Теплоснабжения является составной частью инженерного обеспечения сельского хозяйства. Повышение продуктивности в животноводстве и растениеводстве, укрепление кормовой базы, повышение сохранности сельскохозяйственной продукции, улучшение условий жизни сельского населения неразрывно связано с теплоснабжением. 8% от всех работающих в сельскохозяйственной отрасли заняты в теплоснабжении.

Специализация производства в животноводстве повышает требования к микроклимату. Содержание животных в холодных и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению продуктивности на 15-40%, расход кормов увеличивается на 10-30%, заболевания молодняка увеличиваются в 2-3 раза. Продуктивность в животноводстве по 1/3 определяется условиями содержания.

Большую роль играет поддержание микроклимата в современных коровниках. Он способствует максимальной продуктивности, наилучшей сохранности и интенсивному росту молодняка.

Для поддержания микроклимата на животноводческих фермах и комплексах принимают ОВС, посредством которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения, предусматривая дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни. Удаляют воздух из помещения либо при помощи вентбашень, либо через окна и вытяжные шахты. В холодный и переходной периоды воздух удаляют из помещения через вентбашни при неработающих осевых вентиляторах. В теплый период требуемое количество воздуха подают вентбашнями, при этом удаляют воздух из помещения через фрамуги окон и из навозных каналов.

1 Составление исходных данных

По литературе [2] из таблицы 1.1. выписываем данные соответствующие своему варианту в таблицу 1.

Таблица 1. Расчетные параметры наружного воздуха

Для переходного периода принимаем температуру наружного воздуха и энтальпию .

По литературе [2] из таблицы 10.3 выписываем параметры внутреннего воздуха в таблицу 2.

Таблица 2. Расчетные параметры внутреннего воздуха

Здесь - расчетная температура внутреннего воздуха,;

- относительная влажность, %;

- ПДК углекислого газа в зоне содержания бройлеров (удельная допустимая концентрация углекислого газа), , принимаем из таблицы 10.4 [2] .

Таблица 3. Выделение теплоты, влаги и

углекислого газа.(таблица 10.9 [2])

Таблица 4. Температурные коэффциенты.

(таблица 10.10 [2])

Для расчета термических сопротивлений теплопередаче для стен, перекрытий и дверей необходимо знать технические характеристики строительных материалов и конструкций. Из таблицы 1.12 [2] выписываем необходимые данные в таблицу 5.

Таблица 5. Теплотехнические характеристики строительных материалов и конструкций

2 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

2.1 Расчет термического сопротивления теплопередаче

Термическое сопротивление теплопередаче, , для стен, покрытий, перекрытий, дверей и ворот:

,

где - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограничивающей конструкции, ;

- термическое сопротивление теплопроводности отдельных слоев,;

- термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки,;

- коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограничивающей поверхности, .

Проводим расчет для наружных стен.

Рассчитываем заполнение помещения животными, :

,

где - масса одной птицы, (m = 1,5)

- количество бройлеров (n = 122000);

- площадь помещения, (A = 6434 ).

;

Так как, заполнение бройлерами помещения и принимаем для стен и потолков и для наружных стен .

Термическое сопротивление отдельных слоев, :

,

где - толщина слоя, ;

- теплопроводность материала слоя, ;

Силикатный кирпич:

;

Внутренняя штукатурка:

;

.

.

Проводим расчет для покрытий и перекрытий.

;

рубероид:

;

минераловатные плиты:

;

Плита железобетонная:

; - Асбестоцементный лист

.

.

Проводим расчет для наружных дверей и ворот.

; .

сосновые доски:

.

.

Проводим расчет для различных зон пола.

Сопротивление теплопередаче полов:

,

где - сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола,;

- толщина утепляющего слоя,;

- теплопроводность утепляющего слоя,.

Сопротивление теплопередаче принимаем:

для I зоны: ;

для II зоны: ;

для III зоны: ;

- для Iv зоны : ;

;

;

;

.

