10138
.pdfРежимы эксплуатации птичника:
‒полное (расчетное) заполнение птичника (nр = 235 000 гол.);
‒профилактический перерыв (nр = 0 гол., tв = 5 °С);
‒перерыв на дезинфекцию (nр = 0 гол., tв = 30 °С).
Птичник эксплуатируется при расчетном заполнении.
Выявим условия, при которых птичник можно рассматривать как неотап-
ливаемое помещение без подачи искусственно генерируемой теплоты для под-
держания температурного режима.
Требуемое сопротивление теплопередаче теплового контура определяем по формулам (2.2) и (2.3). Коэффициент потерь теплоты через полы m = = 0,04.
Явные постоянно действующие внутренние (биологические и технологи-
ческие) тепловыделения в птичнике Qвн складываются из тепловыделений от птиц Qптя и освещения Qосв.
Для освещения приняты 180 энергосберегающих ламп мощностью 8 Вт каждая:
Qосв = 8·180 = 1 440 Вт.
Явные тепловыделения от птиц определяются по формуле (2.5):
Qптя nр рпт qптя к1к2к3 ,
где qптя — удельные явные биологические тепловыделения одной птицей при клеточном содержании, qптя = 6,85 Вт/кг; коэффициенты к1 = 1,0; к2 = 1,0;
к3 = 1,0 (в птичнике отсутствует естественное освещение).
Qптя = 235 000·1,6·6,85·1,0·1,0·1,0 = 2 568 080 Вт.
Общие внутренние тепловыделения в птичнике в холодный период года составляют:
Qвн = Qптя + Qосв = 2 568 080 + 1 440 = 2 569 520 Вт.
Общая площадь ограждений теплового контура птичника, соприкасающе-
гося с атмосферным воздухом (наружных стен, покрытия под углом 20°,
наружных ворот, воздухоприемных клапанов) Аогр ≈ 5 000 м2.
260
Средний нормируемый тепловой поток через наружные ограждения неотапливаемого птичника по формуле (2.3) составляет:
qн (1 m |
) |
Qб |
(1 0,04) |
2 569 520 |
5135 Вт/м2. |
|
|
|
|||||
б |
пл |
|
А |
|
5 000 |
|
|
|
|
огр |
|
|
|
Среднее требуемого сопротивление теплопередаче каждого из элементов теплового контура неотапливаемого птичника должно быть не менее получен-
ного по формуле (2.2):
Rтреб |
n(tв tн ) |
|
1,0(14 ( 31)) |
0,0088 м2·°С/Вт. |
|
|
|||
огр |
qн |
5135 |
|
|
|
|
|||
|
б |
|
|
|
Величина требуемого сопротивления теплопередаче теплового контура
рассматриваемого неотапливаемого птичника мала. В пределе конструктивно наружные ограждения могут быть выполнены из любого воздухонепроницае-
мого листового материала. Однако необходимо дополнительно выполнение обязательного требования по отсутствию конденсации на внутренних поверх-
ностях наружных ограждений, т. е. температура на внутренней поверхности ограждения должна быть выше температуры точки росы (τв ≥ tт.р), определяемой по расчетным параметрам внутреннего воздуха.
Минимальное сопротивление теплопередаче для предотвращения конден-
сации определяется из уравнения (2.1) для расчета сопротивления теплопереда-
че гражданских или промышленных зданий Rогртреб . При tв = 14 °С и φв = 75 % по
i‒d-диаграмме влажного воздуха находим требуемую температуру точки росы внутреннего воздуха tт.р = 9,5 °С. Тогда нормируемый перепад температуры,
входящий в (2.1), составляет:
tн = tв ‒ tт.р = 14 ‒ 9,5 = 5,5 °С.
Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности покрытия αв = =
8,7 Вт/(м2·°С) [6]. Получаем значение минимального сопротивления теплопере-
даче по формуле (2.1):
Rтреб |
1,0(14 ( 31)) |
0,94 |
м2·°С/Вт. |
|
|||
огр |
8,7·5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
261 |
Конструктивный и теплотехнический выбор (материала, толщины тепло-
изоляционного слоя и т. п.) конкретного наружного ограждения птичника необходимо в дальнейшем вести именно по этой величине требуемого сопро-
тивления теплопередаче.
