Системы вентиляции в птицеводстве: сравнительный анализ

Системы вентиляции в птицеводстве:
сравнительный анализ
Эдуард С.Маилян
Кандидат ветеринарных наук
Заместитель технического директора
Ведущий специалист по птицеводству
ООО «ТехКoрм»
Роль вентиляции в современном птицеводстве трудно переоценить. Ей сегодня уделяется
намного больше внимания, чем когда бы то ни было. Это стало особенно заметно в течение последних 5-7 лет, за которые генетика сельскохозяйственной птицы совершила огромный скачок
вверх.
Быстро растущие кроссы птицы нуждаются в значительных объемах свежего, свободного от
пыли и патогенной микрофлоры воздуха, а также – в оптимальной температуре и влажности.
В современном птицеводстве неразрывно связаны два понятия: микроклимат и стресс. И
недооценка этой связи зачастую оборачивается огромными потерями.
Неоптимальные настройки как минимальной (зимней), так и максимальной (летней) вентиляции, а также переходных режимов (весна, осень) неминуемо сказываются на самочувствии
птицы и закономерно - на результатах ее выращивания.
Отставание в росте и развитии птицы, снижение конверсии корма, повышенный падеж по
причине хронической респираторной болезни, поствакцинальных осложнений, проблем с конечностями, асцитов и синдрома внезапной смерти – вот лишь часть проблем, которые возникают на фоне неоптимального микроклимата в птицеводческих помещениях.
Особенность вентиляции в птицеводстве заключается в ее непосредственной зависимости от
направления продуктивности птицы (мясное, яичное), ее возраста, живой массы, географической зоны и сезонных колебаний климата.
Какие же системы и принципы существуют для поддержания микроклимата в птицеводческих помещениях, и чем они отличаются?
Вентиляция – это не просто воздухообмен в птичнике. Если бы это было так просто, то она не
считалась бы одной из важнейших составляющих успешной технологии выращивания птицы.
Вентиляция – это один из неотъемлемых компонентов контроля и поддержания оптимального
микроклимата в птичнике.
В зависимости от климатической зоны, где выращивается птица, и используемой системы вентиляции, все птичники можно условно разделить на открытого и закрытого типа. Последние, в зависимости от расположения приточно-вытяжного оборудования можно классифицировать на:
- крышную
- поперечную (стенная)
- продольную (торцевая)
- тоннельную и
- системы с интегрированной системой сушки помета (клетка)
Птичники ОТКРЫТОГО типа
Открытыми считают птичники, для которых внутренняя температура всегда одинакова с внешней. В прошлом эта система была распространена повсеместно, однако сегодня она практикуется лишь
в жарких климатических зонах.
Такие птичники отличаются широкой свисающей кровлей, предотвращающей попадание солнечных лучей и дождя через открытые стены внутрь птичника. Боковые стены обычно высотой 0,5-1м.
Оставшаяся же часть стены – полностью открыта и защищена проволочной сеткой. Иногда стены бывают построены из кирпича с большим количеством сквозных отверстий.
В птичниках открытого типа практически невозможно контролировать микроклимат, поскольку
температура и воздухообмен всецело зависят от погоды.
При необходимости дополнительного обогрева (в первые дни жизни цыплят) применяется локальный обогрев (брудеры). Пожалуй, единственное преимущество птичников такого типа – низкая
себестоимость при строительстве.
1
Птичники ЗАКРЫТОГО типа
Зарытые птичники характеризуются тем, что позволяют поддерживать микроклимат внутри независимо от внешней температуры. Это достигается за счет применения системы вентиляции.
Различают 2 типа систем вентиляции:
- Естественная
- Принудительная (механическая)
Необходимо помнить, что залогом успеха работы любой из систем вентиляции закрытого типа является максимальная герметичность помещения. Это неотъемлемое первоначальное требование к
помещению, где необходимо поддерживать нормативные параметры микроклимата и воздухообмена.
Естественная вентиляция
Закрытые птичники с системой естественной вентиляции снабжены системой жалюзи, штор или
приточных окон в боковых стенах и открытыми вентиляционными шахтами (каминами) в крыше. Эти
механизмы могут работать как в ручном, так и в автоматическом режиме.
Принцип работы такой системы основан на способности легкого теплого воздуха подниматься
вверх, а тяжелого холодного – опускаться вниз.
