10879

влажность воздуха φв < 85 %; в диапазоне температуры –25 < tн < –15 °С отно-

сительная влажность воздуха φв < 80 %; при tн < –25 °С относительная влаж-

ность воздуха уменьшается до φв < 75 %. В помещениях овцеводческих пред-

приятий температура tв и относительная влажность φв внутреннего воздуха не нормируются. В помещениях для ягнят tв = 12 °С, φв = 75 %. Для теплотехниче-

ских расчетов ограждающих конструкций помещений с ненормированным тем-

пературно-влажностным режимом принимаются tв = 2 °С, φв = 85 %.

Допустимые значения подвижности воздуха в зонах размещения живот-

ных и птиц vв, м/с, приведены в табл. 1.1.

1.1.2. Зона максимальной продуктивности животных

Для нормальной жизнедеятельности организма животных необходимы посто-

янный отвод излишков явной теплоты во избежание перегрева и исключение переохлаждения из-за недостатков теплоты. Содержание животных в зоне удо-

влетворительного общего теплового баланса, т. е. когда животное отдает в окружающую среду общее (полное) количество биологической теплоты Qб, за-

висит от теплоотдачи животным теплоты конвективным путем Qк, путем луче-

испускания Qл и теплоотдачи Qисп, необходимой для испарения влаги с поверх-

ности тела. Конвективная и лучистая составляющие в сумме дают явную тепло-

отдачу Qя, а теплоотдача при испарении представляет собой скрытую теплоот-

дачу. Происходящие в организме физиологические процессы, при которых

10

продуктивность животных максимальна, наблюдаются при следующих соот-

ношениях составляющих общего теплового баланса животных (для положения стоя) [1, 2]:

Качественный ход изменения полной теплоотдачи Qб, а также изменения ее составляющих в зависимости от температуры внутреннего воздуха tв, соот-

ветствующие теплоотдаче коровы молочного направления массой 300 кг, при-

ведены на рис. 1.1 [1].

Рис. 1.1. Зависимость теплоотдачи животного от температуры воздуха:

А — зона теплового баланса; Б — климатическая зона максимальной продуктивности

Балансовое уравнение лучисто-конвективного теплообмена поверхности тела животных с любой i-ой поверхностью с учетом суточной активности пове-

дения [1]:

Проанализируем величины, входящие в уравнение (1.2). Коэффициенты mл и mк учитывают долю участия площади поверхности животного, соответ-

ственно, в лучистом или конвективном теплообмене. Площадь фактической из-

лучающей поверхности тела животного Aлж = 0,8 Aж , м2. Площадь поверхности тела животных массой р, т, [1]:

11

Коэффициент облученности φж-i показывает долю лучистого потока теп-

лоты, попадающую на поверхность ограждений от всего излучаемого живот-

ным потока. Из-за взаимного затенения поверхностей угловой коэффициент лучистого теплообмена животного с ограждениями в коровниках принимается

φж-i = 0,76, в свинарниках φж-i = 0,93…0,95. Величина температурного коэффи-

циента bж-i, К3, находится по рис. 1.2.

Коэффициент излучения поверхности серого тела сж-i = εСо, где Со — ко-

эффициент излучения абсолютно черного тела, Со = 5,67 Вт/(м2·К4); ε — сте-

пень черноты или относительный коэффициент излучения поверхности. Для большинства строительных ограждений сельскохозяйственных зданий ε = 0,90…0,94. Осредненный коэффициент конвективной теплоотдачи для холод-

ного периода года αкж ≈ 2,3 Вт/(м2·°С).

Температура поверхности тела животного τв.п в общем случае представля-

ет температуру волосяного покрова животных. Теплопродукция организма и теплоотдача с поверхности тела определяются типом механизма терморегуля-

ции животных, породой, длиной, густотой и соотношением фракций волос,

технологией содержания, качеством кормления и т. п. На рис. 1.3 представлено

12

изменение температуры τв.п поверхности тела коров и свиней от температуры воздуха в помещении tв.

Аналитическая зависимость температуры поверхности волосяного покро-

ва коров для диапазона температуры помещения tп = 0…20 °С [1]:

при допустимой минимальной Qжmin и допустимой максимальной Qжmax теплоот-

даче животного приводит к двум предельным уравнениям климатической зоны максимальной продуктивности [1]. В окончательном виде при заданной техно-

логической температуре внутреннего воздуха помещений tв они представлены зависимостями:

Множитель k перед радиационной температурой помещения tR характери-

зует степень теплового (лучистого) воздействия ограждения на животное; мно-

житель (1 – k) перед температурой tв — степень теплового воздействия воздуха.

Для животноводческих помещений k = 0,40…0,60 (в среднем k ≈ 0,5) и, следо-

вательно, можно принять tв ≈ tп ≈ tR.

