Естественное и искусственное освещение

Естественное освещение – это освещение, которое образуется в результате направленного или рассеянного света, образованного естественным путем при помощи солнца или неба, проникающего в помещение, как правило, через окна.

Размер двустворчатых окон – 1,2х1,35 м, Размер стекол - 1170х1320.

Площадь всех окон стойлового помещения и их количество определяют исходя из светового коэффициента и площади стойлового помещения.

Так, для стойлового помещения лактирующих коров выходит:

СК = , отсюда = = 44

Количество окон: = = 29 шт.

Для стойлового помещения сухостойных коров:

= = 20

Количество окон: = = 13 шт.

Видимый свет оказывает тепловое, эритемное, тонизирующее и антирахитное действие. Продолжительность естественного и искусственного освещения в сутки на фермах крс при содержании лактирующих коров составит 16-18 ч. при 75 лк. Красные лучи вызывают максимальную возбудимость нервно-мышечного аппарата, а также под их воздействием происходит стимуляция эндокринных желез.

 Лучшее время для начала светового дня – 4:00-4:30 утра, завершение – соответственно в 20:00-20:30. Причем уровень освещения утром и вечером плавно изменяется. Ночью коровники рекомендуется освещать маломощными лампами красного света мощностью не более 10 Вт.  Восьмичасовая темная фаза следует за светлым периодом. Тем не менее, это действительно только для дойных коров. Для сухостойных коров применяется другая программа — точно наоборот: в противоположность дойным коровам для сухостойных сокращение светового периода с 16 до 8 ч. (короткий день) ведет к повышению продуктивности в период лактации.

Расчет необходимого количества ламп накаливания мощностью 100 Вт для стойлового помещения лактирующих коров:

, отсюда ,

где - сумма мощности всех ламп, Вт

- площадь пола основного помещения, ;

Отсюда количество ламп равно: n= = 34,02 = 35 шт.

Расчет необходимого количества ламп накаливания мощностью 100 Вт для стойлового помещения сухостойных коров:

, отсюда ,

где - сумма мощности всех ламп, Вт

- площадь пола основного помещения, ;

Отсюда количество ламп равно: n= = 16,74 = 17 шт.

Ультрафиолетовое облучение обладает большой энергией квантов, которая достаточна для того, чтобы вызвать возбуждение молекул белков, нуклеиновых соединений, включающих аминокислотные остатки. Улучшается функционирование органов дыхания и кровообращения, кислородное питание тканей. Также эти лучи вызывают общее стимулирующие эритемное действие на организм за счет расширения кроветворных сосудов, которое начинается в коже. При этом усиливается рост волос, активизируется функция сальных и потовых желез, утолщается роговой слой, уплотняется эпидермис. Вследствие перечисленного, повышается сопротивляемость кожи, усиливается регенерация тканей, заживление язв и ран.

Эритемные облучательные установки применяются двух различных систем. Первая состоит в том, что обычное искусственное освещение внутри помещений обогащается ультрафиолетовым излучением с помощью специальных ламп. В помещении создается своего рода искусственный солнечный свет. Такие установки называются эритемными облучательными установками длительного действия. Все находящиеся в помещении облучаются в течение всего времени пребывания в нем ультрафиолетовым потоком небольшой интенсивности. Лампы типа ЭУВ (эритемные увиолевые) выпускаются двух мощностей - 15 Вт (ЭУВ-15) и 30 Вт (ЭУВ-30). Средний срок службы эритемных ламп 1000 час. К концу срока службы излучение ламп составляет не менее 50% от начального. Излучаемый эритемный поток ламп ЭУВ зависит от температуры окружающего воздуха, достигая максимума при 15-25 °С. [Кузнецов А.Ф., Найденский М.С., 2001]

 

Организация моциона

Активный моцион имеет большое гигиеническое значение. В процессе моциона на животных оказывает положительное влияние ряд факторов:

● активная работа мышечной системы;

● солнечная радиация, в частности ультрафиолетовые лучи;

● оптимальный состав и свойства воздушной среды (атмосферное электричество – аэроионы, колебания температуры в пределах комфортного диапазона).