2.2 Определение требуемого термического сопротивления теплопередаче

Рассчитываем требуемые по санитарно-гигиеническим требованиям термические сопротивления теплопередаче для наружных стен, покрытий и перекрытий, наружных дверей и ворот.

Требуемое сопротивление теплопередаче, , наружных стен, покрытий и перекрытий:

,

где - расчетная температура внутреннего воздуха, ;

- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года,;

- нормативный температурный перепад между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограничивающей конструкции, ;

- коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.

В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимают в зависимости от тепловой инерции наружного ограждения (стр.33 [2]):

при - абсолютно минимальную температуру;

при - среднюю температуру наиболее холодных суток;

при - среднюю температуру наиболее холодных трех суток;

при - среднюю температуру наиболее холодной пятидневки.

Тепловая инерция ограничивающей конструкции:

,

где - расчетный коэффициент теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции (таблица 5), .

Проведем расчет для наружных стен.

.

Исходя из полученного выражения в качестве расчетной температуры наружного воздуха, принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток.

.

Нормативный температурный перепад принимаем исходя из типа помещения (производственное помещение с влажным режимом, таблица 3.6 [2]):

.

Температуру точки росы принимаем из приложения [1] при t=18 и -- .

Коэффициент определяем по его нормированным значениям: .

.

Проводим расчет для покрытий и перекрытий.

.

В качестве расчетной температуры наружного воздуха принимаем среднюю температуру наиболее холодных суток: .

Нормативный температурный перепад:

(таблица 3.6 [2]).

Коэффициент определяем по его нормированным значениям: .

.

Проводим расчет для наружных дверей и ворот.

.

Нормативный температурный перепад:

.

.

.

2.3 Сравнение действительных термических сопротивлений с требуемыми

Исходя из того, что требуемое термическое сопротивление должно быть меньше расчетного термического сопротивления, проверяем соблюдение санитарно-гигиенических норм:

для наружных стен:

;

;

--не удовлетворяет.

для покрытий и перекрытий:

;

;

-- удовлетворяет.

для наружных дверей и ворот:

;

;

-- не удовлетворяет.

В целом делаем вывод о том, что расчетные термические сопротивления перекрытий больше требуемых (т.е. удовлетворяют санитарно гигиеническим нормам). Однако двери и стены нуждаются в дополнительном утеплении.

2.4 Расчет площадей отдельных зон пола

A=96000 mm; B=72000 mm.

Рис.1. Зоны пола рассчитываемого помещения.

;

;

;

;

2.5 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

,

где - площадь ограждающей конструкции, ;

- термическое сопротивление теплопередаче,;

- расчетная температура внутреннего воздуха, ;

- расчетная температура наружного воздуха, ;

- добавочные потери теплоты в долях от основных теплопотерь;

- коэффициент учета положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху.

Н.с. -- наружные стены;

Н.д. -- наружные двери;

Пт -- перекрытия;

Пл1, Пл2, Пл3, Пл4 -- пол.

Таблица 6. Расчет теплопотерь

3 Расчет тепловоздушного режима и воздухообмена

3.1 Холодный период года

Влаговыделения бройлеров, :

,

где - температурный коэффициент влаговыделений (таблица 4);

- влаговыделение одной птицей (таблица 3), ;

- число птиц.

;

Дополнительные влаговыделения в зимний период составляют 5% от общего влаговыделения:

,

Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:

,

где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);

(кг/ч),

Суммарные влаговыделения:

.

Рассчитаем количество , выделяемого птицей, :

,

где - температурный коэффициент выделений и полных тепловыделений;

- количество , выделяемого одной птицей, .

;

Определим тепловой поток полных тепловыделений, :

,

где - тепловой поток полных тепловыделений одной птицей (таблица 3), .

;

Тепловой поток теплоизбытков, :

,

где ФТП - поток теплопотерь (ФТП таблица 6) .

Угловой коэффициент (тепловлажностное отношение), :

.

Воздухообмен в холодный период

Произведем расчет вентиляционного воздуха, , из условия удаления выделяющихся:

водяных паров:

,

где - суммарные влаговыделения внутри помещения, ;

- плотность воздуха, ;

и - влагосодержания внутреннего и наружного воздуха, .