Климатические условия зоны максимальной продуктивности имеют об-

щие диапазоны температуры, показывающие, что животные различных воз-

13

растных групп могут находиться в одном помещении при благоприятных усло-

виях. Это не приводит к снижению продуктивности животных любой группы.

Однако при содержании со свиноматкой растущих поросят или при содержании коров с новорожденными телятами невозможно найти общих температурных условий, которые удовлетворяли бы обеим группам животных.

1.1.3. Птицеводческие помещения

Птицы (куры, индейки, утки, гуси, цесарки, перепела) содержатся напольным или клеточным способами. Минимальная высота производственно-

го помещения павильонного типа до низа выступающих конструкций перекры-

тия должна быть не менее 3,0 м. Птичники для взрослых гусей, уток и их ре-

монтного молодняка должны иметь солярий и купочные канавки.

Зоной размещения птиц считается: при напольном содержании — про-

странство высотой до 0,8 м над уровнем пола; в птичниках для куриц и индеек,

оборудованных насестами и гнездами — пространство на 0,5 м выше наиболее приподнятых насестов и гнезд; при клеточном содержании — объем помеще-

ния на всю высоту клеточных батарей.

Нормы выхода помета взрослых птиц при клеточном содержании,

г/(гол.·сут): куры яичной и мясной пород — 150…160; индейки — 260; гуси —

392; утки — 340.

Температура тела курицы составляет 40…43 °С. Температура воздуха в помещениях для взрослой птицы в холодный период года рекомендуется в пре-

делах: для кур, уток и индеек tв = 12…18 °С; для гусей tв = 7 °С. Расчетная от-

носительная влажность воздуха φв = 60…70 %. Значения подвижности воздуха в зонах размещения птиц приведены в табл. 1.1. Из-за наличия перьевого по-

крова у птиц охлаждающий эффект организма от повышения подвижности воз-

духа незначителен.

Высокая температура воздуха оказывает отрицательное воздействие на птицу в результате сокращения отдачи явной теплоты. Из-за отсутствия у птиц потовых желез защита организма от перегрева осуществляется увеличением ча-

14

стоты дыхания, сопровождающейся отдачей скрытой теплоты при испарении влаги из воздухоносных мешков. При высокой температуре и повышенной от-

носительной влажности потребление воздуха птицей возрастает в 8…10 раз.

Колебание допустимой температуры в помещении при клеточном содер-

жании птиц в течение года лежит в пределах 10…33 °С.

1.1.4. Хранилища сочного растительного сырья

Картофель, овощи и фрукты в связи с высоким содержанием в них воды,

составляющей более 75 % массы, выделены в особую группу сельскохозяй-

ственной продукции, называемую сочным растительным сырьем (СРС). Назна-

чение хранилищ СРС — обеспечить сохранность выращенной продукции в те-

чение осеннего, зимнего и весеннего периодов года для продовольственных,

фуражных, технических и семенных целей.

При массовом хранении картофеля и овощей применяются временные и постоянные хранилища. Временные сооружения (бурты, траншеи) используют-

ся в полевых условиях. Постоянные хранилища (ледниковые склады и холо-

дильники) оборудуются инженерными системами создания и поддержания тех-

нологических параметров микроклимата.

Принципиальных различий между буртами и траншеями нет. В тех и дру-

гих в качестве основной теплоизоляционной и гидроизоляционной среды ис-

пользуется грунт и подручные материалы. На рис. 1.4 показан разрез полевого бурта с естественной вентиляцией. Основными недостатками буртов и траншей являются: малая единичная вместимость; трудность создания допустимых па-

раметров воздушной среды в объеме продукции; практическая невозможность влиять на режимы хранения; повышенные затраты ручного труда.

Постоянные хранилища могут быть наземными, полузаглубленными с обваловкой землей, полностью обвалованными и подземными. Степень ком-

плектации инженерным оборудованием таких сооружений зависит от способов размещения продукции и сроков хранения. Картофель, овощи и плоды могут храниться в контейнерах, поддонах и навалом.

15

Рис. 1.4. Полевой бурт с естественной вентиляцией: 1 — продукция; 2 — солома; 3 — первоначальное укрытие землей; 4 — окончательное укрытие землей;

5 — приточный канал; 6 — вытяжной канал

В зданиях с естественной вентиляцией воздухообмен осуществляется за счет гравитационных сил (рис. 1.5 а)). Естественная вентиляция может обеспе-

чить технологические параметры хранения насыпей клубней и столовой свеклы высотой до 1,0 м. Максимальная высота слоя капусты при хранении в условиях естественной вентиляции в хранилищах — до 0,8 м, для моркови эта величина еще меньше.

