книги из ГПНТБ / Бронфман, Л. И. Воздушный режим птицеводческих помещений

кого или недостающего тепла, выборе мощности отопи­ тельных установок и. их количества.

Задача расчета теплового баланса сводится к опреде­ лению оптимальных параметров воздуха и созданию нор­ мального воздушного режима в птицеводческом поме­ щении.

При изменении технологии содержания птицы (на­ пример, с напольного на .клеточное), при переоборудова­ нии помещения для выращивания другого вида птицы или различных работах, связанных с реконструкцией здания, необходим расчет теплового баланса для данного конкретного случая.

Источниками тепла в птицеводческих помещениях яв­ ляются -сами птицы и отопительные устройства. При на­ ружной температуре ниже определенного значения теп­ ла, выделяемого птицей, не хватает на обогрев помеще­ ния. Дальнейшее понижение наружной температуры не позволяет одновременно поддержать оптимальный темпе­ ратурно-влажностный режим в птичнике. Поэтому птич­ ники дополнительно отапливают.

Расход тепла складывается из потерь через огражда­ ющие конструкции здания, расхода, на обогрев вентиля­ ционного воздуха и па испарение влаги с пола, подстил­ ки и поилок. •

Уравнение теплового баланса имеет вид:

Qn +	Qot = Qor + Qo +	Qncn,	(30)
где Qn и Qot	— количество	тепла,	выделяемое
	птицей и вносимое		отоплением,
Qor, Qb и Q„cn	ккал/час;
	— (количество тепла, соответствен­
	но теряемое	через ограждения
	здания, расходуемое на нагрев
	вентиляционного воздуха и ис­
	парение влаги, ккал/час.

Если правая часть уравнения — положительная вели­ чина, то в помещении образуется излишек тепла, если от­ рицательная —- наблюдается Недостаток тепла. При тож­ дественности обеих частей уравнения в помещении созда­ ется тепловое равновесие.

71

Количество свободного тепла, выделяемого птицей, определяют по формуле 8:

		Qn =		q0 • n • q
Теплопотери Qor через				ограждающие		конструкции
здания вычисляют по формуле:
		Qor-—SKF(tB— 1„ ),					(31)
где К	— общий коэффициент теплопередачиуккал/час'
F	м2-град;
	— площадь ограждений, м2;				воздуха,		град.;
t B — температура			внутреннего
t „	— температура		наружного		воздуха,	град.
Общий коэффициент теплопередачи К показывает ко­
личество тепла,		поступающего в наружный					воздух за
1 час через 1 м2		площади ограждения при разнице меж­
ду внутренней и наружной температурами в							1°. Указан­
ный коэффициент рассчитывают по формуле:
	К = -						(32)
				- + S -

где а Вн — коэффициент теплоперехода от окружающей среды к внутренней поверхности ограждения, ккал/час* м2•град.

Для внутренней поверхности наружных стен и потол­ ков <хВц =7,5, а величина сопротивления теплоперехода равна:

	Для поверхности полов:	1
	- dB„=5,0 и —~		0, 2,
		5,0

где dBH— коэффициент теплоперехода от наружной поверхности ограждения. к окружающей среде, ккал/час • м2 • град.

Для наружной поверхности наружных стен и крыш:

а„ =20 ккал/час • м? ■град ,

авеличина сопротивления теплопереходу

—= " 2 0 = 0,05 час • мг ■град/ккал

72

Для наружной поверхности потолков:
а,, =10 ккал/час • мг • град и ^ -=	=0,1

час ■л/,2 • град/ккал

8 — толщина каждого из слоев, составляющих огражде­ ния, м;

%—коэффициент теплопроводности материала, ккал/час- м2-град каждого из слоев, составляющих огражде­ ние. Его определяют по приложению 14.

