Проектирование систем вентиляции животноводческих ферм

Системы контролирующие параметры окружающей среды внутри животноводческих ферм обычно разрабатываются для поддержания температурных условий и качества воздуха в приемлемых пределах, и как можно более близких к идеальным для оптимальной продуктивности того или иного вида животных.

Плохо проветриваемое помещение для содержания домашних животных наполнено влажным воздухом, богатым спорами плесени, токсинами аммиака, а также другими патогенными микроорганизмами. То есть помещение с плохой вентиляцией - это источник для зимних проблем со здоровьем животных, независимо от их вида, большинство из которых связано с респираторными заболеваниями. Симптомы, которые могут указывать на респираторную инфекцию, включают: кашель, выделения из носа и слезотечение.

Достижение соответствующей кратности обмена свежего воздуха и правильное распределение воздуха в помещении, как правило, являются двумя наиболее важными соображениями при проектировании.

В самую холодную погоду идеальная кратность вентиляции определяется поддержанием относительной влажности в помещении на уровне или ниже желаемого максимума, а концентрации загрязняющих веществ в воздухе в допустимых пределах. Дополнительный нагрев часто требуется для предотвращения падения температуры ниже оптимального уровня.

В более мягкую погоду кратность вентиляции, необходимая для поддержания оптимальной температуры воздуха в помещении, обычно несколько выше, чем необходимо для контроля влажности и качества воздуха. В жаркую погоду интенсивность вентиляции выбирается таким образом, чтобы минимизировать повышение температуры выше температуры окружающей среды и обеспечить оптимальное движение воздуха над животными. Иногда в жаркую погоду используют охлаждение.

Максимальная кратность вентиляции часто устанавливается на уровне 60 воздухообменов в час.

Температура внутри помещения для содержания животных рассчитывается на основе баланса явной теплоты. Установившаяся теплопередача через стены, потолок или крышу и землю рассчитывается в соответствии с существующими рекомендациями для конкретных климатических условий.

Взрослые животные обычно выделяют на единицу площади пола большее количество теплоты, чем молодняк. Тепловые нагрузки на освещение и оборудование рассчитываются исходя из номинальной потребляемой электрической мощности и продолжительности работы. Как правило, проектировщик выбирает расчетную температуру внутри и снаружи помещения и рассчитывает интенсивность вентиляции для поддержания оптимальной разницы температур.

Количество влаги внутри животноводческого помещения определяется следующим образом. Масса производимого животными водяного пара оценивается путем деления скрытой теплопродукции животных на скрытую теплоту испарения воды при температуре тела животного. Пролитая вода и испарение фекальной воды должны быть включены в оценку производства скрытой теплоты внутри здания. Например, количество водяного пара, удаляемого системой вытяжной вентиляции из помещения для свиней, с полностью решетчатым полом (хранилище навоза под полом), может быть на 40% меньше, чем количество пара, удаляемое с твердого бетонного пола.

Вентиляция должна удалять достаточно влаги, чтобы предотвратить ее конденсацию, но не должна снижать относительную влажность менее 40%, чтобы не создавать условия для накопления пыли. Расчетная относительная влажность в помещении для зимней вентиляции обычно составляет от 70 до 80%.

В холодную погоду вентиляция, необходимая для поддержания влажности, обычно превышает вентиляцию, необходимую для поддержания температуры. Для удаления влаги животных всегда должна быть обеспечена минимальная вентиляция. Уровень влажности обычно не является определяющим фактором в мягкую или жаркую погоду.

Скорость воздуха для большинства видов животных должна поддерживаться ниже 0,25 м/с как в холодную, так и в мягкую погоду. Чувствительность животных к сквозняку сравнима с чувствительностью человека, хотя некоторые животные более чувствительны на разных стадиях роста. В частности, молодые, и взрослые свиньи лучше всего набирают вес при скорости воздуха менее 1 м/с. Повышенное движение воздуха в жаркую погоду увеличивает скорость роста свиней и улучшает их устойчивость к жаре.

Механическая и естественная вентиляция

В механической вентиляции используются вентиляторы для создания разницы статического давления внутри и снаружи здания. В хозяйственных постройках используется либо положительное давление с вентиляторами, нагнетающими воздух в здание, либо отрицательное давление с вытяжными вентиляторами. В некоторых системах вентиляции используется сочетание положительного давления для подачи воздуха в здание и отдельных вентиляторов для удаления воздуха. Эти системы нулевого давления особенно подходят для использования рекуперативных теплообменников.

Вентиляция с положительным давлением нагнетает наружный воздух в вентилируемое пространство, вытесняя влажный воздух через запланированные выпускные отверстия и через неплотности в стенах и потолках.

Вентиляция с отрицательным давлением выводит воздух из вентилируемого помещения, всасывая наружный воздух через запланированные приточные отверстия и неплотности в стенах, потолках, дверях и окнах. Вентиляция с отрицательным давлением используется чаще, чем вентиляция с положительным давлением.  Однако при низкой скорости воздушного потока вентиляция с отрицательным давлением может не распределять равномерно воздух из-за утечек и воздействия давления ветра.

Для вентиляции с нейтральным давлением мощность приточного и вытяжного вентиляторов должна быть согласована. Системы нейтрального давления чаще всего используются для молодняка и животных, наиболее чувствительных к условиям окружающей среды, в первую очередь там, где холодная погода является проблемой.

Естественная вентиляция зависит от перепада давления, вызванного ветром и перепадами температуры и наиболее распространена в помещениях для взрослых животных и птицефермах. Хорошо спроектированная естественная вентиляция поддерживает достаточно стабильную температуру, если объем поступающего через вентиляционные отверстия воздуха регулируется автоматической системой управления.

Вентиляция всегда должна быть спроектирована так, чтобы навозные газы не попадали в здание из навозохранилищ, соединенных со зданием подземными трубами или каналами.