PROJEKTOWANIE, OCENA I WYBÓR ROZWIĄZAŃ OBIEKTÓW INWENTARSKICH

Problemy Inżynierii Rolniczej nr 1/2007 Wacław Romaniuk Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa w Warszawie Instytut Inżynierii Rolniczej Akademia Rolnicza w Szczecinie Małgorzata Łukaszuk, Tadeusz Domasiewicz Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa w Warszawie PROJEKTOWANIE, OCENA I WYBÓR ROZWIĄZAŃ OBIEKTÓW INWENTARSKICH Streszczenie Zaprezentowano wymagania i założenia do projektowania budynków inwentarskich oraz przedstawiono metodyczne aspekty oceny i wyboru rozwiązań technologicznych tych obiektów ze szczególnym uwzględnieniem dobrostanu zwierząt. Wykorzystano wyniki badań i studiów nad ustaleniem standardów dla gospodarstw rolnych zgodnych z wymaganiami Unii Europejskiej i Wspólnej Polityki Rolnej. Słowa kluczowe: produkcja zwierzęca, budynek, projektowanie, ocena, metoda Wstęp Nowoczesne systemy chowu powinny być realizowane w funkcjonalnych budynkach, wyposażonych w urządzenia i maszyny zapewniające pozyskiwanie wysokiej jakości surowca oraz dobre warunki dla zwierząt. Budynki powinny być projektowane i realizowane zgodnie ze standardami technologicznymi obowiązującymi obecnie w kraju. Zastosowane systemy technologiczne chowu zwierząt powinny też w minimalnym stopniu zagrażać środowisku. Przedstawiona metoda oceny pozwala na wybór rozwiązania ze względu na wymagane standardy i możliwości inwestora. Elementy wejściowe do projektowania obiektów Podstawowymi elementami w projektowaniu obiektów inwentarskich jest uwzględnienie następujących etapów działania: A. Ustalenie potrzeb inwestora, określenie ograniczeń wynikających z obowiązujących przepisów formalno-prawnych oraz standardów dobrostanu zwierząt i ograniczeń ochrony środowiska. 57

Wacław Romaniuk, Małgorzata Łukaszuk, Tadeusz Domasiewicz B. Określenie podstawowych parametrów techniczno-budowlanych, wynikających głównie ze standardów dla gospodarstw rolnych, opracowanych w latach 2002-2004 przez specjalistów polskich i duńskich w ramach umowy bliźniaczej Standardy dla gospodarstw rolnych, a następnie zaktualizowanych w 2005 r. zgodnie z aktualnie obowiązującymi przepisami. C. Wykonanie koncepcji projektu technologiczno-budowlanego. D. Decyzja o zatwierdzeniu koncepcyjnego projektu przez inwestora. E. Wykonanie projektu. F. Decyzja o zatwierdzeniu projektu przez inwestora i władze terenowe. G. Realizacja projektu. W działaniach mających na celu realizację obiektu, szczególnie budynku inwentarskiego, należałoby zwrócić uwagę na rolę projektu budowlanego, w tym projektu technologii produkcji zwierzęcej. W zasadzie projekt budowlany wg obowiązujących przepisów powinien zawierać: projekt zagospodarowania działki lub terenu, projekt architektoniczno-budowlany, określający funkcję, formę i konstrukcję obiektu budowlanego, jego charakterystykę energetyczną i ekologiczną oraz proponowane niezbędne rozwiązania techniczne, a także materiałowe, ukazujące zasady nawiązania do otoczenia, stosownie do potrzeb, oświadczenia właściwych jednostek organizacyjnych (tzw. uzgodnienia) o zapewnieniu dostaw energii, wody, ciepła i gazu, odbioru ścieków oraz o warunkach przyłączenia obiektu do sieci wodociągowych, kanalizacyjnych cieplnych, gazowych, elektroenergetycznych, telekomunikacyjnych oraz dróg lądowych, inne materiały w zależności od potrzeb zwłaszcza dotyczące budowli związanych z magazynowaniem nawozu naturalnego; projekt gnojowni przy zastosowaniu ściółkowego systemu utrzymania, natomiast zbiorniki na gnojowicę w bezściółkowym systemie chowu. Gospodarka nawozami naturalnymi i ochrona środowiska Kwestie magazynowania nawozu naturalnego reguluje polskie ustawodawstwo: A. Ustawa z dnia 26 lipca 2000 r. o nawozach i nawożeniu (Dz.U. z 2000 r., nr 89, poz. 991 - tekst jednolity oraz Dz.U. z 2005 r., nr 249, poz. 2103) Art. 18: 1. Nawozy naturalne w postaci stałej powinny być przechowywane w pomieszczeniach inwentarskich lub na nieprzepuszczalnych płytach, zabezpieczonych przed przenikaniem wycieku do gruntu oraz posiadających instalację odprowadzającą wyciek do szczelnych zbiorników. 2. Nawóz naturalny w postaci płynnej należy przechowywać wyłącznie w szczelnych zbiornikach o pojemności umożliwiającej gromadzenie, co najmniej 4.miesięcznej produkcji tego nawozu. 58