Для расчета теплоиотерь через окна и двери пользу­ ются следующими величинами коэффициента теллопередач К (ккал/час-м2-град). Через наружные окна и фо­ нари при деревянных переплетах: одинарные — 5,0, двой­ ные — 2,3, с двойным остеклением в одном переплете — 3,0; через сплошные деревянные наружные двери и b o jo -

та: одинарные — 4,0; двойные — 2,0.			расположен­
Теплолотери через неутепленные полы,
ные непосредственно на грунте,		рассчитывают по услов­
ным коэффициентам теплопередачи (Кусл			),	имеющим
разную величину для отдельных зон пола.			В зонах, рас­
положенных	от наружных стен на расстоянии 2'м
Кусл =0,4; от	2 до 4 м — 0,2;	от 4 до 6 м — 0,1; для
остальной площади пола — 0,06		(ккал/м2 ■час • град).
Площадь пола первой двухметровой зоны,				примыка­

ющей к углам наружных стен, учитывают дважды. При вычислении площади этой зоны берут длину обеих на­ ружных стен (по внутреннему периметру), образующих углы.

Теплопотери через полы, уложенные с воздушной про­ слойкой на лагах, определяют по методике неутепленных полов, но все условные коэффициенты (Кусл ) умножают на 0,80.

Площадь ограждающих конструкций (F) птичникаопределяют каждую в отдельности. Площадь полов и по­ толков вычисляют по внутренним размерам. Поверхность окон и дверей — по наименьшему проему в стене. Пло­ щадь наружных ограждений измеряют по длине и шири­ не здания между линиями пересечения стен по наружно­ му периметру, а по высоте — от пола до верхней поверх­ ности потолка.

К основным теллопотерям через ограждения прибавдяют 13% теплопотерь с учетом ориентации зда­

73

ния по странам света и воздействия ветра да вертикаль­ ные ограждения.

Количество тепла Q0 , расходуемое на нагрев венти­ ляционного воздуха, рассчитывают по формуле:

Qb = L b Св ТГв(t„ —1„ ),	(33J
где LB — часовой расход воздуха, м3/час;	воздуха,
Св =0,24— весовая теплоемкость сухого
ккал/кг•град;	воздуха,
ув — объемный вес приточного (наружного)
кг/м3;

tB — температура воздуха внутри помещения в зоне

	размещения птицы, град;
tH — температура приточного воздуха, град.									(под­
Расход тепла Q„cn		на испарение влаги с пола
стилки) и поилок определяют по формуле:
	Q,lcn=0,lW • 595=59,5W,								(34)
где 0,1 W — количество			влаги,		испаряющейся			с	пола,
	подстилки		и поилок,			принимается		равным
	10% от общих влаговыделений птицы;
595— скрытая .теплота				испарения			— расход тепла
	на испарение		1 кг воды, ккал/кг.
Подставив полученные формулы (8, 31, 33, 34) в вы­
ражение 30, получают уравнение						теплового баланса в
развернутом виде и, решая его относительно Q0t									,,на­
ходят	формулу для расчета			мощности			отопительного
устройства:
	Q0T= (SKF+LbСвТв)(t. —1„)+ 59,5W -q0 nq								(35)
Пример расчета теплового баланса.							В соответствии
с изложенной методикой в первую						очередь необходимо
знать	- строительную	характеристику помещения. Так,
наибольшее распространение в СССР получил								птичник
(типовой проект № 8—02—441)					на 8000		голов	для на­

польного содержания кур-несушек, разработанный про­ ектным институтом «Росгипросельстрой». Размеры зда­ ния в плане 18X96 м; высота под коньком 4 м, наруж­ ных стен 3,1 м. Объем помещения 6134 м3.

Данный проект соответственно перерабатывают при­ менительно к различным климатическим зонам страны. В основном учитывают применение строительных материа-’1

лов.	Например, в Молдавии для кладки стен толщиной
0,4'м	используют известняк-ракушечник (котелец). И з--

74

Нутри стены облицовывают цементной штукатуркой тол* шиной 0,015 м. Совмещенное перекрытие птичника состо­ ит из бетонных плит ПК.Ж-2 толщиной 0,14 м, слоя пено­ бетона 0,14 м, цементной стяжки 0,015 м и четырех слоев рубероида общей толщиной 0,008 м. Суммарная толщина всех слоев перекрытия составляет 0,303 м.

