Расчет объема вентиляции помещений

При обеспечении оптимального микроклимата животноводческих поме-щений важная роль принадлежит правильно устроенной и хорошо действую-щей вентиляции. От нее зависит уровень воздухообмена, который является наиболее важным показателем регулируемого микроклимата, так как позволяет поддерживать температуру, влажность, движение воздуха, концентрацию вред-ных газов, воздушной пыли и микроорганизмов в до­пустимых пределах.

Одним из условий обеспечения требуемого воздухообмена в поме­щениях является расчет часового объема вентиляции. При этом обычно учитывают со-держание в воздухе угле­кислого газа или водяных паров. Требуемый воздухо-обмен определяют на переходный период года, а при необходимости - на хо-лодный и теплый периоды.

Пример: Коровник на 200 голов с привязным содержанием. Поголовье животных:

1 группа - коровы лактирующие живой массой 500 кг, удоем 15 л, их ко­личество 102 головы;

2 группа - короны лактирующие живой массой 600 кг, удоем 20 л, их количество 63 головы;

3 группа - коровы сухостойные живой массой 500 кг, их количество 27 голов;

4 группа - нетели живой массой 400 кг, их количество 8 голов.

Внутренние размеры коровника (без учета тамбуров): длина - 66 м, ши-рина - 21 м, высота стены - 3 м, высота в коньке – 5,8 м. Животноводческое по-мещение находится в Витебском районе.

1. Расчет часового объема вентиляции (L) в климатических условиях Рес­публики Беларусь (при повышенной влажности воздуха) проводят по формуле:

(2),

где L – количество воздуха, которое необходимо удалить из помещения, чтобы поддержать в нем относительную влажность в пределах нормы, м³/ч;

Q–поступление водяных паров от животных с учетом испарения с поверхностей ограждающих конструкций, поилок, кормушек и др., г/ч;

q₁ – абсолютная влажность воздуха помещений, при которой относительная остается в пределах нормы, г/м³;

q₂ – средняя абсолютная влажность атмосферного воздуха, вводимого в помещение в переходный период по данной климатической зоне, г/м³.

Выделение водяных паров животными зависит от окружающей темпера-туры, поэтому для повышения точности расчетов учитывают поправочные ко-эффициенты. Количество водяных паров (Q) выделяемых животными находят по формуле:

Q = Q_о · n · k (3),

где Q – количество водяных паров, выделяемое всеми животными, г/ч;

Q_о – количество влаги, выделяемое одним животным, г/ч;

n – количество животных, голов;

k – поправочный коэффициент.

Вначале находят поступление водяных паров от животных (таблица 22 «Нормы выделения тепла, углекислого газа и водяных паров сельскохозяйственными животными и птицами»):

· одна корова живой массой 500 кг и удоем 15 л выделяет 336 г/ч водя-ных паров, а 102 головы – 34272 г/ч;

· одна корова живой массой 600 кг и удоем 20 л выделяет 400 г/ч водя-ных паров, а 63 головы – 25200 г/ч;

· одна сухостойная корова живой массой 500 кг выделяет 288 г/ч водя-ных паров, а 27 голов - 7776 г/ч;

· одна нетель живой массой 400 кг выделяет 250 г/ч водяных паров, а 8 голов – 2000 г/ч.

Поступление водяных паров в помещение от 200 голов составляет:

(336 х 102) + (400 х 63) + (288 х 27) + (250 х 8) = 69248 г/ч.

С учетом поправочного коэффициента (таблица 23 «Поправочный коэф-фициент для определения тепла и водяных паров, выделяемых животными, в зависимости от температуры воздуха») количество водяных паров от животных при температуре 10 ⁰С составит:

69248 х 1 = 69248 г/ч

Поступление влаги, испарившейся с поверхностей ограждающих конст­рукций помещения (таблица 24 «Процентные надбавки к количеству влаги, вы­деляемой животными, на испарение воды с пола, кормушек, пои­лок, стен и пе­регородок»), принимают за 10 % от количества влаги, выде­ляемой животными.

10 % от 69248 составит 6924,8 г/ч

Всего водяных паров: 69248 + 6924,8 = 76172,8 г/ч

Значение q₁ находят следующим образом: по гигиеническим нормативам температура в коровнике составляет 10 ⁰С, относительная влажность 70 %.

