Расчет объема вентиляции и теплового баланса

Обеспечение необходимого воздухообмена способствует созданию в помещении оптимального микроклимата.

Расчет объема вентиляции по водяным парам ведут по содержанию в воздухе водяных паров. В птицеводческих помещениях, учитывая размещение большого поголовья и значительные выделения СО₂ при дыхании птицы, расчет ведут по углекислоте.

При любом методе расчета объема вентиляции воздухообмен не должен быть ниже минимального, допустимого по нормам технологического проекти-рования животноводческих предприятий. В зависимости от того, на какую величину дается норма воздухообмена (приложение 13), формула для расчета минимального воздухообмена имеет разный вид:

а) Если норма воздухообмена дается на 1 ц живой массы (для крупного рогатого скота, свиней), минимальный воздухообмен рассчитывается по формуле (11):

L _мин. = 0,01 × ℓ × n × m(11)

б) Если норма воздухообмена дается на 1 голову (для лошадей, овец) минимальный воздухообмен рассчитывается по формуле (12):

L _мин. = ℓ × n(12)

в) Если норма воздухообмена дается на 1 кг живой массы (для кур) минимальный воздухообмен рассчитывается по формуле (13):

L _мин. = ℓ × n × m,(13)

где L _мин. – минимальный воздухообмен, м³/ч;

0,01 – число для пересчета на 1 ц живой массы;

ℓ - норма воздухообмена (приложение 13), м³/ч;

n - количество животных в помещении, гол.;

m - средняя живая масса одной головы, кг.

Проводят расчет L _min на зимний, переходный и летний периоды.

Затем осуществляется расчет объема вентиляции по влажности воздуха на зимний период (формула 14):

L =	Q + Q исп.
q 1 – q 2	, (14)

где L - объем вентиляции или количество воздуха, которое необходимо

удалять из помещения за 1 час, чтобы поддерживать в нем

относительную влажность в допустимых пределах, м³/ч;

Q - количество водяных паров, выделяемых животными, размещенными в

помещении, г/ч. Это число суммарное, определяется по формуле (15):

Q = (n₁ × Q₁ + n₂ × Q₂ + n₃ × Q₃ …) × K, (15)

где n₁, n₂, n₃ – число животных в половозрастной группе с одинаковой живой

массой и продуктивностью, гол.;

Q₁, Q₂, Q₃ – количество граммов водяных паров, выделяемых одним

животным в половозрастной группе с определенной массой и

продуктивностью в течение 1 ч (приложение 16), г/ч;

К - поправочный коэффициент, показывающий изменение количества

выделяемых водяных паров в зависимости от температуры воздуха

помещения (приложение 21, правая половинка таблицы);

Q_исп. - количество водяных паров, испаряющихся с пола и ограждаю-

щих конструкций помещения, г/ч;

q₁ - абсолютная влажность воздуха помещения, при которой отно-

сительная влажность остается в пределах допустимой нормы, г/м³.

Определяется расчетным путем с использованием приложения 8;

q₂ - абсолютная влажность наружного воздуха с учетом климатической

зоны, района и месяца года, г/м³ (приложение 18).

При анализе сравнивают значения L и L _min. При ситуации, когда L < L _min, делается заключение о том, что вентиляция с естественным побуж-дением воздухообмена не в состоянии обеспечить потребность животных в свежем воздухе, и поэтому необходимо использовать систему вентиляции с искусственным побуждением.

Дальнейшие расчеты проводят по наибольшей величине (L или L _min).

Также определяется кратность воздухообмена, воздухообмен на 1 ц жи-вой массы и на 1 голову размещаемых в помещении животных, которые сравниваются с нормативными величинами (приложение 13).

Примем, что L > L _мин.

