Отопление, горячее водоснабжение и вентилирование производственных и коммунально-бытовых зданий

Благоприятная окружающая среда стимулирует жизненные процессы в организме животных и птиц, что способствует повышению их продуктивности.

Систему отопления применяют в тех случаях, когда тепловыделения от животных недостаточно для компенсации теплопотерь через ограждающие конструкции, а также для нагрева приточного и инфильтрующегося воздуха и для испарения влаги со смоченной и открытой водной поверхности. Как правило, применяют воздушное отопление, совмещенное с приточной вентиляцией.

Для обогрева поросят-сосунов и молодняка птицы предусматривают системы локального обогрева (обогрев полов, брудеры и др.).

В животноводческих помещениях сами животные являются источниками значительного количества тепла. Однако в зимнее время, когда тепловые потери не компенсируются тепловыделениями животных или птиц, здания обогревают системами отопления.

Тепловую мощность системы отопления животноводческого помещения вычисляют по формуле:

(3,34)

Для животноводческих и птицеводческих помещений при наличии избытков значение находят по Н-d диаграмме влажного воздуха. Для всех остальных производственных помещений с теплоизбытками принимают

Тепловую мощность системы отопления птицеводческого помещения определяют из уравнения теплового баланса:

(3,40)

где

	- тепло, расходуемое на испарение влаги из помета и мокрых поверхностей птицеводческого помещения ( );
	- свободное тепло, выделяемое птицей.( );

Потери тепла через ограждающие поверхности

Потери тепла через ограждающие поверхности помещения ( ) складываются из основных потерь ( ) через все его наружные ограждения и добавочных потерь ( ):

(3,1)

Основные потери тепла через отдельные наружные ограждения (стены, пол, потолок и др.) определяются:

(3,2)

Как известно, коэффициент теплопередачи k = 1/R₀ , тогда

(3,3)

где

	- общее сопротивление теплопередачи ограждения, (м2 *K)/Вт;
	- площадь ограждения, м2;
и	- расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха;
	- поправочный коэффициент к расчетной разности температур, зависящий от расположения ограждения по отношению к наружному воздуху. Для наружных стен и полов на грунт n=1; для чердачных перекрытий с различными видами кровли n=0,75...0,90; для ограждений, отделяющий отапливаемые помещения от неотапливаемых n=0,40...0,70; для перекрытий над подпольями n=0,40...0,75.

Сопротивление m-слойного ограждения теплопередаче:

(3,4)

где

	- термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения (Приложение 3, таблица 1);
	- термическое сопротивление теплопроводности отдельных слоев ограждения толщиной (м), теплопроводности (Приложение 3, таблица 2);
	- термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждения (приложение 3, таблица 1).

Полы в помещениях могут располагаться на грунте или на лагах. Полы на грунте считаются неутепленными, если они состоят из слоев материалов с коэффициентом теплопроводности .

Потери тепла через неутепленные полы определяют по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам. Зоны нумеруют по порядку, начиная от наружных стен. Сопротивление теплопередаче для первой зоны составляет 2,15, для второй - 4,3, для третьей - 8,6, для остальной площади пола - 14,2

Площадь участков пола, примыкающих к углам в первой двухметровой зоне, вводится в расчет дважды, то есть по направлению обеих наружных стен, образующих угол.

Сопротивление теплопередаче утепленных полов определяется:

		(3,5)
где и	- толщина (м) и коэффициент теплопроводности утепляющего слоя ( ).

Сопротивление теплопередаче полов, расположенных на лагах:

(3,6)

Потери тепла через внутренние ограждения учитывают в тех случаях, когда разность температур между смежными помещениями более 5.

Кроме основных тепловых потерь находят и добавочные теплопотери через строительные ограждения, учитывающие ориентацию здания по отношению к сторонам света, расчетную зимнюю скорость ветра, специфические местные условия и другие факторы (Приложение 3, таблица 4).

Тепловая мощность на нагрев приточного воздуха

Тепло, расходуемое на нагрев приточного воздуха:

(3,35)

где

	- расчетный воздухообмен помещения, ;
	- плотность наружного воздуха при , ; для климатических зон с расчетной зимней температурой воздуха -10 и выше под понимают расчетную зимнюю вентиляционную температуру , для остальных районов расчетную отопительную температуру;
	- массовая изобарная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг*К);
	- температура воздуха внутри помещения. При использовании калорифера ;

Расчет воздухообмена животноводческих и птицеводческих помещений в зимнее время ведут по избыткам влаги и вредных газов, а в теплый и переходный периоды по избыткам теплоты и влаги. Для цыплят первого возраста (от одного до четырех дней) — по газам и теплоизбыткам.

Объем приточного воздуха определяют из расчета растворения углекислоты до допустимой концентрации и предельно допустимого содержания водяных паров. При таком воздухообмене происходит поглощение и других вредных выделений(аммиака, сероводорода, пыли), содержащиеся в помещении в значительно меньших количествах.

