Вопрос строительства новых современных животноводческих комплексов для России стоит особенно остро. Взамен старых блочных бетонных и кирпичных коровников, свинарников и птицефабрик строительные компании предлагают радикально новые сооружения из легких сборных конструкций с различными вариантами обшивки и утепления. Так какую конструкцию выбрать?
Бетон — старые и новые решения
По мнению зарубежных европейских специалистов, много лет специализирующихся на строительстве животноводческих ферм, стандартные бетонные конструкции, повсеместно распространенные в России и в странах бывшего Советского Союза, совершенно не пригодны для содержания высокопродуктивных животных.
На сегодняшний день в России остается порядка 60–70% ферм старого фонда, построенных в 70–80-х годах прошлого века. Такие фермы в большинстве случаев находятся в критическом состоянии, так как при эксплуатации железобетонных сооружений в течение 20–30 лет, а именно из бетона строили в годы СССР, в агрессивной среде эти здания подошли к своему сроку износа. И содержание молочных коров в этих зданиях не только не отвечает современным требованиям технологий, но и подвергает людей и животных опасности в связи с потерей их несущей способности.
Бетон обладает высокой степенью теплопроводности. Летом он пропускает слишком много тепла, зимой — холода. В таких коровниках, как правило, скапливается много конденсата, который появляется, когда теплый воздух, поднимающийся от коров, сталкивается с остывшим бетоном. Помимо всего прочего, при привязном содержании коров и доении в линейные молокопроводы, которые до сих пор широко распространены в России, доярки работают непосредственно в коровнике. По этой причине у нас традиционно в зимнее время всегда боялись замерзнуть. Зачастую окна зимой закрыты совсем, отсутствие приточной вентиляции создает отрицательный микроклимат в коровнике, повышенную влажность и содержание аммиака в воздухе. Все это способствует размножению гнилостных бактерий, приводит к болезни животных и, как следствие, к падению продуктивности. Открытые же постоянно двери в коровниках не улучшают ситуацию с вентиляцией, а только создают сквозняки, что также нехорошо для животных.
Типичными же ошибками при реконструкции под беспривязное содержание бетонных коровников зарубежные специалисты считают и впадение в другую крайность. Оставляя стены бетонными и памятуя о вентиляции, наши хозяйства зачастую открывают все окна, или делают вместо окон «модные» шторы, при этом в крыше открывают световой конек, не задумываясь о его ширине, да еще и двери держат открытыми. При таком подходе, особенно в Северо-Западном регионе с его влажностью и низкой температурой в зимнее время, да еще без учета продуктивности коров, находящихся в коровнике, мы можем получить проблемы в виде замерзшего навоза, воды в поилках и т.д.
Таким образом, вопрос строительства новых современных комплексов для России стоит особенно остро.
Взамен старых блочных бетонных и кирпичных коровников, свинарников и птицефабрик с шиферными крышами строительные компании предлагают радикально новые сооружения из легких сборных конструкций с различными вариантами обшивки и утепления.
Сейчас рынок разворачивается от тяжелых бетонных сооружений в сторону быстровозводимых конструкций, которые коренным образом отличаются от прежних коровников своей легкостью, быстротой сборки, меньшей стоимостью, лучшими эксплуатационными характеристиками и условиями содержания скота.
Типовыми считаются молочно-товарные фермы на 200 и 400 голов и молочные комплексы стандартных размеров – на 600, 800, 900, 1200, 1800 и 2100 голов, но каждое решение нуждается в корректировке. Поэтому любой типовой проект всегда дорабатывается под конкретные технологические условия.
Западноевропейские специалисты рассматривают строительство «жилья для коров» как некую единую систему, в которой все детали взаимосвязаны и очень строго привязаны к местным климатическим условиям, где строится или реконструируется ферма.
