

Qбпт = n g qпт k1 k2 ,

где qпт - удельные явные тепловыделения одной птицей при клеточном содержании, Вт/кг [45], qпт = 24,6 кДж/(ч·кг) = 6,83 Вт/кг; g = 1,6 кг – масса одной птицы; k1 = 1,0; k2 = 1,0.

Qбпт = 235000·1,6·6,83·1,0·1,0 = 2568080 Вт.

Постоянно действующие в холодный период года тепловыделения в птичниках составляют: Qб = Qбпт + Qос =2568080 + 1440 = 2569520 Вт.

Общая площадь теплового контура цеха 1-го птичника, соприкасающегося с атмосферным воздухом, составляет 5004 м2.

Имеющиеся в цехе 1 двое наружных ворот, а также все воздухоприточные клапаны в наружных стенах, имеют ту же конструкцию, что и наружные стены.

Средний нормируемый тепловой поток через наружные ограждения неотапливаемого птичника по (2.4) составляет:

н (1− 0,04) 2569520 2 qб = =5135 Вт/м .

5004

117

Среднее требуемого сопротивлении теплопередаче теплового контура неотапливаемого птичника должно быть не менее:

Для наружных стен приняты панели стеновые «Сэндвич» заводского изготовления (ООО «Бетон-ЛМ», г. Дзержинск, Нижегородская обл.). По техническим условиям они имеют гарантированную величину сопротивле-

элементом покрытия является нижний слой профилированного листа Н75- 750-0,9 (рис.5.5). По стальному профилированному настилу укладывается пароизоляционный слой. Далее поперек волны устанавливается брус размерами 50 х 150 (h) с шагом 1030 мм. Между брусками на пароизоляцию укладывается утеплитель «Rockwool Layt Batts» с коэффициентом

118

теплопроводности λут= 0,045 мВт°С и толщиной δут = 150мм. Далее бруски и

утеплитель укрываются слоем гидроизоляционной пленки. По контробрешетке устраивается разреженный дощатый настил из досок толщиной 32 мм. К настилу крепится защитный слой из профилированного стального листа НС44-100-0,7 по скату.

Рис. 5.5. Конструкция и теплотехнические характеристики покрытия

Над слоем гидроизоляционной пленки имеется вентилируемая воздушная прослойка, сообщающаяся с атмосферой, и слои, находящиеся выше гидроизоляционной пленки, в теплотехническом расчете не участвуют. Также в расчете условно не учитываются толщины стального профилированного листа и слоев пароизоляции и гидроизоляции, т.к. термические сопротивления этих слоев близки к нулю. Таким образом, действительное сопротивление теплопередаче покрытия составляет:

119