Теплый воздух, покидающий птичник через крышные шахты, за счет эффекта Вентури* (* «эффект инжекции потока», закон Бернулли) создает в помещении разрежение, которое засасывает через
стенные жалюзи холодный внешний воздух.
Кроме того, через открытые стенные жалюзи внутрь птичника может беспрепятственно проникать ветер с улицы, создавая естественный сквозняк.
У естественной вентиляции есть несколько преимуществ:
- Низкие энергозатраты
- Отсутствие зависимости от перебоев с электроэнергией
- Низкая себестоимость по сравнению с системой принудительной вентиляции
Но есть и недостатки:
- Основной из них – это полная зависимость от внешней погоды. Так, если снаружи жарко и
безветренно, то воздухообмен внутри птичника почти неощутим.
- Невозможность точной регулировки уровня вентиляции
- Зависимость уровня максимальной вентиляции от места расположения шахт в крыше и жалюзи в стенах.
- А также зависимость от: уклона крыши, скорости и направления ветра, разницы между внешней и внутренней температурой.
Таким образом, обобщая и, вероятно, вопреки ожиданиям многих, можно сказать, что птичники
закрытого типа с естественной системой вентиляции – непригодны для выращивания птицы в жарких
климатических зонах.
Кроме того такая система вентиляции неприемлема для ситуаций, когда необходим точный контроль температуры, влажности и качества воздуха в птичнике – как например в бройлерном птицеводстве в условиях умеренного климата.
Поэтому такой тип вентиляции чаще применяют в помещениях для содержания свиней и крупного рогатого скота.
В условиях высоких внешних температур предпочтение стоит отдать птичникам открытого или
закрытого типа с принудительной системой вентиляции и охлаждения.
Принудительная (механическая)
вентиляция
Работа принудительной вентиляции основана на разнице между давлением воздуха внутри и снаружи птичника.
2
В зависимости от этого ее можно разделить на вентиляцию, работающую:
• на отрицательном (пониженном) давлении или «разрежении» - большинство систем,
где воздух выбрасывается из птичника, создавая определенное разрежение внутри и пассивно засасывая воздух извне.
• на положительном (повышенном или избыточном) давлении - где нагнетаемый воздух
(часто на старых отечественные фабриках) «надувает» птичник, а также на прародительских фабриках, где поступающий воздух подвергается тщательной предварительной
очистке, санации и/или обогреву.
• на равном давлении, когда и на приточке и на вытяжке установлены электродвигатели.
Большинство систем вентиляции сегодня основано на принципе разрежения.
Рис. 1. Принцип разрежения
В зависимости от расположения вентиляторов различают 3 основных вида принудительной вентиляции
- Крышная
- Поперечная
- Продольная (включая тоннельную)
Крышная вентиляция
Используется преимущественно в условиях умеренного и холодного климата, а также в так называемых моноблоках, где под одной крышей могут располагаться от двух до шести залов. При этом вытяжные вентиляторы располагаются непосредственно в крыше или торце птичника, а приточные клапаны – в боковых стенах и (или) в крыше – как в случае с центральными залами моноблоков.
Преимущество такой системы в зимний период заключается в том, что она, при правильной
эксплуатации, снижает риск падения поступающего извне холодного воздуха на птицу и подстилку.
Недостаток ее в том, что необходим монтаж большого количества шахт и вентиляторов в крыше,
а мойка их довольно затруднительна.
Поперечная вентиляция
Преобладает в регионах с существенным перепадом температур, а также иногда в двухэтажных
птичниках. При этом в одной боковой стене птичника монтируются вытяжные вентиляторы, а в другой – приточные форточки (клапаны).
Зимой и в режиме минимальной вентиляции - при использовании только части вытяжных вентиляторов, достичь оптимального, однородного микроклимата в помещении почти невозможно, поскольку создается неравномерное распределение воздуха и появляются «мертвые» зоны.
Летом такая вентиляция не обеспечивает должного охлаждения птицы. Сегодня встретить такие
птичники – редкость.
3
Продольная вентиляция
Продольная вентиляция предполагает движение воздуха вдоль птичника, где вытяжные вентиляторы расположены в торце, а приточные клапаны — вдоль стен и (или) во фронтальной части.
а). Естественная вентиляция
б). Крышная вентиляция на разрежении
(приток пассивный)
в). Мертвые зоны при поперечной вентиляции
г). Крышная вентиляция на равном давлении
(приток активный)
д). Крышная вентиляция (минимальная)
ж). Тоннельная вентиляция со стенным
притоком
Рис. 2. Виды вентиляции.