Огромная роль в содержании на фермах высокопродуктивных стад отводится системам вентиляции. При проектировании нового коровника, или реконструкции старого для того, чтобы естественная вентиляция была действительно приточно-вытяжной, учитываются и подвергаются тщательному расчету на предмет соотношения такие моменты, как ширина коровника, высота по коньку, угол наклона крыши, количество коров, их продуктивность. Ширина конька делается в строгом соотношении со многими расчетами.
Необходима правильная постановка задачи
Из чего и как строить, решает хозяин. Прежде, чем принять решение, каждый задает себе много вопросов. Что я хочу получить в итоге? Сэкономить сегодня, или получить прибыль завтра? Что выгоднее . реконструировать, или строить заново? Что я хочу . много коров или много молока? Ибо понятно, что при правильном выборе и соблюдении технологии можно с меньшим количеством поголовья добиваться таких же, или даже больших надоев, чем с большим поголовьем.
Деревянные конструкции
Распространенными в Европе являются фермы, построенные из дерева. Дерево является хорошим материалом с точки зрения его теплопроводности и создания микроклимата в коровнике.
Существует предубеждение, что дерево — гниющий материал. Но, если с помощью правильно организованной вентиляции и технических решений обеспечить нормальные показатели по температуре, относительной влажности и регулировать время их воздействия, можно добиться достаточной долговечности коровника. Тем более, что дерево не надо использовать во всех частях конструкции. Главное, чтобы деревянные части не контактировали бы с водой и влагой. Если в течение большей части времени года влажность в коровнике будет менее 80%, проблем с плесневением, гниением и коррозией материала не будет.
Существуют различные конструкции деревянных коровников, описание некоторых есть в отчете НИИ сельского хозяйства Вакола (Финляндия).
Кирпичные коровники
Широко распространены в странах с умеренным климатом коровники из кирпича. Это самый проверенный, к тому же, самый привычный строительный материал.
Приведу мнение специалистов голландской компании «Wopereis», уже более 40 лет специализирующейся на строительстве животноводческих ферм во всех странах мира. Рассматривалось одно техническое задание на строительство фермы в Северо-Западном регионе, в котором было указано, что при влажности 90% возможна температура 27оС в течение более чем двух недель. Было сделано заключение, что при строительстве фермы из кирпича в таких климатических условиях следует использовать двухслойную кладку и применять утеплитель между слоями. Но это влечет удорожание строительства.
Сэндвич — панели
В таком случае заслуживает внимания еще один способ строительства коровников — из сэндвич-панелей. Этот материал по своим качественным показателям является намного менее проводимым, чем кирпич. Кроме того, оцинкованное покрытие сэндвича, а на крыше с внутренней стороны — алюминиевое, способствует более высокой устойчивости к агрессивной среде в коровнике и, следовательно, долговечности. Плюсом является и простота сборки таких конструкций. Панели крепятся болтами из нержавеющей стали к оцинкованным металлоконструкциям. Такой коровник, при наличии готового фундамента, собирается двумя рабочими за две-три недели. Окна также выполняются из сэндвичей с прозрачной трехслойной полиуретановой составляющей. Механизм открывания таких окон предусмотрен таким образом, что само окно является тем самым направляющим экраном для потоков воздуха. Серьезным недостатком сэндвич-панелей является их быстрая коррозия в результате механических повреждений защитного покрытия металлопрофиля, что является регулярным фактором при эксплуатации.
Сравнительные характеристики металлических, бетонных и деревянных ферм
Ниже мы сравнили два наиболее распространенных видов коровников - с металлическими конструкциями и деревянными. Использовать для строительства животноводческих ферм железобетонные конструкции в России невыгодно, поэтому мы их не рассматриваем.
Для оценки долговечности мы решили сравнить с металлическими опорами ЛЭП. Потому что у опор линий электропередач как объектов повышенной важности, есть четко заявленные сроки эксплуатации до капитального ремонта.
Конструктивные особенности и среда эксплуатации металлического коровника.
