1.2 Определение воздухообмена по углекислоте

Часовой обьем приточного воздуха Qсо₂ (м³/ч), необходимого для понижения концентрации углекислоты , вычисляют по формуле [2, с. 126]:

Qсо₂=сn/(c₁-c₂) (1.2.1)

где с-количество СО₂ , выделяемое одним животным (л/ч); n-число животных в помещении; с₁-предельно допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения (л/м³); c₂- концентрация СО₂ в наружном воздухе в сельской местности (с₂=0,3...0,4 л/м³).

с1=56 л/м³ , с2=107 л/м³

с₁=2,5 л/м³ [2, прил.7]

с₂=0,35 л/м³ [2, таб. 7.1]

Часовой обьем приточного воздуха Qсо₂ по формуле(1.2.1) равен:

Qсо₂=(56 200+107 104)/(2,5-0,35)=12176,7 м³/ч

Необходимый воздухообмен принимаем по влаговыделениям, т.е.

Q= Qw=14691,5 м³/ч

Правильность расчета проверим по кратности воздухообмена К, пользуясь формулой [2, с. 75]:

К=Q/Vп (1.2.2)

где Vп-объем помещения.

В животноводческих фермах для холодного периода года К=3...5.

Объем помещения берем из типового проекта Vп=4374 м³

К=14691,5/4374=3,36

Значение К удовлетворяет заданному диапазону значит расчет воздухообмена выполнен верно.

2. Расчет теплового баланса помещения

Тепловую мощность (Вт) системы отопления помещений для содержания животных определяют по уравнению теплового баланса [1, с. 149]:

Ф_от=Ф_огр+Ф_в+Ф_исп -Ф_ж (2.1)

где Ф_огр- поток теплоты , теряемой помещением через наружные ограждения ; Ф_в- поток теплоты , идущий на нагрев приточного воздуха ; Ф_исп- поток теплоты , расходуемой на испарение влаги с мокрых поверхностей животноводческого помещения ; Ф_ж- поток свободной теплоты, выделяемой животными .

2.1 Определение тепловых потерь через наружные ограждения помещения

При расчете тепловых потерь (Вт) помещением учитывают основные Ф через все строительные ограждающие конструкции помещения (стены , потолок , пол , окна , двери) и добавочные Ф_доп теплопотери [1, с. 5]:

Ф_огр= Ф+ Ф_доп (2.1.1)

Основные потери теплоты через отдельные ограждения определяют по формуле [1,с. 5]:

Ф= (2.1.2)

где F- площадь ограждения , м² ; t_в и t_н – расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха , С; Ro- общее сопротивление теплопередаче , м² С/Вт ; n- коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху.

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции [1, с. 6]:

Ro = Rв+ +Rн (2.1.3)

где Rв - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения, м² С/Вт; - сумма термических сопротивлений теплопроводности отдельных слоев m-слойного ограждения толщиной (м), выполненных из материалов с теплопроводностью , Вт/( м С).

Определяем термическиские сопротивления перекрытий

Несущие стены выполнены из:

1) кирпичная кладка из обыкновенного глинянного кирпича

0,4м =0,76 Вт/( м С) [1,с. 7]

2) штукатурка 0,015м =0,84 Вт/( м С) [1,с. 7]

Определим Rо.ст

Rн=0,043 м² С/Вт [1,с. 6]

Определим Rв.

Площадь помещения равна Fпом=18 90=1620 м²

Масса животных в помещении М=100 200+140 350=69000 кг

Заполнение животными М/Fпом=69000/1620=42,6 кг/м²

Rв=0,115 м² С/Вт [1,с. 7]

Rо.ст=0,115+0,4/0,76 +0,015/0,84 +0,043=0,702 м² С/Вт

Окна с двойными переплетами раздельные (двойное остекление)

Rо.ок=0,38 м² С/Вт [1,с. 8]

Наружные ворота деревянные двойные

Rо.в=0,43 м² С/Вт [1,с. 8]

Перекрытие выполнено из:

1) настил из досок =0,03м =0,16 Вт/( м С) [1,с. 7]

2) минераловатные плиты =0,12м =0,07 Вт/( м С) [1,с. 7]

3) рубероид =0,003м =0,17 Вт/( м С) [1,с. 7]

4) железобетонные плиты перкрытия =0,035м =1,98 Вт/( м С) [1,с. 7]

Rн=0,086 м² С/Вт [1,с. 6]

Rв=0,115 м² С/Вт [1,с. 7]

Определим Rо.пер по формуле (2.1.3):

Rо.пер=0,115+0,03/0,16+0,12/0,07+0,003/0,17+

+0,035/1,98+0,086=2,139 м² С/Вт

Определяем основные теплопотери

Фасад А-Г

Площадь ворот

Fв=2 2,3 2,1=9,66 м² (количество ворот: 2)

Теплопотери через ворота

n=1 [1, с. 5]

Фв=9,66 43 1/0,43=966 Вт

Площадь стены

Fст=18 2,7-9,66=38,94 м²

Теплопотери через cтены

n=1 [1, с. 5]

Фс=38,94 43 1/0,702=2385,2 Вт

Ф_А-Г= Фв + Фс =966+2385,2=3351,2 Вт

Фасад 1-16

Площадь окон

Fок=28 2 1,2=67,2 м² (количество окон: 28)

Теплопотери через окна

n=1 [1, с. 5]

Фок=67,2 43 1/0,215=13440 Вт

Площадь стены

Fст=90 2,7- 67,2=175,8 м²

Теплопотери через cтены

Фс=175,8 43 1/0,702=10768,4 Вт

Ф_1-16= Фок + Фс =13440+10768,4=24208,4 Вт

Фасад Г-А

Ф_Г-А= Ф_А-Г =3351,2 Вт

Фасад 16-1

Ф_16-1= Ф_1-16=24208,4 Вт

Определение тепловых потерь через перекрытие

Площадь перекрытия

Fпер=18 90=1620 м²

n=0,4

Фпер=1620 43 0,4/2,139=13026,6 Вт

Определяем тепловые потери через пол

Состав пола:

1) керамзитобетон на керамзитовом песке ( =600 кг/м³)

=0,08м =0,2 Вт/( м С)

2) щебень из доменого шлака ( =800 кг/м³) =0,12 м

=0,23 Вт/(м С)

Пол утепленный т.к. _у.с<1,16 Вт/(м С).

