Обоснование и расчет теплового баланса для неотапливаемого помещения

Для животноводческих помещений тепловой баланс целесообразно рассчитывать с учетом показателей температуры и относительной влажности атмосферного воздуха самого холодного периода года.

Тепловой баланс — равновесие между приходом и расходом тепла в каждом помещении Нагрузки, возникающие вне помещения, делятся на несколько групп:

• 1) Теплопередача через стены, потолки, полы. Она зависит от разности внутренней и внешней температуры и степени теплоизоляции здания. Летом температура в здании ниже, чем на улице, и теплопопоступление положительно. Зимой же разность температур снаружи здания и внутри него отрицательна, и поток тепла направлен из помещения вовне.
• 2) Поступление тепла от излучения Солнца через застекленные проемы. Теплопоступление от излучения всегда положительно (или равно нулю, если застекленных проемов нет). Летом эту тепловую нагрузку надо компенсировать. Количество теплоты солнечной радиации зависит от формы и размеров световых проемов, типа заполнения проемов, ориентации проема по отношению к сторонам света и др. параметров.
• 3) Теплопоступления от внешнего воздуха, проникающего в помещение. Воздух попадает в помещение при вентиляции, а также может инфильтроваться через неплотности проемов (обычно при проектировании системы кондиционирования в помещении предусматривается избыточное давление, чтобы воздух не инфильтровался).

Параметры наружного воздуха (температура и влажность) сильно меняются в течение года, но практически никогда не совпадают с требуемыми в помещении параметрами. Поступление тепла от внешнего воздуха может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от времени года.

Внутренние нагрузки.

• 4) Тепловые нагрузки, возникающие в помещении, зависят от назначения помещения. Они делятся на несколько типов:
• 5) Тепло, выделяемое животными.
• 6) Тепло, выделяемое осветительными приборами: люминесцентными лампами и лампами накаливания. Эта величина зависит от мощности освещения, типа ламп и способа их расположения.
• 7) В производственных помещениях тепло могут выделять горячие материалы (или поглощать — холодные), а также тепловыделение может происходить при сгорании и химических реакциях.

Расчет теплового баланса:

Qжив= Qогр + Qвент + Qисп Где Qжив — тепло, выделяемое животными.

Qогр — теплопотери через ограждающие конструкции здания.

Qвент — теплопотери на обогрев приточного воздуха.

Qисп — теплопотери на испарение влаги.

1. Расчёт прихода свободного тепла (Qжив) Пользуясь табличными данными, я произвела расчет тепла, выделяемого животными в данном животноводческом помещении.

1 корова массой 450 кг с удоем 15 кг выделяет 505 ккал/ч, а 148 коров — 74 740; 1 сухостойная корова массой 450 кг выделяет 433 ккал/ч, а 20 коров -8660; 1 нетель массой 300 кг выделяет 311 ккал/ч, а 32- 9952 ккала/ч. Приход тепла от 200 голов составляет:

Qжив = 74 740+8660+9952= 93 352 ккал/час.

2. Расчёт теплопотерь через вентиляцию (Qвент) Теплопотери через вентиляцию рассчитываются по формуле:

Qвент = 0,31* L* ?t.

Где L — воздухообмен, рассчитываемый за январь.

• ?t — абсолютная разность температур за январь
• 0,31- тепло, затраченное на нагревание 1 м³ воздуха на 10С
• ?t=18

Qвент = 0,31 * 8552,2*18 = 47 721,2ккал/час.

3. Расчёт теплопотерь от испарений (Qисп).

Qисп = 0,595*а.

Где 0,595 — расход тепла на испарение 1 г влаги с поверхности ограждающих конструкций, кормушек, поилок.

а — надбавка к испарению влаги в размере 7−10% от влаги, выделяемой всеми животными в течение 1 часа.

Рассчитывая влагу, также пользуюсь табличными данными, соответствующим группе животных:

а = 20*323+148*338+32*323 = 6460+ 50 024 + 10 336= 66 820г/час.

10% от этого числа 58 772 г/час.

Qисп = 0,595*58 772 = 34 969,3ккал/час.

• 4. Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции здания (Qогр). Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции здания очень трудоёмкий, поэтому удобно его сделать пошагово, а полученные данные представить в таблице.
• · Расчёт продольных стен

Sпрст = 69,5*3*2= 417 м².

· Расчёт торцовых стен.

Sторцст= 19,5 — 3 = 16,5 м².

Площадь ворот и дверей: 3*2,5*2=15 м2.

Расчёт перекрытия (потолок) Площадь потолка равна площади пола, т. е. Sпола = 1355,2 м².

· Расчёт тёплого и холодного пола.

Sтепл.пола = 1/3Sпола= 1/3×1355,2=451,7.

Sхол пола =2/3Sпола=2/3×1355,2=903,4 м2

Таблица «Расход тепла через ограждающие конструкции здания».

Qосн рассчитывается по формуле:

Qосн = S * К * ?t.

Рассчитав Qосн для каждой строки, я заполнила этот столбец.

Qдоп рассчитывается только на вертикальные стены:

Qдоп =Qосн * 0,13.

Qобщ = Qосн +Qдоп.

Qогр = 1481,6ккал/час.

5. Расчёт дефицита тепла:

Qдеф= Qогр + Qисп + Qвент — Qжив.

Qдеф= 32 269,9+34 969,3+47 721,2−93 352=21608,4 ккал/ч Для восполнения дефицита тепла и поддержания температуры на необходимом уровне устанавливают приточную вентиляцию с подогревом приточного воздуха, электрокалориферы. Так 1 кВт даёт 860 ккал электроэнергии, итого для покрытия дефицита тепла мне понадобится:

21 608/860 = 25 кВт Электрокалориферы выпускают мощностью в 5, 10, 15, 20, 40 и 60 кВт, поэтому установим5электрокалорифера по 5 кВт, вмонтировав их в приточную механическую вентиляцию.

Вывод: наибольшие теплопотери осуществляются из-за перекрытия, соответственно утепляем их.