Projektowanie, ocena i wybór... Zgodnie z postanowieniami wyżej wymienionej Ustawy o nawozach i nawożeniu, podmiot, który prowadzi chów lub hodowlę drobiu o obsadzie powyżej 40 tys. stanowisk lub chów lub hodowlę świń powyżej 2 tys. stanowisk dla świń o masie ponad 30 kg lub 750 stanowisk dla macior jest obowiązany do magazynowania gnojówki i gnojowicy w szczelnych, zamkniętych zbiornikach. Ponadto zobowiązany jest opracować plan nawożenia zgodnie z przepisami ustawy z dnia 18 lipca 2001 r. - Prawo wodne (Dz.U. nr 115, poz. 1229, z późn. zm.) i zasadami dobrej praktyki rolniczej, a także zagospodarować na użytkach rolnych będących w jego posiadaniu co najmniej 70% gnojówki i gnojowicy, a pozostałe 30% może zbyć do bezpośredniego rolniczego wykorzystania wyłącznie na podstawie umowy zawartej w formie pisemnej. B. W kwestii pojemności zbiorników lub płyt do składowania i przechowywania nawozów naturalnych oraz pasz soczystych Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 23 grudnia 2002 r. w sprawie szczegółowych wymagań, jakim powinny odpowiadać programy działań mających na celu ograniczenie odpływu azotu ze źródeł rolniczych (Dz.U. 2003, nr 4, poz. 44) stanowi następująco: 1. Wszystkie produkowane w gospodarstwie płynne i stałe odchody zwierzęce i odpady powinny być przechowywane w specjalnych, szczelnych zbiornikach lub na płytach usytuowanych w odpowiedniej odległości od zabudowań i granic zagrody wiejskiej, zgodnie z wymaganiami prawa budowlanego, a przede wszystkim od studni stanowiącej źródło zaopatrzenia w wodę dla ludzi i zwierząt. 2. Obornik może być gromadzony, fermentowany i przechowywany w pomieszczeniach inwentarskich (obory lub chlewnie głębokie) lub na płytach gnojowych. Podłogi pomieszczeń inwentarskich i płyty gnojowe powinny być zabezpieczone przed przenikaniem wycieków do gruntu i zaopatrzone w instalacje odprowadzające wycieki do szczelnych zbiorników na gnojówkę i wodę gnojową. 3. Pojemność płyty gnojowej powinna zapewniać możliwość gromadzenia i przechowywania obornika przez okres, co najmniej 6 miesięcy. Pojemność płyty zależy od wysokości pryzmy obornika. W praktyce powierzchnia płyty gnojowej, przy wysokości pryzmy obornika 2 m i wyłącznie alkierzowym systemie utrzymywania zwierząt, powinna wynosić około 3,5 m 2 na l sztukę dużą. Powierzchnię tę zmniejsza się proporcjonalnie do czasu przebywania zwierząt na pastwisku. 4. Nie należy przechowywać obornika w pryzmach polowych, gdyż prowadzi to do zanieczyszczenia wód gruntowych związkami azotu i fosforu oraz przenawożenia powierzchni pod pryzmą. 59