Проведенный теплотехнический расчет показал, что даже при отсутствии отопления, наружные стены и покрытие птичника имеют большой запас по удалению избытков теплоты через наружные ограждения в отопительный пе-
риод года. Поэтому даже при расчетной наружной температуре в этот период года tн требуется устройство системы вентиляции для поддержания параметров внутреннего воздуха tв в допустимых пределах и предотвращения перегрева птиц от избытков явной теплоты.
В процессе возведения здания птичника были использованы имеющиеся в наличие строительные конструкции и материалы. Наружные стены, приточные клапаны и въездные ворота птичника смонтированы из панелей стеновых
«Сэндвич» заводского изготовления толщиной 0,1 м. Сопротивление теплопе-
редаче наружных ограждений Rогр = 2,54 м2·°С/Вт.
Покрытие птичника состоит из несущих металлических элементов, на ко-
торые уложен настил из профильного стального листа, размещен слой паро- и
теплоизоляции («Rockwool Layt Batts» толщиной δиз = 0,15 м). Утеплитель уло-
жен в слой гидроизоляционной пленки. Над слоем утеплителя имеется венти-
лируемая воздушная прослойка, сообщающаяся с атмосферой. Поэтому верх-
ний водоизоляционный профильный стальной лист по скату в теплотехниче-
ских расчетах не участвует. Общее сопротивление теплопередаче покрытия птичника составляет Rогр = 3,50 м2·°С/Вт.
9.2. Тепловой баланс и расчетный воздухообмен в помещении
птичника в различные периоды года
Холодный период года
Воздухообмен по ветеринарно-гигиеническим требованиям Lвет, м3/ч.
262
Минимальное количество приточного наружного воздуха для дыхания птиц в холодный период года:
Lвет = nр Lвет pпт = 235 000·0,7·1,6 = 263 200 м3/ч.
где Lвет — минимальный удельный воздухообмен для дыхания, Lвет = 0,7
м3/(ч·кг) [39].
Воздухообмен для удаления водяного пара Lвл, м3/ч.
Количество влаги, выделяемой птицами при дыхании, г/ч:
Gвлдых = nрjптрпт = 235 000·4,5·1,6 = 1 797 750 г/ч.
где jпт = 4,5 г/(ч·кг) — удельное влаговыделение (табл. 1.4).
Количество влаги, испаряющейся с открытой поверхности поилок, г/ч:
Gвлисп Апоил.
Площадь открытой поверхности воды в поилках (согласно технического задания) Апоил = 826 м2.
Интенсивность испарения ψ, г/(м2·ч) [1]: ψ = βе (pв − pпов), где pв и pпов — упругость водяных паров в воздухе помещения и на поверхности, соответ-
ственно, Па; βпов — коэффициент влагообмена на поверхности, г/(м2·ч·Па):
βпов = 3Δt1⁄3 p2⁄5,
где t и p — разность температуры и упругости водяных паров в воздухе и на поверхности, соответственно.
Минимальная допустимая температура внутреннего воздуха tв = 14 °С,
расчетная относительная влажность φв = 70 %. При этих параметрах упругость водяных паров в воздухе pв = 1 188,0 Па. Упругость водяных паров у поверхности воды в поилках (tвод = 12 °С, φпов = 100 %) pпов = 1 390,5 Па. Разность темпе-
ратуры t = 14 − 12 = 2 °С.
βпов = 3(14 ‒ 12)1⁄3(10,3 ‒ 8,8)2⁄5 = 0,033 г/(м2·ч·Па).
Интенсивность испарения: ψ = 0,033(1 390,5 ‒ 1 188,0) = 6,69 г/(м2·ч).
Общее количество испарившейся с открытой поверхности влаги:
Gвлисп = 6,69·826 = 5 530 г/ч.
Общее влаговыделение в птичнике:
263
Gвл = Gвлдых Gвлисп = 1 797 750 + 5 530 = 1 803 280 г/ч.
Воздухообмен в холодный период года для удаления водяных паров
определяется по (2.9). По i‒d-диаграмме влажного воздуха dуд = 7,0; dпр = = 0,2
г/кг сух. в-ха.
