Свинарёв И.Ю., кандидат с.-х. наук Донской государственный аграрный университет
Аннотация: В статье приводиться подробное описание принципов работы современных систем вентиляции в различных типах зданий, а также анализируются основные проблемы, возникающие при их эксплуатации.
Summary: In article to be resulted the detailed description of principles of work of modern systems of ventilation in various types of buildings, and also the basic problems arising at their operation are analyzed.
Ключевые слова: Механические системы вентиляции, комбинированные системы вентиляции, ошибки при проектировании, проблемы эксплуатации, туннельная вентиляция, шахтная система вентиляции.
Key words: Mechanical systems of the ventilation, the combined systems of ventilation, mistake at designing, operation problems, tunnel ventilation, chimney ventilation.
Наиболее распространенными в мире являются принудительные, механические системы вентиляции. Системы естественной вентиляции характерны только для экстенсивных форм свиноводства в странах с теплым климатом. Однако, в связи с большими энергозатратами на круглогодичную механическую вентиляцию, целесообразным является внедрение комбинированного типа вентиляции.
Механические системы вентиляции делятся на 3 типа: системы положительного давления (приточные); системы отрицательного давления (вытяжные); равновесные системы (приточно-вытяжные).
Различие данных систем заключается в способах подачи свежего и удаления загрязненного воздуха. В системах положительного давления свежий воздух нагнетается в производственные помещения благодаря работе вентиляторов, а удаляется через воздушные клапаны без применения механизации. Данная система была широко распространена на свинофермах в 70-х – 80-х годах ХХ века в СССР. Основной её недостаток был в том, что в случае, когда приток значительно превышает отток воздуха, степень бактериальной обсемененности воздушной среды не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. В настоящее время при строительстве новых промышленных свиноводческих комплексов практически не используется.
В системах отрицательного давления удаление загрязненного воздуха происходит за счет работы вытяжных вентиляторов большой мощности (рис. 1).Приток свежего воздуха происходит через клапаны расположенные в потолке или стене, вследствие создаваемого вытяжными вентиляторами разряжения. Также существует разновидность данной системы с притоком свежего воздуха через пористый подвесной потолок.
Summary: In article to be resulted the detailed description of principles of work of modern systems of ventilation in various types of buildings, and also the basic problems arising at their operation are analyzed.
Ключевые слова: Механические системы вентиляции, комбинированные системы вентиляции, ошибки при проектировании, проблемы эксплуатации, туннельная вентиляция, шахтная система вентиляции.
Key words: Mechanical systems of the ventilation, the combined systems of ventilation, mistake at designing, operation problems, tunnel ventilation, chimney ventilation.
Наиболее распространенными в мире являются принудительные, механические системы вентиляции. Системы естественной вентиляции характерны только для экстенсивных форм свиноводства в странах с теплым климатом. Однако, в связи с большими энергозатратами на круглогодичную механическую вентиляцию, целесообразным является внедрение комбинированного типа вентиляции.
Механические системы вентиляции делятся на 3 типа: системы положительного давления (приточные); системы отрицательного давления (вытяжные); равновесные системы (приточно-вытяжные).
Различие данных систем заключается в способах подачи свежего и удаления загрязненного воздуха. В системах положительного давления свежий воздух нагнетается в производственные помещения благодаря работе вентиляторов, а удаляется через воздушные клапаны без применения механизации. Данная система была широко распространена на свинофермах в 70-х – 80-х годах ХХ века в СССР. Основной её недостаток был в том, что в случае, когда приток значительно превышает отток воздуха, степень бактериальной обсемененности воздушной среды не уменьшается, а, наоборот, увеличивается. В настоящее время при строительстве новых промышленных свиноводческих комплексов практически не используется.
В системах отрицательного давления удаление загрязненного воздуха происходит за счет работы вытяжных вентиляторов большой мощности (рис. 1).Приток свежего воздуха происходит через клапаны расположенные в потолке или стене, вследствие создаваемого вытяжными вентиляторами разряжения. Также существует разновидность данной системы с притоком свежего воздуха через пористый подвесной потолок.
