Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Расчет теплового баланса помещения и рекомендации мероприятий при отрицательном и положительном балансе

Читайте также:
  1. I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
  2. I. Общие рекомендациик написанию курсовой работы
  3. II. В бухгалтерском балансе
  4. II. Расчет выбросов загрязняющих веществ автотранспортом
  5. II. Расчет зубчатых колес редуктора
  6. II. Расчет интенсивности теплового излучения для случая пожара
  7. II.1. Расчет выбросов движущегося автотранспорта
  8. II.2. Расчет выбросов автотранспорта в районе регулируемого перекрестка
  9. III Рекомендации к написанию курсовой работы по дисциплине «Коррекционно-педагогические системы воспитания и обучения детей дошкольного возраста».
  10. III. Предварительный расчет валов редуктора

7.1. Расчёт теплового баланса животноводческих помещений

Тепловой баланс животноводческих помещений рассчитывается с целью определения возможности обеспечения в них оптимального микроклимата, особенно в холодное время года (январь).

Тепловой баланс – это соотношение прихода (теплопродукции) и расхода (теплопотери) тепла в животноводческом помещении.

Потери тепла в помещениях для сельскохозяйственных животных зависят:

1. От величины поверхности здания, толщины стен и покрытий, качества строительных материалов, разности температур атмосферного воздуха и воздуха в помещении;

2. От количества наружного воздуха, подаваемого в помещения;

3. От влияния охлаждения помещений ветрами и расположения зданий по отношению к сторонам света.

На данных теплового баланса основывается выбор того или иного устройства всех ограждающих конструкций при проектировании и строительстве, а также выбор обогревательных установок и расчёт их количества.

Тепловой баланс бывает:

- нулевой – если приход тепла равен расходу тепла (температура и влажность воздуха в помещении будет на уровне нормативной);

- отрицательный – если расход тепла больше прихода тепла (температура будет ниже нормативной, а влажность выше нормы);

- положительный – если приход тепла больше расхода тепла (температура выше нормы, влажность ниже нормы).

Температурный режим складывается в помещении под влиянием тепловыделений животных (если помещение не отапливается) и тепла, вносимого отопительными и вентиляционными системами (если они предусмотрены), а также теплопотерь на обогрев поступающего воздуха, через ограждение здания и испарения влаги.

Поэтому тепловой баланс в зданиях с отопительными приборами будет иметь следующий вид:

Qж + Qот = Qогр + Qвент+Qисп;

где Qж. – количество теплоты, выделяемое животными, Вт;

Qот. – количество теплоты, поступающее от отопительных и отопительно-вентиляционных установок, Вт;

Qогр. – количество теплоты, теряемой через все ограждающие конструкции, Вт;

Qвент. – количество теплоты, расходуемой на нагревание вентиляционного воздуха, Вт;

Qисп. - количество теплоты, расходуемой на испарение влаги с мокрых поверхностей, подстилки, технологического оборудования.

В неотапливаемых зданиях формула теплового баланса будет следующая:

Qж = Qогр + Qвент+Qисп.

Теплоту, выделяемую всеми животными (Qж, Вт), рассчитывают по формуле:

Qж = qж* n,

где qж – количество свободной теплоты, выделяемой одним животным;

n – количество животных в помещении, гол.

Тепловыделение животных зависит от вида, возраста, продуктивности и температуры окружающей среды. Расчёт ведут с учётом поправочного коэффициента на температуру, при которой находятся животные в помещении.

Теплопотери здания складываются из основных теплопотерь через все его наружные ограждения и дополнительных. Основные теплопотери (Qогр, Вт) через ограждающие конструкции вычисляют по формуле:

Qогр = ∑(K*F) * (Тв – Тн)*n,

где ∑ - показатель, указывающий на то, что нужно учесть и сложить теплопотери через каждую ограждающую конструкцию (стены, перекрытия, пол, двери, ворота);

K – коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2∙К) (таблица 11-14);

F – площадь каждого ограждения, см2;

Тв – температура внутреннего воздуха (расчётная), °С;

Тн – температура наружного воздуха (расчётная), °С;

n – поправочный коэффициент, учитывает расположение ограждения по отношению к наружному воздуху.