Частоту или кратность обмена воздуха (раз/час) определяют путем деления часового объема вентиляции (L) на внутреннюю кубатуру стойлового помещения (V = длина × ширину × высоту) (формула 16):

Кр. = .(16)

Объем вентиляции на одно животное V₁ (м³/ч) определяют путем деле-ния часового объема вентиляции (L) на число животных в помещении (n) (формула 17):

.(17)

Уровень воздухообмена на 1 центнер массы тела животного (м³/ч) определяют по формуле (18):

ℓ₁ = ,(18)

где ℓ₁ – уровень воздухообмена на 1 ц массы тела животного, м³/ч;

V₁ – воздухообмен на одно животное, м³/ч;

m – средняя живая масса 1 головы, кг;

100 – число для пересчета на 1 ц живой массы.

Далее определяются площадь и количество приточных и вытяжных каналов, функционирующих в зимний период времени.

Необходимую площадь сечения вытяжных каналов определяют по формуле (19):

S_в. = ,(19)

где S_в. – площадь сечения вытяжных каналов, м²;

L – часовой объем вентиляции, м³/ч;

V – скорость движения воздуха в вентиляционном канале, м/с (приложе-

ние 20);

3600 – число секунд в часе.

Вытяжные каналы применяются сечением: 0,6×0,6; 0,7×0,7; 0,8×0,8; 0,9×0,9; 1×1 м и более.

Площадь приточных каналов (S _п.) составляет 80% (0,8 части) от площади вытяжных каналов S_в. (формула 20):

S п. =	S в. × 80
	. (20)

Сечения приточных каналов: 0,2×0,2; 0,3×0,3; 0,4×0,4 м или в виде щели 2×3 см.

Дальше рассчитывают количество вытяжных (n _в.) (формула 21) и приточных каналов (n _п.) (формула 22):

n в. =	S в.
S 1 в. к.	, (21)

где S _{1 в. к.} – площадь одного вытяжного канала.

n п. =	S п.
S 1 п. к.	, (22)

где S _{1 п. к.} – площадь одного приточного канала.

Расчет объема вентиляции по углекислому газупроводят в птичниках.

Объем вентиляции по углекислому газу определяют по формуле (23):

L = ,(23)

где L – часовой объем вентиляции или количество удаляемого из помеще-

ния воздуха за 1 час, м³/ч;

К – количество углекислого газа (л), выделяемого животными, находящи-

мися в помещении, за 1 час. Величина суммарная (формула 24):

К = n₁ × К₁ + n₂ × К₂ + ..., (24)

где n₁, n₂, n₃ – число животных в одной половозрастной группе с одинако-

---------------------------850 здухообмена вой живой массой и продуктивностью, гол.;

К ₁, К ₂ – количество углекислого газа, выделяемого одним животным в

половозрастной группе с определенной массой и продуктивностью,

л/ч (приложение 16);

с₁ – допустимое содержание углекислого газа в воздухе помещения, л/м³;

с₂ – содержание углекислого газа в 1 м³ наружного воздуха, л/м³.

Допустимая концентрация СО₂ в помещении для животных 0,25%, или 0,25 л СО₂ содержится в 100 л воздуха, а в 1 м³ воздуха углекислого газа 2,5 л (с₁ = 2,5 л/м³).

Величина с₂ обычно постоянная, т.к. в наружном воздухе углекислого га-за содержится 0,03%, т.е. 0,03 л СО₂ в 100 литрах воздуха, а в 1000 л, или в 1 м³, воздуха углекислого газа содержится 0,3л (с₂ = 0,3 л/м³).

Дальнейшие расчеты делаются точно так же, как при расчете воздухообмена по водяным парам.

