0
Вступление
Система вентиляции должна поддерживать микроклимат помещений в определенных границах, удаляя вырабатываемые животными избыточную влажность и тепло. В процессе метаболизма животные также вырабатывают углекислый газ. Однако если система вентиляции настроена на нужную температуру и влажность, концентрация углекислого газа тоже поддерживается ниже рекомендованного максимального уровня в 3000 м.д. Тем не менее, бывают и исключения. Например, первую неделю после помещения отъемышей на доращивание, пока в секции поддерживается жаркий микроклимат, концентрация СО2 может быть значительно более высокой, а это означает, что в это время требуется более активное вентилирование.
Разработка системы вентиляции
Требования к вентиляции меняются в зависимости от времени года, категории свиней и потребления корма. Более того, общая отдача животными тепла в каждый момент времени происходит двумя путями – неизотермическим (т.н. «ощущаемая» или явная теплота) и изотермическим (т.н. «скрытая» или латентная). Явная теплоотдача определяется разницей между температурами кожи и окружающего воздуха и происходит за счет конвекции, теплопроводности и радиации. Если же температура воздуха равна температуре кожи, вся теплоотдача происходит за счет испарения влаги из легких (гипервентиляция) и с поверхности кожи. Поэтому когда температура окружающей среды повышается, все большая доля общей теплоотдачи приходится на латентный поток (Рисунок 1).
Рисунок 1. Распределение общей теплоотдачи от свиней между латентным и явным потоками
В холодных условиях явное тепло, вырабатываемое животными, работает на обогрев помещения и поэтому является составной частью теплового баланса. Для поддержания в помещении нужного уровня температуры может потребоваться дополнительное тепло от искусственных источников. Одновременно, существуют потери тепла (Q) через ограждающие конструкции и вентиляцию. Таким образом, тепловой баланс помещения может быть определен, как:
Потери тепла зависят от разницы между наружной и внутренней температурами. Чем больше разница, тем больше потери. Испания разбита на несколько климатических зон и для определения проектной температуры здания, которая требуется при расчете потерь тепла и производительности систем вентиляции, следует использовать климатические таблицы. Обычно в качестве референтных используются 2,5- и 97,5-процентные значения температур. Это означает, что в условиях нормальных зимы и лета действительные температуры превышают расчетные в течение 97,5% времени зимнего или 2,5% летнего периода.
Зимняя проектная температура является критерием для расчета утепления и потерь тепла через ограждающие конструкции и вентиляцию зимой. Если сумма этих двух видов теплопотерь превышает тепловыделение животных – необходимо добавить искусственный источник тепла. Производительность системы вентиляции для зимнего периода проектируется таким образом, чтобы поддерживать относительную влажность на уровне ниже 70%. Такая производительность обеспечивает приемлемое качество воздуха, минимизирует потери тепла и обеспечивает сохранность конструкций.
Выделение тепла животными
Генерация тепла животными может быть выражена в Ваттах (Вт) или в теплотворных единицах (HPU=Heat Producing Unit) на голову. 1HPU эквивалентна количеству животных, требуемых для выработки 1000 Вт при 200 С (Таблица 1).
Таблица 1. Значения теплотворных единиц для каждого животного и рекомендованные температуры.
| Категория | Масса, кг/гол | HPU/гол. | Рекомендованная температура, 0C |
| Новорожденные | 1 | - | 30-34 |
| Опорос | 5 | 0.04 | 26-32 |
| Доращивание | 15 | 0.08 | 20-22 |
| Доращивание | 25 | 0.11 | 15-20 |
| Откорм | 50 | 0.17 | 15-20 |
| Откорм | 70 | 0.21 | 15-20 |
| Откорм | 90 | 0.24 | 15-20 |
| Супоросная свиноматка | 175 | 0.30 | 15-20 |
| Лактирующая свиноматка | 175 | 0.44 | 15-18 |
Рисунок 2. Установка на логово навеса поднимает в нем температуру относительно остального помещения на 6-80 С.
Генерация тепла животными и температурные требования зависят от стадии воспроизводства, потребления корма и окружающих условий. Так свиньи на откорме и лактирующие свиноматки вырабатывают относительно больше тепла, чем любые другие категории свиней. Крытое логово в станке опороса сохраняет тепло и поэтому температура в нем на 6-80 С выше, чем в остальном помещении. Это значит, что при содержании свиноматок можно поддерживать в помещении температуру более низкую, чем в секциях с открытыми нагревательными панелями.
Рисунок 3. Влияние наличия навеса на температуру (по материалам Датского института сельскохозяйственных наук)
| С навесом | Без навеса |
Искусственный обогрев
Искусственный обогрев может быть обеспечен посредством прокладки ниже вентиляционных входов дельта- или ребристых труб горячей воды, которые будут нагревать поступающий воздух. Это предотвратит потоки холодного воздуха в зоне размещения животных. Тепло передается воздуху посредством радиации и конвекции. Дельта-трубы могут быть стальными или алюминиевыми. При этом, использование для отопления стальных труб более эффективно в связи с их более высокой радиационной теплоотдачей. Местный обогрев может быть организован прокладкой в полу труб водяного отопления. Кроме того, в качестве источников искусственного тепла могут использоваться электрические или газовые обогреватели. При сжигании газа происходит образование воды, что увеличивает влажность в помещении. Это требует более активного вентилирования, а стало быть, при таком типе обогрева расход энергии выше.
Вентиляция в летний период
Летом разница между наружной и внутренней температурами невелика и тепло, выработанное животными, увеличивает тепловую нагрузку внутри здания. Это означает, что для отвода излишков тепла приходится прогонять через помещения большие объемы воздуха. В общем случае, без использования охлаждающего оборудования невозможно снизить внутреннюю температуру так, чтобы она превышала наружную меньше, чем на 50 С. Охлаждение может производиться с помощью панелей охлаждения, размещенных вдоль наружных стен здания. Это, однако, эффективно только в климатических зонах с низкой относительной влажностью в летний период. В условиях жаркого сухого климата, характерного, например, для внутренних областей Испании, температура может быть снижена на 10-120 С пропусканием потока вентиляционного воздуха через охлаждающие фильтры испарителя. Они представляют собой наполненные целлюлозой панели, через которые непрерывно пропускается вода. Когда через них проходит нагретый воздух, вода испаряется, т.е. происходит адиабатический (не требующий расхода энергии) процесс превращения явного тепла в латентное. Еще один, более простой, способ остудить животных жарким летом, который применяется, в основном, на супоросных и лактирующих свиноматках – тонкая струйка воды, капающая животному на нос. Поскольку в нем расположено большое количество сосудов, такой способ достаточно эффективно охлаждает организм. Последнее время появилась альтернатива испарительным охладителям в виде систем охлаждения высокого давления, разбрызгивающих водяной туман, который затем испаряется и охлаждает помещение. В сухом и жарком климате такая система должна работать постоянно, а это приводит к чрезмерному повышению относительной влажности.
