Отопление сельскохозяйственных помещений
Системы отопления ГИГ сельскохозяйственных помещений отличаются от аналогичных систем промышленных и других объектов (кафе, спортивных сооружений и т. д.) конструктивно и по параметрам, что обусловлено спецификой конструкций сельскохозяйственных зданий и их технологического назначения. Основная задача отопительных систем животноводческих и птицеводческих помещений — создать в них или в обслуживаемых зонах оптимальные параметры микроклимата, обеспечивающие максимальную сохранность и продуктивность животных и птицы.
Ниже рассмотрены примеры решений систем газового лучистого отопления для некоторых сельскохозяйственных помещений. Тепловая мощность системы лучистого отопления птичника на 20 тыс. цыплят (рис. 5.16) равна 99 кВт. Система оборудована 45 горелками типа «Звездочка», расположенными в четыре ряда. В крайних рядах они установлены под углом 45° к плоскости пола на высоте 2,2 м, а в средних на высоте 2,8 м, излучающей поверхностью параллельно плоскости пола.
Минимальная установочная мощность системы отопления с ГИГ птичника на 5 тыс. кур-несушек (рис. 5.17) 36,3 кВт. Система оборудована 24 горелками типа «Звездочка», которые размещены в центральной части здания. Поверхности излучения горелок направлены в сторону теплотеряющих ограждений под углом 45° к поверхности пола на высоте 3 м. В помещении обслуживающего персонала установлен для отопления камин «Амра».
Свинарник-маточник на 120 основных свиноматок (рис. 5.18) оборудован системой лучистого отопления с ГИГ, установочная мощность которой 96,5 кВт. Система имеет 26 горелок марки ГИИБл, расположенных в центральной части помещения в два ряда в шахматном порядке на высоте 3 м от уровня пола. Горелки размещены по схеме, аналогичной рассмотренной для птичника.
Телятник на 144 теленка с родильным отделением на 30 мест (рис. 5.19) имеет систему отопления, оборудованную 48 горелками типа «Звездочка». Минимальная установочная мощность системы 72,1 кВт.
В рассмотренных примерах помещения для обслуживающего персонала и другие, помимо технологических, отапливаются каминами «Амра». Источником газоснабжения для систем отопления могут быть природный или сжиженный газы.
Как и при оценке систем отопления промышленных зданий, исследование систем отопления сельскохозяйственных помещений включает следующие вопросы: температурно-влажностный режим помещения, влияние продуктов сгорания — углекислого и угарного газов (С02 и СО) —на изменение вентиляционного режима помещения, распределение потоков излучения в отапливаемом помещении. Изучение этих параметров и их динамики позволяет определить благоприятные (комфортные) условия микроклимата в сельскохозяйственных помещениях.
В. В. Иванов [23] провел достаточно полные экспериментальные исследования по изучению влияния систем газового инфракрасного отопления на микроклимат, динамику образования СО и СОг, интенсивность и распределение теплового излучения в помещениях молочно-товарной фермы на 280 голов, телятника на 180 голов, свинофермы на 50 свиноматок и ферм-откормочников крупного рогатого скота на 2500 голов. В изученных системах отопления применялись горелки тепловой мощностью от 1,5 до 9,3 кВт; удельная тепловая нагрузка их на 1 м2 обогреваемой поверхности помещений составляла 75,6—147,7 Вт/м2. Установлено, что на исследуемых объектах обеспечивалась температура воздуха и внутренних поверхностей ограждений в пределах регламентированных значений. Так, в свинарнике-маточнике в зоне пребывания животных температура, °С, поддерживалась в пределах: воздуха 16,2—20; пола 26,4—30,1; стен 16,9—22,2; перекрытия 28,2—32,5. Следует особо подчеркнуть, что температура внутренних поверхностей ограждений, особенно пола, превышала температуру воздуха в помещении. Этот фактор благоприятно сказывался на тепловом балансе животных, исключая интенсивные радиационные тепловые потери.
Проведенные исследования позволили установить, что системы отопления с ГИГ, рассчитанные на равномерную удельную тепловую нагрузку на единицу обогреваемой площади, обеспечивают необходимый температурный режим. Однако наблюдается неравномерность температуры воздуха у стен (по периферии помещений) и внутренних поверхностей ограждений в углах стен и пола. Так, при температуре наружного воздуха минус 33-У37 °С температура воздуха в нижней части помещения и зонах, примыкающих к стенам помещений, была в 1,1—2, а температура пола в 1,1—1,25 раза меньше температуры воздуха в центральной части отапливаемых помещений. Данное обстоятельство необходимо учитывать и устранять, размещая в помещении соответствующим образом горелки, с учетом полей облученности.
Наблюдения показали, что системы отопления с ГИГ, работающие совместно с системами естественной, как правило приточновытяжной, вентиляции, обеспечивают снижение относительной влажности воздуха до нормативных значений (в молочно-товарных фермах с 95—100 до 75—85 %, на свинофермах и в телятниках до 70—75 % и ниже). В результате работы систем отопления температурно-влажностный режим в помещениях достигает благоприятных параметров. Следует иметь в виду, что рассматриваемые системы отопления более полно отвечают специфике животноводческих помещений, чем конвективные системы центрального или воздушного отопления.
Динамика образования СО и С02 при работе ГИГ представляет интерес, ибо продукты сгорания газа поступают непосредственна в помещения. Так как по высоте отапливаемые сельскохозяйственные помещения значительно ниже промышленных, то часть продуктов сгорания попадает в рабочую зону помещения. Исследованиями установлено, что при сжигании сжиженного газа с разным соотношением в смеси пропана и бутана максимальное содержание С02 в продуктах сгорания составляет 10—13, а СО 0—0,003 %. Можно считать, что при сжигании 1 м3 пропан-бутановой смеси образуется 3,1 м3 С02.