Дополнительные теплопотери зависят от ориентации ограждений по отношению к сторонам света, обдувания ветром, продуваемости, поступления холодного воздуха через наружные двери, ворота при их открытии, инфильтрации воздуха.

Для упрощения расчётов дополнительные теплопотери принимают в размере 13% от основных теплопотерь через стены, окна, двери и ворота.

Теплопотери через полы определяют по условным коэффициентам. Так, теплопотери через неутеплённые полы, расположенные на грунте, определяют по зонам шириной 2 м, считая зоны от наружных стен.

Теплопотери через полы на лагах определяют по методике неутеплённых полов, но условный коэффициент умножают на 0,8 (т.е. 80% теплопотерь от неутеплённых полов). Для остальных конструкций коэффициенты теплопередачи находят расчётным путём.

Теплопотери на вентиляцию (Qвент, Вт) определяют по формуле

Qвент = 0,278*L*1,25*(Тв – Тн),

где L – часовой объём вентиляции, рассчитанный на удаление влажности в зимний период, м3/г;

0,278 – коэффициент для перевода кДж в Вт;

1,25 – коэффициент объёмной теплоёмкости воздуха кДж/(м3∙К);

Теплопотери на испарение влаги с мокрых поверхностей (Qисп, Вт) определяют по формуле:

Qисп = 0,278*2,3*Wисп;

где 2,3 – коэффициент показывающий расход теплоты на испарение 1г воды с поверхности, кДж/г;

Wисп – поступление влаги с мокрых поверхностей (для упрощения расчётов её берут в размере 10-25% от влаги (приложение К), выделяемой животными при дыхании и испарении).

Для проведения расчёта теплового баланса конюшни находим коэффициенты теплопроводности строительных материалов, Вт/(м∙К).

Потолок состоит из досок толщиной 0,03 м,

балок размером 0,27×0,2 м

руберойд толщиной 0,002 м,

теплоизоляционный слой – минераловатные толщиной 0,25м,

наверх прибиты доски толщиной 0,04 м.

Крыша состоит из слоев: деревянная обрешетка толщиной 0,03м, гидроизоляционного слоя - рубероида толщиной 0,002 м

Кирпич обыкновенный 0,81;

Железобетон 2,04;

Дерево 0,41.

Коэффициенты теплопередачи для отдельных ограждающих конструкций, Вт/(м3∙К):

окна с двойным переплётами 2,3;

ворота двойные 2,3;

двери одинарные 4,8;

полы бетонные (средняя величина) 0,35.

Расчётная температура для конюшни 10°С.

Расчёт теплового баланса производится по формуле:

Qж = Qогр + Qвент + Qисп;

Сначала рассчитываем поступление теплоты (Qж) от всех лошадей.

Расчёт количества тепла, выделяемого животными ведут по таблице «Количество тепла, углекислого газа и водяного пара, выделяемые сельскохозяйственными животными» по графе «свободное тепло»

Таблица 1 - Определение количества тепла, выделяемого животными

Количество животных, голов Живая масса, кг Свободного тепла от 1 животного, Вт Всего, Вт
       
       

Итого: 21186 Вт

Расчёт теплопотерь здания через ограждающие конструкции (Qогр, Вт) проводим по формуле:

Qогр = ∑(К*F) * (Тв – Тн) * n.

Прежде всего, необходимо вычислить площадь ограждающих конструкций.

Таблица 2 - Расчёт площади ограждающих конструкций

Ограждающие конструкции Размеры, м Число Площадь, м2
Окна Двери в продольных стенах Ворота в торцовых стенах Стены продольные Стены торцовые Денник Перекрытия Пол в денниках Пол бетонный в проходах 1,72×0,6 2,2×0,6 2,4×2,5 47×3,12 9,66×3,12 2,9х3 *47*2 2,9х3 47х2,4   26,78 2,64 293,3 60,26-18=42,26 226,2 535,8 226,2 112,8

 

После этого рассчитаем коэффициент теплопередачи [К, Вт/(м2·К)] по формуле:

К= ;

где 1; 0,115; 0,043 – постоянные величины;

σ – толщина материала, м;

λ – теплопроводность материала, Вт/(м2·К).