Максимальная влажность воздуха при температуре 10 ⁰С равна 9,17 г/м³ (таблица 26 «Максимальная упругость водяного пара в миллиметрах ртутного столба»). Этой влажности соответствует 100 % -ная относительная влажность, а в помещении она должна составлять 70 % от максимальной, т.е.

9,17 х 0,7 = 6,42 г/м³

Значение q₂ берут из таблицы 25 «Средние показатели температуры и абсолютной влажности в различных пунктах Республики Беларусь». Для расчета воздухообмена в переходный период определяют среднее значение влагосодержания наружного воздуха для Витебска за ноябрь и март: (4,20+3,00): 2 = 3,6 г/м³.

Часовой объем вентиляции в переходный период составит:

2. Кратность воздухообмена (показывает, сколько раз в течение часа воздух в помещении необходимо заменить на новый) рассчитывают по формуле:

(4),

где L - часовой объем вентиляции, м³/ч ;

V - объем помещения, м³.

Объем помещения составит:

(66х21х3)+(66х10,5х2,8)=4158+1940,4=6098,4 м³.

Кратность воздухообмена составит:

= раза в час

3. Объем воздухообмена на 1 центнер живой массы (для сельскохозяйственной птицы на 1 кг живой массы) составит:

V (5),

где L - часовой объем вентиляции, м³/ч ;

m – живая масса животных, ц;

Живая масса составит (5х102)+(6х63)+(5х27)+(4х8)=1055 ц

V 26,5 м³/ч

4. Для обеспечения необходимого воздухообмена при вентиляции с естественным побуждением рассчитывают площадь вытяжных шахт и приточных каналов, а также их количество.

4.1. Площадь вытяжных шахт определяют по формуле:

S_выт. (6),

где v - скорость движения воздуха в вытяжной шахте, м/с;

3600 - количество секунд в одном часу.

Для определения площади вытяжных шахт необходимо рассчитать скорость движения воздуха в шахте (v). Её величина зависит от разности температур внутреннего и наружного воздуха ( t) и высоты шахты.

Внутренняя температура в коровнике составляет 10 ⁰С. Для расчета наружной температуры в переходный период (таблица 25 «Средние показатели температуры и абсолютной влажности в различных пунктах Республики Беларусь») используется температура в Витебске за ноябрь и март:

[(-0,4) + (-2,9)] : 2 = -1,65 ⁰С.

Разница температур внутреннего и наружного воздуха составит:

t = + 10°С - (-1,65°С) = 11,65°С.

Если высота вытяжной трубы равна 8 м, то скорость движения воздуха в ней составит 1,32 м/с (таблица 27 «Скорость движения воздуха в вентиляцион­ных трубах (м/с) при разной высоте труб и при различных температурах воздуха внутри помещения и наружного воздуха»).

Общая площадь вытяжных шахт будет равна:

S_выт.= 5,68 м²

4.2. Количество вытяжных шахт определяют по формуле:

(7),

где S _выт – общая площадь вытяжных шахт, м²;

s₁ - площадь сечения одной вытяжной трубы, м².

Если проектируемая шахта имеет сечение 1,2х1,2 м, т.е. площадь 1,44 м² (s₁), то их число составит:

вытяжные шахты.

4.3. Площадь приточных каналов составляет 60-70 % от общей площади вытяжных шахт и определяется по формуле:

S _пр = S _выт х 0,6 (8),

S _пр = 5,68 х 0,6 = 3,4 м².

4.4. Количество приточных каналов рассчитывается по формуле:

(9),

где S _пр – общая площадь приточных каналов, м²;

s₂ - площадь сечения одного приточного канала, м².

Приточные каналы могут быть различных размеров и устанавливаются в проемах между окнами или в окнах. Если приточный канал в виде фрамуги имеет размер 0,4 х 1,2 = 0,48 м², то их количество составит 3,4 : 0,48 = 7 шт.

Приточные каналы располагаются в животноводческом помещении в шахматном порядке во избежание сквозняков.

5. Для обеспечения необходимого воздухообмена при вентиляции с механическим побуждением рассчитывают количество вентиляторов.

(10),

где L – часовой объем вентиляции, м³/ч;

Р – мощность вентилятора, м³/ч.

(таблица 28 «Вентиляционно-отопительное оборудование, рекомендуемое для комплектации систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений»).

Если рекомендовать для применения вентилятор центробежный ЦЧ № 5, 1420 с воздухопадачей 8800 м³/ч, то их необходимо 3.