Расчетная зимняя температура наружного воздуха (для центральных районов МССР) равна —16°. Темпе­ ратуру воздуха в зоне размещения птицы принимают

+13°, а относительную влажность воздуха — 70%. Записывают уравнение теплового баланса в общем

виде:

QoT=Qor+QB4-Qncn- -Qn

Теплопотери Qor через ограждающие конструкции вычис­ ляют по формуле:

Qor=EKF(tB- t„ )

Для удобства результаты расчетов целесообразно све­ сти в таблицу 7 и по мере получения данных ее запол­ нять.

							Т а б л и ц а			7
	Н а зван и е		К	F	KF	t	—	t	Теплогтоте-
о гр а ж д е н и я							В	Н	ри
Стены...................			0 , 9 9	7 1 9	7 1 2 , 0		2 9		2 0 6 4 8 ,0
Окна- (двойные) .			2 , 3 0	6 4	1 4 7 ,2		2 9		4 2 6 8	,8
Двери....................			2 , 0 0	18	3 6	, 0	2 9		1 0 4 4 ,0
Перекрытие . . .			0 , 8 7	1 7 8 2 -	1 5 5 0 ,3		2 9		4 4 9 5 8	, 7
Пол:	зона . . . .				1 8 1	,1			5 2 5 1	, 9
1			0 , 4 0	4 5 2 , 8			2 9
2	зона . . . .		0 , 2 0	4 2 0 , 8	8 4 , 2		2 9		2 4 4 1	,8
3	зона . . . .		0 , 1 0	3 8 8 , 8	3 8	, 9	2 9		1 1 2 8	,1
4	зона . . . .		0 , 0 6	5 3 5 , 2	3 2	,1	2 9		9 3 0	, 9
							г«а
И т о г о		. . .			2 7 8 1 , 8				8 0 6 7 2 , 2

. Коэффициент общей теплопередачи рассчитывают по формуле:

к= 1	1
	1	а
	й.'	X

7 5

При	вычислении коэффициента теплопередачи стен
(К ст )	цифровые значения подставляют в эту формулу.

Коэффициент теплопроводности ракушечника равен 0,50, а цементной штукатурки—0,80 ккал/час • м2 • град (при­ ложение 14).

‘' ст~	I	1	0,40	0,015
	7,5 +	2,0	+ 0,50 +	0,80

=0,99 ккал/час ■л/.2 • град

Аналогично определяют коэффициент теплопередачи перекрытия (потолка):

К____________________ !__________ __ ____ =

пер—	1	1	0,14	0,14		0,015	0,008
	—7 ,5 +	20	+ 1,33 +	0,18	+	0,80 +	0,15
	= 0,87		ккал/час ■мъ ■град

Площадь каждой зоны пола с различной теплопере­ дачей рассчитывают в соответствии с изложенной выше методикой. При этом учитывают внутренние размеры по­ мещения (длина 95,6 м; ширина 17,6 м):

1	зона	(Куел =0,40) : 05,6-2+17,6-2-2 = 452,8 м2
2	зона	( К у с л	=0,20) : (95,6^4) -2 -2 + (17,6—4) - 2-2 =
= 420,8 м2			=0,10) : (95,6—8)-2 -2 + (1 7 ,6 —8)-2 -2 =
3	зона	(Кусл
= 388,8 м2			= 0,06) : (95,6— 12)-6 + (17,6—12)-6 =
4	зона	(Кусл
535,2 м2.

Таким образом, теплопотери через ограждающие кон­ струкции при разности температур наружного и внутрен­ него воздуха 29° составляют 80672,2 ккал/час.