Вывод: конструкция коровника на основе металлического каркаса с применением ферм по всем характеристикам уступает по долговечности опорам ЛЭП.
При этом для металлических крашенных опор ЛЭП срок эксплуатации до капитального ремонта составляет всего 12 лет (ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ НАПРЯЖЕНИЕМ 35 - 800 кВ).
На фотографиях хорошо виден туман в металлическом коровнике и пятна ржавчины на металле.
Существенным недостатком является небольшой срок службы металлического коровника, максимум 15–25 лет, и необходимость постоянно контролировать состояние антикоррозийного покрытия.
– Через год-два лакокрасочное покрытие начинает разрушаться, через 6 лет уже требуется полная покраска каркаса, а еще через 8 лет – укрепление сварных соединений. Если не обновлять каркас, а практика показала, что этого, как правило, не делают, то он разрушается в результате коррозии. Уже через 10 лет такой объект не будет стоить затраченных средств.
Все большее распространение получают каркасы, изготовленные из легких металлоконструкций. Это может быть тонкостенный профиль, полученный из листа оцинкованной стали (с цинковым покрытием не менее 275 г на 1 м2). Легкие стальные тонкостенные конструкции, или, как еще их называют, ЛСТК, состоят из оцинкованных профилей: колонн, ригелей, прогонов.
– Все конструкции, изготовленные из оцинкованной стали, имеют неоспоримое преимущество перед профилем из черного металла – они отлично противостоят коррозии и срок эксплуатации таких каркасов составляет не менее 25 лет. Однако в местах сочленений конструктивных элементов велика вероятность проникновения агрессивной среды внутрь профилей и возникновение коррозии, приводящей к ослаблению узлов и несущих элементов. Так же из-за легкости каркаса здания возможен эффект «парусности» при сильных ветровых нагрузках, что влечет усиление фундаментов и узлов крепления здания к ним, что в свою очередь вызывает удорожание проекта.
Коровники из дерева – бесспорные преимущества
Дерево - основной материал, который по эксплуатационным свойствам выгодно превосходит свойства железобетонных и металлических конструкций. Именно поэтому при строительстве молочно-товарных ферм мы используем клееные деревянные конструкции (КДК) и бакелизированную фанеру.
Клееные деревянные конструкции отличаются от обычной древесины технологией изготовления. Основной материал КДК - сосна. Древесина проходит тщательную дефектовку - из нее удаляются все пороки, изъяны. Далее, подготовленный материал сращивается по длине. Для склеивания балок используется специальный клей, что позволяет использовать конструктив в агрессивной среде. Единственная опасность для дерева - влага или вода. Но и это для КДК не проблема. Дело в том, что у дерева или конструктива, вследствие капиллярной структуры древесины, способность забирать воду вдоль волокон в 30.000 раз выше, чем поперек волокон. Эта функциональная способность блокируется с помощью эпоксидного компаунда. Каждый слой древесины пропитывается специальным клеем, а снаружи конструктив обрабатывается огнебиозащитными средствами. Древесина, обработанная таким способом, не подвергается горению, воздействию грибка и патогенной микрофлоры, более того, эксплуатируясь в агрессивной и влажной среде при условии проветривания коровника деревянные конструкции «дубеют» и становятся еще более непроницаемыми.
Доказанный срок эксплуатации КДК в агрессивной среде – свыше 50 лет. Соответственно, такое здание будет высоколиквидным залогом.
Сборные деревянные конструкции (СДК) – являются альтернативой клееным деревянным конструкциям. Несущие колонны набираются из сосновой доски естественной влажности пропитанной противогнилостными и противопожарными составами, их несущая способность выше, чем у клееных колонн. Конструкции несущих элементов и узлов разработаны кафедрой деревянных конструкций Санкт-Петербургского Государственного Инженерно-Строительного Университета совместно с ООО «СельСтройМонтаж». По таким проектам были построены коровники в Ленинградской, Воронежской, Курской и других областях РФ. Они показали высокие эксплуатационные характеристики. Стоимость 1 м3 сборных деревянных конструкций ниже стоимости аналогичных клееных конструкций примерно в два раза, что является существенным преимуществом и значительно снижает сроки окупаемости строительства. Срок эксплуатации такого здания свыше 50 лет, как и у здания из КДК.