Комплексное влияние этих факторов активизирует функции органов дыхания, пищеварения, кровообращения, размножения и др. Переменное воздействие постоянно изменяющихся условий окружающей среды, причем, различной природы (температура, влажность, движение воздуха и др.) активизирует и тренирует механизмы адаптации у животных. Рассмотрим основные виды моциона и способы его применения.

Пассивный моцион — это выгул животных на специальных площадках с твердым покрытием и навесами. Их оборудуют с южной стороны помещений и защищают от ветра с помощью зеленых насаждений. Средняя продолжительность такого моциона для взрослых животных 3 – 4 ч.

Для организации активного моциона необходимо наличие автоматической привязи в помещениях для привязного содержания коров. Моцион следует применять не только для интенсивно откармливаемых животных. Стельных коров в последнюю треть беременности выпускают на прогулки только с животными из соответствующих половозрастных групп, соблюдая меры предосторожности. С южной стороны устраивают выгульные площадки с твердым покрытием. Площадку делают с уклоном до 6°, устраивают канавки для сбора сточных вод и осадков. Площадь выгульной площадки при твердом покрытии 8 /гол, а при его отсутствии - 15 /гол.

Также в летний период может осуществляться выгон скота на пастбища. Что нужно знать о пастбищах и их правильной эксплуатации, а также об основах пастбищного кормления и поения скота:

Необходимая площадь культурного пастбища из расчета на одну корову должна составлять 0,4-0,5 га, для молодняка крупного рогатого скота - 0,2 га; площадь высокопродуктивного бобово-злакового пастбища интенсивного типа на 1 корову - 0,3-0,35 га. Необходимая площадь природных естественных пастбищ рассчитывается исходя из их урожайности. Начинать выпас коров весной следует при высоте травостоя 10-12 см. Переход к пастбищному содержанию должен быть постепенным - в течение 10-12 дней. Водопой для животных на пастбище организуют из расчета обеспечения 60—70 л воды на корову, в жаркие дни — до 120 л. [О.А. Бимлер, 2018]

 

Регулирование микроклимата

Исходя из данных проекта, в коровнике естественная вентиляция, где приток свежего воздуха происходит через приточные каналы, а вытяжка - через вытяжные шахты. К достоинствам естественной вентиляции относят низкую стоимость конструкции и простой монтаж, однако при таком типа вентиляции требуется своевременная уборка стойл и поддержание чистоты в коровнике. Шахтная схема вентиляции работает посредством притока воздуха через специальные проемы в стенах. Обычно они делаются под или над окнами. Иногда в качестве проемов используются сами открытые окна. Вытяжка уходит через шахту. Опыт практического животноводства в средней полосе России показывает, что вентиляция однопролетного здания может осуществляться и при помощи одной вытяжной шахты сечением 1-2 высотой не менее 5 м. или нескольких вытяжных меньшего сечения. В схеме сверху-вверх подача и удаление воздуха происходит в верхней зоне.

Эту схему целесообразно применять, если приточный воздух в холодный период года имеет температуру ниже температуры помещения, то есть при наличии теплоизбытков. По этой схеме приточный воздух проходит по всей высоте помещения, поглощает теплоту у потолка и поступает в рабочую зону нагретым. Таким образом удастся избежать теплопотерь помещения основного назначения в холодный период.

Расчет уровня воздухообмена. Расчет на холодный период по избыткам C  для основного помещения лактирующих коров:

= = 5569 /ч,

где Lсо₂ - общий часовой объем вентиляции в животноводческом помещении, т.е. количество м³ воздуха, которое необходимо удалить из помещения за один час (и столько подать), чтобы содержание углекислого газа не превышало предельно допустимых концентраций для данного вида и группы животных;

С - количество углекислого газа в литрах, которое поступает за один час от всех животных в помещении;

C₁ - предельно допустимая концентрация углекислого газа (л/м³) в помещении по зоогигиеническим нормативам для данного вида и группы животных;

С₂ - 0,3 л / м³ (0,03 %) - концентрация углекислого газа в атмосфере воздуха.

Кратность воздухообмена:

Кр = = = 1,6 раз/ч,

где Кр - кратность воздухообмена в помещении, раз / ч;

Lco₂ - общий часовой объем вентиляции в помещении, рассчитанный по углекислому газу;

V - кубатура стойлового помещения (м³).

Часовой объем вентиляции на одну голову и на один центнер живой массы:

= = 61,9 /ч*гол,

где n - количество голов в помещении.