е). Тоннельная вентиляция с фронтальным охлаждаемым притоком
з). Комбитоннельная (переходная) вентиляция
4
Тоннельная вентиляция - это оптимальное решение для регионов с жарким климатом. По своей
сути – это один из режимов работы продольной вентиляции, когда большие вытяжные вентиляторы
выбрасывают огромные массы воздуха через торцевую часть птичника, создавая в помещении высокое
разрежение. Поступающий через боковые и (или) фронтальные приточные окна воздух движется с
большой скоростью, создавая эффект охлаждающего «бриза». Стенные форточки при этом полностью
закрыты, превращая птичник в «тоннель».
В основе работы этой системы лежит конвекционный принцип охлаждения за счет высокой скорости движения воздуха на уровне птицы.
В сильную жару такая вентиляция особенно эффективная в сочетании с системой увлажнения.
Однако в зонах умеренных температур, особенно в межсезонье, когда колебания между дневной и
ночной температурами значительны, необходим очень плавный переход от минимальной к максимальной вентиляции. Этот эффект достигается за счет комбитоннельной (переходной) вентиляции,
которая подразумевает воздухообмен с постепенным привлечением всех вентиляционных мощностей,
кроме фронтальных приточных окон – то есть без создания высокой скорости движения воздуха на
уровне птицы (Рис. 2).
Эта система получила самое широкое распространение в птицеводстве. Она надежна, предсказуема и хорошо управляема при условии постоянного контроля работы приточного вентиляционного
оборудования и системы отопления.
Типы вентиляторов
Большинство вентиляторов, используемых в птицеводстве можно разделить на 2 типа:
- Осевые
- Центробежные
Первые подразделяются на:
- Маленькие – до 75 см в диаметре
- Большие или клиноременные – от 90 см в диаметре
Осевой вентилятор
Рис. 3. Виды вентиляторов.
Клиноременной вентилятор
Центробежный вентилятор
Работу осевых вентиляторов, в отличие от центробежных, можно регулировать. Они высокопроизводительны и эффективны.
Маленькие осевые вентиляторы прямого привода (пропеллер надет на двигатель) имеют
большое количество оборотов, управляемую частоту вращения. Преимущественно применяются в
птичниках с крышной (в каминах), поперечной вентиляцией (в стенах) или в качестве дополнительных вентиляторов при продольной вентиляции (в торце). Позволяют качественно управлять минимальной вентиляцией в самом начале откорма.
5
Вытяжной камин DACS
Вытяжной камин
Bigdutchman
Рис. 4. Внешний вид крышного вытяжного камина
Большие осевые или клиноременные вентиляторы (пропеллер сообщается с двигателем путем ременной передачи) работают на низких оборотах, как правило, с нерегулируемой скоростью вращения. Их преимущество перед маленькими осевыми вентиляторами – небольшое энергопотребление
невысокая цена. Их применяют как основные в птичниках с торцевой вытяжкой и при тоннельной
вентиляцией.
Центробежные вентиляторы («улитки») сегодня на предприятиях встречаются все реже.
Раньше их применяли повсеместно для принудительного нагнетания воздуха из так называемой «вентиляционной камеры» птичника летом напрямую с улицы летом, а зимой - через водяные калориферытеплообменники. Их приоритетной задачей в начале откорма является, в большей степени просушка и
обогрев помещения (совместно с локальными брудерами), чем вентиляция. Такое совместное использование системы вентиляции и обогрева крайне неэффективно. За счет высокой производительности
центробежных вентиляторов она работает преимущественно по принципу избыточного давления. Для
обогрева всего птичника необходима огромная масса предварительно прогретого воздуха. При ручном
управлении такой системы поддерживать стабильный микроклимат крайне сложно, особенно при низких внешних температурах. В результате в птичниках нередко наблюдаются сквозняки и выраженная
температурная зональность (Рис. 5, 6).
Рис. 5. Вентиляционная камера с центро- Рис. 6. Птичник с системой централизобежным вентилятором, водяным калори- ванного обогрева через принудительный
фером и окном для забора внешнего воздуха. приток воздуха по полиэтиленовым рукавам. Вытяжка стенная. Полностью ручное управление.
6
Приточные клапаны
Многие считают, что вентиляторы – самая важная часть вентиляционной системы. Но это не
совсем так. Вентиляторы, безусловно, важны, но они всего лишь выполняют функцию удаления из
птичника заданного количества воздуха. В условиях контролируемого микроклимата намного важнее
не то, как воздух покидает помещение, а то откуда и как он поступает, а также где и с какой скоростью
движется. Именно такие факторы при неправильной эксплуатации механической вентиляции создают
большинство проблем (Рис. 7).
