11. Розрахунок та оптимізація теплового балансу приміщення

Тепловий баланс тваринницьких приміщень - це співвідношення між надходженням тепла в приміщення (теплопродукція) і його витратами через огороджувальні конструкції (тепловтрати).

Якщо теплопродукція переважає тепловтрати, то такий тепловий баланс називається позитивним.

Якщо тепловтрати перевищують теплопродукцію, то такий тепловий баланс називається негативним.

Якщо теплопродукція дорівнює тепловтратам, то такий тепловий баланс називається нульовим.

Розрахунок теплового балансу складається з двох частин: в першій частині визначається кількість тепла, що надходить у приміщення від тварин та з додаткових джерел – теплопродукція. В другій частині розрахунку визначається тепловитрати з приміщення через огороджувальні конструкції будівлі та на підігрів зовнішнього атмосферного повітря, подається в приміщення.

На основі розрахунків тепловий баланс тваринницького приміщення можу бути позитивним або негативним. При цьому допускаються відхилення ± 10% до розрахункових даних.

Тепловий баланс тваринницького приміщення обчислюється за формулою:

Q_{тв. =} ∆t х ( Л₁ х 0,24 + ∑kF + Q_дод. ) + Q_прим._.

Q_тв - надходження тепла від тварин, ккал/год

∆t - різниця між температурою внутрішнього і зовнішнього повітря, ⁰С

Л₁ - годинний об’єм вентиляції, кг/м³

0,24 - теплоємність повітря, ккал/кг/град;

k - коефіцієнт теплопередачі через огороджувальні конструкції, ккал/кг/град

F - площа огороджувальних конструкцій, м²

Q_{дод -} непередбачені тепловтрати, ккал/кг/град

Q_прим._. - витрати тепла на випаровування вологи з поверхні підлоги, ккал/год

Методика розрахунку теплового балансу

1. За додатком 12 знаходимо надходження тепла від тварин, які знаходяться у приміщенні(Q_тв )

Таблиця 11.1

Кількість теплопродукції

№ п/п	Група тварин	Маса, кг	Продук- тивність, кг	К-сть голів	Виділяють тепла ккал/год
					1 тварина	Всього (Qтв )
1.	Свиноматки

Висновок. За нашими розрахунками в приміщення за 1 годину від тварин надходить ________ ккал теплоти.

Для подальшого розрахунку теплового балансу проводиться визначення тепловитрат через огороджувальні конструкції приміщення.

2. Визначається різниця між температурою внутрішнього і зовнішнього повітря (∆t)

∆t = t₁ - (-t₂)

t₁ - нормативна температура тваринницького приміщення (додаток 13)

-t₂ - зовнішня температура самого холодного місяця року для даної місцевості (додаток 9)

3. Переводиться об’ємна кількість вентиляційного повітря м³/год у вагову кг/м³. Для цього годинний об’єм вентиляції (див. розділ 10) перемножують на відповідний коефіцієнт з додатку 14.

4. Знаходяться витрати теплової енергії на підігрів вентиляційного повітря (Л х 0,24).

Коефіцієнт 0,24 показує, що при нагріванні припливного повітря на 1⁰С витрачається 0,24 ккал/кг/град тепла.

5. Обчислюється сумарна кількість тепловитрат через огороджувальні конструкції (∑kF). Результати заносять у таблицю 11.2

Таблиця 11.2

Тепловтрати через огороджувальні конструкції

№ п/п	Найменування конструкції, вид будівельного матеріалу	Площа, м2	k, ккал/м2/год	∑kF, ккал/м2/год
1	Стеля	а х в х 1,4
2	Стіни	(ахhхn+вхhхn) ─ Σ(Sв + Sд)
3	Підлога	а х в
4	Вікна (одинарні, подвійні)	Sв
5	Двері (розмір, матеріал)	а1 х h1 х n1

а - ширина приміщення, м

в - довжина приміщення, м

1,4 - уклін даху

h - висота стін, м

n - кількість стін

S_д - площа дверей, м² (розміри дверей приймаються 2,4м х 2,4м, 2,4м х 2,2м);

а₁ - довжина дверей, м

n₁ - кількість дверей

h₁ – висота дверей

S_в - площа вікон, знаходиться через світловий коефіцієнт від площі підлоги, м²

Коефіцієнт теплопередачі (k) див. додаток 15.

6. Визначаються непередбачені витрати тепла (Q_дод )

Величина непередбачених тепловтрат становить 13% від сумарної величини тепловтрат через усі огороджувальні конструкції. Для цього ∑kF х 0,13

7. Знаходиться витрати тепла на випаровування вологи в приміщенні (Q_прим)

Q_прим = Q₁ х 0,595 ккал

Q₁ - випаровування вологи з поверхонь підлоги та напувалок (складає 10% від кількості водяної пари, що виділяють тварини для всіх тваринницьких приміщень, та 25% - для свинарників) (Див. розділ 10).

0,595 показує величину тепловитрат при випаровуванні 1 г води

8. Складається вираз теплового балансу для даного приміщення, підставивши відповідні значення у формулу:

Q_{тв . =} ∆t х ( Л х 0,24 + ∑kF + Q_дод. ) + Q_прим._.

9. Визначається дефіцит тепла для даного приміщення (Д_т)

Д_т = тепловтрати – теплопродукція

Для визначення потужності і кількості електрокалориферів з метою ліквідації дефіциту тепла в приміщенні проводиться розрахунок необхідної кількості електроенергії. З додатку 16 відомо, що один кіловат електроенергії за годину дає 860 ккалорій тепла. Виходячи з цього знаходимо відповідну потужність і кількість електрокалориферів (додаток 11).