• Технологии
  • 21.06.2013

Строительство коровников: современные и традиционные решения

Какие строительные материалы и технологические решения наиболее адекватно отвечают требованиям современности и могут использоваться в климатических условиях нашей страны?

Времена монополии типовых решений, применяемых для строительства АПК, закончились вместе с развалом СССР. Сегодня, в условиях развития рынка и нарастающей конкуренции, рождается множество технологий и схем, позволяющих совершенствовать практику строительства, применяя для этого зарубежный опыт, инновационные разработки, современные материалы. В данном направлении развивается и сфера проектирования и строительства коровников. 

Строительство коровников, как и других объектов АПК, может осуществляться на основе каркасных и бекаркасных технологий. Последние не нашли широкого применения ни в мировой, ни в отечественной практике. Что представляют собой коровники каркасного типа, и какие материалы могут использоваться для их возведения?

Каркасная технология предполагает монтаж несущего деревянного или металлического каркаса, который обшивается профлистом, тканью, обкладывается кирпичом или покрывается сэндвич-панелями. Среди главных преимуществ каркасной технологии возведения коровников:

• высокая термоизоляция, которая влечет уменьшение расходов на обогрев коровника в сравнении с затратами на отопление цементной конструкции;

• простота очистки конструкции, что важно в связи с высокими санитарными требованиями;

• сокращение временных расходов на монтаж коровников;

• возможность замены металлоконструкции.

Помимо металлоконструкций и дерева в качестве каркаса может использоваться железобетон, являющийся традиционным материалом для строительства АПК на постсоветском пространстве.

ТРАДИЦИОННЫЙ БЕТОН В СОВРЕМЕННОМ ПРОЧТЕНИИ

На протяжении нескольких десятилетий коровники в СССР строились исключительно из бетона. В последнее время наблюдается тенденция к отказу от использования этого материала в строительстве АПК, что связано с его очевидными недостатками. Низкий уровень теплопроводности этого материала ведет к высокому скоплению конденсата, который образуется в результате взаимодействия остывшего бетона и теплого воздуха, выделяемого крупным рогатым скотом.

В нашей стране по-прежнему используется линейный молокопровод, в связи с чем доение осуществляется внутри коровника. При этом окна зачастую оказываются наглухо закрытыми (чтобы в холодный период доярки не замерзли), приточная вентиляция отсутствует. Все это в комплексе ведет к образованию микроклимата, отрицательно сказывающегося на животных.

К тому же, многолетняя практика использования подтвердила нерентабельность бетона как материала для строительства коровников, которая помимо всего прочего связана с высокой стоимостью материала при низких темпах строительства.

Решиться на революцию в сфере строительства АПК пока не хватает ни средств, ни желания, бетон (в современном варианте – железобетон) по-прежнему используется при строительстве сооружений данного типа для возведения каркаса, однако в комплексе со сталью и отделкой сэндвич-панелями.

ЛЕГКОСТЬ ПО КАНАДСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

В мире наблюдается тенденция к отказу от массивных построек, в том числе и в сфере сельского хозяйства. Построить облегченный коровник позволяет технология ЛСТК. Легкие стальные тонкостенные конструкции (ЛСТК) состоят из оцинкованных профилей и термопрофилей: направляющих, стоечных и перемычек. Крепление легких стальных тонкостенных конструкций может быть осуществлено с помощью резьбовых соединений (шурупов, самосверлящих или нарезающих винтов), закладной или штамповочной клепки и болтов.

Строительство коровников на основе ЛСТК характеризуется малой металлоемкостью, возможностью типизации и унификации, высокой технологичностью изготовления и монтажа, а так же высокой степенью заводской готовности.

Появление технологии ЛСТК в Канаде в 50-е гг. ХХ в. было вызвано необходимостью в возведении большого количества малоэтажных домов для среднего класса, соответствующих климатическим условиям страны. Впоследствии она стала применяться и для строительства АПК, заменив собой деревянные каркасы. Не смотря на то, что для сборки ЛСТК требуется другой набор инструментов, чем для деревянных каркасов, простота их монтажа сопоставима. По теплоэффективности стены с использованием стальных конструкций практически идентичны стенам на основе деревянного каркаса. Однако в северных регионах могут потребоваться дополнительные меры по теплоизоляции.

ПОДХОД «СДЕЛАЙ САМ» ДЛЯ ЛСТК НЕПРИМЕНИМ!

Построенный в Смоленской области в 2011 г. коровник на основе каркаса из легких металлоконструкций не выдержал снеговых нагрузок уже в первый год эксплуатации. Свидетельствует ли этот случай о невозможности применения данной технологии строительства в АПК в схожих климатических условиях или же причиной стало несоблюдение строительных норм?

