Расчёт теплового баланса.

Тепловой баланс – это соотношения прихода тепла и его расхода в животноводческом помещении.

Тепловой баланс рассчитывают для определения возможности обеспечения в помещении оптимального микроклимата.

Тепловой баланс бывает:

1. Нулевой – когда приход тепла равен расходу (температура и влажность помещения в пределах нормативов).

2. Отрицательный – если расход тепла больше его прихода (температура меньше нормативной, а влажность больше нормы).

3. Положительный – если приход тепла больше его расхода (температура больше нормы, а влажность меньше нормы).

Тепловой баланс можно определить в виде следующей формулы:

 

Qжив. = Qвент. + Qисп. + Qзд., где

 

Qжив. – количества тепла выделенное всем поголовьем данного помещения, ккал/ч.

Qвент. – количество тепла расходуемое на обогрев приточного воздуха поступающего в помещение, ккал/ч.

Qисп. – количество тепла, которое теряется на испарение водяных поров с ограждающих конструкций здания, ккал/ч.

Qзд. – количества тепла которое теряется в окружающую среду через ограждающие конструкции здания, ккал/ч.

 

Для того чтобы рассчитать тепловой баланс необходимо знать размеры помещения, в данном случае птичник имеет длину 62 м, ширину 12 м, высоту в коньке 5,8, высоту стен 3 м.

Стены из обыкновенного кирпича на легком растворе в 2 кирпича – 0,525 м. Перекрытие совмещенное, железобетонное, двухпустотнный сборный настил с рульной кровлей и утеплителем толщиной 0,16 м.

Ворота 3×2,8 м, количеством 2 штуки.

Рассчитаем:

1. Приход тепла в помещение, для этого необходимо использовать таблицу «Количество тепла, СО₂ и водяного пара выделенное с.-х. животными и птицей, по графе свободное тепло»

Т.к. птица массой 1,7 кг, то свободное тепло на одну голову равно 6,7 ккал/ч. Отсюда имеем:

 

6,7×15480= 103716 ккал/ч

 

Таким образом, приход тепла в данном помещении равен 103716 ккал/ч

2. Найдём расход тепла в помещении:

 

Qвент. + Qисп. + Qзд. =расход тепла

 

2.1. Определим количества тепла идущие на обогрев приточного воздуха (т.е. Qвент.):

 

Qвент. =0, 24×G×Δ t, где

 

0,24 – теплоёмкость воздуха, т.е. количество тепла идущее на нагревание 1 кг воздуха на 1⁰С

G – количество воздуха в кг, удаленное из помещения или поступающего в него в течении часа в январе месяце, кг/ч.

Δt – разность между температурой воздуха в нутрии помещения и снаружи в январе месяце.

 

Для расчета G необходимо провести корректировку расчёта часового объёма вентиляции на январь месяц:

 

L янв. =Q/q₁-q₂янв.

 

L янв. =85140/(10,63-2,77)= 10832,06 м³/ч

 

Также необходимо полученный часовой объём перевести из объёмных единиц в весовые для этого воспользуемся таблицей «Объёмная масса воздуха (м³/ч) при различной температуре и различном барометрическом давлении». Согласно данным таблицы 1 м³ воздуха при температуре 18 ⁰С и средним барометрическом давлении 760 мм. рт. ст. весит 1,213 кг.

Разница температуры внутри помещения и снаружи в январе месяце:

 

Δ t=18 ⁰С –(-6,8)⁰С=24,8

G = 10832,06×1,213 = 13139,34

Значит Q вентиляции равно:

 

0,24×13139,34×24,8=78205,35

 

2.2. Расчёт теплопотерь на испарение воды с ограждающих конструкций здания:

 

Qисп. =%×0,595, где

 

% -процентная надбавка, на испарение водяных, поров с ограждающих конструкций здания

0,595 – количество тепла необходимое на испарение 1 кг воды.

 

Qисп.= 77400×0,595 = 46053

 

2.3. Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции здания, для этого используем формулу:

 

Qзд. =Σ k×F×Δ t, где

 

Σ– знак суммы

K – коэффициент теплопроводимость строительного материала, ккал/ч/м2/⁰С

F – площадь ограждающих конструкций

Δ t - разность между температурой воздуха в нутрии помещения и снаружи в январе месяце.

Теплопотери через ограждающие конструкции здания определяются дифференцировано т.е. отдельно рассчитываются стены, ворота, двери и т.д.

 

«Теплопотери через ограждающие конструкции здания (птичника)»

 

Название ограждающих конструкций	k	F	k×F	Δ t	k×F×Δ t
Перекрытие	0,65	√2,82+62=6,62м 6,62×62×2=820,88м2	533,57	24,8	13232,54
Ворота и двери	2,0	3×2,8×2=16,8 м2	33,6	24,8	833,28
Стены	1,01	12+(0,525×2)=13,05 62+(0,525×2)=63,05 63,05×(3+0,16)×2=398,47 (13,05×3×2)+[6,525×(2,8+0,16)×2]=116,93 116,93+398,47=515,4 515,4 -16,8=498,6	503,6	24,8	12489,28
Пол
1 зона	0,4	(62×2×2)+(12×2×2)=296 м2	118,4	24,8	2936,32
2 зона	0,2	[(62-4) ×2×2]+[(12-8) ×2×2]=248	59,2	24,8	1468,16
3 зона	0,1	(62-8) ×(12-8)=216	21,6	24,8	535,68
Итог:	Σ 1269,97		Σ 31495,26

 

 

Таким образом, Q здания составляет 31495,26. К полученной цифре необходимо сделать надбавку в размере 13 % от суммы теплопотерь стен, ворот, значит:

 

(833,28+12489,28)×0,13 = 1731,93

 

Таким образом, теплопотери через ограждающие конструкции здания с учётом надбавки в 13 % составляет:

Q= 31495,26+1731,93= 33227,19

Определим тепловой баланс в птичнике:

103716=78205,35+46053+33227,19

103716=157485,54

Тепловой баланс – отрицательный, дефицит тепла составляет 53769,54 ккал/ч или 51,8 %, а допускается разбежка ±10%.

Определим фактическую температуру при таком балансе:

Δ t= Qжив.-Qисп./0,24×G+Σ k×F

Δ t = 103716-46053/0,24×13139,34+1269,97

Δ t =13,05 ⁰С

К полученной температуре необходимо прибавить температуру воздуха снаружи в январе месяце т.е.

13,05+(-6,8)=6,25 ⁰С

Значит реальная температура в помещении, при таком тепловом балансе равна 6,25 ⁰С, а норматив – 18 ⁰С.

В сложившихся условиях необходимо оборудовать помещение системой подогрева приточного воздуха.

Известно, что 1 киловатт электроэнергии эквивалентен 860 ккал/ч., значит для покрытия дефицита требуется:

 

53769,54 /860=62,5 ккал/ч.

Необходимой мощностью обладает электрокалориифер СФОА-60, производительностью 67,5 киловатт, который должен работать в течение 47 мин. каждого часа.