Основные преимущества строительства деревянных ферм с каркасами из КДК (при сравнении с железобетонными и металлическими конструкциями)
1. Эксплуатационные свойства
- Долговечность и высокая прочность. Срок эксплуатации деревянных конструкций - более 50 лет. Деревянные конструкции нисколько не уступают по прочности металлу. Во многом, это важное свойство деревянные конструкции приобретают именно из-за воздействия аммиака на древесину. Еще в советские годы древесину начали обрабатывать аммиаком для того, чтобы она становилась более крепкой и долговечной. В 1960-х годах были построены склады из деревянных конструкций для минеральных удобрений в Пермской области, г.Березники, на предприятии «Уралкалий». Стоит отметить, что эти склады до сих пор в превосходном состоянии (металлоконструкции в таких условиях не выдерживают более 5 лет).
- Устойчивость коровников из дерева к агрессивной среде (!). Известно, что среда в коровниках агрессивная из-за большого скопления аммиака. Деревянные конструкции в парах аммиака, набирают прочность. Металл же подвергается коррозии. Это свойство древесины в совокупности с уникальной технологией обработки позволяет противостоять влажности, парам аммиака, плесени и прочим воздействиям агрессивной среды.
- Пожароустойчивость. При пожаре несущие конструкции из клееных балок гораздо безопасней стальной конструкции. Вокруг несущей сердцевины балки формируется обугленный барьер при любом виде огня. Он препятствует поступлению кислорода и тепла извне, что значительно замедляет дальнейшее прогорание. По сравнению с другими строительными материалами, например, сталью, распространение огня полностью предсказуемо. Распространение огня сдерживается в течение 30 минут. При правильном подборе сечения сдерживать прогорание возможно даже в течение 60 минут и более.
- Легкая сборка. Изделия из КДК обладают огромным преимуществом - малый удельный вес и готовность конструкций. Работа по сборке представляет собой сборку готового конструктора. Легкий монтаж деревянного коровника при любой погоде! Это чрезвычайно удобно, т.к. снижаются затраты на рабочую силу и строительство деревянных ферм. В два раза уменьшаются и сроки сборки, по сравнению с металлическим каркасом.
- Высокая ремонтопригодность. Механические повреждения несущих конструкций, особенно колонн, в местах движения тяжелой техники внутри здания, в следствии человеческого фактора – явление обыденное. Деревянные конструкции позволяют оперативно заменить поврежденный участок конструкции не нарушая её несущей способности, используя ручной инструмент и средства малой механизации, что невозможно с металлическими и особенно бетонными колоннами, требующими полной замены конструктивного элемента.
2. Микроклимат
Помимо удобства в эксплуатации, использование конструкций из дерева создает оптимальный микроклимат. Дерево - естественный природный материал. И не удивительно, что именно этот материал наиболее комфортен для животных, в отличие от металла. Древесина сама по себе является теплым материалом. Благодаря своей низкой теплопроводности деревянные коровники работают как термосы: периоды прогрева и остывания в них проходят очень медленно. В зимнее время древесина превосходно хранит тепло и не допускает промерзания углов и стыков конструкции, тем самым решая проблему промерзания. А в летний период сохраняется прохлада. Все это в совокупности оказывает положительное влияние на создание оптимального микроклимата для содержания животных. В условиях резко континентального климата такие смягчения перепадов температур позволяют животным легче адаптироваться к смене погоды. Дерево также прекрасно работает как естественный регулятор влаги, то впитывая, то отдавая ее в нужный момент, поэтому микроклимат в помещения всегда благоприятный – нет «зимнего тумана», а в жару – пересушенности воздуха.
