4. Тепловой баланс.

Определение часового объема вентиляции – это одна сторона расчета эффективной вентиляции, ибо только тогда можно создать условия требуемого воздушного режима в помещении, когда будет правильное сочетание найденного воздухообмена и оптимального температурного режима. Причем, температура в помещении главным образом должна поддерживаться за счет тепла, выделяемого животными.

Чтобы определить количество тепла, требуемого для поддержания оптимальной температуры при найденном часовом объеме вентиляции (L), необходимо произвести расчет теплового баланса. Тепловым балансом помещения называется разница между количеством тепла, поступающим в помещение, и теплом, теряемым из него.

Из расчета баланса можно определить, какая температура будет внутри помещения при найденном тепловом балансе и при какой температуре наружного воздуха можно беспрерывно осуществлять вентиляцию данного помещения, не опасаясь за понижение температуры внутри него ниже допустимой нормы.

Чтобы рассчитать указанные показатели, нужно определить разницу между температурой внутри помещения и температурой наружного воздуха, при которой приход тепла в помещение будет равен его расходу, т. е. определить Δtнулевого баланса (Δt_нб):

Δt_нб= (К - Х) / (К₁+ К₂),

где Δt_нб– разница между температурой воздуха внутри помещения и наружного воздуха, при которой возможна беспрерывная вентиляция помещения.

К – количество тепла в ккал, выделяемое поголовьем данного помещения за вычетом Х тепла, затраченного на скрытое парообразование (испарение со стен, потолка, пола и т. д.) в размере 25% (на испарение 1 грамма воды требуется затратить 0,595 ккал), тогда :

Х = Qн₂о * 0,25 * 0,595,

К₁ - выраженное в ккал количество тепла, теряемое за час через ограждающие конструкции данного помещения при разности температур внутри помещения на 1 ˚С.

Δt_нб= (К - Х) / (К₁+ К₂) = (12116 – 858,59) / (599,1 + 465,3) = 10,58 ˚С

Х = Qн₂о * 0,25 * 0,595 = 5772 * 0,25 * 0,595 = 858,59

Для определения К₁пользуются таблицами, в которых указан коэффициент теплоотдачи для различных ограждений.

Данные заносят в таблицу:

Ограждающие конструкции	Площадь их м^2	К коэффициент теплоотдачи	К1 коэффициент теплопотери ккал/час
Окна с двойной рамой	18,97	2,5	47,425
Ворота с тамбуром 2 шт. 2,52,5м^2	12,5	2	25
Стены без площади окон и ворот	256,53	0,89	228,31
Пол	351	0,2	70,2
Потолок	351	0,65	228,15
Сумма			599,1

Чтобы найти коэффициент теплопотери (К₁), нужно площадь каждой отдельной части ограждений умножить на коэффициент теплопотери, а затем суммировать все эти произведения.

К₁ = 599,1 ккал.

К₂– выраженное в ккал количество тепла, необходимое для согревания на 1˚ часового объема вентиляции данного поголовья животных, а т. к. на согревание 1м³на 1˚С затрачивается 0,3 ккал в час, то

К₂= 0,3 *Lн₂о,

где Lн₂о = (Q+ 10%) / (q₁–q₂),

q₁– абсолютная влажность, которая вычисляется согласно зоогигиенических норм по температуре (t˚) и относительной влажности (R).

q₂– абсолютная влажность за ноябрь и март.

К₂= 0,3 *Lн₂о = 0,3 * 1550,855 = 465,3 ккал.

При расчете Δt_нб получилась равной 10,58˚С. Если принять среднюю температуру в конюшне +10˚С, то вентиляция может работать без ограничения при температуре атмосферного воздуха – 0,58˚С (10,58 - 10), то есть найден предел температуры, при которой может осуществляться вентиляция при сохранении нормальных параметров температуры, влажности или СО₂внутри помещения.

Если средняя январская tравна –10,8˚С, то внутри помещения будет 10,58˚С - 10,8˚С = -0,22˚С, то есть ниже нормы.

А чтобы вентиляция работала при самой низкой температуре января (-30˚С), для этого делают расчет дефицита тепла (Д_к), то есть того тепла, которое необходимо ввести в помещение при снижении температуры атмосферного воздуха ниже Δt_нб :

Д_к= К – [(К₁– К₂)* Δt],

где Δtопределяется в двух вариантах:

1). С учетом нормативной температуры внутри помещения и средней температуре января;

Δt₁ =t_{вн.помещ.} –t_{ср.января} = 10 – (-10,8) = 20,8˚С.

2). Нормативной температурой внутри помещения и самой низкой январской температурой внутри помещения;

Δt₂ =t_{вн.помещ.} –t_{мин.января} = 10 – (-30) = 40˚С.

Тогда Д_к1= К – [(К₁– К₂)* Δt₁] = 12116 – [(599,1 + 465,3) * 20,8] = -10023,52

Д_к2= К – [(К₁– К₂)* Δt₂] = 12116 – [(599,1 + 465,3) * 40] = -30460.

В большинстве зон нашей страны в холодное время года для обеспечения воздухообмена и поддержания параметров необходимо дополнительное тепло (обогрев) с помощью специальных устройств.

Для определения производительности калориферов или теплогенераторов в данном помещении с определенным поголовьем. Зная, что 1кВт в час равен 860 ккал, можно узнать сколько надо кВт/час для покрытия Д_к, то есть Д_к : 860 = Х кВт/час.

По Д_к1: Х₁= -1023,52 / 860 = 11,655 кВт/час

По Д_к2: Х₂= -30460 / 860 = 35,42 кВт/час

Чтобы рассчитать сколько надо поставить калориферов мощностью 15 кВт/час для обогрева данного помещения, мадо Х : 15

По Д_к1: Х₁: 15 = 11,655 / 15 = 0,77 ~ 1

По Д_к2: Х₂ : 15 = 35,42 / 15 = 2,36 ~ 2.

При использовании в качестве отопительного устройства тепловых генераторов требуется дизельное топливо, потребность которого рассчитывают, исходя из данных, что 1 кг дизельного топлива выделяет 12000 ккал. Тогда для покрытия дефицита тепла требуется:

Д_к : 12000 = У кг в час топлива (солярки)

По Д_к1: У₁= 10023,52 / 12000 = 0,835 кг/час

По Д_к2: У₂= 30460 / 12000 = 2,54 кг/час.