Обоснование и расчёт теплового баланса

Тепловой баланс – это соотношение количества тепла, которое поступает в здание (теплопродукция), к количеству тепла, которое теряется из здания (теплопотери). Теплопродукция – это количество тепла выделяемого всеми животными, находящимися в помещении. Теплопотери – это количество тепла, теряемое черех ограждающие конструкции, испарение влаги и обогрев вентилируемого воздуха. Расчет теплового баланса ведут по январю (самому холодному месяцу). Формула для расчёта теплового баланса можно представить в виде соотношения:

Q_Ж = Q_ОГР + Q_ВЕНТ + Q_ИСП

Расчет прихода тепла. Одна нетель массой 250 кг выделяет 522 ккал/ч, а 59 нетелей (59х522) – 30768 ккал/ч; одна нетель массой 350 кг выделяет 522 ккал/ч, а 41 (41х522) – 21402 ккал/ч. Все коровы выделяют: 22184+15476=52200 ккал/ч, Q_Ж = 52200 ккал/час.

Расчёт теплопотерь.

1) Через ограждающие конструкции.

S_окон=42х3=126 м²

S_{прод стен}=72х2,8х2-126=277 м²

S_{ворот и дверей}=2,7х2,4х4=26 м²

S_{торц стен}=18х2,8х4-26=176 м²

S_{перекрытия}= 1296 м²

S_{теплого пола}= S_стойлах100=2,28х100=228 м²

S_{холодного пола}=1296-228=1068 м²

Q_ОСН=SхKх ∆t, Q_ДОП= Q_ОСНх0,13, где S – площадь ограждающих конструкций, К – коэффициент теплопередачи, ∆t – разность температур внутреннего и наружного воздуха (10- (-10,4)=20,4).

Элементы здания	S	K	KS	∆t	QОСН	QДОП	QОБЩ	% от теплопотерь
Окна				20,4
Продольные стены		0,69		20,4
Ворота				20,4
Торцевые стены		0,89		20,4
Перекрытия		0,39		20,4
Теплые полы		0,16		20,4
Холодные полы		0,39		20,4
Итого

2) Через вентиляцию.

Производится по формуле: Q_ВЕНТ=0,31хLх ∆t, где 0,31 – тепло, затраченное на нагревание 1 м³ воздуха на 1^оС; L – воздухообмен, рассчитываемый по январю. Q_ВЕНТ=0,31х25584х20,4=161793 ккал

3) Через испарение

Производится по формуле: Q_ИСП=0,595ха, где 0,595 – рамход тепла на испарение 1 г влаги, ккал; а – надбавка к испарению влаги в размере 10% от влаги, выделяемой животными. Q_ИСП=0,595х2500=1487 ккал.

Весь расход тепла составит: Q_ОГР+ Q_ВЕНТ+ Q_ИСП=38652+161793+1487=201932 ккал/ч.

Находим дефицит тепла: Q_ДЕФ=201932-52200=149732 ккал. Для перевода ккал в кВт: 149732/860=174 кВт. Для восполнение дефицита нам требуется: 174/20=8 калориферов по 20 кВт (устанавливаются в притолочную вентиляцию – приточный воздуховод).

Определние предела понижения внутренней температуры. То есть определение температуры наружного воздуха при которой не необходимости подогревать приточный вохдух (∆t нулевого баланса)

∆t_нб=(Q_Ж- Q_ИСП)/(0,31хL + ∑KS +Q_ДОП), где 0.31хL – тепло, расходуемое на обогрев вентиляционного воздуха, ∑KS – тепло, теряемое через ограждающие конструкции плюс 13% дополнительных теплопотерь через вертикальные конструкции.

∆ t_нб=(52200- 1487)/(0,31х25584 + 1787 +2200)=4,2^оС

t_нар=t_вн- ∆ t_нб, t_нар=10-4,2=5,8^оС, следовательно тепловой баланс может быть только до температуры 5,8^оС.

Анализ теплового баланса.

На основании полученных данных, видимых из таблицы, наибольшие теплопотери осуществляются через окна, продольные стены, перекрытия и холодные полы.

Необходимо провести следующие мероприятия:

1) утеплить окна, или же использовать высококачественные пластиковые стеклопакеты.

2) продольные стены оштукатурить, при строительстве использовать качественные материалы.

3) перекрытия обить утеплителем, обработать спецсоставами.

3.9 Ветеринарно-санитарные требования к уборке, хранению, обезвреживанию и утилизации навоза. Расчёт выхода навоза. Устройство навозохранилища

Уборка навоза наиболее трудоемкий процесс в животноводстве. Существует несколько способов его уборки.

Механический способ – применения транспортеров. Эффективными средствами механической уборки навоза в коровниках при привязной системе содержания служат скребковые цепные (ТСН-2, ТСН-3,ОБ, ТСН-160) и штанговые (ТШ-30-А, ТШПН, ШТУ и др.) транспортеры.

Гидравлический способ – эффективен при установке самотечных систем непрерывного и динамического действия.

Самотечную систему удаления навоза оборудуют в животноводческих помещениях для КРС и свиней без применения подстилки при влажности навоза 88-92%. Удаление навоза происходит за счет сползания его по дну канала.

Самотечная система периодического действия обеспечивает удаление навоза за счет накопления в продольных каналах, оборудованных шиберами и последующего сброса при открытии шиберов.

На специализированных фермах и комплексах при привязном и беспривязном содержании скота на решётчатых полах оборудуют подпольные траншеи с расчетом наполнения их навозом в течение стойлового периода. Из подпольных траншей навоз убирают 1 раз в год в период пастбищного содержания животных.

В данном случае я использую дельта-скреперную систему уборки навоза.