При классической технологии содержания в регионах с теплым климатом (Краснодарский край, Ставрополье и др.) их строят без применения теплоизоляции. Хотя она, крайне необходима, чтобы защищать животных от высоких температур. Ведь при +23 °С у коровы начинается тепловой стресс.
При резко континентальном климате в жаркие дни животноводам приходится бороться с перегревом. Деревянные конструкции в отличие от металлических не нагреваются, что создает в коровнике в совокупности с вентиляционными шторами и коньками даже в жаркую погоду стабильную температуру порядка 20 °С.
3.Выгодная цена и доступность
Цена на деревянные конструкции на 20-50% ниже, чем на конструкции из металла! Такая экономия, при строительстве деревянных ферм, происходит за счет использования материала на строительной площадке в виде более дешевого каркаса, облегченных фундаментов и использования на стройплощадке менее тяжелой техники. Это приводит и к уменьшению сроков возведения объекта. Помимо всего прочего, повторную обработку огнебиосоставом коровника из дерева необходимо производить только 1 раз в 10 лет, а стоимость ее в 10-15 раз ниже, чем обработка металлических конструкций огнезащитной краской, что так же позволяет снизить затраты.
Сравнительная стоимость СМР для деревянных и металлических коровников.
Материал конструкции |
Стоимость руб/1м2 |
Стоимость на одну голову КРС/руб. |
|
|
|
Привязное содержание |
Беспривязное содержание |
Дерево |
7500 |
300 |
420 |
Черный металл |
11500 |
416 |
618 |
Примечание: площадь коровника при беспривязном содержании крупного рогатого скота больше, чем при привязном содержании, этим обусловлена одинаковая стоимость строительства 1м2 здания коровника, но различная стоимость капитальных затрат на одну единицу КРС при различных вариантах их содержания.
4. Эстетичность
Деревянные фермы выглядят очень эстетично и красиво, обладают приятной структурой и цветом. Это позволяет реализовать в жизнь самые креативные дизайнерские решения.
Таковы основные преимущества деревянных ферм. Естественно, наша компания работает и с металлическими конструкциями. Все зависит от конкретного объекта. Но следует учесть, что наша компания специализируется именно на животноводческих комплексах. И в своей работе мы стараемся создать идеальный микроклимат для животных, использовать только самые новейшие технологии в строительстве. На сегодняшний день самым оптимальным материалом для воплощения современных тенденций в строительстве ферм является именно дерево. Этот материал экологичен, практичен и доступен.
Фотографии молочно-товарных ферм с каркасами из клееной древесины
ПОЛУЧЕНИЕ БИОГАЗА – ПУТЬ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА!
В связи с актуальностью проблемы получения дополнительной энергии из нетрадиционных источников для нужд животноводства в целом и для малых фермерских хозяйств, удалённых от центральных источников энергии, в настоящее время разработаны технологии, позволяющие использовать навоз, как источник энергии с получением ценного удобрения, подкормки для животных, технически чистой воды с одновременным обеззараживанием продуктов переработки навоза. Это осуществляется в биогазовых (БГУ) установках за счет анаэробной биоконверсии животноводческих, коммунальных и иных отходов.
Сырьем для получения биогаза может служить широкий спектр органических отходов: твердые и жидкие отходы агропромышленного комплекса, сточные воды, твердые бытовые отходы, отходы лесопромышленного комплекса, однако наиболее эффективно использование отходов животноводческих и птицеводческих ферм, предприятий АПК и сточных вод.
Химический состав биогаза: 50-87% метана (СН4), 13-50% углекислого газа (СО2), незначительные примеси водорода (Н2), сероводорода (Н2S) и аммиака (NH3). В результате очистки получается биометан, который является полным аналогом природного газа.