Важнейшую роль в управлении вентиляцией птичника играют приточные форточки/клапаны,
чья конструкция, расположение, настройка и работа отвечают за траекторию движения воздуха и, тем
самым, определяют эффективность работы всей вентиляционной системы в целом. В конечном итоге –
это залог ветеринарного благополучия и результатов выращивания птицы.
Рис. 7. Оптимальная траектория движения воздуха в зависимости от возраста птицы
и сезона.
Очень важно иметь постоянный, заранее рассчитанный объем вытяжки (исходя из поголовья и
живой массы, а также в зависимости от внешней и внутренней температуры) и четко отлаженный режим работы приточных клапанов, за счет которого достигается необходимое разрежение в помещении.
Так в холодное время года, разрежение, создаваемое работой вытяжных вентиляторов и регулируемое количеством и степенью открытия приточных клапанов, позволяет избежать падения холодного поступающего воздуха на птицу и подстилку. Поэтому в зимнее время разряжение в птичнике
должно быть выше, чем летом.
Существуют несколько разновидностей приточных клапанов (Рис. 8):
• Шторы (самые дешевые) используются в птичниках с естественной и механической вентиляцией. Их можно регулировать в ручном или автоматическом режиме. Последний предпочтителен для
зон с большими колебаниями между дневной и ночной температурой.
• Форточки с клапаном обычно изготовлены из дерева или пластика, размещают вдоль боковых
стен птичника. Клапан позволяет регулировать количество и, что особенно важно - направление поступающего в птичник воздуха. Обычные клапаны эффективно предупреждают падение холодного
внешнего воздуха на птицу в зимнее время, однако не позволяют направить свежий воздух на птицу с
жаркую погоду. Это частично решается путем правильного выбора высоты монтажа клапанов в стене,
либо расположением их в два ряда: верхний (зимний) и нижний (летний)
7
• Форточки с дополнительным летним клапаном имеют преимущества по сравнению с
предыдущими. В жаркую погоду основной клапан закрывается, а весь воздух поступает непосредственно на птицу через открытый нижний клапан.
• Форточки с клапаном, опрокидывающимся вниз – позволяют регулировать потоки воздуха
как зимой, так и летом, способны герметично закрывать просвет и направлять потоки воздуха под любым углом.
• Форточки со скользящей вниз заслонкой и несколькими направляющими - относительное
новое решение на рынке вентиляционного оборудования, позволяющее управлять потоками воздуха
даже при минимальном разрежении.
• Маленькие крышные форточки – интересны только в условиях холодного и умеренного
климата. Поступающий через них воздух успевает немного прогреться под кровлей птичника прежде
чем опуститься до уровня птицы.
• Крышные камины прямоугольного сечения с двусторонними клапанами – удачный вариант решения для моноблоков, в стенах которых нельзя сделать вентиляционных отверстий. Это по сути те же форточки, но они опускаются вместе с камином с крыши по середине птичника.
• Крышные камины круглого сечения: с пассивным и (или) активным притоком и функцией
рециркуляции воздуха – наиболее распространенные в птичниках моноблочного типа.
a). Боковые шторы SCOV
г). Стенная
Dutchman
форточка
б). Крышная форточка Scov
Big д). Стенная форточка VDL
в). Стенная форточка VALCO
е). Стенная форточка со скользящей заслонкой Tulderhof
ж). Стенная форточка Chore- з). Стенная форточка Tulderhof и). Стенная форточка Tulderhof
Time
8
к). Крышная шахта Tulderhof
л). Приточный камин DACS
м). Приточный
Bigdutchman
камин
FAC
Рис. 8. Виды приточных клапанов (форточки и камины).
Вентиляция птичников с клеточным оборудованием
Основная задача вентиляции птичников с клеточным оборудованием по аналогии с помещениями напольного выращивания бройлеров – подача минимально необходимого количества воздуха зимой без создания сквозняков на уровне птицы, а также обеспечение максимального воздухообмена в
жаркий сезон для создания охлаждающего эффекта.
Такая вентиляция подразумевает сочетание стенной (поперечной или продольной), комбинированной и тоннельной фаз (Рис. 9, 10, 11, 12).