Из диаграммы влажного воздуха по рис.1.1. [2] определим и :

, (при 18 и );

, (при и ).

.

углекислого газа:

,

где - расход углекислого газа, выделяемого птицами в помещении,;

- ПДК углекислого газа в помещении (таблица 2), ;

- концентрация углекислого газа в наружном (приточном) воздухе, , (принимают 0,3 - 0,5 , стр.240 [2]).

.

расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:

,

где - норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ;([2] табл.10.11),

- живая масса птицы, .

- масса всех птиц.

.

В качестве расчетного значения расхода воздуха в холодный период принимаем наибольший, т.е. .

3.2 Переходный период года

Для переходного режима года влаговыделения птицами:

;

Дополнительные влаговыделения в переходной период составляют 5% от общего влаговыделения.

,

Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:

,

где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);

(кг/ч),

Определим суммарные влаговыделения:

.

Тепловой поток полных тепловыделений:

Тепловой поток теплоизбытков, :

,

где - тепловой поток полных тепловыделений животными в переходный период, ;

- тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции в переходный период, .

,

где и - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха в переходный период, .

;

;

;

.

.

Определим угловой коэффициент, :

.

Воздухообмен в переходный период.

Рассчитаем расход вентиляционного воздуха, , из условия удаления водяных паров:

.

Влагосодержание внутреннего воздуха:

.

Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме при параметрах и .

.

.

.

Для переходного периода года рассчитывается воздухообмен только для удаления водяных паров:

3.3 Теплый период года

Определяем влаговыделения птицами, :

,

где - температурный коэффициент влаговыделений;

- влаговыделение одной птицей, ;

- число птиц.

;

Испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей:

,

Расчет влаги испаряющейся при сушке помета:

,

где P-масса помета от одной птицы, кг/сут;z-доля усушки помета за одни сутки;k-число уборки помета в сутки(k=1 при напольном содержании);

(кг/ч),

Суммарные влаговыделения:

.

Определим тепловой поток полных тепловыделений, :

,

где - тепловой поток полных тепловыделений одной птицей (таблица 3),

kt''' =1.11- температурный коэффициент полных тепловыделений(таблица 4).

;

Тепловой поток теплоизбытков, :

,

где - тепловой поток от солнечной радиации, .

,

где - тепловой поток через покрытие, ;

- тепловой поток через наружную стену, .

,

где =6480 - площадь покрытия (таблица 6);

=1.5553- термическое сопротивление теплопередаче через покрытие (таблица 6);

= 17,7 - избыточная разность температур, вызванная действием солнечной радиации для вида покрытия - тёмный рубероид, (стр. 46 [2]).

.

Тепловой поток через наружную стену:

,

для стены А

где =270 - площадь наружной стены, ;

=0.8464 - термическое сопротивление теплопередаче наружной стены, .

- избыточная разность температур,5.92 ,( таблица 3.13)

;

для стены В

=270 ; =0.8464 ; =10.2,

;

=78.887 (кВт).

.

Угловой коэффициент, :

.

Воздухообмен в теплый период года

Расход вентиляционного воздуха, , в теплый период года из условия удаления выделяющихся:

водяных паров:

.

Влагосодержание наружного воздуха определим по - диаграмме (рис. 1.1 [2]) при параметрах и .

.

Влагосодержание внутреннего воздуха:

.

.

расход вентиляционного воздуха исходя из нормы минимального воздухообмена:

,

где - норма минимального воздухообмена на 1ц живой массы, ;

- живая масса птицы, .

.

.

В качестве расчетного значения расхода воздуха в теплый период принимаем наибольший, т.е. .

Литература

Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. - Мн. Ротопринт БАТУ. 2001 г.

Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства. Под ред. Л.С. Герасимович и др.: - Мн.; Ураджай. 1993 г.

3.Курсовое проектирование по теплотехнике и применению теплоты в сельском хозяйстве. Б.Х.Драганов и др.-М.:Агропромиздат,1991 г.