= = 11,4 /ч*ц,

где m - живая масса всех животных в помещении в центнерах.

 

Для основного помещения сухостойных коров:

= = 1637 /ч,

Кратность воздухообмена:

Кр = = = 1,08 раз/ч,

где Кр - кратность воздухообмена в помещении, раз / ч;

Lco₂ - общий часовой объем вентиляции в помещении, рассчитанный по углекислому газу;

V - кубатура стойлового помещения (м³).

Часовой объем вентиляции на одну голову и на один центнер живой массы:

= = 54,6 /ч*гол,

где n - количество голов в помещении.

= = 9,09 /ч*ц,

где m - живая масса всех животных в помещении в центнерах.

Расчет в переходный период по избыткам водяных паров. Для основного помещения лактирующих коров.

Воздухообмен на переходный период определяют с учетом удаления водяных паров, чтобы относительная влажность воздуха в помещении не превышала зоогигиенических нормативов. Расчет производят по формуле:                                             

= = 70528 м³/ч,

где  - общий часовой объем вентиляции в животноводческом помещении, т.е. количество м³ воздуха, которое необходимо удалить из помещения за один час (и столько подать), чтобы относительная влажность воздуха не превышала зоогигиенических нормативов;

W - количество водяных паров, в граммах, которое поступает за один час в помещение: W = + = 35600 + 39160 = 74760 г/ч,

где   W_ж - количество водяных паров, в граммах, которое выделяют за один час все животные в помещении;

- количество водяных паров, в граммах, которое испаряется за один час с мокрых поверхностей в помещении (поверхности поилок, кормушек, навозных каналов, пола и т.п.).

Для упрощения расчетов количество водяных паров, испаряющихся с влажных поверхностей, принимают в виде процентной надбавки (к количеству влаги, выделяемой животными) в зависимости от вида животных, способа их содержания, наличия или отсутствия подстилочного материала, способов и кратности уборки навоза и т.п. Эти данные приведены в справочном материале;

К - поправочный коэффициент для определения выделений водяных паров животных в зависимости от температуры воздуха в помещении согласно нормативным данным по микроклимату; В нашем случае K=1,00

W₁ - абсолютная влажность воздуха в помещении при нормативной температуре и относительной влажности его для данного вида и группы животных, г / м³ определяется по формуле:

= = 5,96 г/ ,

где   Е - максимальная влажность воздуха при нормативной (расчетной) температуре определяется по табл. «Максимальная упругость водяных паров»; В нашем случае E = 9,17.

R - относительная влажность воздуха по зоогигиеническим нормам для данного вида и группы животных;

W₂ - абсолютная влажность воздуха (г / м³) в переходный период (средняя арифметическая за март и ноябрь) для данного климатического района.

Затем определяют кратность воздухообмена в помещении на переходный период, уровень вентиляции на одну голову и центнер живой массы.                                            

Кр =  = = 20,7 раз/ч;

 = = = 783,6 м³/ч*гол,

где n - количество голов в помещении;   

 = = = 143,9 м³/ч*ц,

где m - живая масса всех животных в помещении в центнерах.

Расчет для основного помещения сухостойных коров.                                           

= =19203 м³/ч,

где  - общий часовой объем вентиляции в животноводческом помещении;

W - количество водяных паров, в граммах, которое поступает за один час в помещение: W = + = 9690 + 10659 = 20355 г/ч,

где   W_ж - количество водяных паров, в граммах, которое выделяют за один час все животные в помещении;

- количество водяных паров, в граммах, которое испаряется за один час с мокрых поверхностей в помещении.

К - поправочный коэффициент для определения выделений водяных паров животных в зависимости от температуры воздуха в помещении согласно нормативным данным по микроклимату; В нашем случае K=1,00

W₁ - абсолютная влажность воздуха в помещении при нормативной температуре и относительной влажности его для данного вида и группы животных, г / м³ определяется по формуле:

= = 5,96 г/ ,

где   Е - максимальная влажность воздуха при нормативной (расчетной) температуре определяется по табл. «Максимальная упругость водяных паров»; В нашем случае E = 9,17.

R - относительная влажность воздуха по зоогигиеническим нормам для данного вида и группы животных;

W₂ - абсолютная влажность воздуха (г / м³) в переходный период для данного климатического района.