Рис. 1.5. Хранилища с естественной (а), общеобменной (б) и активной (в) вентиляцией: 1 — продукция; 2, 3, 7 — приточные, вытяжные и рециркуляционные воздуховоды, соответственно; 4 — вентиляторы; 5 — отопительные агрегаты; 6 — оборудование для обработки приточного воздуха

16

Общеобменная механическая вентиляция в хранилищах (рис. 1.5 б)) при-

меняется при контейнерном складировании СРС. Основным недостатком такой схему является формирование нормируемых параметров воздушной среды в объеме хранилища, а не в массе продукции каждого контейнера. Аналитически показано [3], что скорость воздуха в межклубневом пространстве контейнеров составляет в среднем 8,5 % скорости воздуха между контейнерами. Эта вели-

чина меньше скорости, необходимой для поддержания допустимых темпера-

турно-влажностных параметров среды в контейнерах, что позволяет сделать вывод о неэффективности управления параметрами микроклимата в массе про-

дукции при контейнерном хранении путем изменения кратности воздухообмена в помещении.

Принципиальным отличием активного вентилирования является возмож-

ность создания и регулирования заданных параметров микроклимата вокруг каждого объекта за счет подачи воздуха непосредственно в насыпь (рис. 1.5 в)).

В результате имеется возможность регулировать температурно-влажностные параметры воздуха и продукции во всем объеме насыпи.

Объемно-планировочные решения хранилищ должны позволять прово-

дить изменения технологии хранения, совершенствование систем создания тре-

буемых параметров воздушной среды. Необходимо учитывать фактор норма-

тивного срока эксплуатации хранилищ (более 60 лет) и технологического обо-

рудования и механизмов (до 10 лет).

В биологической науке обосновано физиологическое понятие биологиче-

ского нуля, который характеризует оптимальную температуру хранения всех видов сочного растительного сырья. Температура элементов продукции (карка-

са) насыпи составляет 4 °С. Характерно, что при этой температуре вода имеет максимальную плотность.

В каждый из периодов хранения СРС по биологическим требованиям температура хранения различна. При хранении картофеля в лечебный период сразу после уборки (15…20 сут) рекомендуется температура tк = 10…20 °С. В

следующий период охлаждения (20…30 сут) темп снижения температуры здо-

17

ровых клубней составляет 0,5 °С/сут, травмированных — до 1 °С/сут. В основ-

ной период хранения СРС, длящегося до момента реализации продовольствен-

ной, фуражной или технической продукции (для семенной до момента посадки),

tк = ‒3…‒1 °С в холодный период года и tк = 18…20 °С в остальное время года

(холодно-теплый способ хранения).

Оптимальный влажностный режим насыпи СРС во время хранения фор-

мируется под влиянием теплоты дыхания и испарительной способности про-

дукции при полной защите от внешних теплопритоков. Равновесная относи-

тельная влажность воздуха φр над поверхностью биологически активной про-

где рп.н и рп.р — насыщающая упругость водяного пара над чистой водой и над раствором, соответственно, Па;

∆tз — величина понижения температуры замерзания клеточного сока: для клубней — 1,3 °С; для других овощей — 1,0…2,5 °С.

Расчетные значения коэффициента депрессии лежат в пределах εдеп =

0,985…0,995, т. е. величина φр должна составлять 98,5…99,5 %. В практике хранения принимаются расчетные значения относительной влажности воздуха в насыпях продукции φв несколько ниже равновесных φр: для картофеля, мор-

кови, свеклы столовой φв = 90…95 %; для капусты — 95…97 %; для лука —

60…80 %.

Насыщающая упругость водяного пара на поверхности СРС, соответ-

ствующая температуре поверхности, превышает упругость пара в окружающей среде. Живая ткань, выделяя теплоту при дыхании, имеет температуру выше,

чем окружающая среда, что вызывает испарение влаги с ее поверхности даже при φв = 100 %. Влагообмен происходит медленно, поэтому углубления зоны испарения в элементах продукции не происходит.

18

Хранение плодов и овощей в регулируемой газовой среде затормаживает процессы дыхания при увеличении концентрации углекислого газа КСО2 и по-

нижение концентрации кислорода КО2 . При разработке холодильных камер или хранилищ с регулируемой газовой средой для хранения плодов и овощей принимают: КО2 = 3 ± 1 %; КСО2 = 5 ± 1 %.

В таблице 1.2 приведены значения температуры хранения tв и относи-

тельной влажности воздуха φв в насыпях и допустимая продолжительность хранения основных видов сочного растительного сырья.

1.1.5. Выращивание овощей в культивационных сооружениях

Основным типом культивационных сооружений для выращивания овощ-

ных культур являются теплицы. Теплицы оснащаются разнообразным инже-

нерным оборудованием, обеспечивающим в них необходимые климатические параметры микроклимата. Стены и кровли теплиц делают из материалов, про-

пускающих лучистую солнечную энергию: стекло, полиэтиленовые пленки,

различные стеклопластики. По периодам эксплуатации теплицы подразделяют-

ся на зимние и весенне-летние. Зимние теплицы предназначены для круглого-

дичного выращивания овощей. В весенне-летних теплицах наряду с овощами

19