К основным теплопотерям следует добавить теплопо­ тери на инфильтрацию холодного воздуха, поступающего в помещение при открывании дверей и расположении по­ мещения по отношению к странам света. Эта величина равна:

Фдоб = (КРСтен +K F0Koii+K^Bep)(tn —til )0,13 =

= (20648,0+4268,8 +1044,0) 0,13=3374,9 ккал/час

Общие теплопотери через ограждения составляют: 80672,2 + 3374,9 = 84047,1 ккал/час

76

Расход Тепла на нагрев приточного воздуха определя­ ют по формуле:

Qb = LbТвСв (te tn )•

Предварительно вычисляют часовой расход воздуха (LB ) по формуле 3, которая учитывает ассимиляцию влага в птичнике в переходные периоды года при темпе­ ратуре наружного воздуха +2°. Для упрощения расчетов можно по приложению 4 принять норму воздухообмена в искомый период года на 1 кг живого веса и подсчитать требуемый объём вентиляции на имеющееся поголовье.

Такой расчет на удаление избыточной влаги ранее был проведен, и величина L B2 составила 33 947 м3/час. Объемный вес 1 м3 воздуха при температуре +2° (при­ ложение 3) равен:

7 в =1,284 кг/м3,

отсюда Q b2 = 33 947 г 1,284 • 0,24(13—2) =115 864 ккал/час.

Поступление этого количества тепла в птичник вместе с вентиляционным воздухом обеспечивает оптимальную температуру воздушной среды в переходный период года. Исходя из проведенного расчета нельзя утверждать, что вычисленная величина теплоты обеспечит требуемый тем­ пературшо.-влажностный режим в холодное время года при расчетной температуре наружного воздуха —16° и относительной влажности 85%.

В связи с этим необходим проверочный расчет. По формуле 3 определяют расход воздуха на удаление избы­ точной влаги при минусовой температуре —16°. Методи­ ка расчета изложена в предыдущем примере, поэтому приведем только окончательный результат:

■ LB-i6=-14600 мъ1час

Из него видно, что для создания нормального режима в птичнике в зимний период года нужно в 2,5 раза мень­ ше воздуха, чем в переходные периоды года.

В то же время необходимо убедиться, соответствует ли полученная величина (Ьв- 1 б) тому воздухообмену, ко­ торый рекомендуется для нормальной жизнедеятельно­ сти птицы в зимних условиях. На основании данных при­ ложения 4 видно, что в холодный период объем вентиля­ ции на 1 кг живого веса курицы составляет 1,8—2,1

77

м3/час • кг. Примем объем вентиляции 2,0 м5/час-кг. Тогда в течение часа в птичник следует подать:

Lo-ie =2 • 8000 • 1,7= 27 200 м3/час

Именно эту величину включают в расчет. Подставляют вычисленные цифровые значения в фор­

мулу 33 и получают:

Qb- ig =27 200 -1,374 • 0,24 (13 +16) =260 114 юкал/час

Таким образом, расход тепла на обогрев вентиляци­ онного воздуха при расчетной наружной температуре его —16°, несмотря на значительно меньший объем, оказал­ ся более чем в -2 раза выше расхода тепла па обогрев приточного воздуха с температурой +2°.

Следовательно, в уравнение 30 теплового баланса подставляют большую абсолютную величину.

Для учета количества тепла Q»Cn (формула 34),. иду­ щего на испарение влаги с пола, подстилки и поилок, до­ статочно взять 10% от влаговыделений птицы и умно­ жить на 595:

Qпсп =0,1 -90,2-595 = 5369 ккал/час

Тепловыделения птицы рассчитывают по формуле 8. Они составляют 95 622 ккал/час.

Для определения мощности отопительного устройства Q от, способного компенсировать постоянные теплопотерн птичника, полученные величины расхода и прихода теп­ ла подставляют в уравнение теплового баланса и полу­ чают:

Q от = 84 047 + 260 114+ 5369—95 622 = 243 908 ккал/час

РАСЧЕТ И ПОДБОР КАЛОРИФЕРНЫХ УСТАНОВОК

В холодное время года в птичники подается воздух определенной температуры. Его подогревают в калори­ ферах различной конструкции.

