8502

Минимальный воздухообмен для удаления из помещения избытков теплоты, влаги, для ассимиляции углекислого газа определяется как для животноводческих помещений. По аналогии с ними находится условная температура наружного воздуха tнр , начиная с которой необходимо подогревать наружный воздух и минимальное количество теплоты для поддержания расчетных параметров внутреннего воздуха при tн < tнр . Из рассчитанных величин воздухообмена по вредностям принимается наибольшая, однако расчетный расход воздуха не должен быть меньше минимального директивно установленного (приложение 6): 0,60 − 0,75 м3/(ч·кг) в холодный период года и 6,0 − 8,0 м3/(ч·кг) в теплый период года.

Теплоотдача птиц осуществляется, в основном, за счет теплоты, удаляемой с парами выдыхаемого воздуха, и при помощи конвекции Qпт = Qя + Qскр = Qк + Qи . Тепловой баланс справедлив только при условии нахождения птиц в зоне термической нейтральности. Основная защита организма от переохлаждения осуществляется контурными перьями, имеющими свойства пуха. Перья птицы образуют многослойной покрытие с воздушными пустотами.

Высокая температура tв оказывает отрицательное воздействие на птиц из-за сокращения отдачи явной теплоты. Отсутствие у птиц потовых желез вызывает увеличение частоты дыхания, сопровождающееся отдачей скрытой теплоты при испарении влаги из воздухоносных мешков [15]. Водяные пары поступают в воздух птичника от птиц во время дыхания, от помета, поилок и т.п. Например, от 1000 кур в сутки выделяется 228 л влаги, из которых от дыхания – 54 л, с пометом влажностью 80 % − 147 л [5]. Особенно опасно для кур сочетание высокой tв и повышенной φв, замедляющее теплоотдачу и способное привести к тепловому удару. При таких условиях потребление воздуха птицей возрастает в 8 − 10 раз. Низкие температуры и высокие величины φв приводят к простудным заболеваниям птицы.

80

Рекомендуемые значения подвижности воздуха в холодный и теплый периоды года приведены в приложении 1.

Различные соотношения концентраций вредных газов оказывают влияние на физиологические процессы птиц. Концентрация аммиака, равная 0,1 мг/л, снижает дыхательную функцию на 7 − 24%, воздействие углекислого газа вызывает хроническое отравление [5, 15]. Повышение концентрации сероводорода от 0,01 до 0,03 мг/л приводит к отравлению [55]. Количество теплоты, углекислого газа и влаги, выделяемые различными видами птиц, приведены в приложении 3. Количество СО2, NH3, H2S, выделяемых из подстилки и помета, приведено в приложении 4. Предельнодопустимые концентрации этих газов даны в приложении 5.

В воздухе птичников всегда присутствует пыль и микроорганизмы. Каждая клеточная несушка производит 54 мг пыли в сутки, бройлер выделяет 70 − 80 мг/сут. Вредное воздействие на организм птиц пылинок зависит от их размера. Пылинки размером 10 мкм и более, попадая в дыхательные пути, обычно оседают в полости носоглотки и выбрасываются наружу, размером 5 мкм и меньше проникают внутрь легких и в кровь [1, 55]. Кроме того, пыль является разносчиком различной микрофлоры.

В птицеводческих помещениях рекомендуется применение воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией, отопительновентиляционных водяных, паровых, газовых и при необходимости электрических агрегатов [25]. Только в помещениях молодняка допускается использование дополнительных теплоисточников: водяного или парового отопления, электрообогреваемых полов, ламп инфракрасного излучения [23]. Воздушное отопление работает более эффективно в безоконных помещениях, где существенно уменьшается влияние инфильтрации и солнечной радиации на параметры микроклимата. Поэтому преобладающее применение имеют как в РФ, так и за рубежом безоконные птичники. Для локального обогрева внутреннего воздуха птичников применяют инфракрасные лампы ЗС–3, а

81

при наличии газа – газовые горелки инфракрасного излучения [3, 57, 83]. При круглогодичном содержании птицы в помещениях возможно применение вентиляционно-отопительных установок для охлаждения приточного воздуха, работающих, как правило, по адиабатному процессу (форсуночные камеры орошения, камеры с орошаемыми слоями и др.).