Кратность воздухообмена в помещении на переходный период, уровень вентиляции на одну голову и центнер живой массы:                                            

Кр =  = = 12,7 раз/ч;

 = = = 640 м³/ч*гол,

где n - количество голов в помещении;   

 = = = 107 м³/ч*ц,

где m - живая масса всех животных в помещении в центнерах.

Далее осуществляется расчет на теплый период по избыткам тепла. Расчет для помещения лактирующих коров. Часовой объем вентиляции на теплый период рассчитывают по формуле:

= = 34542 м³/час,

где  - количество воздуха (м³), которое необходимо подать в помещение или удалить из него за один час, чтобы температура в помещении не превышала зоогигиенические пределы;

- свободное тепло (ккал / час), которое выделяют все животные в проектируемом помещении с учетом живой массы, возраста, продуктивности и физиологического состояния;

- предельно допустимая температура в животноводческом помещении. По зоогигиеническим нормам в теплый период допускается повышение температуры воздуха в помещении на 5⁰ (не более) по сравнению с температурой наружного воздуха; Значит максимальное = 36℃

- средняя температура самого жаркого месяца в данном климатическом районе.

К - поправочный коэффициент на температуру воздуха в помещении – ; K = 1.

То есть t_В = t_Н + 5 и следовательно, t_B – t_H = 5°. Далее определяют кратность воздухообмена, уровень вентиляции на одну голову и центнер живой массы.                                  

Кр = = = 10,2 раз/ч;

= = 383,8 м³/ч*гол,

где n - количество голов в помещении;   

 = = = 70,5 м³/ч*ц,

где m - живая масса всех животных в помещении в центнерах.

Расчет для помещения сухостойных коров. Часовой объем вентиляции на теплый период:

= = 9407 м³/час,

где  - количество воздуха (м³), которое необходимо подать в помещение или удалить из него за один час, чтобы температура в помещении не превышала зоогигиенические пределы;

- свободное тепло (ккал / час), которое выделяют все животные в проектируемом помещении с учетом живой массы, возраста, продуктивности и физиологического состояния;

- предельно допустимая температура в животноводческом помещении; Значит максимальное = 36℃

- средняя температура самого жаркого месяца в данном климатическом районе.

К - поправочный коэффициент на температуру воздуха в помещении – ; K = 1.

Далее определяем кратность воздухообмена, уровень вентиляции на одну голову и центнер живой массы.                                  

Кр = = = 6,2 раз/ч;

= = 313,6 м³/ч*гол,

где n - количество голов в помещении;   

 = = = 52,3 м³/ч*ц,

где m - живая масса всех животных в помещении в центнерах.

Расчет вентиляционных устройств для основного помещения лактирующих коров. Расчет вентиляционных устройств с естественным побуждением движения воздуха производят, исходя из того, что они должны обеспечить необходимый объем вентиляции в зимний и переходный период по формуле:

= = 39 ,

где   S_B - суммарная площадь поперечного сечения всех вытяжных шахт (каналов) в помещении, которая обеспечит расчетный воздухообмен;

Lн₂о, Lco₂ - общий часовой объем вентиляции в помещении (м³ / час), рассчитанный по водяным парам или углекислому газу. Для расчетов берут больший из них, в данном случае ;

 - скорость движения воздуха в вытяжных каналах (м /с), которая зависит от высоты вытяжной шахты и разности температур (Δt) внутреннего и наружного воздуха. Скорость движения воздуха определяют по формуле:

= = 0,5 м/с, 

где Н - высота вытяжных каналов (шахт) в метрах;

t_B - температура воздуха в помещении по зоогигиеническим нормативам для данного вида и группы животных;

t_H - средняя температура переходного периода для расчетного климатического района.

Количество вытяжных шахт в помещении определяют по формуле:

= = = 27 шт.,

где - искомое количество вытяжных шахт в помещении;

S_B - суммарная площадь (м²) поперечного сечения всех шахт;

S₁ - площадь поперечного сечения (м²) одной вытяжной шахты.

Размеры вытяжных шахт в сечении обычно принимают: 1,2 * 1,2; 1,0 * 1,0; 0,7 * 0,7; 0,6 * 0,6; 0,5 * 0,5; 0,4 *0,4 м. Чем больше животных в помещении, тем большего сечения предусматривают шахты. В данном случае *1,2 м.