Экспертиза причин обрушения конструкции подтвердила последнее. Строители не поставили связи в соответствии с проектом. Если на первом здании они были сделаны наполовину, то на втором отсутствовали вовсе. Прогоны были сделаны без усиления, узлы не укреплены. Крепеж поменяли на более дешевый. Листы профнастила на крыше были закреплены с шагом 3 м. Весь вес снега передавался на один профиль обрешетки толщиной 0,8 мм. При слое снега 60–100 см это 900–1500 кг.

СЭНДВИЧ-ПАНЕЛИ – ЭКОНОМИЧНОСТЬ РЕШЕНИЯ

Один из вариантов конструкции быстровозводимых коровников основан на использовании сэндвич-панелей, которые монтируются на каркас из легких металлоконструкций. Так как кровельные сэндвич-панели поэлементной сборки обладают большой несущей способностью, их применение позволяет увеличить пролеты перекрытия до 3–4 м, что упрощает и удешевляет строительство из-за снижения металлоемкости и массы кровельной конструкции.

Практика использования сэндвич-панелей при строительстве АПК подтверждает экономичность такого решения: коровник, построенный с применением стеновых и кровельных сэндвич-панелей, обходится на 30% дешевле, чем такая же конструкция, возведенная их железобетона, кирпича или пеноблоков.

В числе преимуществ материала – стойкость к влаге и поражению грибками. Сэндвич-панели лучше кирпича, бетона или дерева выдерживают регулярную мойку помещений с помощью автоматов высокого давления, не накапливая при этом влагу. Однако герметичность традиционных трехслойных сэндвичей с минераловатным сердечником хоть и высока, но не стопроцентна: регулярная мойка помещений приведет к нарушению герметичности стыков панелей, что влечет за собой расслоение материала, намокание утеплителя, а в конечном итоге – ухудшение теплосберегающих характеристик и развитие грибковых образований. Снизить проявление таких негативных последствий позволяет использование сэндвич-панелей, минераловатная сердцевина в которых заменена на пенополиуретан или пенополиизоцианурат. Наряду с долговечностью (срок эксплуатации до 30 лет) и устойчивостью к влаге и агрессивным химическим средам, пенополиуретановый наполнитель не представляет никакой опасности для поголовья, в отличие от минеральной ваты, мелкие фрагменты которой могут разлетаться по помещению в результате нарушения герметичности стыков между панелями при частых санобработках.

ОБЛЕГЧЕННЫЙ КОРОВНИК В БЕЛОРУССКОМ ИСПОЛНЕНИИ

Облегченный коровник несколько лет назад был построен и в СПУ «Мозоловогаз» Витебского района, однако здесь он имеет своеобразное конструкционное решение. Двухсекционное здание размером 138х36 м рассчитано на содержание 400 голов. Высота в коньке – 9,54 м. Внутренняя высота стены до низа выступающих конструкций – 4,12 м. В основе конструкции – стальной каркас с шагом 6 м по боковым стенам. Для заполнения проемов использованы: кирпичная кладка, рулонные шторы, панели из металлопрофиля. Так, боковые стены на высоту 1,2 м выполнены из силикатного кирпича толщиной 380 мм, далее – до высоты 3,9 м – проемы в боковых стенах закрыты рулонными поливинилхлоридными шторами с автоматизированным управлением. Силикатный кирпич (380 мм) также использовался и для сооружения четырех стеновых панелей, примыкающих к углам здания (размеры панелей 18х4,12 м). Облицовка выполнена металлопрофилем на высоте от 1,2 до 4,12 м без утепления. Более тонкий силикатный кирпич (250 мм) использован для возведения торцевых стен до высоты 1,2 м. Выше в качестве ограждающей конструкции с обеих сторон применен утепленный теплоизоляционными плитами металлопрофиль.

Полы в Витебском коровнике выполнены из бетона, бесчердачное перекрытие – из листового металлопрофиля. В качестве утеплителя использованы теплоизоляционные плиты толщиной 100 мм. Во избежание переохлаждения животных бетонные полы покрыты резиновыми матами.

Для вентиляции основного помещения используется искусственная вентиляция с естественным побуждением воздуха, который поступает через проемы в боковых стенах. В качестве вытяжки используется аэратор (каркас из алюминиевых элементов, покрытых поликарбонатным профилем), установленный на крыше здания. Воздух выходит через каналы в боковых стенках размерами 0,25x1,0 м (по 138 на каждой стороне конструкции). Внушительные размеры приточных каналов (54х2,7м) позволяют им выполнять функцию окон (общая площадь 583,2 м2). Во время выпадения осадков окна закрываются рулонными поливинилхлоридными шторами, также на них имеется нейлоновой сеткой с размером ячейки 25x25 мм.