Wacław Romaniuk, Małgorzata Łukaszuk, Tadeusz Domasiewicz 5. Pojemność zbiorników na gnojowicę i na gnojówkę musi wystarczać na przechowywanie tych nawozów naturalnych przez okres, co najmniej 6 miesięcy. W praktyce, na 1 dużą jednostkę przeliczeniową zwierząt w oborze bezściółkowej należy przewidzieć pojemność zbiornika na gnojowicę około 10 m 3, a na l dużą jednostkę przeliczeniową w oborze płytkiej ściółkowej pojemność zbiornika na gnojówkę przynajmniej 2,5 m 3. 6. Zbiorniki na płynne odchody zwierzęce oraz bezodpływowe zbiorniki do gromadzenia nieczystości ciekłych powinny mieć nieprzepuszczalne dno i ściany oraz szczelną pokrywę z otworem wejściowym i otworem wentylacyjnym. Zbiorniki na gnojowicę mogą być wyposażone w pokrywę pływającą. 7. Do zbiornika na gnojowicę nie należy odprowadzać substancji pochodzących z domowych instalacji sanitarnych. C. Rozporządzenie Rady Ministrów z 14 maja 2002 r. (Dz.U. 2002 r. nr 102, poz. 928) w sprawie szczegółowego zakresu i kierunków działań oraz sposobów realizacji zadań Agencji Restrukturyzacji i Modernizacji Rolnictwa w zakresie gospodarowania środkami pochodzącymi z funduszy Unii Europejskiej zobowiązuje właściciela gospodarstwa utrzymującego zwierzęta do posiadania urządzeń składowania odchodów zwierzęcych o pojemności odpowiadającej półrocznej ich produkcji. Przy chowie zwierząt na płytkiej ściółce konieczna jest płyta obornikowa o powierzchni 3,5 m 2 /DJP oraz szczelny zbiornik na gnojówkę i wodę gnojową o pojemności 3 m 3 na DJP. W przypadku utrzymywania zwierząt na głębokiej ściółce potrzeba budowy płyt obornikowych i zbiorników na gnojówkę jest uzależniona od rodzaju i ilości używanej ściółki oraz okresu przechowywania obornika pod zwierzętami. Przy utrzymywaniu bezściółkowym zaleca się budowę szczelnego zbiornika na gnojowicę o pojemności 11 m 3 na l DJP w zbiornikach zewnętrznych (poza budynkiem). Zbiorniki o pojemności do 200 m 3 muszą być zbiornikami zamkniętymi, przy większych pojemnościach - zamkniętymi lub otwartymi. Różnica pojemności magazynów nawozów naturalnych, wymaganych przez prawodawstwo wymienione w punkcie B i C, wynika z tego, że rozporządzenie zamieszczone w Dz.U. z 2003 r. nr 4, poz. 44 dotyczy tzw. Obszarów szczególnie narażonych (OSN), natomiast Dz.U. z 2002 r. nr 102, poz. 928 reguluje kwestie związane z ubieganiem się o dofinansowanie z ARiMR. 60

Projektowanie, ocena i wybór... Technologia i funkcjonalność budynków oraz dobrostan zwierząt W przepisach w odniesieniu do prawa budowlanego mało uwagi poświęca się jednak technologii chowu zwierząt, w tym funkcjonalności obiektów. Miarą funkcjonalności np. obory lub chlewni jest ocena przestrzennego układu wzajemnie ze sobą zsynchronizowanych pomieszczeń produkcyjnych i pomocniczych podporządkowanych technologii, biologii zwierząt i organizacji pracy z uwzględnieniem ergonomii i higieny pozyskiwania surowca (np. mleka, mięsa), zapewniająca odpowiedni dobrostan zwierząt. Technologia oznacza sposób organizacji wykonywania pracy, a więc posługiwania się techniką. Technologia jest analizowana i oceniana w odniesieniu do zabiegów produkcyjnych w chowie zwierząt. Rozwój systemów produkcji w specjalistycznych wysokotowarowych gospodarstwach (wg badań własnych) opiera się na następujących działaniach: - poprawienie warunków środowiskowych dla poszczególnych grup zwierząt, wewnątrz i na zewnątrz obiektu, - dobór zwierząt (również z importu) o wysokich cechach genetycznych, zapewniających wysoką produkcję odpowiedniej jakości, - dostosowanie odpowiednio ilości i jakości produkcji pasz, - doskonalenie procesu technologicznego w obsłudze zwierząt, a mianowicie mechanizacji i organizacji np. doju krów i wstępnej obróbki mleka, przygotowania i zadawania pasz, mechanizacji usuwania i gospodarki nawozami naturalnymi (gnojowica i obornik). W procesie projektowania obiektów inwentarskich szczególnie należy uwzględnić następujące podstawowe elementy zwane jako zmienne decyzyjne: - kierunek produkcji (mięsny czy mleczny), - sposób utrzymania zwierząt, - standardy parametryczne wynikające z wymagań w zakresie dobrostanu zwierząt, - poziom mechanizacji, - czynniki kształtujące warunki środowiskowe, w tym mikroklimat pomieszczeń, - ciągi funkcjonalne (komunikacji paszowej, nawozowej, dojścia i przejścia do dojarni, poideł itp.), - system budowlany stanowiący zamknięcie przestrzeni technologicznej, - infrastruktury zewnętrznej ukształtowanej zgodnie z wymaganiami formal-no-prawnymi i funkcją budynku. W ostatnich latach zrealizowano w gospodarstwach rodzinnych i farmerskich szereg obiektów inwentarskich nawiązujących do światowych kierunków, w tym wymagań UE. Przed jednostkami naukowo-badawczymi stawia się zadania oceny tych realizacji i wskazania rozwiązania najkorzystniejszego. Ma to duże znaczenie w zakresie poprawienia efektywności produkcji, jak również dobrostanu zwierząt oraz warunków pracy obsługi. 61

