Расчет теплового баланса помещения

 

Тепловой баланс - это строгий учёт поступления и расхода тепла в помещение. В поступлении тепла в животноводческих помещениях главная роль принадлежит животным, а расход его идёт по нескольким направлениям:) на обогрев вентилируемого воздуха;

Б) на испарение влаги с ограждающих конструкций;) на потерю через ограждающие конструкции.

Тепловой баланс бывает нулевым, отрицательным и положительным. Нормативные параметры микроклимата выдерживаются только при нулевом тепловом балансе.

Расчёт теплового баланса ведут по формуле:

 

Qжив == Qвент + Qисп + Qзд; где:

 

Qжив- количество тепла, выделяемого животными;

Qbент- тепла на подогрев вентилируемого воздуха;

Qисп- количество тепла, расходуемого на испарение влаги сограждающих конструкций;

Qзд- количество тепла, расходуемого на теплопередачу через ограждающие конструкции;

Для расчета нам понадобятся следующие данные:

Внутренние размеры помещения: длина 70м, ширина 18м, высота в коньке 5м, высота стен 3м. Стены из обыкновенного кирпича, толщиной 0.655м. Окна двойные, размером 2.1 х 1.1, их количество 30 штук. В 2.2 х2.8, их 5 штук. Потолок совмещен с крышей. Покрытие шифер и рубероид, утеплитель (толщиной 0.14м).

Температура в помещении 16⁰, относительная влажность 75%. Район - Орша, средняя температура наружного воздуха в январе -7.8⁰. средняя абсолютная влажность наружного воздуха в январе 2.63г/м³.

 

Поголовье: свиньи с живой массой 200 кг - 50 голов;

свиньи с живой массой 150 кг - 50 голов;

свиньи с живой массой 100 кг - 200 голов;

свиньи с живой массой 90 кг - 300 голов;

свиньи с живой массой 80 кг - 100 голов;

свиньи с живой массой 60 кг - 100 голов.

1. Расчет количества тепла, выделяемого животными (Qжив).:

 

свиней массой 200 кг выделяют 100*302= 30200ккал/ч

200 свиней массой 100 кг выделяют 200*228 =22800 ккал/ч

свиней массой 90 кг выделяют 300*161 =19600 ккал/ч

свиней массой 80 кг выделяют 100*185 = 18500 ккал/ч

свиней массой 60 кг выделяют 270*189 = 16100 ккал/ч. Итого, все животные выделяют: 169200 ккал/ч

 

. Расчет расхода тепла в помещении:

расчет количества тепла на подогрев вентилируемого воздуха ведутпо формуле: Qbент = 0.24 х G x Δ t, где 0.24 - теплоёмкость воздуха;

G - количество воздуха в кг, которое ежечасно должно поступать в помещение и удаляться из него в январе месяце;

Δt - разность между температурой внутреннего воздуха помещения и наружного.

Сначала надо провести корректировку расчета объема вентиляции на январь

 

L январь = Q: (q₁ - q_янв) = 147550/(10.15-2.63) = 19621 м³/ч;

 

затем переведем объемные единицы в весовые - 1 м³ воздуха при температуре 16⁰С и средним барометрическим давлением 760 мм рт. ст. весит 1.222 кг.

 

тогда: G = 19621 * 1.222 = 23976.86 кг/ч.

Δt января будет составлять +16°С - (-7.8°С) = +23.8°С.

Qвент = 0.24*23976.86*23.8 =136955.8 ккал/ч.

 

Расчёт количества тепла, расходуемого на испарение влаги с ограждающих конструкций/проводят, исходя из того, что на испарение 1 гвлаги необходимо 0.595 ккал, количество влаги, испаряющейся с ограждающих конструкций, определяем в виде % надбавки, от влаги выделяемой животными, в нашем случае- 34050 г/ч.

 

Qисп = 34050 * 0.595 = 20259.75 ккал/ч

 

Расчёт тепла, расходуемого на теплопередачу через ограждающие конструкции, проводят по формуле:

 

Q _0.з.д = К х F х Δt, где

 

К - коэффициент общей теплопередачи материала, ккал/ч/м²/град;

F - площадь ограждающих конструкции, м²;

t - разность между температурой внутреннего воздуха и наружного, ⁰С.

Коофициенты общей теплопередачи отдельных конструкций: совмещенного перекрытия 0.75; стен 0.84; окон 2.3; ворот и дверей 2.0.

Для удобства расчётов следует их предоставить в виде таблицы:

 

 

Таблица 2

Название окружающей конструкции	К	F	KxF	Δt	Теплопотери Ккал/ч
1	2	3	4	5	6
1. Крыша	0.75	70*(2^2+9^2)*2=1290.8 m^z	968.1	23.8	23040.78
2. Окна	2.3	2.1*1.1*30=69.3м^2	159.4	23.8	3793.5
3. Ворота	2.0	(2.2х2.8)*5=30.8 м^2	61.6	23.8	1466.08
Стены за вычетом окон и ворот	0.84	70+(0.655*2)= 71.31м 18+(0.655*2)=19.31 м (71.31*(3+0.185)*2)+(19.31*3*2) + +(9.655*(2*0.185)*2)=577.24м^2 577.24-(30.8+69.3)=677.34м^2	568.97	23.8	13541.38
5. Пол:
1-я зона	0.4	(70*2)*2+(18*2)*2=352м^2	140.8	23.8	3351.04
2-я зона	0.2	(70-4)*2*2+(18-8) * 2 * 2 = 296	61.6	23.8	1466.08
3-я зона 4-я зона	0.1 0.06	((70-8)*2*2)+((18-12)*2*2)=272м^2(70-12)*(18-12)=348м^2	27.2 20.88	23.8	647.36 496.94
Итого:			2008.55		47803.16

 

К полученному результату необходимо сделать прибавку в 13% на теплопередачу через стены, окна и ворота:

 

(3793.5 + 1466.08 + 13541.38)*0.13 = 2444.12 ккал/ч

Итого: 47803.16 + 2444.12 = 50247.29 ккал/ч

 

Суммарный расход тепла в помещении будет составлять 207468.84 ккал/ч

Теперь рассчитаем тепловой баланс помещения по формуле:

 

Qжив = Qвент + Qисп + Qзд

+20259.75+50247.29==169200

 

Расчет показывает, что расход тепла превышает его поступление на 38262.84ккал/ч, что свидетельствует об отрицательном тепловом балансе помещения. Допускаются отклонения +/- 10% к расчетным данным.

Определим Δt нулевого баланса

 

Δt нул.бал = (Qжив- Qисп): (Gx 0.24 +KF)

Δt нул.бал = (169200 - 20259.75): (23976.82*0.24 + 2008.55)= 19.2°С.

 

Так как средняя январская температура в Орше будет составлять -7.8 °С, то температура внутри помещения будет:

 

^OC-7.8°C = 11.5°C.

 

Эта температура не соответствует зоогигиеническим требованиям (16⁰), следовательно, в помещении требуется дополнительный подогрев. Для чего мы используем электрокалориферную установку СФОА-100. Система электропитания предусматривает автоматичеcкое секционное включение нагревательных элементов на 33, 66 и 100% номинальной мощности, с теплоотдачей 90 кВт.