Рис. 9. Поперечная вентиляция клеточного птичника (min-max)
9
Рис. 10. Птичник с поперечной приточно-вытяжной вентиляцией.
Рис. 11. Комби-тоннельная вентиляция клеточного птичника
с крышной (min) и торцевой (max) вытяжкой
10
Рис. 12. Комби-тоннельная вентиляция клеточного птичника
с торцевой вытяжкой (min – max)
Сушка помета и вентиляция
Комбинация вентиляционной системы с сушкой помета была разработана специально для
птичников с клеточным содержанием яичной птицы или для напольных бройлерных птичников с вентилируемым полом. Это позволяет снизить запах, выделения аммиака, распространение мух и затраты
на транспортировку помета. Эффективность работы такой системы во многом зависит от температуры
и относительной влажности воздуха.
В птичниках с пометными каналами, расположенными под клеточными батареями, воздух поступает через крышные камины, опускается вниз, проходя через пометные каналы и удаляется боковыми
вытяжными вентиляторами. В этой системе помет длительно пребывает в каналах (в течение нескольких циклов содержания птицы), успевает подсохнуть и подвергнуться биодеградации. Однако у
этого процесса есть недостатки:
- высокий уровень аммиака и неприятный запах
- проблемы с мухами и грызунами
- недостаточная подсушка помета в условиях умеренного климата (Рис. 13)
В птичниках с раздельным расположением пометных и вентиляционных каналов принцип тот
же, что и у предыдущих, однако здесь помет находится в течение лишь одного цикла содержания
птицы, а воздух выбрасывается в торце птичника (Рис 14).
Птичники с подсушкой помета на пометной ленте – одна из последних разработок в птицеводстве.
Эта система была разработана для уменьшения выделения аммиака и неприятного запаха. Помет
подсушивается на ленте под клетками и удаляется из птичника 1-2 раза в неделю.
11
Рис. 13. Птичник с пометными каналами
(старого образца)
Рис. 14. Птичник с раздельным расположением пометных и вентиляционных каналов
Современный рынок вентиляционного оборудования представлен целым рядом компаний, мировые лидеры среди которых: Big Dutchman, Fancom, VDL, Hotraco, Chore-Time, Plasson, Tulderhof,
Rotem, DACS, Scov, Val-Co, Jansen, Munters, Exafan и другие.
Выбор той или иной фирмы должен базироваться на нескольких принципах: профессионализм
и репутация производителя, опыт работы в соответствующей стране и климатических условиях, качество оборудования, возможность получения быстрого технического сопровождения и консультаций,
простота и надежность настройки и эксплуатации оборудования и контроллеров, цена и доступность
запчастей на местном рынке.
Однако система обеспечения оптимальных условий для содержания птицы не ограничивается
только приточно-вытяжной вентиляцией. Она включает такие неотъемлемые компоненты, как оборудование для обогрева (отопления) в холодное время года и охлаждения в жару, а также электронные
контроллеры, которое позволяют автоматизировать работу всего оборудования, имеющегося в птичнике, многократно упрощая работу обслуживающего персонала. Настройка контроллеров зачастую
требует серьезных технических знаний, а также понимания биологических потребностей птицы и особенностей ее поведения.
.
Заключение
Система вентиляции современного птицеводческого помещения крайне важна и не менее сложна как в плане выбора, так и управления ею.
Какого производителя или поставщика оборудования вы выберете, как и для чего оно будет
монтироваться в помещении птичника: ответы на эти вопросы зависят от глубины знания принципов
обеспечения оптимального микроклимата для птицы с учетом конструкции птичников, географического расположения и климатических условий вашего предприятия.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Air inlet design and control. WP. Vol 10. #3. Alex Oderkirk, 2003.
2. Appropriate design of housing cooling in tropical areas. WP. Vol17. #9. 2001.
3. Enhancing production at high ambient temperature. WP. Vol 17. #11. Simon M.Shane, 2001.
4. How to keep your birds cool. WP. Vol 21. #6. Jan Hulzebosch, 2005.
5. Teaming up with a climate computer for perfect climatic conditions. WP. Vol 18. # 11. Wiebe van der
Sluis, 2002
6. The Importance of Temperature Control in Optimizing Chick Health. WP, Vol 22. #3. Ron Meijerhof,
2006.
7. Ventilation systems vital to poultry houses. WP. Vol 20. #11. Jan Hulzebosch, 2004
8. What effects the climat in the poultry house? WP. Vol 20. #7. Jan Hulzebosch, 2004
12