Wacław Romaniuk, Małgorzata Łukaszuk, Tadeusz Domasiewicz Ocena i wybór najkorzystniejszych rozwiązań obór Oceny badanych lub projektowanych obiektów oraz wybór rozwiązania lub grupy rozwiązań można dokonać zgodnie z założonymi kryteriami i ich ograniczeniami. Główne kryterium ekonomiczne oceny badanych obór jednostkowy koszt eksploatacji technicznej w j-tym obiekcie (k j ) może być wyznaczony na podstawie danych wynikających z całkowitych kosztów stałych i zmiennych, dotyczących zarówno części budowlanej, jak i mechanizacji. Obejmują one następujące elementy kosztów (składowe kosztów stałych utrzymania i kosztów zmiennych użytkowania): - nakłady robocizny i energii, - całkowite koszty inwestycyjne obory, - wartość maszyn i urządzeń, - koszty napraw maszyn, urządzeń i budynków, - jednostkowy koszt inwestycyjny, - wskaźnik funkcjonalności, - okres eksploatacji maszyn, urządzeń i budynku. Jednostkowe koszty eksploatacji technicznej określamy wg wzoru: k j Ksj + Kzj = min. Nj Ograniczeniami do kryterium wyboru obory z punktem widzenia minimum kosztów eksploatacji technicznej są: I - jednostkowe nakłady robocizny, nrj n o r; II - jednostkowe układy inwestycyjne, ncj n o c; III - wskaźnik funkcjonalności, Wfj Wf o, gdzie: nrj jednostkowe średnie nakłady robocizny w j-tym obiekcie rbmin/djp, ncj jednostkowy nakład inwestycyjny w j-tym obiekcie w zł/djp, Wfj wskaźnik funkcjonalności w w j-tym obiekcie wynikający z poziomu mechanizacji, systemu chowu bydła, bezpieczeństwa pracy obsługi, bezpieczeństwa zwierząt, higieny doju, higieny rozrodu, możliwości indywidualnego traktowania zwierząt, uciążliwości obsługi; składowe te wyrażają w jakim stopniu obiekt spełnia wymagania dobrostanu zwierząt, n o r jednostkowy zasób robocizny, rbmin/djp, n o c jednostkowy zasób nakładów inwestycyjnych, zł/djp, Wf o wymagany przez użytkownika wskaźnik funkcjonalności uwzględniający między innymi dobrostan zwierząt, Ksj koszty stałe w j-tym obiekcie, Kzj koszty zmienne w j-tym obiekcie, Nj liczba sztuk dużych (DJP) w j-tym obiekcie. 62

