Основы проектирования энергоэффективных ферм для крупного рогатого скота

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ОЦЕНКИ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ФЕРМ КРС

В последнее время оценка энергоэффективности зависит не только от стоимости материалов и строительства в целом, а также от эксплуатационных качеств здания. Животноводство является одним из основных потребителей энергии в сельском хозяйстве. Удельный вес потребляемой животноводством энергии в различные периоды времени составляет 17,2-21,3 % от общего энергопотребления при производстве сельскохозяйственной продукции, а в энергообеспечении стационарных процессов его доля еще больше – 35-49 %. Анализ потребления энергоресурсов по отраслям животноводства показывает, что фермы для содержания крупного рогатого скота являются основными потребителями энергии в животноводстве (на их долю приходится 46-51,5 % от общего энергопотребления в отрасли).

Холодные животноводческие помещения для содержания крупного рогатого скота рекомендуется использовать в зонах с теплым климатом. В районах же с суровыми зимами необходимо строить животноводческие помещения, ограждающие конструкции которых имеют высокие физико-химические свойства. Применяемые в настоящее время типы ограждающих конструкций имеют достаточно высокие теплозащитные качества. Так, для коровников коэффициент термического сопротивления стен в зависимости от параметров наружного и внутреннего воздуха составляет 1,1-1,3 м² ·ч·°С/ккал. Однако для сохранения тепла в животноводческих помещениях с естественной вентиляцией без дополнительного подогрева приточного воздуха ограждающие конструкции должны иметь более высокие физико-химические характеристики. Коэффициент термического сопротивления должен находиться в пределах для стен 1,5-2,5, дверей и ворот – 1-1,5, окон – 0,5-0,8 м² ·ч·°С/ккал. Таких показателей можно добиться, используя местные строительные материалы (дерево, саман, камышит, соломенные блоки, ракушечник, природный камень, пустотелый кирпич и др.), утепляя чердаки, полы и отказавшись от уборки навоза гидросмывом. Площадь окон должна быть минимальной, остекление их в зависимости от климатических условий – двойное или тройное с расстоянием между стеклами 100-150 мм.

3.1. Энергетическая эффективность ферм КРС с многослойными конструкциями стен

В настоящее время оценка энергоэффективности здания сводится к составлению энергетического паспорта здания, что очень распространено для

жилищного строительства, но пока мало применило для сельскохозяйственного. Энергетический паспорт предназначен для подтверждения соответствия показателей энергосбережения и энергетической эффективности здания по теплотехническим и энергетических критериям. Одним из важных направлений энергосбережения в сельскохозяйственных зданиях является повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций. Стены служат для защиты животных от зимних холодов и летней жары, а также от сквозняков в любое время года. Комфортная температура для коровы колеблется между –5 °С и +15 °С. Стены делают прочными, морозоустойчивыми, гладкими, долговечными, обладающими наибольшей способностью противостоять потерям тепла в холодную зиму. Основой энергоэффективного решения конструкции «Сельская стена» является использование в качестве утеплителя прессованных соломенных блоков.

Наиболее применяемыми ограждающими конструкциями на сегодняшний день являются многослойные. Проведем оценку энергоэффективности для следующих конструкций стен: панель типа сэндвич (Обшивка панели – тонкие листы стали и утеплитель минеральная вата); типовое решение – железобетонная панель, утепленная фибролитовой плитой и многослойная конструкция «Сельская стена» на основе экологически чистого энергоэффективного местного утеплителя.

Теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции за отопительный период, кВт·ч, определяют по формуле:

1
Qtry  0,024 Dd  Ani , (1)
Ri

где Dd – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут; определяют по формуле:

Dd   tint  tht  zht , (2)

где tint –температура внутреннего воздуха в здании (для коровника принимаем 10 °С); tht , zht – средняя за отопительный период температура наружного воздуха,°С, и продолжительность, сут., отопительного периода со средне суточной температурой наружного воздуха ниже 8 °С (по СНиП 23-01-99*); Ri – приведенное сопротивление теплопередачи, м² °С/Вт, стен, принимают по проектным данным или расчетам по СНиП 23-02-2003 согласно фактической конструкции; Аi – площадь, м² стены; n – поправочный коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. Для наружных стен n = 1.

Оценка теплопотерь проводилась для 1 м² стен с различными конструктивными решениями для Саратовской области. Результаты сравнения представлены в таблице 7 и на рисунке 9.

Таблица 7

Результаты расчета теплопотерь через 1 м² стены за отопительный период

Для сравнительной оценки энергетической эффективности предложенного конструктивного решения МС было разработано объемно-планировочное решение фермы по производству молока на 100 голов КРС для Саратовской области и рассчитаны энергетические паспорта с различными конструктивными решениями стен фермы (рисунок 10). Ферма в плане имеет размеры 21  70 м, общая площадь внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций, включая покрытие и пола помещения – 4547,0 м² , – «отапливаемый» объем здания, принимаемый равным объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждающих конструкций составляет 5385 м³ .