Рис. 1. Внешний вид здания с вытяжными вентиляторами
Туннельные системы отрицательного давления, как правило, имеют два режима работы - летний и зимний, и делятся на:
- Туннельные односторонние;
- Туннельные двухсторонние;
- Туннельные с подвесным потолком и потолочными воздушными клапанами (зимний режим);
- Туннельные поперечные;
- Туннельные поперечные, из общего технологического коридора
- Туннельные двухсторонние;
- Туннельные с подвесным потолком и потолочными воздушными клапанами (зимний режим);
- Туннельные поперечные;
- Туннельные поперечные, из общего технологического коридора
Системы отрицательного давления требовательны к герметичности здания, но являются самыми простыми в исполнении. Кроме того, с использованием систем отрицательного давления появляется возможность установки систем охлаждения воздуха, что очень важно, особенно для Южных регионов Российской Федерации.
Летний тип туннельной системы вентиляции с охлаждением
Теплый воздух поступает в производственные помещения через увлажненные перфорированные бумажные «подушки». Соприкасаясь с поверхностью «подушек», имеющих большую площадь, воздух увлажняется и охлаждается. Степень охлаждения воздуха зависит, прежде всего, от относительной влажности воздуха снаружи здания. Чем ниже влажность, тем эффективнее работа системы охлаждения.
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.
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.
Оптимальным вариантом реализации данной системы, является её совмещение с естественной вентиляций через открывающиеся стенные проёмы рис 2.
Рисунок 2. Открывающиеся шторы позволяют организовать естественную вентиляцию в прохладные часы суток летом
В дневные часы, когда температура воздуха достигает максимума, а относительная влажность минимума (эффективность охлаждающей системы максимальна), шторы находятся в закрытом положении рис. 7, работают все вытяжные вентиляторы и охлаждающая система.
Рисунок 3. Внешний вид здания закрытыми шторами
В вечернее и ночное время происходит снижение температуры и повышение влажности (снижение эффективности охлаждения), но благодаря шторам появляется возможность полностью отключить механическую систему вентиляции и перейти на естественную, тем самым значительно (до 50%) сократить расходы на электричество в летнее время.
Зимний тип туннельной вентиляции
В холодный период года попадание воздуха непосредственно в производственные помещения, где содержаться животные крайне нежелательно для всех половозрастных групп. В системах туннельной вентиляции компании Automated Production Systems (AP) холодный воздух с улицы вначале попадает на чердак, где происходит его смешивание с более теплым чердачным воздухом, затем в зависимости от того, есть в здании технологический коридор или нет, воздух попадает через специальные потолочные клапаны (рис. 5, 6) в производственную зону или в технологический коридор и только потом в производственную зону рис 4.
Зимний тип туннельной вентиляции
В холодный период года попадание воздуха непосредственно в производственные помещения, где содержаться животные крайне нежелательно для всех половозрастных групп. В системах туннельной вентиляции компании Automated Production Systems (AP) холодный воздух с улицы вначале попадает на чердак, где происходит его смешивание с более теплым чердачным воздухом, затем в зависимости от того, есть в здании технологический коридор или нет, воздух попадает через специальные потолочные клапаны (рис. 5, 6) в производственную зону или в технологический коридор и только потом в производственную зону рис 4.
Рисунок 4. Система вентиляции из технологического коридора в холодный период года
Рисунок 5, 6. Различные типы приточных воздушных клапанов
Таким образом, происходит предварительное смешивание и обогрев поступающего воздуха вне производственных помещений. В этот период работают не все вытяжные вентиляторы, а только те которые установлены специально для зимнего режима. Эти вентиляторы имеют несколько режимов работы и управляются электронной системой.
Переход с летнего типа вентиляции на зимний и обратно, как правило, организуется автоматически. Приведенные на рис. 10 воздушные клапаны перекрываются вручную, система охлаждения начинает работать в начале теплого сезона без увлажнения, просто пропуская воздух, а с повышением температуры включаются насосы и подушки системы охлаждения увлажняются.
Помимо туннельной системы вентиляции основанной на эффекте разряжения существует ещё одна разновидность системы отрицательного давления, широко применяемая рядом европейских компаний, как при реконструкции существующих свиноводческих зданий, так и при строительстве новых.
Суть этой системы в том, что вытяжка воздуха осуществляется шахтными вентиляторами, расположенными на крыше, а приток свежего воздуха происходит через регулируемые приточные клапаны, установленные в стене (рис. 7). Механическое открытие приточных клапанов и вытяжных шахт осуществляется с помощью моторов, тяг, кабелей и других компонентов системы (рис. 8).