Суммарную площадь поперечного сечения приточных каналов (с учетом площади фрамуг) принимают равной 70 % от суммарной площади поперечного сечения вытяжных шахт или 

=  м²;

Затем определяют площадь сечения всех вытяжных каналов, которая приходится на одно животное, по формуле: 

= = 4333,3 ,

где n - количество животных в помещении;

10 000 - перевод м² в см².

Расчет для основного помещения сухостойных коров:

= = 11 ,

где  - суммарная площадь поперечного сечения всех вытяжных шахт (каналов) в помещении, которая обеспечит расчетный воздухообмен;

Lн₂о, Lco₂ - общий часовой объем вентиляции в помещении (м³ / час), рассчитанный по водяным парам или углекислому газу. Для расчетов берут больший из них, в данном случае ;

 - скорость движения воздуха в вытяжных каналах (м /с):

= = 0,5 м/с, 

где   Н - высота вытяжных шахт в метрах;

t_B - температура воздуха в помещении по зоогигиеническим нормативам для данного вида и группы животных;

t_H - средняя температура переходного периода для расчетного климатического района.

Количество вытяжных шахт в помещении определяют по формуле:

= = = 8 шт.,

где - искомое количество вытяжных шахт в помещении;

S_B - суммарная площадь (м²) поперечного сечения всех шахт;

S₁ - площадь поперечного сечения (м²) одной вытяжной шахты. В данном случае *1,2 м.

Суммарную площадь поперечного сечения приточных каналов рассчитывают:

=  м²;

Затем определяют площадь сечения всех вытяжных каналов, которая приходится на одно животное, по формуле: 

= = 3666,7 ,

где n - количество животных в помещении;

10 000 - перевод м² в см².

Приточно-вытяжная вентиляция - классическая система вентиляции. Она представляет собой расположенные на стенах, ближе к потолку, приточные воздуховоды, через которые поступает свежий воздух. Вытяжные шахты располагают в центре крыши на протяжении всего помещения. Они выводят из коровника «плохой» воздух. Вентиляционные шахты популярны при установке в не утепленных коровниках. Они обеспечивает естественную вентиляцию воздуха.

Шахты представляют собой длинные широкие трубы, один конец которых находится внутри коровника, а другой выходит на крышу и похож на дымоход в доме. Наружная часть закрывается таким образом, чтобы минимизировать попадание осадков в помещение. При этом воздух может спокойно проходить через нее. Такой тип вентиляции подходит при привязном содержании.

Под тепловым балансом помещения следует понимать количество тепла, которое поступает, без учета отопления, и теряется из него в единицу времени.

Цель расчета теплового баланса - определить достаточно ли тепла, выделяемого животными для обеспечения нормального температурного режима в не отапливаемом помещении, если недостаточно, то сколько, т.е. определяется дефицит тепла.

Тепловой баланс обычно рассчитывают на период самой холодной пятидневки для определенной природно-климатической зоны:

Д = = 68120-( +43741,2+ )=−63084,2

где Д - дефицит тепла в не отапливаемом помещении, ккал / ч (кДж/ч);

 - свободное тепло, выделяемое всеми животными в помещении, ккал/ч, определяют по формуле:   

=  = 68120 ккал/ч, 

где k - поправочный коэффициент, показывающий изменение количества выделяемого тепла в зависимости от температуры воздуха в помещении согласно нормам микроклимата;

Расход тепла (теплопотери) в помещении происходят:

● на подогрев приточного (вентиляционного) воздуха - ,

● через ограждающие конструкции -

● на испарение влаги с мокрых поверхностей – , которые определяют по формулам:              

= 7206 ккал/ч,

где Lco₂ - количество наружного воздуха, которое поступает через приточную вентиляцию в зимнее время, м³ /ч;

С - удельная теплоемкость воздуха, 0,31 ккал / м³ * град

t_B - расчетная (нормативная) температура воздуха в помещении;

t_H - температура наружного воздуха, подаваемого в помещение (т. е. расчетная температура самой холодной пятидневки);

 

Таблица 18 “Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции коровника, ккал/час”

