Computer simulation study – Introduction

Климатические условия внутри коровника с различным строительством и различными внешними климатическими условиями могут быть симулированы с помощью модели ANIPRO[1]. С помощью модели ANIPRO были сделаны расчеты для коровников с теплоизоляцией и без нее с внешней температурой от +10 C до -28C и с относительной влажностью внешнего воздуха в 83%.

Коровник для содержания 120 коров имеет длину в 73 м. и ширину в 17,5 м. Высота боковых стен равна 2,5 м. и высота конька крыши 7,25 м. Молочные коровы дают производительность в 25,5 кг молока в день и в среднем весят 600 кг.

Два типа построек для содержания коров были протестированы:

TA:          Construction with nil thermal insulation with a heat resistance of the outer walls

0,3 м2К/Ватт и крыши в 0,07 м2К/Ватт

TC: Строительство с высокой теплоизоляцией при термостойкости внешних стен в 2,2 м2К/Ватт и крыши в 2 м2К/Ватт

Термостойкость стен:

Нулевая теплоизоляция: неизолированные панели из обшивочного листа – 0,3 м2К/Ватт

Высокая теплоизоляция: Сэндвич-панели с полистиролом в 0,07 м – 2,2 м2К/Ватт

Термостойкость крыши с высокой теплоизоляцией:

Нулевая теплоизоляция: дисперсно-армированные бетонные плиты без теплоизоляции – 0,07 м2К/Ватт

Высокая теплоизоляция: дисперсно-армированные бетонные плиты с полистиролом в 0,07 м – 2,0 м2К/Ватт

Вентиляция коровников создана с помощью естественной вентиляции с эффектом самотяги (дымохода). Эффект самотяги (дымохода) основывается на разнице высоты входа и выхода воздуха. Коровники имеют открытое отверстие в коньке крыши и закрываемые отверстия (окна) в стенах. Рассчитаны две нормы естественной вентиляции:

 

Норма 1: Низкая вентиляция с воздухозаборными отверстиями в боковых (внешних) стенах в 0,01 м и отверстием в 0,02 м в открытом коньке.

Норма 2: Высокая естественная вентиляция с воздухозаборными отверстиями в боковых (внешних) стенах в 0,8 м и отверстием в 0,8 в открытом коньке.

В таблице 1 показаны рассчитанные комбинации конструкций и нормы вентиляции.

 

Таблица 1 Комбинации построек и нормы вентиляции.

Теплоизоляция

Нормы вентиляции

Low                                         High

Нулевая

TA1

TA2

Высокая

TC1

TC2

Результаты подсчетов даны в таблицах 2, 3, 4, и 5. при внешних температурах –28, -20, -10, 0 и +10C даются следующие результаты:

 

2.    Results

Внутренняя температура (°C) – Температура воздуха внутри коровника

Relative Humidity (%)  – Relative humidity of the air inside the cow house

Концентрация CO (%) – Концентрация углекислого газа в воздухе внутри коровника

Смена воздуха (/час) – Полная замена воздуха внутри коровника, осуществленная за час

Состояние Крыши – Состояние крыши внутри коровника: Сухо; Конденсация или Обледенение

 

Таблица 2: Результаты климатических условий внутри коровников без теплоизоляции и с низкой вентиляцией при различной внешней температуре (TA1).

 

Внешняя температура (°C)

-28

-20

-10

0

+10

Внутренняя температура (°C)

-13.8

-7.9

0

8.5

1.7

Относительная влажность (%)

100

100

100

100

100

Концентрация CO (%)

0,40

0,40

0,43

0,47

0,57

Смена воздуха (/час)

1,9

1,5

1,1

0,9

0,6

Состояние крыши

лед

лед

лед

Сыро

Сыро

Таблица 3:  Результаты климатических условий внутри коровников без теплоизоляции и с высокой вентиляцией при различной внешней температуре (TA2).

TA2

Внешняя температура (°C)

-28

-20

-10

0

+10

Внутренняя температура (°C)

–*)

-15,1

-5,6

4,2

14

Относительная влажность (%)

–*)

100

78

74

72

Концентрация CO (%)

–*)

0,08

0,08

0,08

0,08

Смена воздуха (/час)

–*)

15,5

11,6

9,3

7,4

Состояние крыши

–*)

лед

лед

Сухо

Сухо

*) выходит за пределы модели

 

Таблица 4: Результаты климатических условий внутри коровников с теплоизоляцией и низкой вентиляцией при различной внешней температуре (TC1).

TC1

Внешняя температура (°C)

-28

-20

-10

0

+10

Внутренняя температура (°C)

-7,7

-1,2

7,5

16,3

24,1

Относительная влажность (%)

100

75

56

55

60

Концентрация CO (%)

0,23

0,22

0,21

0,21

0,20

Смена воздуха (/час)

4,4

2,5

2,2

2,0

1,6

Состояние крыши

лед

Сухо

Сухо

Сухо

Сухо

 

Таблица 5: Результаты климатических условий внутри коровников с теплоизоляцией и высокой вентиляцией при различной внешней температуре (TC2).

TC2

Внешняя температура (°C)

-28

-20

-10

0

+10

Внутренняя температура (°C)

–*)

-14,8

-5,2

4,6

14,5

Относительная влажность (%)

–*)

92

72

69

68

Концентрация CO (%)

–*)

0,08

0,07

0,07

0,07

Смена воздуха (/час)

–*)

17,7

13,9

11,6

10,2

Состояние крыши

–*)

Сухо

Сухо

Сухо

Сухо

*) выходит за пределы модели

In the figures 1 and 2 the results of the calculations are given at the outside temperatures of –28, -20, 10, 0, and +10 °C. Figure 1 shows the inside temperatures of the different building constructions with the various ventilation rates. Figure 2 shows the relative humidity of the both building constructions with the different ventilations rates.

Figure 1: Inside air temperature at different outside temperatures of two building constructions with the different ventilation rates.

Figure 1 shows there is no difference in inside temperature as well in the uninsulated as in the heavy insulated cow houses wit h a high ventilation rate. In average there is a difference of 7 degrees in inside temperature between the uninsulated cow house and the heavy insulated cow house both with a minimum of ventilation.

Figure 2: Relative humidity of inside air at different outside temperatures of two building constructions with different ventilation rates.

Figure 2 shows in the uninsulated cow house with low ventilation a relative humidity of 100 % at the outside temperatures form -28 up to +10 degrees C. There is almost no difference  in relative humidity  between the uninsulated cow house and the insulated cow house both with high natural ventilation , The heavy insulated building with low ventilation rate gives the lowest relative humidity in the range from –10 °C up to  0 °C. Only at the lowest outside temperature in the heavy insulated cow house with low ventilation there is condensation and ice underneath of the insulated roof construction.

 

1.1.1     Conclusions

При содержании дойных коров в области экстремально низких внешних температур, строительство зданий с высокой теплоизоляцией и низкой нормой вентиляции приводит к самому лучшему результату. Внутренние температуры возрастут и снизится возможность обледенения таких поверхностей, как стены, крыша или пол.

Декабрь 2005

If you are interested to find out more on this subject, don’t hesitate to Contact us or Leave your contact details and we will contact you.

Herd Health Consultancy

Herd Health Consultancy is a Dutch consultancy firm that specialises in consultancy for dairy farm owners.

ru_RUРусский