Распространенность системы объясняется относительной дешевизной и технической простотой системы.
Однако необходимо помнить, что при поступлении достаточного количества свежего воздуха в зону нахождения животных и при удалении загрязненного воздуха только из верхней зоны происходит ухудшение газового состава и увеличивается бактериальная загрязненность воздуха в зоне нахождения животных в несколько раз. В связи с этим повышаются в 2-3 раза заболеваемость и отход животных, а также снижаются среднесуточные приросты массы откармливаемых свиней на 10-15 %. Поэтому для улучшения газового состава и уменьшения бактериальной загрязненности воздуха в свинарниках необходимо устраивать такую вентиляцию, которая бы обеспечивала удаление загрязненного воздуха из нижней зоны не менее чем 60% от общего воздухообмена (А.М. Васильев и др. 1976 г).
При использовании описываемой системы это возможно при правильной настройке открытия приточных клапанов. В холодный период года воздух с улицы направляется к потолку и смешивается с теплым воздухом помещения, перед тем как достигает зоны нахождения животных. При этом должна происходить вертикально-круговая рециркуляция воздуха, обеспечивающая смену воздуха в зоне нахождения животных. При неправильной работе системы этого не происходит: холодный и загрязненный аммиаком и другими газами воздух занимает пространство у пола на уровне дыхания животных, а теплый более чистый воздух находиться под крышей здания и именно его удаляет система вентиляции (Рис. 9).
Рисунок 9. Неправильная настройка приточных клапанов
Приточно-вытяжные (равновесные) системы вентиляции предлагаются рядом европейских компаний «Skov», «Skiold», «Shauer», «Big Dutchman» и др. они оптимально подходят для организации вентиляции на небольших фермах или при размещении в одном здании нескольких половозрастных групп. Суть этой систем в том, что и приток, и удаление воздуха происходит за счет работы соответствующих вентиляторов.
Равновесные системы различаются по расположению вытяжных вентиляторов, которые могут устанавливаться в потолке (крыше), стенах и каналах системы навозоудаления. Общий принцип приточно-вытяжной вентиляции изображен на рис. 10.
В данном случае приточная вентиляция реализована с помощью осевых вентиляторов установленных на крыше, производительностью соответственно 8000 и 10000 м3/час. Применение их в качестве приточных вентиляторов позволяет создать в верхней части помещения зону повышенного давления, что способствует тому, что теплый воздух не скапливается под крышей помещения, а находится в нижней зоне и равномерно перемешивается со свежим воздухом.
Преимущество так организованной приточной вентиляции в том, что расход тепла по сравнению с «вытяжкой из-под крыши» уменьшается в 2,8 раза. К тому же системы с «вытяжкой из-под крыши» зачастую очень плохо удаляют сероводород, который тяжелее воздуха и скапливается в зоне жизнедеятельности животных. Вентиляторы, расположенные на крыше снабжены обратным клапаном, который перекрывает доступ холодного воздуха в отключенном состоянии.
Схема вентиляции с притоком и вытяжкой воздуха через крышу (Рис. 11), не смотря на ряд недостатков описанных выше, также довольно распространена.
Использование в шахтах вентиляторов низкого давления совместно с распределителями воздуха позволяет добиться невысокой скорости перемещения воздуха (предотвращаются сквозняки) по помещению и равномерного его распределения в соответствие с зооветеринарными нормами. Для того, чтобы устранить основной недостаток системы (удаление теплого воздуха из-под крыши), удлиняют вытяжную вентиляционную шахту до 1,5 – 2 м до уровня пола.
Заключение
Проектирование и реконструкция систем вентиляции свиноводческих помещений во многих проектах выполняется исходя из наличия, существующего у фирм-поставщиков оборудования, без учета конкретных природно-климатических и конструктивных особенностей. Это зачастую приводит к неудовлетворительной работе системы.
Для того чтобы избежать этого, проект не должен разрабатываться специалистами только одной компании без привлечения независимых сторонних экспертов. Безусловно это дополнительные затраты, но они как правило позволяют избежать гораздо больших потерь в процессе эксплуатации оборудования.