Подставляя цифровые значения в формулу, получим:

для торцовых стен:

К= = = =1,46;

для продольных стен:

К= = = =1,46;

для перекрытия:

Расчёт потерь теплоты через ограждающие конструкции при разности температур между внутренним и наружным воздухом находим путём умножения коэффициента теплопередачи на площадь каждой конструкции.

 

Таблица 3 - Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции

Ограждающие конструкции Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К) Площадь, м2 КF, Вт/К
Окна Двери в продольных стенах Ворота в торцовых стенах Стены продольные Стены торцовые (коэффициент 0,7) Перекрытия (коэффициент 0,8) Пол в денниках Пол бетонный в проходах 2,3 4,8 2,3 1,28 1,28   0,28   0,11 0,35 26,8 2,64 293,3 42.26   535,8   226,2 112,8 61,64 12,67 41,4 375,4 54,1*0,7=37,86   150*0,8=120   24,9 39,5

ИТОГО 713,37

Затем разность температур между внутренним и наружным воздухом в самую холодную пятидневку:

ΔТ = 10 – (-32) = 42 К.

Рассчитываем основные теплопотери через ограждающие конструкции:

Qосн = 713,37*42 = 29961,54

Дополнительные теплопотери принимаем в размере 13% от основных теплопотерь через вертикальные ограждающие конструкции, граничащие с наружным воздухом (обдувание, инфильтрация воздуха через окна, двери, ворота, стены продольные):

Qдоб = (61,64+12,67+41,4+375,4+37,86+120+24,9+39)*42*0,13 = 3895,0 Вт.

Общие теплопотери через ограждающие конструкции составляет:

Qобщ = 29961,54+3895,0 =33856,5 Вт.

Расход теплоты на вентиляцию определяем по формуле:

Qвент = 0,278*L*1,25*(Тв – Тн).

Ранее было рассчитано, что воздухообмен зимой должен составлять 16806,71 м3/ч.

Qвент = 0,278*2713,8*1,25*42=39607,1 Вт.

Поступление влаги с мокрых поверхностей (W) принимаем в размере 20% от выделяемой животными в виде паров, что составило 1233,6 г/ч.

Расход теплоты на испарение влаги с мокрых поверхностей составляет:

Qисп=0,278*2,3*1233,6 =788,76 Вт.

Далее составляем тепловой баланс, Вт:

теплопотери:

через ограждающие конструкции - 33856,5;

на вентиляцию - 39607,1;

на испарение влаги - 788,76;

ИТОГО 74252,36.

Поступление теплоты от животных - 21186;

требуется ввести теплоты - 53066,36

Расчёт показывает, что расход тепла превышает теплопоступления на 53066,36 Вт, что свидетельствует об отрицательном тепловом балансе конюшни. Допускаются отклонения ± 10% к расчётным данным.

Для оценки теплотехнических свойств в ограждающих конструкций помещения необходимо составить сводную таблицу расчёта теплопотерь (таблица 10).

Таблица 4 - Сводная таблица расчёта теплопотерь через ограждающие конструкции

Ограждающие конструкции Площадь, м2 К, Вт/(м2∙К) R, м2 К/В   KF, Вт/К Qобщ, Вт % от теплопотерь
Окно Двери в продольных стенах Ворота в торцовых стенах Стены продольные Стены торцовые (коэффициент 0,7) Перекрытия (коэффициент 0,8) Пол в денниках Пол бетонный в проходах     Теплопотери 26,8 2,64     293,3 42.26   535,8   226,2 112,8   - 2,3 4,8   2,3   1,28 1,28   0,28   0,11 0,35   - 0,43 0,21   0,43   0,78 1,1   4,46   9,08 2,85 61,64 12,67   41,4   375,4 37,86     24,9 39,5 - 2218,32 456,12   1490,4   13514,4 1362,96     896,4   3895,0 6,5 1,35   4,4   39,9 4,02   12,76   2,65 4,2   11,5
ИТОГО       676,37 25680,6  

 

Данные расчётов показывают, что общие теплопотери в здании в самую холодную пятидневку составляют 33856,5Вт. Наибольшие теплопотери приходятся продольные стены 13514,4 Вт, на перекрытия составляют 4320 Вт, полы в проходах –1422Вт, продольные стены 13514,4 Вт, окна 2218,32 Вт.