Произведенные на биогазовой станции органические удобрения (биошлам) богаты азотом (N), фосфором (P) и калием (К). По сравнению с минеральными, биоудобрения усваиваются растениями почти на 100% (минеральные - на 35-50%, остальное откладывается в виде нитратов), при этом, содержание нитратов в продуктах сводится к минимуму.
По многим показателям биоудобрения в несколько раз лучше других органических удобрений (навоз, помет, торф):
Биогазовая установка это:
|
Потенциал метанового производства, примерные числа |
|
|
м3 CH4/т, сухой вес |
м3 CH4/т, мокрый вес |
Отходы от убоя |
570 |
150 |
Био-отходы |
500-600 |
100-150 |
Полевые биомассы |
300-500 |
30-150 |
Ил от очистительных установок |
200-400 |
5-12 |
Свиной навоз |
300-400 |
17-22 |
Коровий навоз |
100-250 |
7-14 |
|
|
|
|
|
РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ НА ПРИМЕРЕ ТРЕХ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ХОЗЯЙСТВ ЛЕНИГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ.
Предварительные данные для выбора установки
Биогазовая установка для смешанного сырья
Суммарное количество сырья:
- ж/х №1 – около 60 000 тонн в год;
- ж/х №2 - 96000 тонн коровьего навоза в год;
- ж/х №3 - 5000 тонн свиного навоза в год.
Гигиенизация не предусматривается
Из полученного в установке газа вырабатывать электричество и тепло
Бродильный остаток использовать на полях в виде удобрений
ПОТЕНЦИАЛ ПРОИЗВОДСТВА, |
Расчетная таблица |
|
|
|
|
Используемое значение в расчетах, м3 СН4/т мокрых |
Используемое в расчетах содержание сухого сырья, % |
Количество в наличии, тонны мокрый вес |
Потенциал выработки метана, м3СН4/г |
Отходы от забоя |
150 |
25,00 % |
10 |
1500 |
Растительная биомасса: |
125 |
30,00 % |
0 |
0 |
- Травы |
100 |
40,00 % |
3 000 |
300 000 |
- Двукисточник |
85 |
30,00 % |
0 |
0 |
- Кукуруза |
90 |
30,00 % |
0 |
0 |
- Земляные артишоки |
110 |
30,00 % |
0 |
0 |
- Сахарная свекла (корни + ботва) |
81 |
30,00 % |
0 |
0 |
- Солома |
34 |
30,00 % |
0 |
0 |
- Василек Centaurea jacea |
63 |
30,00 % |
0 |
0 |
Отдельно собранные биоотходы |
90 |
45,00 % |
0 |
0 |
Ил очистных сооружений |
25 |
10,00 % |
0 |
0 |
Коровий навоз |
14 |
8,50 % |
18 000 |
252 000 |
Коровий навоз, ж/х №2 |
14 |
8,50 % |
96 000 |
1 344 000 |
Коровий навоз, сухой |
50 |
30,00 % |
15 000 |
750 000 |
Свиной навоз |
60 |
15,00 % |
20 000 |
1 200 000 |
Свиной навоз, ж/х №3 |
60 |
15,00 % |
5 000 |
300 000 |
Всего |
|
|
152 010 |
4 147 500 |
Расчеты на основании распределения сырья: |
Кол-во |
Единица |
Биогаза в год (65 %) |
6 380 769 м3 |
|
Энергосодержание, в год |
41 060,25 МВт |
|
КПД выработки эл-ва |
40.0 % |
|
Мощность пр-ва тепла |
2,11 |
МВт |
Мощность пр-ва эл-ва |
1,87 МВт |
|
|
||
Сырьевая подача и реактор |
||
Содержание твердых фракций в сырье, если известно |
19 442,5 т/TS |
|
Общий объем сырьевой подачи, год |
157 010 тонн |
|
«партий" в год |
9,36 |
|
Необходимый объем реактора |
16 776 тонн |
Срок возврата инвестиций – 3,85 года.