L |
Gвл |
|
1803 280 |
217 370 м3/ч. |
|
|
|||
вл |
ρн (dуд dн ) |
|
1,22(7 0,2) |
|
|
|
Минимальный воздухообмен по вредным газовым выделениям Lг, м3/ч.
Предельно-допустимые концентрации (ПДК) в птичнике: аммиак — 15
мг/м3; сероводород — 5 мг/м3. Количество вредных газов, выделяющихся с по-
верхности под клетками, на которых накапливается помет, mг, мг/м2 [39]: амми-
ак — 8; сероводород — 5.
Общая площадь пола всех сдвоенных клеток птичника глубиной 1,28 м
составляет Aпл = 1,28·133,0·8·8 = 10 896 м2. Принимая долю площади поверхно-
сти с пометом под клетками 0,25 от площади пола клетки (по техническому за-
данию), общая максимальная площадь поверхности с пометом под всеми клетками составляет: Aпмт = 0,25Aпл = 0,25·10 896 = 2 724 м2.
Количество выделяющихся вредных газов:
‒аммиак: Gг = mгAпмт = 8·2 724 = 21 790 мг/ч;
‒сероводород: Gг = 5·2 724 = 13 620 мг/ч.
В атмосферном приточном воздухе данные газы отсутствует. Поэтому минимальный воздухообмен Lг, м3/ч, составляет:
‒аммиак: Lг = Gг / ПДК = 21 790 / 15 = 1 450 м3/ч;
‒сероводород: Lг = 13 620 / 5 = 2 725 м3/ч.
Воздухообмен для удаления избытков явной теплоты Lя, м3/ч.
Максимальные суммарные потери теплоты помещением через каждое наружное ограждение определяются по формуле вида (4.3):
Qогр = |
1 |
(tв tн )nАогр (1 ). |
|
||
|
Rогр |
Тогда потери теплоты через наружные стены:
264
1
Qст = 2,54 (14 + 31)1,0·2 043(1 + 0,05) = 37 590 Вт.
Потери теплоты через бесчердачное покрытие:
1
Qпокр = 3,5 (14 + 31)1,0·3 017·1,0 = 38 790 Вт.
Потери теплоты через неутепленные бетонные полы находятся по форму-
ле (4.3) по зонам. Методика расчета приведена в [8, 20]. Сопротивление тепло-
передаче при этом принимается равным: для I зоны RI |
= 2,1 м2·°С/Вт; для II |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пл |
|
зоны RII = 4,3 м2·°С/Вт; для III зоны RIII = 8,6 м2·°С/Вт; для IV зоны RIV = 14,2 |
|||||||||||
пл |
|
|
|
|
|
|
|
|
пл |
пл |
|
м2·°С/Вт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I зона: |
QI |
(14 31)1,0·604·1,0 |
12 940 Вт; |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
пл |
2,1 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
II зона: |
QII |
|
(14 31)1,0·572·1,0 |
|
5 990 Вт; |
|
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
пл |
4,3 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
III зона: QIII |
|
|
(14 31)1,0·548·1,0 |
|
2 870 Вт; |
|
|||||
|
|
|
|||||||||
|
пл |
8,6 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
IV зона: QIV |
|
|
(14 31)1,0·1770·1,0 |
5 610 Вт. |
|
||||||
|
|
|
|||||||||
|
пл |
14,2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Общие потери теплоты через полы Qпл = 27 410 Вт.
Максимальные теплопотери через наружные ограждения:
Qогр = Qст + Qпокр + Qпл = 37 590 + 38 790 + 27 410 = 103 790 Вт.
Ранее определенные постоянно действующие в холодный период года внутренние тепловыделения в неотапливаемом птичнике: Qвн = 2 569 520 Вт.
Таким образом, излишки явной теплоты Qя = Qвент, которые необходимо удалять системами вентиляции при температуре удаляемого воздуха tуд = tв и
температуре приточного воздуха tпр = tн, составляют:
Qвент = Qвн – Qогр = 2 569 520 – 103 790 = 2 465 730 Вт.
