Обоснования и расчет теплового баланса

Тепловой баланс - это поступление и расход теплоты в здании. Его расчет позволяет оценить теплотехнические свойства ограждающих конструкций, определить пути теплопотерь, найти способы улучшения микроклимата.

В животноводческих отапливаемых помещениях теплота поступает от животных, отопительных приборов, отопительно-вентиляционных установок и солнечных лучей, в неотапливаемых - в основном от животных.

Расчетом теплового баланса решается ряд важнейших вопросов, связанных с созданием нормального температурно-влажностного режима в помещениях для животных, и прежде всего корректируются расчеты по обмену воздуха. Недостаток тепла для обогревания всего поступающего наружного воздуха, особенно в неотапливаемых помещениях, может повести к снижению в них температуры воздуха, к конденсации влаги на внутренней поверхности ограждений и, следовательно, к образованию сырости. Правильно рассчитанный тепловой баланс позволяет предвидеть заранее такое положение и своевременно принять меры к утеплению помещения, регулированию вентиляции, борьбе с сыростью и т. д.

Расчеты теплового баланса помогают также выявить качество отдельных частей ограждающих конструкций (потолков, стен и т. д.) в отношении теплопередачи, с тем чтобы при необходимости понизить ее путем устройства теплых тамбуров, двойных окон и дверей.

На данных теплового баланса основывается выбор того или иного устройства всех ограждающих конструкций при проектировании и строительстве, а также выбор обогревательных установок и расчет их количества.

Расчет теплового баланса (для неотапливаемых помещений) ведется по формуле:

Q_ж =Q _вент. + Q _орг. +Q _исп.

где Q ж - поступление свободного тепла от животных, кДж/ч; Qвент.- теплопотери на вентиляцию, кДж/ч; Qорг.- теплопотери через наружные ограждения, кДж/ч; Qисп. - теплопотери на испарение влаги с мокрых поверхностей, кДж/ч.

1) Находим количество свободного тепла, поступившего от животных, кДж/ч:

Q_ж = Q_ж1n,

Qж=2552*30=76560 кДж/ч

Qж=3071*40=122840кДж/ч

Qж=199400 кДж/ч.

где Qж₁ - количество свободного тепла, выделяемое одним животным, кДж/ч (зависит от вида, половозрастной группы, живой массы, продуктивности);n-количество животных одной половозрастной группы, с одинаковой живой массой и продуктивностью, гол.

2) Рассчитываем теплопотери на вентиляцию:

Q_вент = G*C*(t_в-t_н),

G=W*p,

где W - количество воздуха, которое необходимо для поддержания его влажности в пределах нормы, м²/ч, р - плотность (объемная масса воздуха), кг/ м³, С - теплоемкость воздуха, 1,008 кДж/кг);t_в-температура воздуха помещения, ⁰С; t_н- температура наружного воздуха (берется температура самого холодного месяца - январь),⁰ С.

G=33927*1.248=4234кг/ч

Q_вент=4234*1,008*(8-(-5.7))= 58469кДж.

3) Рассчитаем основные теплопотери через ограждающие конструкции:

Q_орг. = KF (t_в- t_н),

где К-коэффициент теплопередачи, кДж/(чм²⁰C);.F - площадь ограждающих поверхностей, м²; - знак суммирования; tв - температура внутреннего воздуха; °С;t_н- температура. наружного воздуха,⁰С.

F складывается из площади пола (F_пола), площади потолка (F_пот), площади окон (F_ок), площади дверей (F_двери), площади ворот (Fвор), площади стен (F_CT). При расчете берутся внутренние размеры помещений.

F_пола=l a,

гдеl - длина помещения, м; а - ширина помещения, м.

F_пола=1458 м2

F _{потолка} - рассчитывается аналогично Fпола, м²

F _{потолка} =1458 м².

F _окон = Fок1n.

где F_ок1 - размер одного окна, м²; n - количество окон в помещении

F_окон=1, 9675=147 м²

F _дверей = Fдв1n.

F_дверей = 1,442= 2,88м².

где F_дв1 - размер одной двери(0,80 *1,80), м²; n - количество дверей.

F_ворот=7,672=15,34 м²,

Размер ворот(2,95 *2,60)

Fстен = (длина помещения + толщина стен)2 + (ширина помещения + толщина стен) 2) (высота помещения до потолка + толщина потолка), м² .

Fстен = ((81+0,2)*2+(18+0,2)*2)*(3+0,2)=278,88 м²

К_пола - для полов на грунте для третей зоны = 0,11

КF _пола=1458*0,11=160

К _{потолка} - для деревянных перекрытий=0,80

К F _{потолка} = 1458 0,80= 1167

КF окон

К_окон -одинарные переплеты (одинарное остекление) = 5,5

КF _окон=5,5*75=413

КF дверей

К _дверей - для одинарных = 4,8

КF _дверей=24,8=9,6

К _ворот - для одинарных = 4,8

КF _ворот=24,8=9,6

КF стен,

К_стен - деревянные стены =0,80

КF _стен=279*0,80=223

Q_огр=1979*(8-(-5,7))=27113

КF=223+9,6+9,6+413+1167+160=1979

4) Дополнительные теплопотери в зависимости от расположения здания к сторонам света, продуваемости помещения и т. д. принимаются в размере 13 % основных потерь через ограждающие конструкции (Q доп.):

Q _доп = 13% Q орг/100%

Q_доп = 13%27113/100%=3525

5) Определяют сумму основных и дополнительных потерь через ограждающие конструкции:

Q= Q _орг. + Q _доп, кДж

Q = 27113+3525=30638кДж.

6) Определяют теплопотери на испарение влажности с мокрых поверхностей:

Q_исп=2.5Wисп.

где 2,5 - коэффициент теплопотерь на испарение влаги с мокрых поверхностей, кг/ч; W_исп- количество влаги, поступающее с поверхностей , кг/ч.

Q_исп=2,53084= 7710кДж/ч

Q _ж =Q_вент +Q_орг. +Q_исп.

• 199400=58469+27113+7710
• 199400=93292

Данные, полученные в результате расчета, свидетельствуют о том, что приход тепла больше расхода на 106108 кДж/ч.

В связи с этим требуется установить систему оборудования для охлаждения помещения.