Структурные составляющие по обоснованию эффективности технико-технологического планировочного решения животноводческого помещения для КРС

Введение. Обеспечение населения Российской Федерации молоком, мясом и продуктами их переработки во многом зависит от эффективности развития отрасли животноводства, и в частности ее сектора по производству продукции ферм КРС [1, 2]. Анализ отечественного и зарубежного опыта производства животноводческой продукции (мяса и молока) показывает, что при рыночной экономике ведения животноводческой отрасли реализационная конкурентность производимой продукции может быть достигнута при внедрении ресурсосберегающих технологий производства продукции, обеспечи- вающих рост количества и качества производимой продукции при снижении её себестоимости. Этому способствует качественное и нормированное кормление крупного рогатого скота, внедрение систем содержания животных, соответствующих физиологическим особенностям их содержания, и внедрение эффективных технико-технологических и планировочных решений животноводческих объектов (животноводческих помещений) при соблюдении норм технологического проектирования [3–7]. В то же время проведенное сравнение ряда проектно-технико-технологических и планировочных ре- шений животноводческих помещений КРС показывает, что при одинаковой их вместимости размерные параметры и капитальные затраты разнятся [8]. Это говорит о том, что необходим поиск новых технико-технологических решений и обоснованный структурный состав оценочных критериев их эффективности.

Методика исследований. В основу исследований был положен метод анализа известных научных данных в вопросах разработки известных технико-технологических и планировочных решений животноводческих объектов КРС и критериев оценки их эффективности, результаты которого позволили оценить значимость и направленность проводимых последующих разработок и исследований. В результате исследований использовался метод фиксации (замеров) размерных параметров животноводческого объекта и его внутренних технологических элементов, а также метод сопоставления показателей экономической эффективности производства и технико-технологических решений по сравниваемым объектам.

Результаты исследований и их обсуждение. Рациональное использование площади пола животноводческого помещения относительно общего количества животных, размещаемых в нем, является базовым начальным показателем, характеризующим эффективность принятого (разработанного) проектного решения. Однако значение этого показателя (критерия) зависит от ряда факторов: выбранной системы содержания животных, породы содержащихся животных и соответственно их физиологических размеров, востребованности количественного состава вспомогательных помещений, а также от уровня механизации технологических процессов и принципа привязки технологического оборудования относительно строительных конструкций. Для подтверждения этого нами были проведены исследования ряда патентных разработок и проектных планировочных решений помещений, сравнимых по мощности (поголовью) для содержания крупного рогатого скота. В результате полученных размерных параметров и их обработки был установлен широкий разброс по показателю использования животноводческого помещения под размещение животных. Учитывая, что по одному критерию нельзя оценить эффективность проектного решения, нами был изучен возможный спектр оценочных критериев и перечень исходных показателей для их расчетов. Исследованиями установлено, что в качестве исходных данных для расчета оценочных критериев эффективности планировочного решения животноводческого помещения могут быть приняты: внутренняя площадь пола помещения, мощность животноводческого помещения (численность размещаемых животных), площадь пола для одного животного (стойло; бокс; секция; нормативная площадь на 1 животное), нормативная площадь преддоильной площадки на 1 животное; площадь, занимаемая продольными и поперечными проходами; площадь пола под технологическим оборудованием и технологическими элементами для выполнения техно- логических процессов, нормативная площадь для перемещения (моциона) животных внутри животноводческого помещения; нормативная площадь под вспомогательные помещения; объем помещения и количество производимой продукции (в сутки; в год).

Выбранные для расчета исходные данные позволяют обосновать оценочные критерии эффективности разработанного технико-техно- логического и планировочного решения животноводческого помещения. Нами в качестве оценочных критериев эффективности предлагаются следующие показатели: оценочный критерий использования полезной стойловой (боксовой) площади помещения; критерий оценки вместимости помещения (коровника), критерий ис- пользования площади технологических проходов, критерий компенсации общей площади пола помещения произведенной продукцией. Расчет их предлагается производить по ниже при- веденным зависимостям.

Критерий использования стойловой (боксовой) площади помещения:

F b -I -п ст     ст ст л.ст

Kcm = р =р

F общ

• п ст. л

V _  F6  _б-*б " l6 " Пл. б " Пб. л!П\

K6 ="ғ=-----Ғ,

Fобщ       Fобщ где Fст – общая площадь, занятая стойлами, м2; Ғб- общая площадь, занятая под боксами, м2;

Ғ общ - общая площадь пола коровника, м²; Ь ст , Ь б - ширина стойла или бокса соответственно, м;

l ст , l б – длина стойла или бокса соответственно, м;

n л.ст, n л.б – число линий стойл или боксов соответственно, шт.;

n ст.л, n б.л – численность стойл или боксов в линии, шт.