Количество воздуха для ассимиляции избытков явной теплоты (3.2) при плотности приточного воздуха ρн = 353 / (273 – 31) = 1,46 кг/м3:
265
|
3,6Qвент |
|
3,6 2 465 730 |
3 |
|
|
Lя |
|
|
|
134 515 м |
/ч. |
|
сн ρн (tв tн ) |
1,005 1, 46(14 31) |
|||||
|
|
|
|
Результаты расчета воздухообмена в холодный период года сведены в
табл. 9.1.
Таблица 9.1
Воздухообмен в холодный период года
Избытки теплоты и влаги, |
Воздухообмен, м3/ч |
|
вредные выделения |
||
|
||
явные тепловыделения |
134 515 |
|
водяные пары |
217 370 |
|
ветеринарно-гигиенические |
263 200 |
|
аммиак |
1 450 |
|
сероводород |
2 725 |
Теплый период года
Воздухообмен по ветеринарно-гигиеническим требования Lвет, м3/ч.
В теплый период года минимальное удельное количество воздуха для ды-
хания птиц Lвет = 6,0 м3/ч на 1 кг [39].
Lвет = 235 000·1,6·6,0 = 2 256 000 м3/ч.
Воздухообмен для удаления водяного пара Lвл, м3/ч.
Количество влаги, выделяемой птицей при дыхании: jпт = 4,5 г/(ч·кг) (табл. 1.4); к1 ≈ 2,0 — повышающий коэффициент влагоотдачи птиц, учитыва-
ющий температуру воздуха в помещении (tв = 26,2 °С, табл. 1.5).
Gвлдых = 2,0·235 000·1,6·4,5 = 3 595 500 г/ч.
При определении количества влаги, испаряющейся с открытой поверхно-
сти поилок, коэффициент влагообмена βпов определяется при tв = 26 °С, φв = 75 %
и при температуре воды tвод = 20 °С:
t = 26 − 20 = 6 °С; рв = 248,5 Па; рпов = 228,2 Па;
βпов = 3(26 ‒ 20)1⁄3(248,5 ‒ 228,2)2⁄5 = 0,0477 г/(м2·ч·Па); ψ = βпов(рв ‒ рпов) = 0,0477(248,5 ‒ 228,2) = 9,66 г/(м2∙ч); Gвлисп = ψАпоил = 9,66·826 = 7 980 г/ч.
Общее влаговыделение в птичнике:
Gвл = Gвлдых Gвлисп = 3 595 500 + 7 980 = 3 603 480 г/ч.
266
Влагосодержание приточного воздуха (tпр = 21,2 °С, φпр = 60 %) dпр = 9,5 г/кг сух. в-ха; удаляемого воздуха (tуд = 26,2 °С, φуд = 70 %) dуд = 16,3 г/кг сух. в-
ха; ρн = 353 / (273 + 21,2) = 1,2 кг/м3.
Lвл = 3 603 480 / ((16,3 – 9,5)1,2) = 411 360 м3/ч.
Воздухообмен для удаления газов Lг, м3/ч.
Расчет аналогичен холодному периоду года:
‒по аммиаку Lг = 1 450 м3/ч;
‒по сероводороду Lг = 2 725 м3/ч.
Воздухообмен для удаления избытков явной теплоты Lя, м3/ч.
Расчетные внутренние теплопоступления в птичнике Qвнр при tв = 26,2 °С
принимаются с коэффициентом 1,07:
Qвнр = 1,07·2 569 520 = 2 749 687 Вт.
В птичнике отсутствуют окна, теплопоступления от солнечной радиации через непрозрачные вертикальные ограждения не учитываются.
Теплопоступления от солнечной радиации через покрытия равны:
Qспокр.р = Апокрqпокр,
где Апокр — площадь горизонтальной поверхности покрытия, м2;
qпокр — тепловой поток, поступающий через 1 м2 поверхности покрытия, Вт/м2:
для географической широты 55° (для Нижнего Новгорода 56°) для плоского бесчердачного покрытия qпокр = 17,0 Вт/м2.
= 135,5·21·17 = 48 374 Вт.
Общие явные тепловыделения в теплый период года равны:
Qя = Qр |
+ Qпокр = 2 749 687 + 48 374 = 2 798 061 Вт. |
вн |
с.р |
Количество наружного воздуха (tн = 21,2 °С) для ассимиляции избытков теплоты в птичнике в теплый период года определяется по (3.2). Плотность
воздуха ρв = 1,2 кг/м3, tвmax = 31 °С.