Часовой объем приточного воздуха, необходимого для понижения концентрации углекислоты, определяют по формулам для животноводческих помещений:

(3,19)

Для птицеводческих помещений:

(3,20)

где

	- количество животных и птиц;
	- количество углекислоты, выделяемое одним животным, л/ч;
	- масса птицы, кг/гол;
	- количество углекислоты, выделяемое птицей, л/ч на кг массы;
	- предельнодопустимая концентрация углекислоты в помещении, ;
	- концентрация углекислоты в атмосферном воздухе, равная 0,3 ;

Количество излишней теплоты, водяных паров и углекислоты, выделяемых животными или птицей, приведено в Отраслевых нормах технологического проектирования (ОНТП-1-89, ОНТП-2-89, ОНТП-5-85, ОНТП-4-85) табл. 12...15 приложения 3.

Воздухообмен, обеспечивающий допустимо содержание в воздухе водяных паров определяют по формуле:

(3,21)

где

	- влаговыделения внутри помещения, г/ч;
	- плотность воздуха, ; или (3,21a)
и	- влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/(кг.с.в);

Влагосодержание внутреннего и наружного воздуха определяют по H- d -диаграмме влажного воздуха по соответствующим значениям температуры и относительной влажности внутреннего и наружного воздуха.

Влаговыделения в животноводческих помещениях находят по формуле:

(3,22)

Влагу, выделяемую животными определяют по формуле:

(3,22а)

где

	- выделение влаги одним животным данного вида (табл. 12...15, приложение 3), г/ч;
	- число животных данного вида в помещении;

Влага, испаряющаяся с мокрых поверхностей помещения(пола, поилки, кормушки и т.д.).

(3,23)

где

- коэффициент, равный 0,1...0,25 для коровников и телятников, 0,1...0,3 — для свинарников. Большие значения относятся к помещениям с недостаточным количеством или полным отсутствием подстилки при неудовлетворительной работе канализации.

Влаговыделение в птичнике:

(3,24)

где

	- масса водяных паров, выделяемых птицей;
	- масса влаги, испаряющейся из помета;
	- масса влаги, испаряющейся с мокрых поверхностей помещения(пол, подстилка, поилки);
	- влаговыделения на 1 кг живой массы птицы данного вида (табл. 12...15, приложение 3), г/ч;
	- живая масса одной птицы, кг;
	- число птиц данного вида в помещении;
	- среднесуточный выход помета от одной птицы (у взрослых кур яичного направления 240 г, у кур мясного направления 290 г, индеек — 430 г, уток — 550 г, гусей — 600 г);
	- коэффициент, учитывающий усушку помета(для кур и индеек Z=0,7; для уток Я=0,74);

Необходимый воздухообмен для животноводческого помещения принимается по наибольшей из двух величин или . Если полученная величина окажется меньше нормы регулируемого воздухообмена на 1 ц живой массы животных или птицы в соответствии с ОНТП, то в качестве расчетного воздухообмена следует применять эту норму.

Правильность расчета производительности системы вентиляции проверяют по кратности воздухообмена:

где

	- расход вентиляционного воздуха, ;
	- строительный объем помещения, ;

Для холодного периода в животноводческих помещениях n=3...5, в птичниках n=10...12.

Расход тепла на испарение влаги

Расход тепла на испарение влаги с мокрых поверхностей животноводческого помещения:

(3,38)

где

- скрытая теплота испарения воды, ;

Тепловыделения животных

Свободное тепло, выделяемое животными:

(3,39)

где

	- количество тепла, выделяемое одним животным данного вида (табл. 12, приложение 3), Вт;
	- число животных данного вида в помещении.

В зависимости от места размещения генератора тепла, относительно отапливаемых помещений, системы отопления подразделяют на местные и центральные. Местные системы предназначены для отопления одного помещения, центральные — для отопления здания или группы зданий от единственного теплогенерирующего центра. Каждая система отопления состоит из трех элементов: генератора тепла, теплопроводов и нагревательных приборов.

В зависимости от вида теплоносителя различают системы водяного, парового и воздушного отопления. По конструктивным особенностям системы водяного и парового отопления подразделяют на однотрубные, двухтрубные, с верхней и нижней разводкой. В системах водяного и воздушного отопления движения теплоносителя может происходить за счет естественной и принудительной циркуляции. Различают рециркуляционную, прямоточную и смешанную системы воздушного отопления.

Системы вентиляции по назначению подразделяют на вытяжные, прямоточные и прямоточно-вытяжные. Вентиляция может быть общеобменной, местной и смешанной. При общеобменной вентиляции создается равномерный обмен воздуха во всем объеме помещения. Местная вентиляция служит для удаления загрязненного воздуха непосредственно от технологического оборудования, являющегося источником вредных выделений, или для подачи чистого воздуха в определенную зону помещения. Смешанная система вентиляции предусматривает сочетание местной и общеобменной вентиляции. В зависимости от способа побуждения воздуха к движению вентиляция делится на естественную и принудительную.