Область использования и конструкции электрообогреваемых полов
Электрообогреваемые полы наиболее успешно применяются в свинарных - маточниках, свинарниках для доращивания поросят, цыплятниках-бройлерниках, помещениях для выращивания утят и индюшат, в телятниках. Электрообогреваемые полы улучшают микроклимат в зоне нахождения животных и птиц. Обогреваемый пол обладает хорошей теплоаккумулирующей способностью, невысокой металлоемкостью, прост по устройству, безопасен в пожарном отношении. Температура поверхности пола достаточно равномерна и легко подвергается автоматизации. Затраты труда на техническое обслуживание незначительны.
Электрообогреваемые полы, применяемые для общего и местного обогрева, можно сооружать как в существующем, так и в строящемся живот-новодческом помещении.
Для обогрева пола часто используют нагревательные провода ПОСХВ, ПОСХП, ПОСХВТ и ПНВСВ, технические данные которых приведены в таблице 1.1:
Т а б л и ц а 1.1 – Техническая характеристика нагревательных проводов
Параметры | ПОСХВ | ПОСХП | ПОСХВТ | ПНВСВ |
Наружный диаметр, мм | 2,9 | 2,3 | 3,4 | 6,2 |
Диаметр токоведущей стальной жилы, мм | 1,1 | 1,1 | 1,4 | 1,2 |
Материал изоляции | поливинил- хлорид | полиэтилен | поливинил- хлорид | поливинил- хлорид |
Найб.удельная мощность, Вт/м | 7. . .9 | 9.....10 | 12.....13 | |
Допустимая раб.тем-а С жилы поверхности оболочки | - | - | - | - |
Теплопроводимость изоляции, Вт/(м ![]() | 0,17 | 0,3 | 0,2 | - |
Термическое соп-е изоляции, (м· оС)/ Вт | 0,88 | 0,37 | 0,70 | - |
Линейное соп-е, Ом/м | 0,174 | 0,174 | 0,12 | не менее 0,5 МОм/м |
Срок службы, тыс. час. | 20 год |
Поперечный раз электрообогреваемого пола показан на рисунке 1.1.
1-грунт; 2-щебень; 3, 6, 9-бетон; 4-гидроизоляция; 5-теплоизоляция
(котельный шлак); 7-наревательный элемент; 8-защитная сетка
Рисунок 1.1 – Устройство электро обогреваемого пола (размеры в см)
Работы по монтажу электрообогреваемого пола выполняют на месте в такой последовательности. На выделенных участках пола выкапывают углубление (0,3…0,6 м), дно которого уплотняют. Затем послойно укладывают щебень 2, бетонную стяжку 3, гидроизоляцию 4 из рубероида, поверхность которого покрывают битумом. Для сокращения потерь теплоты через грунт насыпают слой тепловой изоляции 5, (котельный шлак, керамзит и др.) и заливают бетоном 6, на который укладывают нагревательный элемент 7. Нагреватель также заливают бетоном, на поверхность которого укладывают защитную стальную сетку 8, с ячейкой 250·150 мм. Диаметр провода сетки 3-4 мм. Сетка соединяется с нулевым проводом сети. Монтаж заканчивают заливкой бетонной стяжки 9.
При рабочем напряжении 36 В использования проводов с теплостойкой изоляцией в экранировании нет необходимости.
Ширина обогреваемой полосы зависит от вида животных. В коровнике обогревают полосу шириной 0,5…0,6 м, в свинарнике маточнике -шириной 1,3 м. В птичнике с напольным содержанием обогревают полосу шириной 0,2…0,3 от ширины помещения.
В свиноматочниках площади, занимаемые поросятам и свиноматками, следует разгородить и устроить в перегородках лазы для свободного прохода поросят к маткам. Пол под поросятами следует нагревать сильнее, чем под свиноматками. Это необходимо потому, что поросятам требуется больше тепла. В стойлах для свиноматок оставляют необогреваемую полосу пола шириной не менее 0,9 м для дефекации. Нагреваетльный провод монтируется зигзагом по длине обогреваемых полос, причем в полосе для поросят шаг нитей берется меньше, чем в полосе для свиноматок.