L |
|
3,6 2 798 061 |
852 797 м3/ч. |
|
|
|
|
||
|
|
|
||
я |
1,005 |
1,2(31 21,2) |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
267 |
Расчет воздухообмена для теплого периода года представлен в табл. 9.2.
Таблица 9.2
Воздухообмен в теплый период года |
||
|
|
|
Избытки теплоты и влаги, |
Воздухообмен, м3/ч |
|
вредные выделения |
||
|
||
явные тепловыделения |
852 797 |
|
водяные пары |
411 360 |
|
ветеринарно-гигиенические |
2 256 000 |
|
аммиак |
1 450 |
|
сероводород |
2 725 |
Переходный период года
В этот период года температура наружного воздуха tн = 8 °С.
Воздухообмен по ветеринарно-гигиеническим требованиям Lвет, м3/ч.
Воздухообмен соответствует расчету для холодного периода года
Lвет = 263 200 м3/ч.
Воздухообмен для удаления водяного пара из птичника Lвл, м3/ч.
Количество влаги, выделяемой птицами, равно количеству в холодный
период года Gвлдых = 1 797 750 г/ч.
Количество влаги, испаряющейся с открытой поверхности поилок, соот-
ветствует холодному периоду года Gисп = 5 530 г/ч. |
|||
|
|
|
вл |
Общие влаговыделения в птичнике: |
|||
Gвл = Gдых Gисп = 1 797 750 + 5 530 = 1 803 280 г/ч. |
|||
|
вл |
вл |
|
Воздухообмен для удаления водяных паров в переходный период года |
|||
при ρв = 1,24 кг/м3, dуд = 7 г/кг сух. в-ха, dпр = 4,7 г/кг сух. в-ха равен: |
|||
L |
1803 280 |
= 632 286 м3/ч. |
|
|
|
||
|
|
||
вл |
(7,0 |
4,7)1,24 |
|
|
|
Воздухообмен по удалению вредных газов Lг, м3/ч.
Расчет аналогичен холодному периоду года:
‒по аммиаку Lг = 1 450 м3/ч.;
‒по сероводороду Lг = 2 725 м3/ч.
268
Теплопотери через наружные ограждения в переходный период года про-
порциональны разности температуры внутреннего и наружного воздуха (tв ‒ tн)пер по аналогии с холодным периодом года (tв ‒ tн)хол, т. е. они уменьшаются до величины:
Qпер Qхол |
(tв tн )пер |
103 790 |
14 8 |
12 700 Вт. |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
огр |
огр |
(t |
t |
) |
хол |
|
18 31 |
|
|
|
|
в |
н |
|
|
|
|
|
В переходный период года явные тепловыделения в птичнике равны теп-
ловыделениям в холодный период года Qвн = 2 569 520 Вт.
Излишки явной теплоты, которые необходимо удалить системами венти-
ляции:
Qя = Qвн + Qпер = 2 569 520 – 12 710 = 2 556 810 Вт. |
||
|
огр |
|
Количество приточного наружного воздуха для удаления избытков явной |
||
теплоты Lя, м3/ч: |
|
|
L |
3,6 2 556 810 |
1 231 740 м3/ч. |
|
||
я |
1,005 1,24(14 8) |
|
|
|
Результаты расчетов воздухообменов сведены в табл. 9.3.
Таблица 9.3
Воздухообмен в переходный период года
Избытки теплоты и влаги, |
|
Воздухообмен, м3/ч |
|
вредные выделения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
явные тепловыделения |
|
1 231 740 |
|
водяные пары |
|
632 286 |
|
ветеринарно-гигиенические |
|
263 200 |
|
аммиак |
|
1 450 |
|
сероводород |
|
2 725 |
|
|
|
|
|
Результаты расчетов максимального |
воздухообмена в неотапливаемом |
птичнике на 235 000 гол. по периодам года сведены в табл. 9.4.
Таблица 9.4
|
Воздухообмен в птичнике по периодам года |
|
|
|
|
Период года |
|
Воздухообмен, м3/ч |
теплый период |
|
2 256 000 |
переходный период |
|
1 231 740 |
холодный период |
|
263 200 |
|
269 |