Огневые калориферы имеют большие габариты и низ­ кий к.п.д. Теплоносителем служат топочные газы. Очист­ ка дымовых каналов затруднительна. Огневые калорифе­ ры пожароопасны. На птицефабриках их применяют редко.

78

Электрокалориферы (приложение 15) двух, модифика­ ций горизонтальные и вертикальные с подключением в электросеть напряжением в 220 и 380 в имеют большие преимущества с эксплуатационной точки зрения. Они не требуют постоянного наблюдения за работой, легко авто­ матизируются, позволяют изменять мощность в зависи­ мости от температуры внешней среды. Монтируют элект­ рокалориферы непосредственно в проемах стен здания. Благодаря этому возможно рассредоточенное размеще­ ние большого числа калориферов вдоль фасада или тор­ цов помещения.

Пока электрокалориферы не нашли должного приме­ нения в сельскохозяйственном производстве.

Стальные калориферы, теплоносителем в которых слу­ жат вода или пар, широко распространены в птицевод­ стве.

Промышленностью они-выпускаются серийно четырех моделей: большой (Б), средний (С), малый (М) и наи­ меньший (СМ). Каждая.модель имеет 14 номеров кало­ риферов в зависимости от величины поверхности нагрева. Они рассчитаны на рабочее давление до 8 кг/см2. Сталь­

ные калориферы		изготавливают пластинчатые		(напри­
мер, КФС и КФБ) и оребренные (например,				КФСО и
КФБО) (приложение 16).			имеют по направлению
Пластинчатые калориферы
движения воздуха несколько			рядов труб (3—4), пропу­
щенных	через	пластины из	листовой стали	толщиной
0,5 мм.	Расстояние между пластинами.в свету 5 мм.

Для улучшения теплотехнических свойств калорифе­ ров на трубы, по которым циркулирует теплоноситель, навивают, стальные ленты толщиной 0,5 мм. Такие кало­ риферы называются оребренными. Сопротивление про­ ходу воздуха у них большее, чем у пластинчатых калори­ феров.

От правильною подбора калориферов зависит темпе­ ратурно-влажностный режим помещения в холодное время года. Поэтому необходим расчет теплового балан­ са помещения и определение расхода тепла на нагрев только вентиляционного воздуха (системы отопления и вентиляции автономны) или расхода тепла на отопле­ ние и вентиляцию, (обе системы совмещены, и теплоноси­ телем является воздух). Количество вводимого воздуха, как правило, принимают по требования:м вентиляции.

79

При этом устанавливают поверхность нагрева, тип', но­ мер и количество калориферов.

При проектировании воздушного отопления темпера­ туру приточного воздуха tnp определяют по формуле:

	trip —tD+		Qor	Qn			(36)
			0,24 -G		’
•где t в	— расчетная	температура			воздуха	в птичнике,
	град;					ограждение,
Qor — количество тепла, теряемое через
Qn	«кал/час;
	— количество тепла, выделяемое птицей, «кал/час;
G	— вес приточного воздуха, кг.
Поверхность нагрева			калориферной установки рас­
считывают по формуле:
	р		Qot				(37)
	у ~ K(Tcp—tcp/
где Fy — поверхность		нагрева		калориферной установки,
' К	м2;		теплопередачи			калорифера,
	— коэффициент
	ккал/м2 • час • град (определяют					по	приложе­
	нию 1-7 в зависимости от модели					калорифера,
	вида теплоносителя,			его	скорости и		весовой
	скорости воздуха);			теплоносителя,			град;
ТСр — средняя температура
tcp — средняя температура				воздуха, град.
Среднюю температуру			теплоносителя рассчитывают
по формулам:			— воде:
а) при теплоносителе
	Tcp=_U p+U p_)						(38)

где trop— температура воды на входе в калорифер, град; t06p — температура воды на выходе из калорифера,

град.

■б) при теплоносителе —■паре давлением до 0,3 ати:

Тср =100°;

в) при теплоносителе — паре давлением более 0,3 ати:

Тср —t пара»

где tnapa — температура насыщенного пара, соответст­ вующая его давлению.

80