Расчет теплового баланса

Тепловой баланс рассчитывают по формуле (25):

Q _ж. = t⁰ × (G × 0,31 + Σ k × F) + W _зд., (25)

Приход тепла Расход тепла

где Q_ж. – свободное тепло, поступающее от животных, находящихся в помещении, ккал/ч. Это число суммарное и определяется по формуле (26):

Q_ж. = (n₁×Q₁ + n₂×Q₂ + n₃× Q₃ +…) × К,(26)

где n₁, n₂, n₃ – число животных в одной половозрастной группе, гол.;

Q₁, Q₂, Q₃ – количество свободного тепла, выделяемого одним животным

в половозрастной группе, ккал/ч (приложение 16);

К – поправочный коэффициент, показывающий изменение количества

выделяемого свободного тепла в зависимости от температуры возду-

ха помещения (приложение 21, левая половинка таблицы);

t⁰ – разность между нормативной температурой воздуха помещения (при-

ложения 2-6) и среднемесячной температурой наружного воздуха

самого холодного месяца климатической зоны, С⁰ (приложение 18);

G – количество свежего воздуха, поступающего в помещение через вен-

тиляцию в течение 1 часа, кг/ч. Определяется по формуле (27):

G = L × m, (27)

где L– часовой объем вентиляции, м³/ч (берется на основании расчета

воздухообмена);

m – масса 1 м³ воздуха при определенных температуре и давлении воз-

духа, кг (приложение 27);

0,31 – количество ккал тепла, необходимого для нагревания 1 кг воздуха

на 1⁰С;

k – коэффициент теплопередачи строительных материалов ограждающих

конструкций, ккал/м²/ч/град (приложения 22-25);

F – площади ограждающих конструкций помещения, м²;

Σ – показатель суммирования всех произведений k × F;

W _зд. – количество тепла, которое затрачивается на испарение влаги с ог-

раждающих конструкций, ккал/ч.

Определяют по формуле (28):

W_зд. = Q_исп. × 0,595, (28)

где Q_исп. – количество водяных паров, испаряющихся с пола и ограждающих

конструкций помещения, г/ч (на основании расчета воздухообмена);

0,595 – количество ккал тепла, расходуемое на испарение 1 г влаги.

При анализе расшифровывают составные компоненты теплового баланса.

Если расход тепла превышает приход, то рассчитывают дефицит тепла (Д_ф) по формуле (29):

(Д_ф) = расход тепла - приход тепла. (29)

Если дефицит тепла составляет 10% и более от прихода тепла, то подбирают теплоустановку для ликвидации дефицита тепла (приложение 29).

Затем делают расчет _∆t⁰ нулевого теплового баланса, т.е. определяют разность внутренней и наружной температур, при которой приход тепла равен расходу (тепловой баланс нулевой).

Расчет _∆t⁰ нулевого теплового баланса животноводческого помещения не-обходим для определения предельно низкой наружной температуры воздуха, при которой еще возможна беспрерывная эксплуатация вентиляции, и теплоус-тановку включать не надо.

_∆t⁰ нулевого баланса рассчитывают по формуле (30):

_∆t⁰ = (Q_ж – W_зд.) : (G × 0,31 +∑ k ×ℱ),(30)

где _∆t⁰ – разность внутренней и наружной температур, при которой баланс

нулевой, т.е. приход тепла равен расходу, град.;

Q_ж. – свободное тепло, поступающее от животных, находящихся в поме-

щении, ккал/ч;

W _зд. – количество тепла, которое затрачивается на испарение влаги с ог-

раждающих конструкций, ккал/ч;

G – количество свежего воздуха, поступающее в помещение через венти-

ляцию в течение 1 часа, кг/ч;

0,31 – кол-во ккал тепла, необходимое для нагревания 1 кг воздуха на 1⁰С;

Σ – показатель суммирования всех произведений k × F;

k – коэффициент теплопередачи строительных материалов ограждающих

конструкций, ккал/м²/ч/град (приложения 22-25);

F – площади ограждающих конструкций помещения, м².

В заключении расчетной части необходимо провести глубокий анализ полученных данных, сравнив их с нормативными показателями для конкретных видов и половозрастных групп животных, и сформулировать обоснованные и правильные выводы. При отклонении показателей от нормативных величин предлагаются аргументированные пути решения проблем.

Список литературы,