И.Ю. Свинарев, к.с-х.н.
Н.В. Михайлов, д.с-х.н., профессор
Донской государственный аграрный университет
Ю.С. Головий
Генеральный директор
ООО «Южная Аграрная Компания»
Аномально жаркая погода в России с особенной остротой подняла перед свиноводами вопрос контроля внутренней температуры воздуха производственных помещений. Тепловой стресс является основной проблемой при содержании взрослого поголовья. Потери вследствие неправильного температурного режима в промышленных комплексах мощностью 100 тыс. откормленных свиней в год достигают 12–15 т в сутки, что ежегодно составляет более 4000 т мяса.
Если рассмотреть микроклимат свиноводческого помещения упрощенно, он зависит от двух факторов: вентиляции и теплоизоляции. Причем эти факторы в процессе проектирования и строительства должны быть применены таким образом, чтобы поддерживать оптимальный микроклимат в любых климатических условиях. Исходя из этого, важно понимать, что строительные материалы и технологические решения, оптимально подходящие для одного климата, возможно, не являются таковыми для другого.
Характеристика температур воздуха некоторых регионов мира приведена в Таблице 1.
Н.В. Михайлов, д.с-х.н., профессор
Донской государственный аграрный университет
Ю.С. Головий
Генеральный директор
ООО «Южная Аграрная Компания»
Аномально жаркая погода в России с особенной остротой подняла перед свиноводами вопрос контроля внутренней температуры воздуха производственных помещений. Тепловой стресс является основной проблемой при содержании взрослого поголовья. Потери вследствие неправильного температурного режима в промышленных комплексах мощностью 100 тыс. откормленных свиней в год достигают 12–15 т в сутки, что ежегодно составляет более 4000 т мяса.
Если рассмотреть микроклимат свиноводческого помещения упрощенно, он зависит от двух факторов: вентиляции и теплоизоляции. Причем эти факторы в процессе проектирования и строительства должны быть применены таким образом, чтобы поддерживать оптимальный микроклимат в любых климатических условиях. Исходя из этого, важно понимать, что строительные материалы и технологические решения, оптимально подходящие для одного климата, возможно, не являются таковыми для другого.
Характеристика температур воздуха некоторых регионов мира приведена в Таблице 1.
Таблица 1. Сравнительная характеристика температур воздуха различных регионов мира (по данным weatherbase.com и pogoda.ru.net)
По сравнению с европейскими странами, климат США, как и России, характеризуется очень большими сезонными колебаниями температуры. Даже южные регионы России характеризуются более суровым климатом, чем северные страны Европы.
Рассмотрим первый фактор создания микроклимата – вентиляцию.
Добиться снижения температуры внутри здания можно двумя путями: конвекционным и испарительным охлаждением. Конвекционный метод – охлаждение организма за счет движения воздуха относительно кожного покрова животного. Чем выше скорость, тем ниже «эффективная» (ощущаемая животным) температура. Данный метод, в виде использования различных вентиляторов, широко применяется и в производственных и жилых помещениях.
Эффективное использование конвекционного метода возможно только при условии применения туннельной системы вентиляции (Рисунок 1).
Рисунок 1 – туннельная система вентиляции
При проектировании данной системы важно учесть длину здания, так как воздух, проходя по производственному помещению, нагревается. Температура воздуха на «выходе» из корпуса не должна превышать допустимые значения. Максимальная длина корпуса при ширине ≈ 18 м, при которой возможно устройство данного типа вентиляции без превышения нормативов по скорости движения воздуха, составляет около 90 м. В случае, если здания имеют большую ширину и длину, данная система выглядит следующим образом (Рисунок 2).
Рисунок 2 - Туннельная система вентиляции с вытяжкой с двух сторон
Приведенные варианты вентиляции подходят для всех корпусов, где нет боксового содержания технологических групп (молодняк на откорме, холостые, условно-супоросные и супоросные свиноматки), для вентиляции помещений, разбитых на изолированные технологические секции, используют туннельную поперечную систему (Рисунок 3).
Рисунок 3. Туннельная поперечная система вентиляции из общего технологического коридора
Применение данного метода в других системах вентиляции (приточно-вытяжных, приточных с использованием шахтных вентиляторов и пр.) неэффективно в силу незначительной скорости движения воздуха.
Только конвекционный метод охлаждения применим для тех регионов, где пиковая дневная температура относительно невелика. Если же дневная температура наружного воздуха достигает 30 0C и выше, необходимо использовать дополнительные системы охлаждения.
Традиционные системы охлаждения компрессионного типа не нашли применения в животноводстве,
вследствие их высокой стоимости, большой энергоёмкости и низкой эффективности в условиях, когда весь внутренний объём воздуха помещения полностью обновляется за 60 секунд. Поэтому основным оборудованием для охлаждения в животноводстве стали системы испарительного типа, в основе работы которых лежит принцип адиабатического охлаждения – поглощения тепла испаренной жидкостью. Данные системы существуют в большом количестве различных модификаций, которые можно свести к двум типам: форсуночные или распылительные и кассетные. Первые распыляют воду посредством вращающихся дисков или за счет форсунок низкого либо высоко давления (Рисунок 4).
