Расчет отопительно-вентиляционной системы животноводческих помещений

Необходимую мощность системы отопления определяем из уравнения теплового баланса помещения. Для написания уравнения теплового баланса выявим все потери теплоты в животноводческом помещении, а также все тепловыделения. На основе теории теплопередачи найдем коэффициенты теплопередачи и тепловые потери через отдельные виды ограждений, затем остальные составляющие уравнения теплового баланса и определим необходимую мощность отопительных приборов.

Уравнение теплового баланса животноводческого помещения:

Вт, (6)

Где Q_СО - мощность системы отопления, Вт;

- теплота, теряемая через ограждающие конструкции помещения, Вт;

Q_И - теплота, затраченная на испарение влаги, Вт;

Q_Ж - теплота, выделяемая животными, Вт.

а) Теплоту, теряемую через ограждающие конструкции, определяем как сумму потерь теплоты через отдельные виды ограждения (стены, окна, пол, потолок).

Потери через окна, двери, стены и потолок найдем из выражения:

Вт, (7)

Где k - коэффициент теплопередачи через соответствующий вид ограждения, Вт/м²·К;

F - площадь ограждения, м²;

t_В и t_Н - внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

Тепловое сопротивление стен и потолка определяется выражением:

Вт/м²·К, (8)

Где R_В - тепловое сопротивление внутренней поверхности ограждения. Для животноводческих помещений Rв=0,155 м^2·К/Вт;

R_Н - тепловое сопротивление наружной поверхности. Для наружных стен и бесчердачного покрытия R_Н=0,043 м²К/Вт;

д - толщина теплопередающей поверхности, м;

л - коэффициент теплопроводности, Вт/м·К.

Потери через пол найдем из выражения:

Вт, (9)

Где R_n - сопротивление теплопередачи каждой зоны неутепленных полов, м²К/Вт. (I зоны R_n=2,15 м²К/Вт, II зоны R_n=4,3 м²К/Вт, III зоны R_n=8,6 м²К/Вт, IV зоны R_n=14,2 м²К/Вт).

F - площадь каждой зоны, м².

t_В и t_Н - внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

Тепловые потери через потолочное перекрытие

По формуле (8) рассчитываем тепловое сопротивление потолка:

м²К/Вт.

Теперь рассчитаем требуемое тепловое сопротивление для потолка:

м²К/Вт

- нормированный перепад температур. Для потолка ⁰С

Значит требуется слой утеплителя

Рассчитаем необходимое тепловое сопротивление утеплителя:

м²К/Вт

В качестве утеплителя выберем минераловатные плиты. Рассчитаем толщину слоя утеплителя:

м²

Где

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи для потолка:

Вт/м²·К

Рассчитав коэффициент теплопередачи для потолка, необходимо проверить его на возможность образования конденсата на потолочном перекрытии. Для этого определяем удельный тепловой поток через потолочное перекрытие:

Вт/м², (10)

Где k - рассчитанный коэффициент теплопередачи для потолочного перекрытия;

t_В и t_Н - внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

Вт/м.

Температура внутренней поверхности перекрытия округляется из выражения:

⁰С, (11)

Где q_n - удельный тепловой поток через потолочное перекрытие;

R_В - тепловое сопротивление внутренней поверхности перекрытия.

⁰С.

Температура t_n выше точки росы округляемой по i-d диаграмме для параметров воздуха внутри помещения (t_p= 5 C), следовательно, образования конденсата на перекрытии не будет.

Площадь потолка:

F_{потолка}=78?21=1638 м².

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через потолок:

Вт.

Тепловые потери через стены

Кирпич пористый: д=0,52 м, л=0,64 Вт/м·К, штукатурка цементная: д=0,02 м, л=1,1 Вт/м·К.

По формуле (8) рассчитываем тепловое сопротивление стен:

м²К/Вт.

Теперь рассчитаем требуемое тепловое сопротивление для потолка:

м²К/Вт

- нормированный перепад температур. Для потолка ⁰С

Значит требуется слой утеплителя

Рассчитаем необходимое тепловое сопротивление утеплителя:

м²К/Вт

В качестве утеплителя выберем минераловатные плиты. Рассчитаем толщину слоя утеплителя:

м²

Где

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи для потолка:

Вт/м²·К

Площадь стен: F_стен = 78·4·2 - 12 = 612 м².

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через стены:

Вт

3). Тепловые потери через окна

Площадь окон: F_окон=0,15·612=91,8 м².

Коэффициент теплопередачи через одинарные окна согласно справочным данным примем k = 5,8 Вт/м²·К

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через окна:

Вт.

4) Рассчитываем теплоту теряемую через двери коэффициент теплопередачи через двери (одинарные): Вт/м²·К

Теплота, теряемая через двери:

Вт

5). Тепловые потери через пол

Потери теплоты через пол определяется как сумма для зон шириной 2 м.

Рис. 2

Площадь зон:

I зоны F=312 м²;

II зоны F=312 м²;

III зоны F=312 м²;

IV зоны F=702 м².

По формуле (9) рассчитываем теплоту, теряемую в каждой зоне пола:

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Определим потери теплоты через пол как сумму потерь в каждой зоне:

Вт.

Таким образом, теплота, теряемая через ограждающие конструкции равна:

Вт.

б) Определим теплоту, теряемую на испарение влаги

Q_И = 2477?М_И Вт, (10)

Где 2477 кДж/кг - скрытая теплота испарения 1 кг воды;

М_И - количество влаги, испаряющейся с поверхности ограждений, пола, поилок и т.д. (определено, см. выше).

Таким образом:

Q_И = 2477?1 = 2477Вт.

г) Определим теплоту, выделяемую животными

Q_Ж=m·q_ж Вт, (11)

Где q_ж - количество теплоты, выделяемой одним животным. Согласно справочным данным примем q_ж=300 Вт.

Таким образом:

Q_Ж=200·300=60000 Вт.

В результате по формуле (6) определим требуемую мощность системы отопления:

Вт.

2. Выбор и расчёт системы вентиляции