Расчёт теплового баланса в помещениях для сельскохозяйственных животных и птицы

Оптимальный температурно-влажностный режим в животноводческих помещениях зависит от теплового баланса данного помещения.

Правильно рассчитанный тепловой баланс помещения позволяет создать необходимый температурно-влажностный режим и поддерживать его на определённом уровне.

Тепловой баланс определяется приходом (поступлением) и расходом тепла в данном помещении.

Тепловой баланс положительный, если приход тепла больше его расхода, и отрицательный, когда расход тепла больше его прихода.

Животноводческие помещения подразделяются на:

• неотапливаемые, где температурно-влажностный режим поддерживается только за счёт тепла, выделяемого животными;

• отапливаемые, где температурно-влажностный режим поддерживается не только за счёт тепла, выделяемого животными, но и за счёт дополнительных источников тепла (отопление, совмещённое с вентиляцией, тепло от отопительных приборов и т.п.).

Приход тепла складывается из тепла, выделяемого животными; тепла, поступающего от отопительных систем (в зимний и переходный период года);

Расход тепла - тепло, затрачиваемое на нагрев приточного вентиляционного воздуха; теплопотери через ограждающие конструкции здания; тепла, затрачиваемого на испарение влаги со смачиваемых поверхностей в помещении.

Тепловой баланс рассчитывается из условий холодного периода года.

Тепловой баланс рассчитывается по формулам:

- для неотапливаемых помещений

Qжив > Qвент + Qисп + ∑ Qогр (7)

или

Qжив < Qвент + Qисп + ΣQогр (8)

- для отапливаемых помещений

Qжив + Qотопл = Qвент + Qисп + ∑Qогр (9)

где:

• Qжив - свободное тепло, выделяемое животными, находящимися в помещении при данной температуре воздуха помещения, ккал/час;

• Qвент - тепло, затрачиваемое на нагрев воздуха, поступающего в помещение, ккал/час;

• Qucn - тепло, затрачиваемое на испарение влаги со смоченных поверхностей помещения, ккал/час;

• Qогр - потери тепла через ограждения здания, ккал/час

• Qотопл - тепло поступающее в помещения от системы отопления, ккал/час.

Свободное тепло, выделяемое животными равно:

Q =q_жив.св* n (10)

где:

• qжив.св - количество свободного тепла, выделяемое одним животным определённого пола, живой массы и продуктивности с учётом поправочного коэффициента в зависимости от внутренней температуры воздуха помещения (определяется по таблицам 19 и 20), ккал/час;

• n - количество животных, голов.

Тепло, затрачиваемое на нагрев воздуха, поступающего в помещения, определяется по формуле:

Qвент = L*0,31 (11)

где:

• L - часовой объём вентиляции, м³/ч (рассчитывается по формуле 1);

• 0,31 - теплоёмкость воздуха (средний коэффициент затраты тепла на подогревание 1 м³ приточного воздуха на 1°С за 1 час).

Тепло, затрачиваемое на испарение влаги со смоченных поверхностей помещения.

Количество влаги, испаряющейся с пола, стен, потолка, кормушек, поилок и пр., принято определять в процентах к количеству влаги, выделяемой животными, находящимися в данном помещении. Находим в методике расчёта часового объёма вентиляции по водяному пару процентную надбавку влаги, испаряющейся со смоченных поверхностей, к общему количеству влаги, выделяемой животными.

Qи - теплопотери от испарения влаги со смоченных поверхностей, ккал/час; рассчитывается по формуле 12.

Qи = % * 0, 585 (12)

где:

• % - процентная надбавка (к количеству влаги, выделяемой животными) на испарение воды с пола, кормушек, поилок (табл.21)

• 0,585 - количество ккал, затрачивающееся на испарение 1 г влаги.

Потери тепла через ограждения здания (Qогp), ккал/час, рассчитываются по формуле 13.

Qогр = ∑K * S * (13)

где:

• К - коэффициент общей теплопередачи через ограждающие конструкции, ккал/м² час °С (К- отдельных элементов конструкций определяется по таблицам 8, 9, 10, 11, 12, 13);

• S - площадь ограждающих конструкций, м²;

• ∑ - сумма произведений К на S ;

Для удобства расчётов все теплопотери через ограждения сводятся в таблицу 1:

Таблица 1

Ограждения	Пло­щадь, S(м2)	Коэф­фициент тепло-переда­чи, K	K*S
1	2	3	4
Окна *: - одинарные; - двойные
Ворота **
Двери ***
Стены наружные
Покрытие
Полы
Всего:			∑K*F
* - в случае отсутствия данных площадь остекления принимают поОПСП; ** - в случае отсутствия данных размеры ворот принимают: ши­рина - 3,0 м; высота - 2,4-2,7 м; *** - в случае отсутствия данных размеры дверей принимают: ширина - 0,8-1 ,8 м; высота -1,8м.

Тепло, поступающее в помещение от системы отопления, определяется по технической характеристике применяемой системы или по техническим характеристикам отопительного оборудования.

При расчёте теплового баланса неотапливаемого помещения необходимо определить возможную максимальную температуру воздуха при найденном тепловом балансе, т.е. определить температуру воздуха помещения, когда расход тепла будет равен его приходу, т.е. определить ∆t нулевого баланса, и далее,определив ∆tнб можно расчитать самую низкую температуру воздуха, при которой возможна беспрерывная вентиляция помещения в полном объеме, ∆tнб рассчитывается по формуле:

Qжив.св - Qисп

∆tнб = ------------------------- (15)

(L*0,31)+( ∑K*S)

где:

• Qжив.св - определяется по формуле 10;

• Qucп - определяется по формуле 12;

• L - часовой объём вентиляции, м³/ч;

• ∑К *S - определяется по формуле 13.

Определённая таким образом ∆t представляет собой разность между температурой воздуха в помещении и температурой наружного воздуха при данных условиях (сложившийся тепловой баланс), исходя из того,что:

∆tнб = tв – tн определяем по формуле: tв = ∆tнб + tн получаем расчётную температуру воздуха помещения. Сравнивая полученный результат с нормативной температурой для данной половозрастной группы животных, приведённой в нормах технологического проектирования, студент делает заключения о соответствии микроклимата в проектируемом помещении гигиеническим требованиям и обосновывает мероприятия по его нормализации (при tвн ниже нормативных значений необходимо предусматривать отопление, при tвн выше нормативных значений следует предусматривать дополнительную вентиляцию).