Ограждающие конструкции	Размеры одного конструктивного элемента, м	Кол-во, шт	Площадь всех конструктивных элементов, м^2	Сопротивление теплопередаче Ro	Теплопотери через ограждения при Δt = 1^o	Разность расчетных температур tB - tH	Поправочный коэф фициент k	Теплопотери через ограждения при расчетных температурах	Потери тепла от общих теплопотерь %
1	2	3	4 = (2*3)	5	6 = (4:5)	7	8	9=(6*7*8)	10
Окна с двойным остеклением	1,2*1,35	44	71,28	0,43	165,8	26,8	1	4443,4	10,2
Наружные ворота	3*3	2	18	0,7	25,7	26,8	1	740,2	1,7
Двери внутренние Д2	2*2	2	8	0,66	12,1	26,8	1	348,5	0,8
Двери наружные Д2	2*2	2	8	0,7	11,4	26,8	1	328,3	0,8
Двери внутренние Д3	2*0,8	6	9,6	0,66	14,5	26,8	1	417,6	1
Двери наружные Д3	2*0,8	1	1,6	0,7	2,3	26,8	1	66,2	0,2

 

 

Продолжение таблицы 18

Стены продольные	31,5*4	2	206,5	0,92	224,5	26,8	1	6456,6	14,8
Стены продольные	22*4	1	76,66	0,92	83,3	26,8	1	2399,0	5,5
Стена продольная	9*4	1	34,4	0,92	37,4	26,8	1	1077,1	2,4
Стена продольная	17,5*4	1	60,3	0,92	65,5	26,8	1	1886,4	4,3
Стены торцевые	18*4	1	49,32	0,8	61,7	26,8	0,7	1243,9	2,8
Стены торцевые	30*4	3	101,6	0,8	127	26,8	0,7	2560,3	5,9
Стены торцевые	7*4	1	28	0,8	35	26,8	0,7	705,6	1,6
Стены торцевые	5*4	1	16,75	0,8	20,9	26,8	0,7	421,3	1
Дополнительные потери тепла	-	-	-	-	133,1	-	-	3463,4	7,9
Перекрытие	-	1	987	2,5	349,8	26,8	0,9	9066,8	20,7
Пол	-	1	987	3,5	282	26,8	1	8121,6	18,6
Итого	-	-	2642	-	1652	-	-	43741,2	100

 

Далее определяют количество тепла, расходуемого на испарение влаги с влажных поверхностей по формуле:

ккал/ч,

где 0,595 ккал/ч - удельная теплота парообразования воды;

- количество водяных паров в граммах, которое испаряется за 1 час с влажных поверхностей.

Пути устранения дефицита тепла.

Количество электроэнергии или органического топлива, необходимое для восполнения дефицита тепла находим по формулам:

Количество электрической энергии:

N = = =73,4 квт*ч,

где Д - дефицит тепла в помещении, после его утепления и снижения уровня воздухообмена до предельно допустимого, ккал /ч;

860 - перевод единиц измерения тепла из ккал в квт;

Снижение уровня воздухообмена. Для поддержания минимальной допустимой температуры в помещениях в самый холодный период возможно снижение воздухообмена, для этого закрывают часть приточных и вытяжных каналов (шахт). В курсовой работе (проекте) следует рассчитать какое количество шахт необходимо закрыть, чтобы устранить дефицит тепла в помещении:

= = 2 шт,

где Д - дефицит тепла в животноводческом помещении, ккал /час;

- теплопотери с воздухом, удаляемым через одну шахту:

 = 0,31*Δt* = 0,31 39 ккал/ч,

где 0,31 - удельная теплоемкость 1 м³ воздуха, ккал /м³ *С°;

Δt = t_В - t_H = 10 - (-29) = 39 ℃

t_В - нормативная температура воздуха в помещении, С°;

t_H - средняя температура наружного воздуха в самый холодный период, С°;

- производительность одной шахты, м³ / час.

Производительность одной шахты (канала) на холодный или переходный периоды определяется по формуле:

L шахты = S * * 3600 = 1,44 2592 м³/ч,

где S - площадь поперечного сечения одной вытяжной шахты в помещении, м²;

- скорость движения воздуха в вытяжных каналах (м/с), которая зависит от высоты вытяжной шахты и разности температур (Δt) внутреннего и наружного воздуха.

Таким образом необходимо закрыть 2 шахты, чтобы устранить дефицит тепла в помещении.