Приведенный выше обзор специальной литературы показал возможность применения рециркуляции воздуха в птичниках с обязательной очисткой рециркуляционной части воздуха от взвешенных частиц. Для этих целей используют механические фильтры: фильтры грубой очистки, задерживающие частицы размером 5 мкм и более; высокоэффективные фильтры, задерживающие частицы размером 2 мкм, и ультравысокоэффективные фильтры, задерживающие частицы размером 0,01 мкм.

В качестве пылеулавливающих материалов применяют различные хлопчатобумажные, джутовые и синтетические ткани, пенополиуретан и другие материалы. Унифицированные электрические фильтры имеют эффективность свыше 99 % при содержании пыли с частицами крупнее 1 мкм в воздухе до 200 г/м3. Применяемые в птицеводческих помещениях ионизационные фильтры задерживают частицы до 20 мкм. Фильтры для обеспыливания воздуха должны также одновременно и эффективно очищать воздух от микроорганизмов. Для поддержания концентрации легких ионов и для частичного снижения содержания пыли и микроорганизмов используют установки искусственной ионизации воздуха. Для снижения бактериальной обсемененности внутреннего воздуха птичников применяют ультрафиолетовые лучи от бактерицидных ламп ультрафиолетового излучения марки БУВ – 15, БУВ – 30, БУВ – 60. Лампы обеспечивают снижение микроорганизмов в воздухе помещений до 95 %. В то же время следует констатировать, что комплексная эффективность фильтров при одновременной очистке воздуха от пыли и микроорганизмов полностью не изучены.

82

4.2.2. Рекомендации по проектированию систем обеспечения микроклимата в птичниках

Птицеводческие помещения оборудуются механическими приточновытяжными системами вентиляции. Вентиляция с естественным побуждением встречается только в птичниках малой вместимости старого образца. В типовых птичниках воздухообмен в холодный период года осуществляется механическими системами вентиляции, в теплый период года – за счет комбинированных систем (механической и естественной вентиляции). Варианты систем механической вентиляции приведены на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Схемы циркуляции воздуха в помещении с клеточным содержанием: а − сосредоточенные приток и вытяжка; б − приток через два воздуховода, вытяжка рассредоточенная; в − приток через перфорированный воздуховод, вытяжка рассредоточенная

Схема, при которой до середины помещения в первой половине со стороны притока два верхних яруса клеточных батарей омываются прямыми потокам воздуха, а оба нижних – обратными, показана на рис. 4.10 а.

83

При этом обратный поток непрерывно эжектируется прямым. В другой половине птичника поток воздуха движется в сторону вытяжных отверстий без рециркуляции. При данной схеме потоки воздуха перемещаются вдоль проходов между клетками, и лишь небольшая часть попадает непосредственно к птицам. По схеме (рис. 4.10 б) воздух из приточного воздуховода попадает в средний проход между клеточными батареями и смещается вдоль него по направлению движения воздуха в воздуховодах. Достигнув торцевой стены, воздух возвращается обратно по остальным проходам, постепенно двигаясь к вытяжным отверстиям. На схеме (рис. 4.10 в) воздух из приточного воздуховода под определенным углом к полу поступает в средний проход и движется вдоль клеточных батарей к торцу помещения. Затем поток разворачивается, основная часть его по проходу между продольными стенами и крайними клеточными батареями перемещается в обратном направлении, частично удаляясь вытяжными вентиляторами, частично эжектируясь приточной струей.

Организация воздухообмена в холодный период года

Исследованиями по зоогигиеническим показателям систем вентиляции установлено, что наилучшей схемой циркуляции воздушных потоков в птичниках является схема «сверху вниз», при которой обеспечивается более полное использование биологической теплоты птиц, уменьшается перепад температур по высоте, более надежно омывается свежим воздухом рабочая зона. Градиент температуры на уровне 0,3 и 1,5 м имеет наименьшее значение (0,2 – 2,5 ºС). В системах с комбинированной вытяжкой (из верхней и нижней зон в различных соотношениях) градиент температуры находится в пределах 4,9 – 5,8 ºС [15].

Отечественной промышленностью серийно выпускаются вентиляци- онно-отопительное оборудование для птичников серии «Климат» с различной производительностью. В комплект оборудования входят вентиляторы и станции управления параметрами микроклимата в помещении [33].