Projektowanie, ocena i wybór... Ocena najkorzystniejszego rozwiązania obory, według założonego powyżej kryterium, polega na ustaleniu kolejności rozwiązań ze względu na określone kryterium przy wymogach wynikających z warunków gospodarstwa. W celu dokonania kompleksowej oceny rozwiązania obiektu można sformułować kryterium energetyczne, które ma następującą postać: ec 2 j = Ecj Nj min przy ograniczeniach: I jednostkowych średnich nakładanych energii skumulowanej pracy żywej w odniesieniu do 1 DJP: eżj e ż, II jednostkowych nakładów energetycznych skumulowanych w oborze: ecj e c, III -jednostkowej energochłonności skumulowanej na produkcję mleka: ec 1 j e c. Do powyższych wzorów zastosowano następujące oznaczenia: ec 2 j jednostkowa całkowita energochłonność skumulowana w j-tej oborze, MJ/h DJP, ecj jednostkowa energia skumulowana w j-tej oborze (części budowlanej i mechanizacji prac), MJ/h DJP, e o c jednostkowy zasób energii skumulowanej w zakresie (części budowlanej obory i mechanizacji prac), eżj jednostkowe nakłady energii pracy żywej w j-tym obiekcie, MJ/h DJP, e o ż jednostkowy zasób energii pracy żywej, MJ/h DJP, Ecj całkowite nakłady energii skumulowanej w j-tym obiekcie. Do wyżej wymienionych ograniczeń wyboru rozwiązania najkorzystniejszego uznano wprowadzać dodatkowe ograniczenia, które wynikają z potrzeb gospodarstwa lub np. ochrony środowiska. Ostateczny wybór rozwiązania można dokonać wykorzystując teorię mnogościową działania na zbiorach. W tym celu dokonano oznaczeń: M zbiór ocenianych/lub badanych projektów obiektów, N zbiór ocenianych obiektów spełniających ograniczenia (I), O zbiór ocenianych obiektów spełniających ograniczenia (II), P zbiór spełniających ograniczenia (III), V zbiór ocenianych obiektów spełniających ograniczenia (I), (II), (III). 63

Wacław Romaniuk, Małgorzata Łukaszuk, Tadeusz Domasiewicz Jeżeli N M, O M, P M, to najkorzystniejsze rozwiązanie otrzymujemy wtedy, gdy zbiory ocenianych obiektów N, O, P mają przecięcie, tzn.: N O P = Ø. Wówczas szukany zbiór V jest iloczynem (przekrojem) zbioru N, O i P V = N O P. Najkorzystniejszym rozwiązaniem jest rozwiązanie w j-tym obiekcie j V, dla którego wartość jednostkowych kosztów eksploatacji technicznej kj jest minimalna. Interpretację wyboru rozwiązania przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Zestawienie rozwiązań spełniających odpowiednie kryteria można posłużyć się programem komputerowym Fox Pro - do tworzenia baz danych Fig. 1. Set of the solutions fulfilling required criteria. Computer programme FoxPro may be used to data base formation Podsumowanie i wnioski Projektowanie obiektów oraz wybór rozwiązania najkorzystniejszego wg kryteriów określonych przez konkretnego inwestora ma duże znaczenie. Umożliwia to efektywną produkcję o wysokich walorach jakościowych i spełniających wymagania ochrony środowiska oraz dobrostanu zwierząt. Podstawowe dane wejściowe do projektowania obiektów inwentarskich zawarte są w materiałach źródłowych w poradnikach opracowanych w ramach realizacji projektu Phare Standardy technologiczne dla gospodarstw rolnych (umowa bliźniacza PL/IB/2001/AG/03). 64

Projektowanie, ocena i wybór... Kierownikiem projektu ze strony polskiej był Wacław Romaniuk, a duńskiej Tormod Overby. Przedstawione podstawowe zasady działania w projektowaniu oraz zasady wyboru rozwiązania najkorzystniejszego, z uwzględnieniem ograniczeń wynikających z potrzeb inwestora i ochrony środowiska, umożliwiają dostosowanie systemów chowu zwierząt do nowoczesnych kierunków, służbie doradczej i kadrze naukowej dają możliwość doskonalenia systemów chowu zwierząt oraz wyboru rozwiązań optymalnych. Bibliografia Głaszczka A. i in. 2005. Magazynowanie nawozów naturalnych. Poradnik. IBMER, Warszawa, II wyd. poprawione Romaniuk W. 1996. Wpływ funkcjonalno-technologicznych rozwiązań obór na energochłonność i koszty produkcji mleka w gospodarstwach rodzinnych. Praca hab. IBMER, Warszawa Praca zbiorowa. 2004. Systemy utrzymania bydła. Poradnik. Instytut Budownictwa, Mechanizacji i Elektryfikacji Rolnictwa, Duńskie Służby Doradztwa Rolniczego, Warszawa, s. 172 Recenzent: Zdzisław Wójcicki 65