В помещении имеется четверо секционных ворот размером 4x4 м (для проезда автотранспорта) и еще столько же ворот размером 2,4x2,4 м со встроенными металлическими дверями для обслуживающего персонала. Тамбуры в торцах здания не предусмотрены.

Содержание животных беспривязно-боксовое. Размеры боксов – 2,4x1,2 м. Раздача корма осуществляется кормораздатчиком-смесителем, для поения используются групповые поилки я подогревом воды. В состав системы навозоудаления входит дельта-скреперная установка и 2 рабочих органа. Из навозных проходов фекалии попадают в поперечный канал, откуда после накопления и разжижения водой подаются в закрытый навозоприемник емкостью 200 м3, после наполнения которого навозная масса поступает в заглубленное хранилище. В поперечных навозных проходах устроены миксеры для перемешивания массы, что предотвращает заиливание стоков.

Результаты исследования эффективности функционирования коровника не выявили никаких проблем в эксплуатации здания, связанных с особенностями конструкции. В течение года проводилось наблюдение за температурой и относительной влажностью в помещении. В облегченном коровнике молочно-товарного комплекса «Мазолово» температурный показатель на протяжении всего года не выходил за пределы 1,75–27,5°С, а относительная влажность – 41,5–98,0%.

ХОЛОДНЫЕ АНГАРЫ ИЛИ СОЛДАЦКИЕ ПАЛАТКИ?..

Тентовые ангары-коровники состоят из сборно-разборного металлокаркаса на болтовом соединении и покрытия из высокопрочной тентовой ткани ПВХ.

Преимуществом тентовой ткани ПВХ является то, что она не поддается коррозии, не реагирует на химикаты, выдерживает температурный режим от –55 до +70°С, чего не переносят ангары покрытые профлистом. А специальная технология сварки ткани обеспечивает 100% герметичность.

Преимущества холодных коровников:

• минимальные сроки возведения;

• сокращение расходов на освещение коровников, благодаря способности ткани пропускать дневной свет;

• при хорошей погоде покрытие коровника подворачивается и, таким образом, обеспечивается поступление свежего воздуха;

• мобильность конструкции;

• возможность переплавки металла в отличие от железобетона, который в скором времени будет невозможно утилизировать.

Основная задача, которую выполняют конструкции такого типа – защита животных от атмосферных осадков и холодного ветра. Как правило, в них отсутствует принудительная вентиляция, помещение проветривается посредством естественного движения воздуха. В связи с этим температура внутри коровника и снаружи отличается незначительно.

В расчете на 1 скотоместо строительство облегченного коровника обходится дороже, однако в процессе эксплуатации эта разница окупается с лихвой благодаря увеличению срока службы сооружения. Естественные условия содержания, что подтверждают результаты исследований, положительно сказываются на здоровье и продуктивности животных.

Для стран с советским прошлым применение тентовых технологий в строительстве коровников – новинка, которая вызывает неоднозначную реакцию. Одной из первых строительство облегченных коровников с применением ткани ПВХ начала Украина. Здесь еще в 2006 г. были проведены исследования с целью определения возможности использования подобных сооружений в центральных и северных регионах страны.

Исследования проводились на коровнике с размерами 33 м по ширине, 11 м по высоте. Коровник со световым коньком, оборудован боковыми шторами, способными опускаться в холодное время. В сравнении с другими европейскими странами, температура воздуха в Украине имеет более низкий показатель в зимнее время, когда она снижается до –30° С. Исследование проводилось зимой 2006 г., когда на Украине были зафиксированы рекордные отрицательные температуры, которые наблюдаются один раз в 80 лет. Наблюдение осуществлялось в коровнике традиционного типа и легкосборной конструкции.

Результаты исследования показали, что температурный режим в легкосборных помещениях имеет существенные отличия в сравнении с традиционными коровниками. Температура воздуха в легкосборном помещении лишь на 2–3°С выше температуры окружающей среды. Когда в ночной период температура воздуха снижалась до –23,3°С, в коровнике она достигала отметки –20,5°С. В традиционном же коровнике при температуре окружающей среды –20°С внутри коровника было зафиксировано +9°С. Однако низкая температура внутри помещения не оказала негативного влияния на животных. Более ранние исследования выявили наличие у крупного рогатого скота способности легко переносить отрицательные температуры.