Высокие теплопотери через стены продольные объясняются их большой площадью, а также недостаточной толщиной стены. Сделать стены толще можно при их оштукатуривании цементной смесью, что позволит сократить теплопотери.

Так же большие теплопотери осуществляются через окна в продольных стенах. На это оказывает влияние количество окон, их площадь и неудовлетворительное состояние оконных рам из-за неплотного их прилегания к оконной коробке. При современных пластиковых окнах потери тепла сокращаются на много, так как конструкция самих рам способствует не проникновению холодного воздуха внутрь помещения, не пористости материала и плотности прилегания двойных стекол к самим рамам.

В связи с вышеизложенным первоочередная задача состоит в повышении теплоизоляции продольных стен.

После предложений по утеплению здания уточняют баланс теплоты и приступают к обоснованию вентиляционной системы: её мощности по теплу, по воздуху.

В любом случае необходимо предложить естественную вентиляцию как резервную и дополняющую приточно-вентиляционную систему.

До определённого предела понижения наружной температуры возможна работа вентиляционной системы без подогрева воздуха. Расчёт этой температуры проводится по формуле:

DТ =

где 0,35 – объёмная теплоёмкость воздуха, Дж/(м2×К);

к значению SKF следует прибавить дополнительные теплопотери через продольные стены, окна, двери и ворота в размере 13%.

Подставив значения в формулу, получаем:

DТ= = =19°С.

На основании этого рассчитаем наружную температуру, при которой возможна работа естественной вентиляции без подогрева воздуха:

Тн = Тв-DТ,

Тн = 10-19 = - 9°С.

Таким образом, в конюшне возможна работа вентиляционной системы без подогрева воздуха при понижении наружной температуры до минус 9°С.

При дальнейшем понижении температуры для обеспечения нормативной температуры и влажности требуется подогрев подаваемого в помещение воздуха.

Рассчитать экономический ущерб при снижении температуры ниже нормативной. Если фактическая температура в помещении окажет­ся, ниже нормативной, это повлечет за собой увеличение относительной влажности воздуха и к потере продуктивности животных.

В большинстве зон страны в холодное время года для обеспе­чения требуемого воздухообмена и поддержания при этом норма­тивной температуры в помещении необходимо дополнительное тепло (обогрев) с помощью специальных устройств. Чтобы отопи­тельные устройства (калорифер, тепловой генератор) были эффек­тивны и экономичны, специалисты должны уметь определить их теплопроизводительность в условиях конкретного помещения с определенным поголовьем.

Анализируя расчёты, можно сделать заключение, что здание данного коровника имеет низкую теплозащиту. В связи с этим придётся нести больше эксплуатационные расходы на вентиляцию за счёт подачи подогретого воздуха. Если этого не сделать, то в стойловом помещении будет быстро накапливаться избыточная влажность со всеми негативными последствиями.

Приведённые расчёты показывают, что температура воздуха в конюшне зимой будет ниже принятой на 9 °С. Такое снижение температуры воздуха в помещении повлечёт за собой к увеличению относительной влажности воздуха. При дальнейшем понижении температура для обеспечения нормальной температуры и влажности требуется нагревать помещение за счет утепления чердачного перекрытия сеном.

Анализируя расчеты, можно сделать вывод, что здание данной конюшни имеет низкию теплозащиту. В связи с этим придется нести большие эксплуатационные расходы на утепление помещения. Если этого не сделать, то в помещение будет быстро накапливаться избыточная влажность со всеми негативными последствиями.




Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 213 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.015 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав