§2. Расчёт системы вентиляции

При вентиляции обеспечивают регулируемый воздухообмен, то есть организованное удаление из помещений загрязненного и подачу в них чистого воздуха через систему вентиляции. С помощью вентиляции решаются следующие задачи. Поддерживается оптимальный температурно-влажностный режим и химический состав воздуха; обеспечивается равномерное распределение и циркуляция воздуха внутри помещения; предупреждается конденсация паров на внутренних поверхностях ограждений; создаются нормальные условия для обслуживающего персонала.

Воздухообмен - это подача приточного воздуха, отнесённая к 100 кг живой массы животных (удельный часовой расход), м³/ч.

С учетом зоотехнических требований он будет равен

, (1)

где - минимальный воздухообмен, м³/ч;

L - норма воздухообмена, м/ч на 100 кг живой массы животного;

m - количество животных в помещении;

G - средняя живая масса одного животного, кг.

Обычно расчеты ведут по кратности воздухообмена, которая представляет собой отношение объема удаляемого воздуха к объему помещения. Она показывает, сколько раз за один час полностью сменяется воздух в помещении

, (2)

где - кратность воздухообмена;

- полный объем помещения, м³.

Для ферм крупного рогатого скота  = 3...4. При  = 5...6 появляются сквозняки, что вызывает простудные заболевания животных.

Величина воздухообмена рассчитывается из условий обеспечения заданных значений относительной влажности, температуры воздуха и допустимой концентрации вредных газов.

Для получения оптимальной относительной влажности воздуха воздухообмен определяется из уравнения баланса выделений и удаления влаги

, (3)

где  - необходимая величина воздухообмена, м³/ч;

 - влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г/кг;

 - относительная влажность внутреннего и наружного

воздуха, %;

 - сумма влаговыделений от всех источников внутри

помещения, г/ч.

Она определяется по формуле

, (4)

где  - выделение водяных паров одним животным, г/ч;

m - количество животных;

 - суммарное выделение влаги другими источниками (полы,

кормушки, автопоилки), г/ч.

Для грубых расчетов можно принять  = 0,1 m, то есть 10 % от выделений животными.

При выполнении упрощенных расчетов необходимый воздухообмен по влаге (м³/ч) можно выполнить по формуле

, (5)

где  - коэффициент влаговыделения с пола помещения

(  = 1,2…1,4);

W - количество влаги, выделяемое одним животным, г/ч (для

коров с надоем 10 кг/сут и живой массой 600 кг - 343 г/ч);

 - допустимое количество влаги в помещении (8 г/м³);

 - влагосодержание наружного воздуха в

январе  = 1,0...1,5 г/м³.

Для поддержания температуры воздуха на заданном уровне воздухообмен (м³/ч) определяют, исходя из условия теплового баланса помещений

, (6)

где  - избыточное количество теплоты, выделяемое всеми источ-

никами внутри помещения, кДж/ч;

C - удельная теплоемкость воздуха (С = 0,99 кДж/кг⁰С);

 - плотность приточного воздуха, кг/м³;

 - заданные по нормативам значения температуры внутрен-

него и наружного воздуха, ⁰С.

определяется по формуле

, (7)

где   - соответственно тепловыделения животны-

ми, электросиловыми установками, осветительными приборами и

теплота солнечной радиации;

 - теплопотери помещения, кДж/ч.

Для расчетов допускается определять по упрощенной формуле

, (8)

где q - среднее количество теплоты (кДж/ч) выделяемое одним

животным;

m - количество животных в помещении.

Величину воздухообмена проверяют также по содержанию углекислого газа, окиси углерода, аммиака, сероводорода (СО₂; СО, NH₃ и Н₂S).

Кратность воздухообмена по предельно допустимому содержанию СО₂ определяют по формуле

, (9)

где СО₂ - количество СО₂, выделяемого одним животным, л/ч;

 - предельно допустимое содержание СО₂ по

нормам, л/м³;

 - содержание СО₂ в свежем воздухе (0,3 л/м³).