84

При наличии природного газа для целей отопления широко применяются «светлые» и «темные» инфракрасные излучатели, основы расчета и подбора которых приведены в следующем разделе. В настоящее время для воздушного отопления и вентиляции птичников начали применяться отечественные и зарубежные установки с непосредственным сжиганием газа в объеме помещения.

В птичниках температура наружного воздуха tнр , начиная с которой требуется его подогрев, определяется при расчетной загрузке по (2.12), при неполном заполнении помещения – по (2.21). В климатических зонах с расчетной температурой в холодный период года tн = −25…−33 ºС для птичников с многоярусным клеточным содержанием tнр = −8...−12 ºС, при напольном выращивании птиц tнр = −4...−6 ºС.

Следствием большой удельной нагрузки на единицу объема помещения по количеству птиц и необходимости подачи минимального количества наружного воздуха к каждой птице является применение механической приточной вентиляции в зоне наружных температур от tнр до tнmax.е (рис. 3.3). Приточный воздух с температурами, характерными для этой зоны нельзя подавать непосредственно на птиц. Поэтому высота расположения приточных воздуховодов, скорость выпуска воздуха из них должны рассчитываться с учетом расчетной подвижности воздуха в зоне обитания птиц. Этим условиям наиболее полно отвечают системы приточно-вытяжной вентиляции, выполненные по схеме, приведенной на рис. 4.10 в.

В зарубежной практике широко применяются многоэтажные птицеводческие здания с поэтажными отопительно-вентиляционными системами. Многоэтажные птичники по величине тепловой и воздушной нагрузок сходны с крупными промышленными зданиями. Важными преимуществами таких решений является автономность поэтажных инженерных систем, независимость режимов их работы, высокая ветеринарно-гигиеническая

85

надежность, обусловленная вентиляционной обособленностью каждого этажа. В многоэтажных птицеводческих зданиях, оборудованных местными генераторами энергии, для повышения экологической безопасности вентиляционных систем вытяжной воздух (для борьбы с запахами внешней среды) используется в качестве дутьевого при сжигании органического топлива в генераторах энергии.

Борьба за экономию энергии должна иметь обоснование и практическую апробацию. Принятие инженерных решений «по здравому смыслу» заканчивается в некоторых случаях широко разрекламированными, но ошибочными решениями. Например, в [24] приводится разработанная Ю.М. Прыгуновым (а.с. №326334) система обеспечения температурного и вентиляционного режимов в птичниках (рис. 4.11), которая рекомендована также для животноводческих помещений.

Рис. 4. 11. Система обеспечения температурного и вентиляционного режимов:

1 – перфорированная стенка; 2 – воздуховыпускная щель; 3 – канал воздушной завесы; 4 – приточный потолочный канал; 5 – перфорированный потолок; 6 – осевой вентилятор; 7 – теплообменникутилизатор; 8 – приточный короб

В этом птичнике наружные вертикальные ограждения и подшивной потолок выполнены в виде однослойных перфорированных конструкций (диаметр отверстий 3,0 мм, плотность перфорации 2500 отверстий на 1 м2) без какого-либо утеплителя (сопротивление теплопередаче допускается как угодно малой величиной). Исключение трансмиссионных теплопотерь

86

достигается благодаря «особому теплофизическому эффекту, обусловленному взаимодействием перфорированного охлаждения и воздушных струй, истекающих из перфорации и подаваемых вдоль ограждения». В холодный период года приточный воздух поступает в помещение через перфорированные стены и подшивной потолок за счет разрежения, создаваемого вентилятором теплообменника-утилизатора. Наружный воздух, выходящий из перфораций, эжектируется струей воздушной завесы, направленной снизу вверх. При указанном аэродинамическом взаимодействии воздушных завес и перфорированных ограждений последние с обеих сторон окружены слоями воздуха с почти одинаковой температурой, и поэтому трансмиссионные потери теплоты практически равны нулю. Остальная часть приточного воздуха подается через теплообменники-утилизаторы, где нагревается за счет теплоты удаляемого воздуха и направляется в помещение. Не касаясь конструктивной сложности системы (наличие перфорации в ограждениях и подшивном потолке, необходимость трансформирующихся в течение года внутренних перегородок), отметим два основных ее недостатка: эксплуатационный и теплотехнический – из-за которых она технически не может выполнять своих функций.

