Сельское хозяйство / 2. Механизация сельского хозяйства

д.т.н. Шацкий В.П., к.т.н. Гулевский В.А.

Воронежский государственный аграрный университет

 им. императора Петра I

ВОЗМОЖНОСТИ ВОДОИСПАРИТЕЛЬНОГО  ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУХА ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ

Создание и поддержание микроклимата в животноводческих помеще­ниях наряду с полноценным кормлением является определяющим фактором в обеспечении здоровья животных, их воспроизводительной способности и получении от них максимального количества продукции высокого качества. Неблагоприятный климат в коровнике способствует снижению продуктивно­сти коров на 10-35%, способность к воспроизводству понижается на 15-30%, на 15-35% увеличиваются заболеваемость и отход молодняка.

Основными факторами стресса для КРС являются: повышенная влажность воздуха и высокая температура в коровнике.

Для оценки состояния коров применяют индекс температуры и  влаж­ности за последние 24 часа. Пока значение этого индекса остается ниже 68, корова чувствует себя комфортно. При значениях от 69 до 72 жи­вотное начинает испытывать тепловой стресс и при 79-84 он становится сильным, а в случае превышения этих значений возможна смерть животного.

Отрицательное влияние на животных оказывает повышение темпера­туры в коровнике до +27+35°С. Воздействие такой температуры приводит к тепловому перенапряжению животного, снижению аппетита, вялому про­цессу пищеварения и недостаточному использованию питательных веществ, замедленному слюноотделению, угнетению секретной деятельности желудка и кишечника, снижению уровня газообмена, потребления кислорода, измене­нию состава крови, учащению дыхания и работы сердца.

 

 

Если же температура поднимается до +32+38°С то резко возрастает по­требление воды коровами, температура тела повышается, на 50-60% снижа­ется удой молока и уменьшается содержание белка и жира в нем.

Влажность воздуха в помещении для содержания коров оказывает влия­ние на терморегуляцию организма животных, их теплоотдачу. Влаж­ность воздуха в коровнике зависит от таких факторов как влажность наруж­ного воздуха, плотность размещения животных, способ их содержания, при­меняемая подстилка, вид и влажность кормов. Кроме того, количество водя­ных паров в коровнике все время поддерживается влагой, которая выделяется у животных при дыхании.

Если коров содержат в помещениях с высокой влажностью и высокой температурой воздуха, то в организме животных задерживается тепло, кото­рое образуется в результате обменных процессов, и наступает перегревание.

При содержании животных в теплых и сырых коровниках у них на­блюдается снижение аппетита, появление вялости, снижение устойчивости к различным заболеваниям. Также, снижается удой на 9-12%, если повысить влажность воздуха на 10%, например, с 80% до 90%. Особая проблема, свя­занная с повышением влажности воздуха в коровнике, это возникновение благоприятной среды для развития болезнетворной микрофлоры, в связи с чем усиливается возможность возникновения инфекционных болезней и их передачи между животными.

В настоящее время для создания и поддержания требуемых параметров воздушной среды животноводческих помещений их оборудуют различными системами вентиляции. При беспривязном содержании животных в коровни­ках организуют естественную вентиляцию. Для этого в стенах помещения предусматривают наличие ниш и отверстий для забора и выхода воздуха. За­борные отверстия размещают с подветренной стороны здания в его нижней части и оборудуют заслонками или шторами для регулирования воздушного потока. Выходные отверстия располагают над крышей коровника с таким расчетом, чтобы воздух увлекался в зону пониженного давления. Очевидно, что эффективность подобной системы вентиляции во многом зависит от по­годных условий и не может постоянно обеспечивать необходимые характе­ристики воздушной среды помещения.

Этим обосновано применение различных механических систем венти­ляции. Как правило, это комбинированные приточно-вытяжные системы, оборудованные нагнетательными и высасывающими вентиляторами. Воздух движется внутри каналов, геометрии которых определяется индивидуальным проектом помещения. Подобные системы позволяют улучшить параметры воздушной среды в сравнении с естественной системой вентиляции, подавать свежий воздух в зону размещения животных. Однако при высокой темпера­туре уличного воздуха вентиляция не справляется с теплопритоками внутри коровника, что неизбежно приводит к превышению критических темпера­турных показателей.