Общая внутренняя площадь пола животноводческого помещения, предназначенная для непосредственного содержания животных, зависит от площадей, занятых под структурными технологическими элементами. Для разработанного технико-технологического и планировочного решения коровника общая площадь пола определяется по формуле

^Ғобщ  fот + fmnK + fmnn + fmid + fmnH + ^fпмlж

+ f тп , м²,

где f от – площадь для отдыха животных (стойла, боксы, секции), м²;

f тпк – площадь для выполнения технологического процесса кормления животных, м²;

f тпп – площадь для выполнения технологического процесса поения животных, м²;

f тпд – площадь для выполнения технологического процесса доения животных, м²;

f тпн – площадь для выполнения технологического процесса сбора и удаления навоза за пределами животноводческого помещения, м²;

f пмж – площадь пола для моциона животных внутри животноводческого помещения (в предлагаемом планировочном варианте для этого процесса используется площадь пола под навозным каналом), м²;

f тп – площадь пола, занимаемая под технологические проходы для обслуживающего персонала (продольные; поперечные).

В указанном перечне площадей не дается площадь, занимаемая помещениями производственного и обслуживающего назначения. Это связано с тем, что предлагаемым проектнотехнологическим решением предусматривается эти помещения разместить на втором уровне здания. При этом форма крыши – двухскатная ломаного профиля с мансардой производственного назначения. На площади пола мансарды предлагается выделять площади под помещение для приема, первичной обработки и временного хранения выдоенного молока, под помещение для подготовки зерна к скармливанию, площади под хранение кормов (корнеплоды), площади под помещения для хранения инвентаря, подстилки и временного отдыха работников. Размеры площади под помещения рассчитываются с учетом нормативных данных.

Критерий оценки вместимости коровника определяется по формулам:

F

К вмк = ғ ,           (4)

f _ст

К м.к .= " б ,             (5)

fб где fст – площадь стойла для животного, м2;

f б – площадь бокса для животного, м².

Критерий использования площади проходов определяется по формуле

^

К пр = ~,           ⁽⁶⁾

Fобщ где fпр – суммарная площадь технологических, служебных и эвакуационных проходов.

Критерий компактности технико-технологического, планировочного решения коровника определяется по формулам:

л в вн вн

K к. п. р       р      ,(7)

F _cт

V _ LBH Ввн/0\

K к. п. р         Т-,      ,(8)

Fб где Lвн – внутренняя длина помещения (здания), м;

В вн – внутренняя ширина помещения (здания), м.

Критерий компенсации общей площади помещения коровника произведенной продукции (молоко, мясо) определяется по формуле

G сут   G г

^Кк =      ;   —,         ⁽⁹⁾

Fобщ Fобщ где Gсут – произведенная продукция в сутки, кг(ц)/м2;

G г – произведенная продукция в год, кг(ц)/ м².

Учитывая рассмотренные и предлагаемые к использованию оценочные критерии, а также технологические особенности содержа-   предлагается к рассмотрению в рамках практи- ния крупного рогатого скота, используемое на   ческого использования технико-технологичес- фермах КРС на данный момент технологиче-   кое и планировочное решение коровника вме- ское оборудование, разработанное на стадии стимостью 50 голов КРС (рисунок 1).

научных и патентных разработок [9, 10], нами

1=43.0

I – зона отдыха (боксы); II – зона моциона, накопления и удаления экскрементов (моноблок с лопатой); III – зона кормления и поения с использованием самокормушки и автопоилок; IV – преддоильная площадка; V– зона доения; VI – скотопрогоны; 1 – боксы для отдыха коров; 2 – станок для кормящих коров; 3 – доильная установка УДС-3А;

4 – самокормушка; 5 – банк кормов; 6 – регуляторы потоков животных; 7 – ограждения с дверными проемами Рисунок 1 – Схема технологического планировочного решения коровника на 50 голов (на нулевом уровне – 0.00)

В указанном перечне площадей не дается площадь, занимаемая помещениями производственного и обслуживающего назначения. Это связано с тем, что предлагаемым проектнотехнологическим решением предусматривается эти помещения разместить на втором уровне здания (рисунок 2). При этом форма крыши принимается двухскатная ломаного профиля с мансардой производственного назначения. На площади пола мансарды предлагается выде- лять площади под помещение для приема, первичной обработки и временного хранения выдоенного молока, под помещение для подготовки зерна к скармливанию, площади под хранение кормов (корнеплоды), площади под помещения для хранения инвентаря, подстилки и временного отдыха работников. Размеры площади под помещения рассчитываются с учетом нормативных данных.