При расчете электрообогреваемого пола необходимо выбрать материал нагревательного элемента, определить длину, сечения и способ его размещения (выполнить компановку). Материал элемента должен отвечать ряду требований, к которым относятся температура нагревателя, линейная мощность, длина, механическая прочность, работоспособность при температуре, обусловленной технологией (см. таблицу 1.2) .
Т а б л и ц а 1.2 – Рекомендуемые параметры для расчета электрообогреваемых полов
Вид животных | Реком-мая тем-а пола, оС | Удельная пов-я мощность, Вт/м2 | Линейная мощность нагревателя,Вт/м | Реко. шаг укладки, м |
Цыплята | 35...40 | 150...300 | 7,5...30 | 0,05...0,1 |
Поросята | 25...30 | 100...200 | 7...20 | 0,1...0,15 |
Свиньи на откормке | 18...20 | 80...150 | 12...30 | 0,15...0,2 |
Больные коровы | 26...29 | 150...190 | 22....40 | 0,15...0,2 |
Телята | 20...24 | 100...150 | 10...22 | 0,1...0,15 |
Расчет электробогрева пола
Обогрев пола рассчитывается в следующей последовательности:
Полный (т.е. вверх и вниз) поверхностный тепловой поток (удельная поверхностная мощность) обогреваемого пола Вт/ :
, (1.1)
где α- коэффициент теплоотдачи пола, Вт/(м2 · оС); α =10Вт/ (м2 · оС);
и
- температура соответственно поверхности пола и воздуха в помещении,
(принимают по ОНТП в зависимости от вида и возрастной группы животных и птиц);
- коэффициент, учитывающие потери теплоты в грунт (при наличии гидро- и теплоизоляции
).
Шаг укладки а и температура tж поверхности провода – основные расчетные величины электрообогреваемого пола. Их определяют графическим способом путем совместного решения двух уравнений: tж =ƒ и tж =
. Первое уравнение характеризует теплообмен нагревательного провода с окружающей средой, а второй дает связь между электрическими параметрами нагревателя.
Уравнение tж = ƒ можно записать на основе закона Ома для тепловой цепи:
или
. (1.2)
Учитывая, что линейный тепловой поток провода равен , а термическое сопротивление теплоотдачи состоит из термического сопротивления изоляции провода RТиз и термического сопротивления пола RТп, для провода длиной 1м можно записать:
. (1.3)
Термическое сопротивление изоляции провода длиной 1м определяют по выражению термического сопротивления для цилиндрической стенки
, (1.4)
где - наружный диаметр провода, м ;
d – диаметр жилы провода, м;
- теплопроводность материала изоляции провода Вт/
.
Термическое сопротивление пола можно рассчитать по известному в теории теплопередачи выражению, если параллельно расположенные нагреватели, диаметр и температура которых одинаковы, размещены в полуограниченном массиве,
, (1.5)
где - гиперболический синус;
h – глубина, на которую заложен привод в массив пола, м;
- теплопроводность бетона, Вт/(мºС).
С учетом уравнений (1.4) и (1.5) отношение (1.3) можно записать в следующем виде:
(1.6)
Для построения кривой задаются тремя – четырьмя значениями а (например, 0,04; 0,06; 0,08; и 0,1м), по уравнению (1.6) для этих значений а и принятого значения ФF находят ∆t и определяют tж = ∆t + tП.
Уравнение кривой tж=φ(ФF,a) можно получить из выражений для электрического сопротивления провода длиной 1м (l =1м).
(1.7)
(1.8)
Приравнивая правые части уравнений (1.7) и (1.8), получим
(1.9)
где - напряжение провода длиной 1м, В/м;
- отношение сопротивления стальной проволоки переменному току к сопротивлению стальной проволоки постоянному току при той же температуре
(
, где d – диаметр проволоки, мм);
ρ20 – удельное сопротивление стальной проволоки, Ом м.
Чтобы построить кривую , по выражению (1.9) для тех же значений шага а определяют температуру tж поверхности провода.
Построив кривые и
, находят искомые значения шага укладки а и температуры tж поверхности провода как координаты точки пересечения этих прямых.