Главным эксплуатационным недостатком является чрезвычайно заниженная скорость выхода воздуха из завесы (v = 1,8 м/с). При такой скорости, согласно теории смешения потоков, ни о каком устойчивом эффекте эжекции в объеме помещения не может быть и речи, тем более в районе потолка, т.е. завеса не выполняет своей функции, как буфер между наружным и внутренним воздухом. Следствием этого является нарушение теплового и влажностного режимов ограждений и помещения в целом. Сложная автоматика по поддержанию режимов работы теплообменниковутилизаторов и воздушных завес сводит эжекционную надежность системы в практических условиях эксплуатации к нулю.

87

Теплотехнический недостаток заключается в ошибочном учете составляющих теплового баланса птичника и недоучете трансмиссионных потерь теплоты. Во-первых, даже при предлагаемой идеализируемой аэродинамической модели смешения воздушных потоков из-за расширения струи и ее налипания на внутренние поверхности наружных ограждений равенство температур внутреннего и наружного воздуха нарушается, что неизбежно вызывает трансмиссионный перенос теплоты. Во-вторых, наличие переменных ветровых рv и гравитационных рt давлений вызывает дополнительную инфильтрацию наружного воздуха и соответствующий расход теплоты на его нагрев. В-третьих, при нерасчетной загрузке птичника требуется подача искусственной теплоты для компенсации недостатков биологических тепловыделений. В-четвертых, выявленные неизбежные нарушения аэродинамического и температурного режимов наружных ограждений приведут к их увлажнению и соответствующему увеличению потерь теплоты.

Таким образом, предлагаемая система обеспечения параметров микроклимата в птичниках не может быть рекомендована к массовому применению как по техническим, там и по эксплуатационным характеристикам. Кроме того, она не проверена в практических условиях.

Организация воздухообмена в теплый период года

Борьба с перегревом птичников осуществляется пассивными (увеличение сопротивления теплопередаче теплового контура) и активными (вентиляция помещения наружным необработанным или охлажденным воздухом) способами. Требуемые сопротивления теплопередаче наружных стен и покрытия птичников задаются теплозащитными свойствами в холодный период года и являются постоянными величинами в процессе эксплуатации. Поэтому параметры микроклимата в теплый период года создаются и регулируются активными элементами систем обеспечения микроклимата.

88

Наиболее распространен комбинированный способ, совмещающий пассивный и активный способы.

При рассмотрении производительности систем вентиляции, подающих необработанный наружный воздух, воспользуемся результатами натурных исследований УкрНИИптицеводства [24].

При напольном содержании птиц в помещениях, где воздухообмен осуществляется по схеме «снизу вниз» наблюдается наиболее равномерное поле концентрации аммиака по ширине помещения. Температурный режим в зоне нахождения птицы в зависимости от аэродинамических схем «снизу вниз» или «снизу вверх» практически не изменяется ±(0,2 − 0,3 ºС) при удельных воздухообменах 3,4 − 5,1 м3/(ч·кг).

Результаты натурных исследований температурно-влажностного и газового режимов птичника для содержания кур несушек в четырехярусных батареях при механической вытяжной системе вентиляции (приток через открытые шахты, окна) и удельном воздухообмене 1,0 м3/(ч·кг) показали, что температура внутреннего воздуха была на 0,9 ºС ниже, чем снаружи. Объясняется этот факт адиабатным охлаждением воздуха при испарении влаги с поверхностей пометных противней, поилок, пола. Разница температуры на уровне первого и четвертого ярусов не превышала 1,4 ºС. Относительная влажность внутреннего воздуха была на 15 − 17 % выше наружного и составляла 56 − 58 %. Несмотря на относительно незначительный воздухообмен (1 м3/(ч· кг)), содержания аммиака в воздухе практически не выявлено. Такая система вентиляции создает удовлетворительные параметры микроклимата в помещении. Поэтому определять рациональный диапазон удельных расходов воздуха необходимо с учетом температуры наружного воздуха, исходя из ее величины tв ≤ 26 ºС.

Исследования температурного и газового режимов в условиях естественной вентиляции при удельных воздухообменах 0,96 и 1,1 м3/(ч·кг) показали, что, как и при механическом удалении загрязненного воздуха,

89