Сопротивление утепленных полов теплопередаче [2, стр.6]

R_у.п.= R_н.п.+ (2.1.4)

где _у.с и _у.с - толщина утепляющего слоя (м) и теплопроводность утепляющего слоя ,Вт/(м С), R_н.п. - сопротивление теплопередаче неутепленного пола (м² С/Вт) по зонам разбивки пола: R_н.п.I=2,15 м² С/Вт , R_н.п.II=4,3 м² С/Вт , R_н.п.III=8,6 м² С/Вт , R_н.п.IV=14,2 м² С/Вт

Разбиваем пол на зоны шириной по 2 м.

Р ис.1 План разбивки пола

Находим площади зон

F_I=4(18+90)=432 м²

F_II=4(86+10)=384 м²

F_III=4(82+6)=352 м²

F_IV=6 78=468 м²

Вычисляем термические сопротивления для каждой зоны по формуле (2.1.4):

для I зоны R_у.п.I=2,15+0,08/0,2+0,12/0,23=3,07 м² С/Вт

для II зоны R_у.п.II=4,3+0,92=5,22 м² С/Вт

для III зоны R_у.п.III=8,6+0,92=9,52 м² С/Вт

для IV зоны R_у.п.IV=14,2+0,92=15,12 м² С/Вт

Теплопотери через пол по формуле (2.1.2):

Фпол=(432/3,07+384/5,22+352/9,52+468/15,12) 43 1=12138,9 Вт

Основные Ф через все строительные ограждающие конструкции помещения (стены , потолок , пол , окна , двери) .

Ф=2(3351,2+24208,4)+13026,6+12138,9=80284,7 Вт

Определяем дополнительные теплопотери

1) По расположению здания относительно сторон света

Здание расположено следующим образом:

фасад А-Г – на запад

фасад 1-16 – на север

фасад Г-А – на восток

фасад 16-1 – на юг

Дополнительные теплопотери будут равны [2, стр.7]:

фасад А-Г – 5% от основных

Ф=0,05 3351,2=167,6 Вт

фасад 1-16 – 10% от основных

Ф=0,1 24208,4=2420,8 Вт

фасад Г-А – 10% от основных

Ф=0,1 3351,2=335,1 Вт

фасад 13-1 – 0%

Ф_доб1=167,6+2420,8+335,1=2923,5 Вт

2) Добавочные теплопотери через наружные ворота с тамбуром между ними принимают равными 80% от основных через них.

Ф_доб2=0,8 Ф_в

Ф_доб2=0,8 966=1545,6 Вт

3) Добавочные потери теплоты на инфильтнрацию 30% от основных

Ф_доб3= Ф_инф=0,3 Ф

Ф_доб3=0,3 80284,7=24085,4 Вт

Таким образом теплопотери через ограждения

Ф_доп= Ф_доб1+ Ф_доб2+ Ф_доб3

Ф_доп= =2923,5+1545,6+24085,4=28554,5 Вт

Ф_огр=80284,7+28554,5=108839,2 Вт

2.2 Определение теплового потока, расходуемого на испарение влаги с мокрых поверхностей

Поток теплоты, расходуемой на иcпарение влаги с мокрых поверхностей животновотческого помещения [2, стр. 132]:

Ф_исп=0,692 Wисп (2.2.1)

Ф_исп=0,692 18132,5=12547,7,5 Вт

2.3 Определение теплового потока, выделяемого животными

Поток свободной теплоты, выделяемой животными определяем по формуле [2.стр 132]:

Ф_ж=nqk_t (2.4.1)

где n - число животных с одинаковым выделением свободной теплоты ; q-поток свободной теплоты, выделяемой одним животным, Вт ; k_t -коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животным теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

Принимаем

q₁=309 Вт - для телят, живой массой 100 кг [2, прил. 19]

q₂=599 Вт - для телят, живой массой 350 кг [2, прил. 19]

k_t=0,85 - при температуре воздуха в помещении +15 С, для крупного рогатого скота [2, прил. 20]

Ф_ж=(200 309+140 599) 0,85=123511 Вт

2.4 Определение теплового потока, расходуемого на нагрев приточного воздуха

Поток теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха определяем по формуле[2, cтр. 131]:

Ф_в=0,278Q c(t_в-t_н), (2.5.1)

где Q - расчетный воздухообмен помещения, м³/ч ; -плотность воздуха при расчетной температуре tв внутри помещения, кг/м³ ; c-удельная изобарная теплоемкость воздуха, равная 1 кД/(кг С); tн=tо.п (расчетная отопительная температура).

tо.п= -28 С [3]

Ф_в=0,278 14691,5 1,201 (15+28)=210922,3 Вт

Тепловая мощность системы отопления помещения по формуле (2.1) равна:

Ф_от=108839,2+210922,3+12547,7-123511=208798,2 Вт