Таким образом, результаты исследования подтвердили возможность использования коровников нового типа в климатических условиях Украины.

В Беларуси опыт строительства и эксплуатации сооружений такого типа также имеется, однако будущее тентовых конструкции применительно к строительству коровников пока неизвестно: слишком уж непривычно и подозрительно для белорусов выглядят облегченные фермы.

Солдатские палатки – так их с недавних пор именуют в Ляховичском райсполкоме. Чем заслужили современные конструкции такое нелестное звание у белорусских фермеров? Строительство быстровозводимых коровников в МТФ «Новоселки» шло на протяжении 2 лет, вероятно, винить тут стоит не «новомодные» конструкции, а банальное отсутствие опыта работы белорусских строителей с такими сооружениями. Так, в 2010 г. здесь появилась молочнотоварная ферма, представляющая собой два шатровых здания огромной высоты из сборных металлоконструкций с тентовым покрытием. Первая же зима вызвала трудности, с которыми руководству фермы справиться едва удалось. Оказалось, что система навозоудаления дельта-срепер при температуре ниже –15°С работать отказывается. Негативно на состоянии здоровья коров (а значит и объемах удоя) сказалась и бетонная подстилка. Решать проблемы руководство намерено посредством установки калориферов и утолщения подстилов. Однако при дальнейшем расширении ферма, скорее всего, примет привычный железобетонный облик.

ТРАДИЦИИ В ПОЧЕТЕ

Несмотря на широкое применение металлоконструкций в строительстве коровников, самым популярным материалом на Западе остается дерево. Чем объясняется многолетняя приверженность этому материалу?

В современности для строительства молочнотоварных ферм чаще других деревянных материалов используется клееный брус. Прежде всего, в этом материале привлекает своей экономичность. Конструкции из клееного дерева легче. Это снижает затраты на фундаменты, а так же позволяет использовать клееное дерево при реконструкциях зданий. Все эти факторы позволяют снизить стоимость при строительстве сооружений АПК. Кроме того, строительство коровников из клееного бруса характеризуется малой деревоемкостью, возможностью типизации и унификации, высокой технологичностью изготовления и монтажа, а так же высокой степенью заводской готовности.

Однако при сооружении коровника дерево применяется не во всех элементах конструкции. Основной принцип строительства деревянных ферм заключается в том, чтобы дерево не контактировало с водой. Если на ферме обеспечить такие условия, что уровень влажности в течение года не будет превышать 80%, то проблем с плесенью и грибком можно будет избежать.

На постсоветском пространстве также имеется опыт строительства ферм из клееного бруса. В этом плане интересен проект, реализованный аграрной группой «Рост». В 2002 г. ей была поставлена цель – создание высокотехнологичной фермы. Выбор в пользу дерева был сделан благодаря особенному микроклимату, который создается в деревянных сельскохозяйственных сооружениях, при котором не повышается влажность и не скапливается влага. Благодаря этому животные реже болеют, а сохранность телят выше, чем в бетонных помещениях.

Для увеличения показателя пожаростойкости деревянные элементы конструкции были обработаны специальными пропитками. Содержание коров сделали «теплым» и беспривязным. Все коровники имеют утепленные крыши: в морозы температура не должна опускаться ниже +4°С, а летом недопустим перегрев. Чтобы температура зимой была постоянной, воздух у входа подогревают воздушные пушки. Поддержания такой температуры требует система навозоудаления, ориентированная на производство биогаза. Навоз с комплекса поступает по подземной канализации в хранилища, сделанные из металлопластика, а оттуда – в биореакторы, генерирующие биогаз. Отработанные фракции по шлангам попадают на поля.

Отказаться от железобетона в пользу дерева делают попытки и в Беларуси. Строительство деревянной фермы ведется в Чаусском районе на Волковичской ферме СПК «Сосновый бор».

Не смотря на все большую доступность и распространенность металлических элементов, возведение зданий с применением деревянных каркасов остается более распространенным способом строительства в США. Американский институт металлов и сплавов оценивает ежегодное строительство на основе ЛСТК как 2% от общего объема вновь возводимого жилья, или 27 тыс. зданий.

КОРОВНИК ДЛЯ ТУРИСТОВ?

Экологичность и прочность деревянных коровников подтверждается попытками нетрадиционного использования этих сооружений. Так, в Швейцарии на высоте 1500 м над уровнем моря в бывших коровниках открыт апарт-отель. Внешний вид гостиниц изменений не претерпел, а вот интерьер не только «очеловечен», но и оснащен в соответствии с современными техническими возможностями.

Сейчас у фирмы Montagne Alternative 4 коровника: 3 рассчитаны на 6, 8 и 10 человек, можно снимать целиком или делить с соседями, 1 коровник площадью 50 м2 используется как конференц-зал.

ЛЕГКИМ КОНСТРУКЦИЯМ – НАДЕЖНУЮ ОСНОВУ

Важное значение в конструкции коровников играет пол, для строительства которого также важно подобрать соответствующий общей концепции сооружения материал.

Полы в коровнике должны быть теплыми, сухими, ровными, удобными для очистки от навоза. Весьма важное свойство пола – его водонепроницаемость, т. к. от этого во многом зависит влажность воздуха в помещении. Влагопроницаемые полы, пропитанные мочей и фекалиями, загрязняют воздух аммиаком и сероводородом. Холодный пол является причиной маститов у коров. Поэтому при выборе материалов для устройства пола ориентируются прежде всего на их теплопроводность. Материал, применяемый в стойлах коров, должен иметь показатель теплоусвоения не более 12 ккал/м2/ч/град. Превышение этого показателя влечет рост расхода тепла коров. А переохлаждение организма в свою очередь сказывается на продуктивности животных. Например, перерасход тепла в 100 ккал/ч (что равняется разнице в теплопоглащении деревянных и бетонных полов) соответствует по колорийности 2 л молока.

По показателю теплопроводности выигрывают деревянные полы. Чтобы предотвратить быстрое загнивание, материал, применяемый для полов, обрабатывают 10%-ным раствором креозотового масла, дважды покрывают смолой. Поверхность пола остругивают и покрывают свежегашеной известью, закупоривающей поры. Но такой пол отличается недолговечностью, и, как правило, после 3–4 лет эксплуатации требуется ремонт или полная замена покрытия. Это происходит из-за повышенной способности дерева впитывать влагу, при этом деревянный пол трудно поддается дезинфекции и чистке.

В качестве альтернативы дереву при устройстве полов в коровниках зачастую используют бетон. Среди главных преимуществ такого покрытия – прочность и водонепроницаемость. При этом бетон, как уже упоминалось выше, обладает высокой теплопроводностью, что является его главным недостатком. При наличии в коровнике бетонных полов в местах, предназначенных для лежания животных, кладут деревянные щиты или большое количество подстилки. Также для их утепления используют резиновые и асфальтовые покрытия.

Хорошая альтернатива деревянному полу – асфальтовое покрытие. Среди ценных свойств этого материала – эластичность, мягкость, водонепроницаемость, более низкая теплопроводность (в сравнении с бетоном), асфальтовые полы легко очищаются и дезинфицируются. Асфальтовое покрытие используют для реконструкции уже существующих полов из гравия, щебня, булыжника. При столь очевидных преимуществах этого материала, асфальт для устройства пола в коровниках используется не так часто, что связано с его плохой устойчивостью к воздействию агрессивной среды животноводческих помещений (мочи, кала), что ведет к скорому образованию вмятин в напольных покрытиях.

Наряду с традиционными материалами, описанными выше, для покрытия полов в коровниках используют искусственные пористые заполнитель – керамзит, аглопорит.

Для устройства пола в коровнике также может использоваться полимерное покрытие, которое, как известно, обладает стойкостью к характерным агрессивным средам (навозу, органическим кислотам), а также высокой износостойкостью. Полимерное покрытие, нанесенное на бетонное основание, позволяет сделать пол в коровнике теплым, что особенно актуально для тентовых конструкций. Также его можно использовать для упрочения бетонных основания марок от М100 и ниже.

Белорусским научно-исследовательским институтом животноводства предложено использование полов из легких бетонов с кордо-резино-битумным покрытием. Такие полы теплые, сухие, нежесткие, устойчивы к воздействию агрессивных сред, хорошо чистятся и моются. Для них нет необходимости использовать подстилку.

Вышесказанное позволяет сделать вывод об отсутствии «противопоказаний» для применения западных технологий в отечественной строительной практике. Проблемы, с которыми сталкиваются некоторые товарномолочные фермы в процессе эксплуатации, связаны, прежде всего, с отсутствием опыта строительства объектов подобного типа, банальными недоработками проектировщиков и халатностью застройщиков, необученностью обслуживающего персонала. Однако это не должно стать препятствием на пути модернизации и совершенствования технологических решений, применяемых для строительства объектов в одной из самых перспективных отраслей нашей страны.

Ирина ГОРБАЧ, обозреватель

«Мастерская. Современное строительство», №3, 2013.

Комментарии
Комментариев к материалу пока нет
Оставить комментарий