Принцип работы вторых основан на поступлении сухого горячего воздуха в производственную зону через кассету, состоящую из гофрированных целлюлозно-бумажных (или полимерных) листов с различными углами гофров, по которым стекает вода (Рисунок 5). Часть воды испаряется, а часть возвращается обратно в систему. В результате получается охлажденный и увлажненный воздух
Рисунок 5 – Испарительная система охлаждения воздуха (фото Еd. Garcia, GSI)
Для небольших зданий, а также для предприятий, не имеющих возможности провести серьёзную модернизацию системы вентиляции, может подойти популярная в Южной Америке локальная система индивидуального охлаждения свиноматок (Рисунок 9). Данная система может устанавливаться и в обычных, негерметичных зданиях, что значительно расширяет сферу применения испарительных систем. Оборудование системы максимально дешево как при установке, так и в эксплуатации.
Рисунок 6 – Система локального охлаждения
При совместной работе испарительной и конвекционной систем охлаждения, когда температура наружного воздуха составляет 34 0C, а относительная влажность – 50%, за счет испарительной системы, в данных условиях, можно добиться снижения температуры воздуха на ≈ 7 0C, а за счет конвекционного эффекта - ещё на 4 0C. Таким образом, «эффективная» температура воздуха в здании будет 34 – (8 + 4) = 22 0C. Следует учитывать, что эффективность данной системы на прямую зависит от влажности воздуха, а как правило, с повышением температуры относительная влажность воздуха уменьшается, следовательно, растёт и эффективность работы системы.
Вариантом реализации данной системы является её совмещение с естественной вентиляцией через открывающиеся стенные проёмы (Рисунок 7).
Рисунок 7 - Управляемая штора позволяет организовать естественную вентиляцию в прохладные часы суток летом (фото Еd. Garcia, GSI)
В дневные часы, когда температура воздуха достигает максимума, а относительная влажность - минимума (эффективность охлаждающей системы максимальна), штора находиться в закрытом положении (Рисунок 8), работают все вытяжные вентиляторы и охлаждающая система.
Рисунок 8 - Внешний вид корпуса с закрытыми шторами (фото Еd. Garcia, GSI)
В вечернее и ночное время происходит снижение температуры и повышение влажности (снижение эффективности охлаждения), но, благодаря шторе, появляется возможность полностью отключить механическую систему вентиляции и перейти на естественную, тем самым значительно (до 50%) сократить расходы на электричество.
Описанное выше технологическое решение хорошо иллюстрирует тезис о влиянии на микроклимат не только оборудования для создания микроклимата, но и технологических, а также строительных (конструктивных) решений.
В России большинство свиноводческих помещений, как старых, так и новых, построено без использования подвесного потолка, создающего буферную зону (чердак). Это имеет непосредственное отношение как к принципу организации вентиляции, так и к следующему рассматриваемому нами фактору создания микроклимата – теплоизоляции.
Подвесной потолок в здании свинокомплекса выполняет две основные функции: 1) уменьшает внутренний «рабочий» объём здания; 2) изолирует крышу – основной источник тепла летом и теплопотерь - зимой.
Так, типовое здание размером 21 × 72 м при средней высоте 3,5 м имеет внутренний объём 5292 м3, а с подвесным потолком на уровне 2,4 м – 3629 м3. Таким образом, подвесной потолок более чем на 30% сокращает рабочий объём здания. Это позволяет существенно уменьшить количество и мощность вентиляционного, охладительного, и, что очень важно, отопительного оборудования.
Теплоизолирующая функция подвесного потолка летом проявляется в том, что при температуре наружного воздуха 32 0C, температура крыши может достигнуть 60 и более градусов. При этом температура воздуха на вентилируемом чердаке составит приблизительно 43 0C. Укладывая теплоизоляцию на подвесной потолок, мы изолируемся от температуры 43, а не ≥ 60 0C, (Рисунок 9).
Зимой - ситуация обратна вышеописанной.
Рисунок 9 - Схема теплоизолирующей функции подвесного потолка
Помимо приведенных основных функций при использовании тоннельных систем вентиляции подвесной потолок является их частью и выполняет важную функцию «буферной» зоны. Холодный воздух с улицы вначале попадает на чердак, где происходит его смешивание с более теплым чердачным воздухом, затем воздух попадает через специальные потолочные клапаны в производственную зону. Таким образом, происходит предварительное смешивание и подогрев поступающего воздуха еще на чердаке.
Рассмотренные системы охлаждения недёшевы при установке, но эксплуатационные затраты на них минимальны. Учитывая отрицательное влияние высоких температур на все виды продуктивности свиней, начиная от привесов и заканчивая оплодотворяемостью, их установка экономически оправданна в тех регионах, где хотя бы в течение 2-3 недель температура воздуха превышает 30 0C.
Источник: Журнал Перспективное свиноводство: теория и практика - 2010г.