Вентиляционный режим и кратность воздухообмена в сельскохозяйственных помещениях зависят не только от количества С02, выделяемого животными и выделяющегося при сжигании газа, но и от количества выделяемой животными влаги, а также от паров воды, содержащихся в продуктах сгорания газа. При сжигании 1 м3 сжиженного газа (пропан-бутана) образуется 4,488 м3 водяных паров Н20. В отличие от С02 и Н20 поступление СО в воздушную среду помещений зависит только от режима работы горелок. В соответствии со СНиП II—37—76 содержание СО в продуктах сгорания не должно превышать 0,02 % по объему (а=1), или 250 мг/м3.
Экспериментальные исследования позволили установить, что содержание СО в зоне нахождения животных не превышало нормативного: при норме 0,0016 % (3 мг/м3) оно составляло 0—0,0006, в верхней части помещения — не более 0,0008 %. То же самое можно сказать и о содержании С02, которое при норме 2,5 % (4,9 г/м3) было 0,15—0,3 %, а содержание 02 20,3—20,8 %.
В животноводческих помещениях и птичниках кратность воздухообмена определяется по содержанию С02 или влаги: большее значение принимается за расчетное. Системы вентиляции сельскохозяйственных помещений могут быть оборудованы естественной или механической приточно-вытяжной вентиляцией в зависимости от необходимой кратности воздухообмена и назначения помещения. Исследования показали, что подача воздуха в зону выше расположения горелок компактными струями через прямоугольные отверстия в воздуховоде эффективна, так как при этом приточные струи взаимодействуют с восходящими от горелок потоками продуктов сгорания. При этом приточный воздух нагревается и поступает в рабочую зону с допустимой избыточной температурой. Температура воздуха в верхней зоне помещения резко понижается, разность температуры воздуха в рабочей зоне и уходящего снижается на 2—3 °С. Однако такой вариант организации воздухообмена требует увеличить расход приточного воздуха на 15—20 % по сравнению со схемой подачи воздуха ниже уровня установки горелок плоскими струями, поступающими в помещение через продольную щель в верхнем уровне светового проема. Это обстоятельство вызвано тем, что за счет циркуляции воздушных потоков и наличия охлажденных поверхностей ограждений из верхней зоны помещения в нижнюю переносится до 80 % продуктов сгорания газа, а при подаче воздуха ниже уровня установки горелок — до 40 %.
При зонном или местном обогреве выявлена зависимость интенсивности облучения, температуры обогреваемой поверхности и тепловой мощности горелки в зависимости от его расстояния до облучаемой поверхности (табл. 5.10).
Помимо систем отопления с ГИГ в сельскохозяйственных помещениях, в частности на птицефабриках, применяют установки локального обогрева — брудеры — для выращивания цыплят. В. К. Мурзиным [40] предложена конструкция автоматизированного брудера с ГИГ (рис. 5.20), состоящая из корпуса 1, газового инфракрасного излучателя 5, отражателя 3, термовыключателя 4, терморегулятора 6, опорных ножек 7, теплостойкой изоляции 2. Газовая горелка встроена под брудером так, что ее излучающая поверхность обращена в противоположную сторону от зоны выращивания, а корпус горелки, направленный в сторону молодняка, нагревается до температуры не выше 160—180 °С. Такая конструкция брудера является менее пожароопасной. Инфракрасное излучение от отражателя попадает на облучаемых цыплят, имея меньшую интенсивность.
ЮжНИИгипрогазом разработана тепловентиляционная установка, состоящая из четырех воздуховодов-теплообменников, вытяжного и нагнетательного вентиляторов и ГИГ, направленно действующих на обогреваемую птицу. Продукты сгорания газа поступают в теплообменник типа «труба в трубе» и вентилятором удаляются наружу через внешнюю трубу. Приточный вентилятор подает в помещение свежий воздух, нагреваемый в теплообменнике за счет теплоты продуктов сгорания.
Применение систем лучистого отопления для зданий сельскохозяйственного назначения, как показал опыт их эксплуатации, позволяет не только создавать необходимые условия микроклимата в помещениях, но и интенсифицировать производство. Так, во многих хозяйствах Башкирской АССР до внедрения систем отопления с ГИГ искусственно сдерживалось получение приплода свиней в течение года, так как много молодняка зимних опоросов погибало. Получение приплода в зимний отопительный период (ноябрь—февраль) после внедрения ГИГ значительно увеличилось. Кроме того, возросла и сохранность молодняка. Так, в Башкирской АССР в колхозе им. В. И. Ленина опорос увеличился на 99 %, сохранение молодняка возросло с 72,8 (до внедрения) до 97,6 % (после внедрения); в колхозе им. Нуриманова опорос увеличился в зимний период почти в 4 раза, а сохранение молодняка возросло с 80 до 100 %- В совхозе «Щучинский» Кокчетавской области падеж молодняка птицы доходил до 20%, а после того как птицефермы стали отапливать ГИГ, падеж уменьшился до 6 %.
Натурные наблюдения за работой систем лучистого отопления с ГИГ показали, что такие системы, запроектированные с учетом особенностей работы газовых горелок, теплообмена в помещении, допустимой дозы облученности и других факторов специфического плана, позволяют создать благоприятные параметры микроклимата и экономить теплоту, особенно в помещениях с большой кратностью воздухообмена.
