Projektowanie chlewni - gdzie najłatwiej popełnić błąd? Wentylacja obiektu - cz.2.

Zacznijmy od podstawowego pytania. Jakie są zadania i rola systemu wymiany powietrza i dlaczego ich właściwy dobór ma tak istotne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania obiektu?

Najważniejsze zadania systemu wymiany powietrza to: odprowadzenie z chlewni ciepła związanego w parze wodnej, amoniaku produkowanego w chlewni oraz dwutlenku węgla wydychanego przez zwierzęta. Szczególnie ważne jest spełnienie pierwszego z wymienionych celów, czyli odprowadzenie produkowanego przez zwierzęta ciepła związanego (drugi rodzaj to ciepło wolne).

W chlewni, wraz ze wzrostem temperatury, wzrasta produkcja niekorzystnego ciepła związanego (jak pokazano na wykresie nr 2). Wilgotność powietrza wzrasta do tego stopnia, że w skrajnych wypadkach dochodzi do „utopienia się" zwierząt. Wniosek jest oczywisty. Para wodna z zawartym w niej ciepłem musi być z budynku usunięta.

Bardzo ważnym etapem w projektowaniu systemów wymiany powietrza jest poprawne wyliczenie nominalnego zapotrzebowania powietrza dla zwierząt oraz prawidłowe rozmieszczenie wszystkich elementów systemu i określenie maksymalnego i minimalnego nominalnego zapotrzebowania zwierząt na powietrze.

Kolejnym, ważnym aspektem projektowania systemu wentylacji jawi się problem dostarczenia powietrza do budynku i jego transportu we wnętrzu obiektu. Najczęściej stosowanym i najwygodniejszym sposobem jest dostarczenie powietrza otworami wlotowymi lub szczelinami umieszczonymi w ścianach podłużnych obiektu, bądź w okapie (system dyfuzyjny). Nie nagniemy podstawowych praw fizyki, znanych z teorii aerodynamiki, ale możemy je wykorzystać.

Np. do transportu powietrza wewnątrz budynku wykorzystuje się, znany z aerodynamiki, efekt Coanda. Polega on na ślizganiu się strumienia powietrza po dostępnych, nieodległych płaszczyznach oraz dyfrakcji (ugięciu) strumienia powietrza na szczelinach.

Badania laboratoryjne wykazały także, że strumień powietrza przy przejściu przez szczelinę (może to być jakikolwiek otwór wlotowy), ugina się pod kątem 24º, co oznacza 12º w górę i 12º w dół, tak jak pokazano na rys. 2A. Prawidłowe rozmieszczenie otworów wlotowych i wykorzystanie efektu Coanda zapewnia należyty transport powietrza i wentylację obiektu. Na rys. 2B pokazano bieg strumienia powietrza po przejściu przez otwór wlotowy (efekt Coanda).

Ważne jest, aby tak zaprojektować sufit czy stropodach chlewni, aby stanowił jak najbardziej płaską powierzchnię i aby nie znajdowały się na nim przeszkody pionowe, zakłócą one bowiem transport powietrza. Jeśli już takie przeszkody wystąpią, należy stosować ekrany belek i w ten sposób przeciwdziałać możliwym ograniczeniom występowania efektu Coanda. Na rys. 2C przedstawiono możliwe ograniczenia tego efektu i sposoby przeciwdziałania.

• Szczeliny i otwory wlotowe należy sytuować:
• gdy sufit (stropodach) chlewni jest wykonany ze spadkiem, górną krawędź otworu wlotowego należy usytuować ok. 30 cm pod sufitem (rys. 3A)
• gdy sufit stanowi płaszczyznę prostopadłą do ściany (płaską), otwór wlotowy należy sytuować 70 cm pod sufitem (rys. 3B).

Wielkość wymiany powietrza oraz rozpiętość obiektu definiuje wysokość pomieszczenia, a co za tym idzie wysokość budynku. Projektanci stosują do tego celu specjalistyczne programy obliczeniowe. Warto jednak pamiętać, że warunkiem podstawowym umieszczenia wlotów powietrza tylko w jednej ścianie podłużnej budynku jest nieprzekroczenie rozpiętości 14 m. Przy większej rozpiętości konieczne jest sytuowanie zaworów wlotowych w obu ścianach podłużnych, co przekreśla jego przydatność w sektorach: porodowym i odchowalni prosiąt, gdzie powietrze musi być wstępnie „podgrzane" w wydzielonych wzdłuż komór korytarzu. Za to, doskonale sprawdza się w sektorach: poczekalni dla loch i tuczu.

Usytuowanie kanałów wyciągowych nie jest tak ważne. W na ogół stosowanych systemach podciśnieniowych przepływ i rozkład powietrza są raczej równomierne, a zadaniem wentylatorów jest wytworzenie właściwego podciśnienia (najczęściej -10Pa). Należy jedynie zwrócić uwagę na prędkość powietrza pod samym kanałem wyciągowym. Bacznie natomiast należy przyjrzeć się ich parametrom technicznym. Lepszej jakości kanały wyciągowe, przy znacznie mniejszym poborze energii elektrycznej podczas pracy, mają nawet trzykrotnie większą wydajność. Efekt finansowy jest tu łatwy do przewidzenia.

Podobne zależności, co do wyposażenia chlewni, występują często. Zdarza się, że oszczędny inwestor płacąc mniej za tańsze urządzenie, w fazie użytkowania może przepłacić wielokrotnie.

Dysponując taką ogólną wiedzą o zasadach transportu powietrza wewnątrz budynku, hodowca może zastanowić się nad wyborem rodzaju systemu wymiany powietrza.

• Najczęściej stosuje się:
• system wentylacji podsufitowej - zakłada dostarczanie powietrza z zewnątrz przez szczeliny wlotowe na korytarz. Niezastąpiony dla sektorów: porodowego i odchowalni prosiąt.
• system wentylacji drzwiowej - również zakłada dostarczanie powietrza z zewnątrz na korytarz, z tym ze tak ukształtowany strumień ogrzanego powietrza kierowany jest do poszczególnych komór przez duży otwór u dołu drzwi. Przeznaczenie jak poprzednio, z tym że tańszy w realizacji, popularny w małych chlewniach
  
• system wentylacji dyfuzyjnej - zakłada wykonanie perforowanego sufitu, który zapewnia dostarczenie ogrzanego już powietrza poprzez szczelinę wlotową w okapie budynku. System praktycznie doskonały zapewniający równomierne dostarczanie powietrza do komór, ale niesłychanie kosztowny, wymagający na ogół podwójnego systemu docieplenia stropodachu, gdzie ogrzać musi się dostarczane powietrze.
• system wentylacji kominowej i poprzecznej - zakłada dostarczanie powietrza bezpośrednio z zewnątrz przez typowe wloty powietrza w ścianach podłużnych z obu lub z jednej strony budynku. Do zastosowania właściwie tylko w sektorach: poczekalni dla loch i tuczu ze względu na brak możliwości wstępnego ogrzania powietrza.

Zastosowanie któregoś z podanych wyżej systemów uwarunkowane jest wieloma czynnikami i musi każdorazowo uwzględniać przydatność wybranej opcji dla konkretnej inwestycji. Analiza taka jest podstawowym zadaniem projektantów.