Для транспортировки навоза от помещений до навозохранилища применяют различные средства в зависимости от его влажности, расстояния до хранилища и других факторов.

Навозохранилище – это сооружения, предназначенные для складирования навоза и приготовления из него органического удобрения. В хозяйствах оборудуют наземные, полузагубленные, заглубленные, а также открытые и закрытые. Применяют 2 способа хранения навоза: анаэробный и аробноанаэробный.

При 1-м способе навоз укладывают плотно и все время увлажняют его. При участии анаэробных микроорганизмов осуществляется процесс брожения, и ˚t навоза достигает 25-30 ˚C.

При 2-м способе навоз укладывают рыхло, слоем 2-2,5 м, где 4-7 суток проходит бурное брожение при участии аэробных микроорганизмов.Температура в массе навоза достигает 60-70˚C, в таких условиях большинство бактерий, в том числе и патогенных, и зародышей гельминтов погибает. По истечении 5-7 суток штабель уплотняется, и доступ воздуха в навоз прекращается.

Жидкий навоз (влажность 97%) перекачивают в полевые навозохранилища, откуда по мере надобности подают в оросительную сеть. Твердую фракцию влажностью 75% складируют для биологического обеззараживания, после чего вывозят на поля и запахивают.

Существуют естественные и искусственные способы очистки и обеззераживания навоза. Первые основаны на биологических процессах, протекающих в естественных условиях. В отстойниках жидкий навоз или его жидкая фракция выдерживается летом до 4-х месяцев, а зимой до 8 месяцев. В биологических прудах – навоз самоочищается за счет развития зеленых водорослей. В результате этого процесс очистки может происходить за 1 неделю. Обеззараживание в лагунах – в лагунах глубиной 0,9-15м происходит аэрация за счет О2 воздуха. В течение 1-1,5лет до 70% первоначальной массы органических веществ поглощается аэробными бактериями. Очистка лагун обычно завершается через 2,5-3 года их эксплуатации.

Искусственные методы обеззараживания жидкого навоза основаны на биологических процессах, протекающих в искусственныхых условиях. Аэротанк – это бетонное сооружение, в котором происходит биологическая очистка. После естественного разделения жидкого навоза под действием силы тяжести, в отстойника жидкая фракция поступает в резервуар для биологической очистки за счет разложения органических веществ под влиянием аэробных микроорганизмов (активный ил) при непрерывной подаче воздуха со дна резервуара через барбатерные устройства.После окончания процесса биохимического окисления органических веществ сточные воды поступают в отстойники, где отделяются активный ил. Окислительные траншеи устраивают на небольших фермах. Она представляет собой вытянутый прямоугольник с закругленными торцами и продольной перегородкой, создающей в траншее кольцевой канал.

К физическим методам обеззараживания жидкого навоза относят: Тепловой метод – осуществляют с помощью огневых установок с погруженными в жидкость грелками и перегретым водяным паром. Этот метод используют для обеззараживания сточных вод ветеринарных учреждений предприятий биологической промышленности. Электрогидравлический эффект. Сущность его в том, что инфецироованнную фракцию жидкого навоза помещают в специальную камеру, в которой создается высоковольтный заряд, в результате жидкость в камере подвергается сверх высокому давлению и другим воздействиям.

Химические методы: Хлорирование – дозу составляют не выше 15 мг на 1 л. Контакт активного Cl со стоком не мене 2 ч. Озонирование – используют для обеззараживания жидкой фракции навоза. Обработка формальдегидом. В собранную в резервуары при помощи дозирующих устройств, в нее вводят 40% раствор формальдегида из расчета 1л препарата на 1м³ жидкой фракции навоза. Массу периодически перемешивают в течении 3 ч и выдерживают сутки.

Наиболее распространенные методы утилизации навоза используемые на сегодняшний день в России, это выдерживание навоза или помета в навозохранилищах или площадках компостирования в течение 8-12 месяцев, после этого его можно использовать в качестве удобрения.

Расчет выхода навоза

Примерное количество навоза, получаемое от животных за год, определяют по формуле:

Q_год= D*(q_к+q_м+П)*m, где Q – годовой выход навоза (кг), D – число суток накопления, q_к – среднесуточное выделение фекалий 1 животным (кг), q_м – суточное выделение мочи 1 животным (кг), П – суточная норма подстилки на 1 животное (кг), m – число животных в помещении.

Нетели при привязном содержании выделяют в сутки 20 кг фекалий (q_к) и 7 л мочи (q_м), норма расхода соломенной подстилки на одно животное – 1,5 кг.

Q_год= 365*(20+7+1,5)*100=10402 кг/год.

Площадь навозохранилища рассчитывают по формуле:

F = (m*g*n)/(h*y), где F – площадь навозохранилища (м²), m – число животных в помещении, g – количество навоза в сутки от одного животного, кг, n – число суток хранения (вывозят 1 раз в год – 300 дней), h – высота укладки навоза (1,5-2,5 м); y – объемная масса навоза. Свежий соломистый навоз имеет объемную массу 400кг/м³

F = (100*20*300)/(2,5*400)=60000/1000=600 м².

Устройство навозохранилища. Оно закрытое, углубленное.

Углубленные навозохранилища делают в виде котлована глубиной 1,5 – 2 м вместе с высотой вала, насыпанного вокруг хранилища из вынутого грунта. Стенки и дно хранилища покрывают бетоном или утрамбованной глиной со щебнем толщиной 0,2 м. Навозохранилища оборудуют пандусами для въезда и выезда транспорта. Закрытые навозохранилища предпочтительнее в районах с холодной продолжительной зимой. При этом способе хранения биологические процессы в навозе или компосте в зимний период замедляются, питательные вещества сохраняются хорошо.