Расчет теплового баланса

Тепловой баланс животноводческих помещений рассчитывается с целью оп­ределения возможности обеспечения в них оптимального микроклимата, особенно в холодное время года (январь).

Тепловой баланс - это соотношение прихода (теплопродукции) и расхода (теплопотери) тепла в животноводческом помещении.

Температурный режим складывается в помещении под влиянием тепловыде­лений животных (если помещение не отапливается) и тепла вносимого отопитель­ными и вентиляционными системами (если они предусмотрены), а также теплопотерь на обогрев поступающего воздуха, через ограждения здания и испарения влаги.

Поэтому тепловой баланс можно представить в виде следующей фор­мулы:

Q жив. = Q вен. + Q исп. + Q о.зд., где

Q жив. - количество тепла, поступающего в помещение от животных, ккал/ч;

Q вен. - количество тепла, расходуемое на нагревание вентиляционного возду­ха, ккал/ч;

Q исп. - количество тепла, необходимое на испарение влаги с пола, кормушек, оборудования здания, ккал/ч;

Q о.зд. - количество тепла, которое теряется через ограждающие конструкции здания в наружную атмосферу, ккал/ч.

Стены хрячника из кирпича на легком растворе в 2 кирпича толщиной 0,525 м. Окна двойные размером 2,3 х 1,1 м, количество их 8. Ворота деревянные двойные размером 2,8 х 3м, их 4. Чердачное перекрытие. Покрытие - железобетонное из сборных плит с утеплителем толщиной 0,15 м. Температура в помещении +15°С, относительная влажность - 75%. Район Борисов, средняя температура наружного воздуха в январе – -6,9°С и средняя абсолютная влажность наружного воздуха в январе 2,7 г/м3

Поголовье животных:

1 группа –хрячки, живой массой 300 кг,, их количество 19 голов;

2 группа –хрячки, живой массой 200кг,, их количество 16 голов;

3 группа –хрячки, живой массой 100кг, количество15 голов

1. Расчет прихода тепла в помещении.

Расчет количества тепла, выделяемого животными, ведут по таблице "Количество тепла, углекислого газа и водяного пара, выделяемых сельскохозяйствен­ными животными и птицей" по графе "свободное тепло".

Таблица 1 Определение количества тепла, выделяемого животными.

Количество жи­вотных, голов	Живая мас­са, кг	Свободного тепла от 1 животного, ккал/ч	Всего, ккал/ч

Следовательно, от всех животных в помещение поступит свободного тепла

Q жив. = 14280

Дополнительного тепла, поступающего от обогреватель­ного оборудования, нет. Приход тепла в зимнее время года от солнечной радиа­ции и других источников (электролампочки и др.) незначителен и в расчет не принимается.

2. Расчет расхода тепла в помещении.

2.1. Расчет количества тепла, идущего па обогревание вентиляционного (наруж­ного) воздуха.

Q вен. = 0,24 х G х ∆t, где

где 0,24- теплоемкость воздуха, т.е. количество тепла в ккал, расходуемое на нагревание 1 кг воздуха на ГС, ккал/кг/град;

G - количество воздуха в кг, удаляемого из помещения вентиляцией или по­ступающего в него в течение часа в январе месяце, кг/ч;

∆t - разность между температурой воздуха внутри помещения и наружного воздуха, °С.

При расчете G, во-первых проводят корректировку расчета объема венти­ляции на самый холодный месяц (январь)

 

Q 10698,24

L =--------- =-----------------= 1583,8

q1-qянв. 9,525-2,77

Во-вторых, необходимо объемные единицы перевести в весовые. 1 м воздуха при температуре 15°С и среднем барометрическом давлении 760 мм рт.ст. весит 1,222кг (таблица "Объемная масса воздуха (м3/кг) при различной температуре и различ­ном барометрическом давлении").

G = 1583,8 х 1,222 =1934,7 кг/ч

At=15°C~(-6,9°C) = 21,9 °С.

Расход тепла на обогревание поступающего воздуха будет равен

Q вен. = 0,24 х1934,7 х 21,9 = 10168,8 ккал/ч

2.2. Расчет расхода тепла на испарение влаги с поверхности пола и других ограждений (Q исп.) производят путем умножения количества испаряющейся с пола и других ограждений влаги на 0,595 ккал, т.е. на количество тепла в ккал, расходуемого на испарение 1 г влаги.

Количество влаги, испаряющейся с пола и ограждающих конструкций зда­ния, определяем в виде процентной надбавки от количества влаги, выделяемой всеми животными, находящимися в данном помещении. Эта величина составляет 1146,24г/ч.

Q исп. – 1146,24 х 0,595 = 682 ккал/ч.