I – молочное отделение; II – помещение для персонала; III – санузел; IV – тепловой узел; V – электрощитовая;

• VI – вакуум-насосная; VII – помещение для инвентаря; VIII – помещение для хранения подстилки; IX – помещение приготовления кормов; X – помещение для инвентаря; XI – помещение для подстилки; 1 – электроводонагреватель ВЭП;

• 2 – стол канцелярский; 3 – резервуар-охладитель молока; 4 – установка для мойки молочной посуды; 5 – шкаф запасных частей; 6 – бункер-накопитель концентрированных кормов; 7 – бункера-накопители зерновых составляющих;

• 8 – дробилка кормов

Рисунок 2 – Схема технологического планировочного решения коровника на 50 голов

(на уровне пола мансарды 2,7–3,0 м)

Особенностью данного технико-технологического решения является использование в процессе кормления животных эксперимен- тальной, многофункциональной самокормушки, монтируемой в пристенном варианте (рисунок 3).

• 1    – несущая опорная стойка; 2 – распорная муфта; 3 – потолочное перекрытие; 4 – кормовой проем; 5 – узел крепления опорной стойки; 6 – продольная стена коровника; 7 – двухтрубный каркасный корпус; 8 – трубопровод подачи питьевой воды; 9 – трубопровод подачи воздуха; 10 – трубопровод подачи воды к автопоилке; 11 – подвод воздуха к устройству для обработки кожного покрова шеи; 12 – распорные стойки корпуса кормушки; 13 – ограничители; 14 – счесывающие устройства; 15 – распорная труба; 16 – автопоилка; 17 – трубопроводы подвода активированной воды для обработки кожного покрова шеи животного; 18 – рама устройства для обработки кожного покрова животного; 19 – трубопровод сжатого воздуха; 20 – контур подвода активированной воды и сжатого воздуха; 21 – пульсатор; 22 – пневмопобудитель; 23 – пневмоцилиндр; 24 – магистральный трубопровод подвода активированной воды; 25 – магистральный трубопровод подвода питьевой воды; 26 – магистральный трубопровод подвода сжатого воздуха; 27 – уплотнительные, теплоизолирующие пластины кормового проема; 28 – грубые корма;

29 – животные (коровы) в процессе кормления Рисунок 3 – Схема конструктивно-технологического решения самокормушки

Её использование позволяет сократить площадь пола помещения за счет исключения линий кормушек или площади кормового стола, а также снизить стрессовые факторы у живот- ных за счет исключения использования мобильных кормораздатчиков, которые дополнительно загрязняют воздушное пространство помещения (загазованность). В то же время двухуров- невый вариант планировочного решения позволяет использовать в основном стационарное технологическое оборудование, практически исключающее загрязнение внутреннего пространства помещения выхлопными газами, его переохлаждение в процессе раздачи кормов, а также рациональное использование площади пола.

Как вариант эффективного использования внутреннего пространства помещения при механизации технологических процессов обслуживания животных предлагается следующий комплект технологического оборудования:

• –    технологический процесс раздачи кормов – многофункциональная самокормушка, сблокированная с банком кормов;

• –    технологический процесс автопоения животных – многофункциональная самокормуш-ка, сблокированная с банком кормов;

• –    технологический процесс доения коров – стационарная автоматизированная доильная установка с параллельно проходными станками УДС-3А;

• –    удаление навоза (экскрементов) за пределы помещения – мобильная скреперная установка (как вариант – установка скреперная – УС-Ф);

• –    санитарная обработка кожного покрова животных и кормов – многофункциональная са-мокормушка, сблокированная с банком кормов;

• –    стойловое оборудование – индивидуальные боксы;

• –    оборудование для передислокации животных в процессе технологического процесса доения и выгона животных на выгульные площадки;

• –    ограждения с дверными проемами.

Выводы. В результате сравнительного анализа предлагаемого объемно-планировочного решения животноводческого помещения (коровника) и внедренных в производство аналогов, а также с учетом данных сравнительных экономических расчетов можно сделать следующие выводы.

• 1.    Предложенное технологическое планировочное решение животноводческого объекта позволяет сократить земельный фонд под строительство данного объекта и, как следствие, снизить капитальные затраты на строительство.

• 2.    Технико-технологическое обеспечение технологических процессов обслуживания крупного рогатого скота позволяет снизить затраты

• 3.    Технико-технологическое обеспечение технологических процессов обслуживания крупного рогатого скота позволяет снизить стрессовые явления у животных, загазованность помещения и повысить экологическую безопасность внутреннего пространства животноводческого помещения.

• 4.    Повышается окупаемость площади пола помещения производимой продукцией.

• 5.    Расчетами прогнозируется снижение эксплуатационных расходов до 21,5%.

труда и капиталовложения по процессам кормления и поения животных.