Оценим эффективность работы системы вентиляции в помещении на 200 голов дойного стада со следующими размерами: длина – 72 м, ширина – 24 м, высота – 4,5 м и объем, соответственно, - около 6000 м3. Все стадо за час выделяет 236786 Вт тепла (QS). Для утилизации углекислого газа и нор­мализации температурного режима система вентиляции должна обеспечить необходимый обмен воздуха 20 400 м3/час, который, как правило, выполня­ется вентиляторами типа ВР-400 производительностью 9500 – 10500 м3/час.

Используя, известную формулу [1]

,                                              (1)

где G – объем подаваемого в помещение воздуха, м3/с; С – теплоемкость воз­духа, Вт/К; ρ – плотность воздуха, кг/м3;  kv – суммарный коэффициент теп­лопередачи,  и, при­няв tвх=tн=35оС, можно определить тем­пературу воздуха в помещении при  работе указанной вентиляционной системы.

Расчёты показывают, что в этом случае средняя температура воздуха внутри помещения будет равна tв=37,5 – 38,6 оС.

На основании этих расчетов можно сделать вывод о том, что только лишь вентиляцией воздуха невозможно добиться регламентированных тем­ператур в помещении. Очевидно, что воздух, подаваемый в помещение необ­ходимо предварительно охлаждать.

В последние десятилетия в нашей стране и за рубежом начато исполь­зование воздухоохладителей испарительного типа. Рабочим телом в них яв­ляется вода. К основным достоинствам испарительных установок относится низкая энергоёмкость, простота конструкции, саморегулируемость по эффек­тивности охлаждения, экологическая безопасность. Ремонт и техническое об­служивание таких устройств не требуют высокой квалификации.

Перечисленные достоинства водоиспарительных охладителей воздуха обуславливают их широкое применение в замкнутых объёмах с большими внутренними теплопритоками. К тому же они не требуют дополнительных энергозатрат и могут быть встроены в воздуховоды действующей в помеще­нии системы вентиляции.

Главным конструктивным элементом водоиспарительного охладителя яв­ляется ис­парительная насадка. Она представляет собой пакет капиллярно-по­ристых пластин, обра­зующих каналы воздуховодного тракта. В процессе работы пластины орошаются водой, и обрабатываемый воздух, проходя по каналам, охлаждается в про­цессе тепло-массообмена (рис. 1).

 

Вода на пластины насадки может подаваться как верхним, так и нижним орошением (Рис. 2а, 2б). Во втором случае при производстве пластин реко­мендуется применять мате­риалы с высоким капиллярным эффектом.

Оценку эффективности работы системы вентиляции в указанном выше помещении можно провести по представленной формуле (1). В этом случае подаваемый в помещение воздух предварительно охлаждается, таким обра­зом , где  - температура охлажденного воздуха.

Наши многочисленные исследования [2,3] в области водоиспарительного охлаждения показывают, что охладители такого типа в зависимости от тем­пературно-влажностных параметров наружного воздуха способны снизить его температуру на 8 – 11оС.

При этом температура в указанном помещении составит 30–32 оС, что вполне удовлетворяет нормативным значениям.

Литература

1. Гулевский, В.А. Нормализации темпера­туры в птичниках / В.А. Гулевский, В.П. Шацкий // Птицеводство. М., 2002–№2. С.44–45.

2. Гулевский, В.А. К вопросу о холодопроиз­водительности водоиспа­рительных охладителей / В.А. Гулевский, В.П. Шацкий // Известия ВУЗов. Строи­тельство - №4. Новоси­бирск. – 2007. С. 72-75.

3.  Шацкий, В.П. Cовместное моделирование тепло-массопереносных и аэродинамических процессов в водоиспарительных охладителях / В.П. Шацкий, В.А. Гулевский, А.С. Чесноков // Научный вестник ВГАСУ. – № 3(19). – Воронеж. – 2010. – С. 40 – 45.