2.3. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции здания проводится по формуле:

 

Q о.зд. = ∑k х F х ∆t, где

∑ - показатель того, что все произведения k x F суммируются;

к - коэффициент общей теплопередачи материала (в ккал/ч/м2/град);

F - площадь ограждающей конструкции, м2;

∆t - разность между температурой внутреннего и наружного воздуха, °С.

Теплопотери через ограждающие элементы здания определяют, дифференци­ровано: стен, окон, ворот и дверей, пола, чердачного перекрытия или совмещенно­го покрытия, так как их площадь и коэффициенты теплопередачи разные.

Площадь ограждающих конструкций рассчитывается следующим образом:

1. Площадь потолка - путем умножения внутренних размеров длины и ширины помещения.

2. Площадь стен - путем умножения на­ружного периметра помещения на высоту стен с учетом толщины потолка (со­вмещенного покрытия) за минусом площади окон и ворот.

3. Площадь пола - по зонам:

1 зона - до 2 метров от стен;

2 зона - от 2 метров до 4 метров;

3 зона - от 4 метров.

При этом, в первой 2-х метровой зоне площадь пола примыкающая к углам наружных стен, учитывается дважды, т.е. при определении площади этой зоны бе­рут полностью длину обеих наружных стен, образующих углы (по внутреннему периметру). Для удобства расчетов цифровой материал целесообразно свести в таблицу.

 

 

 

Название ог­раждающей конструкции	к	F	k F	At	Теплопо­тери, ккал/ч
Перекрытие	0,77	21,6 х 16,4= 354,24м2	272.8	21.9	5974.32
Окна	2,5	2,3x1,1x8 =20.24м2	50.6	21.9	1108.14
Ворота и двери	2,0	2,8 х 3x4 = 33,6 м2= 2,2 х	67,2	21.9	1471.68
Стены	1,01	21.6+(0,525х2) = 22.65 м-нар.шир. 16.4 + (0,525 х2) =17.45м-нар.дл. 22.65 х (3,0+ 0,25)= 73,6м ш. 17,45 х (3,0 + 0,25)= 56,7м 73,6+56,7-(67,2+50,6)= 12.5	12,625	21.9	276,5
Пол	0,4	(21,6 х 2 х 2) +(16,4х2х2)=86,4+65,6=152м2	60,8	21.9     21.9	1331,5
1 зона
2 зона	0,2	[ (21,6-4) х 2 х2] + [(16,4 -4) х 2 х2]=70,4+49,6=120		525,6
3 зона	0,1	(21,6-8)х(16,4-8) =13,6 х 8,4 = 114,24	11,424	21.9	250,2
	470,5		10162,14

 

Таким образом, теплопотери через ограждающие конструкции составляют 10162,14ккал/ час.

В зависимости от расположения здания к направлению господствующих ветров, по сторонам света и рельефу местности, помещение теряет дополнительно за счет обдувания еще 13 % тепла от теплопотерь ограждающих конструкций (стен, окон, ворот, дверей), т.е. (276,5+1108,14+1471,68) х 0,13 = 371,3 ккал/ч..Следовательно, общий расход тепла, необходимого на нагрев всех ограж­дающих конструкций хрячника составит:

10162,14ккал/ч + 371,3 ккал/ч = 10533,44 ккал/ч.

все теплопотери в помещении: на обогрев вентиляционного воздуха – 10168,8 ккал/ч, на испарение влаги с поверхности пола и ограждаю­щих конструкций 682 ккал/ч, на обогрев ограждающих конструкций – 10533,44 ккал/ч. Расход тепла равен 21384,24ккал/ч.

Расчет показывает, что расход тепла превышает теплопоступления на 7104,24 ккал/ч,что свидетельствует об отри­цательном тепловом балансе хрячника. Допускаются отклонения ± 10% к расчет­ным данным.

Сохранение нормального температурно-влажностного режима в помещении возможно при:

A)обеспечении надежной работы системы канализации;

Б) систематическом применении веществ, поглощающих влагу;

B)обеспечении снижения общих теплопотерь через внешние ограждения.

Если эти требования невыполнимы, то единственным выходом остается по­догрев приточного вентиляционного воздуха, применив для этой цели отопительно-вентиляционные устройства (таблица "Вентиляционно-отопительное обору­дование, рекомендуемое для комплектации систем обеспечения микроклимата жи­вотноводческих помещений").

Известно, что 1 кВт электроэнергии дает 860 ккал тепла. Для покрытия де­фицита тепла требуется 7104,24: 860 = 8,26кВт/ч электроэнергии. Поэтому не­обходимо установить электрокалориферную установку СФОА-16 с.мощностью наг­ревателей 15 кВт (период работы 30минут в час).