Аналогично ведется расчет по NH₃ и Н₂S.

Обычно для холодного периода года в районах с холодной и продолжительной зимой расчет воздухообмена ведут по влаге и проверяют по СО₂. Для теплого периода и для районов с благополучными климатическими условиями расчет ведется по тепловыделению с проверкой на влажность.

На практике полученные результаты обязательно сопоставляют с величиной воздухообмена, принятой в нормах технологического проектирования.

При этом минимальные значения воздухообмена, м³/ч на 100 кг живой массы животных, принимаются следующие: для коровни-ков 17, для телятников 20, для свинарников 15...20.

С учетом потерь воздуха в системе вентиляции расчетный объем определяют по формуле

, (10)

где  - коэффициент запаса (  = 1,5...3,0).

Тогда необходимая кратность воздухообмена определяется из выражения

, (11)

где  - внутренний объем помещения, м³.

Этот показатель является основным при выборе системы вентиляции.

Если , то принимают систему вентиляции с естественным побудителем. При  - с механическим побудителем (вентиля-торы). При  - с механическим побудителем и подогревом воз-духа, в зависимости от погодных условий.

Расчет вытяжных каналов при естественной вентиляции ведут в следующей последовательности.

Воздух помещения ввиду разности температур внутри и снаружи перемещается вверх по каналу со скоростью , м/с. Общая площадь (м²) сечения канала составит

. (12)

Скорость движения воздуха в канале зависит от высоты канала и разности температур и определяется по таблицам или по формуле

, (13)

где Н - высота канала (вытяжной трубы), м (Н = 3 м);

 - температура внутреннего и наружного воздуха, ⁰С.

Количество вытяжных каналов в одном помещении можно определить по формуле

, (14)

где - площадь поперечного сечения одного канала (принимается

равной 0,90,9=0,81 м²; 1,01,0=1,0 м²; 1,01,2=1,2 м²).

При приточной вентиляции поступление свежего воздуха обеспечивается приточными установками, расположенными в вентиляционных камерах торцовых частей помещения.

Приточная установка состоит из центробежного вентилятора типа Ц4-70, калорифера, воздухозаборного устройства и приточного воздуховода. Калорифер может быть электрическим или водяным.

Вместо приточной установки можно использовать теплогенератор (воздухонагреватель), работающий на жидком топливе или природном газе.

Начальный участок воздуховода изготавливается из листового металла, а распределительный - из листовой оцинкованной стали или из полиэтиленовой пленки.

В зависимости от рядности коровника число приточных установок может варьироваться 2...4. Подача их принимается на 15 % выше производительности вытяжной вентиляции с целью создания избыточного давления, исключающего застойные зоны в помещении.

Подача установок (м³/ч) определяется по выражению

, (15)

где  - максимальная производительность вытяжной вентиляции.

Вентиляторы приточных установок выбирают по их подаче и создаваемому напору. Подача одного вентилятора

, (16)

где  - число приточных установок.

Диаметр воздуховода (м) определяется по формуле

, (17)

где  - скорость движения воздуха в трубе (12...15 м/с для метал-

лического воздуховода, 15...20 м/с для пленочного).

Напор (Па), развиваемый вентилятором, определяется как сумма потерь от трения воздуха о трубу на прямолинейных участках и потерь от местных сопротивлений

, (18)

где  - средняя плотность воздуха (  = 1,2...1,3 кг/м³);

 - коэффициент сопротивления движению воздуха в трубе (для

круглых труб  = 0,02...0,03);

L - длина прямолинейного участка воздуховода, м;

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений (определя-

ется по справочным таблицам. Для рассматриваемой комбини-

рованной схемы ).

По полученным величинам и Н выбирают вентилятор, приводят его техническую характеристику. Пример: вентилятор Ц4 - 70 №5. Подача 1,45...8,3 тыс. м³/ч, полное давление 180...830 Па, мощность 1,0...1,7 кВт, масса 85 кг.