Определение фактического объема вентиляции

При эксплуатации вентиляции ее фактическую производительность можно определить путем замера скорости движения воздуха в канале, в воздуховоде или у вентилятора с помощью анемометра.

Расчет производительности вентилятора (шахта, канала) производится по формуле:

L = S× υ×3600 ,где:

L – производительность вентилятора (шахта, канала), м³/ч;

S – площадь сечения воздуховода (шахта, канала) в точке исследования, м²;

υ – средняя скорость движения воздуха в воздуховоде (шахте, канале), м/с;

3600 – количество секунд в одном часе.

Суммируя количество поступающего от каждого вентиляционного устройства воздуха, получают общий воздухообмен по притоку и вытяжке. Его сравнивают с расчетным уровнем часового объема вентиляции.

Методика расчета теплового баланса

В зданиях с отопительными устройствами уравнение теплового баланса выглядит следующим образом:

Qжив.+Qот. = Qогр.+Qвент.+Qисп. , где:

Qжив. – количество тепла, выделяемое всеми животными, ккал/ч;

Qот. – количество тепла, поступающее от отопительных или отопительно-вентиляционных установок, ккал/ч;

Qогр. – количество тепла, теряемое через все ограждающие конструкции, ккал/ч;

Qвент. – количество тепла, расходуемое на нагревание вентиляционного воздуха, ккал/ч;

Qисп. – количество тепла, расходуемое на испарение влаги с ограждающих конструкций, ккал/час.

В не отапливаемых зданиях уравнение теплового баланса выглядит иначе:

Qжив. = Qогр.+Qвент.+Qисп.

Если количество тепла, выделяемое животными и поступающее от систем отопления, равно теплопотерям, то в помещении создается оптимальный тепловой режим. Если меньше – наблюдается снижение температуры воздуха.

Приход тепла

2.1.1 Тепло выделяемое животными

Оно рассчитывается по формуле:

Qжив. = g_жив.×n×r , где:

g_жив. – количество свободного тепла, выделяемое одним животным (берется из таблицы № 2 на стр.5 – тепло-, газо- и влаговыделений), ккал/ч;

n – количество животных, гол.;

r – поправочный коэффициент, зависящий от температуры воздуха в помещении (таблицы 6-7).

Тепло, выделяемое птицей, определяется по формуле:

Qжив. = g_жив.×n×Р ×r, где:

Р – масса одной птицы, кг;

g_жив. – выделение тепла на 1 кг живой массы птицы, ккал/ч;

n –количество птиц, гол.,

r – поправочный коэффициент, зависящий от температуры воздуха в помещении.

2.1.2. Теплопоступление от обогревательных установок

В отапливаемых помещениях находится общая часовая тепло-производительность оборудования для обогрева – Qот. (с применением специальных формул или справочных характеристик тепловентиляционных устройств). Считают, что 1 кВт эквивалентен 864 ккал тепла.

2.1.3 Расчет поступления тепла от отопительных приборов

Количество отдаваемой отопительным прибором теплоты (Q) пропорционально площади теплоотражающей поверхности прибора (F_пр), коэффициенту теплопередачи (К) и разности средней температуры теплоносителя (t_ср.т.) и температуры отапливаемого помещения (t_в), т.е.:

Q = F_пр×K×(t_ср.т. -t_в), где:

К(коэффициент теплопередачи прибора) – это количество теплоты, которое передается через 1 м² площади теплоотдающей поверхности отопительного прибора в течении 1 часа от теплоносителя воздуху отапливаемого помещения при разности средней температуры теплоносителя и температуры воздуха в 1 ºC в условиях нормальной эксплуатации. В системах водяного отопления наиболее часто встречающимися параметрами теплоносителя являются t_п = 95ºC и t_о = 70ºC, а температура внутри помещений t_в = 18ºC.

При этих параметрах коэффициент теплопередачи для радиаторов М-140-АО равен 9,7-9,9 Вт/м² град, для РД-90 равен 10,1 Вт/м² град, для МЗ-500 равен 10,2 Вт/м² град, для ребристых чугунных труб 4,5-5,8 Вт/м² град.

Количество теплоты, отдаваемой трубопроводами системы отопления определяется по формуле:

Qтр. = Σ F_тр.×К×( t_т – t_в ) ×A, где:

F_тр. – площадь наружной поверхности трубы, м²;

K – коэффициент теплопередачи трубы;

t_т – температура теплоносителя, проходящего по трубе, ºC;

A – коэффициент, учитывающий степень теплопередачи трубы в зависимости от ее расположения в помещении. Для подводок к приборам коэффициент равен 1; для вертикаль расположенных труб – 0,5; для трубопроводов, расположенных у пола помещения – 0,75; для трубопроводов, расположенных под потолком – 0,25.

Площадь трубы определяется по формуле:

F_тр. = π×d_н×L, где:

d_н – наружный диаметр трубы, м;

L – длина трубы, м;

π – 3,14.

2.1.4 Определение поступления тепла от глубокой подстилки

Изучение биотермических свойств глубокой подстилки проводится путем измерения ее температуры и количества выделяемого ею тепла по формуле: где:

Q_n – величина тепловыделения с 1 м² поверхности подстилки;

Δt – разность температур между воздухом и подстилкой;

k – коэффициент теплопроводности, равный 0,36 ккал/час м²;

h – толщина слоя подстилки между двумя плоскостями, м (в глубокой подстилке принято 0,1м). λ х Δt

Q под. = ------------- ,где:

δ

Q под.- величина тепловыделения с 1 м² поверхности подстилки, ккал/ м²;

λ - коэффициент теплопроводности – 0,36 ккал/час × м²;

Δt – разность температур воздуха и подстилки;

δ – толщина слоя подстилки между плоскостями (при глубокой подстилке принято 0.1 м),м.

Температура глубокой подстилки измеряется на поверхности и на глубине 5, 10 и 20 см, в середине помещения и в двух углах по диагонали. Измерение проводят почвенным термометром или потенциометром с помощью термопар 2-3 раза в месяц или сезон года, 3 раза в день: утром, днем и вечером.

Потери тепла

2.2.1 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции.

Потери тепла зданием складываются в среднем из потерь тепла через все его наружные ограждения и добавочных теплопотерь:

Qогр. = Qосн.+Qдоб.

Добавочные теплопотери в среднем равны 13 % от общих теплопотерь через стены, окна, ворота, непосредственно граничащие с внешним пространством. Они связаны с дополнительными потерями тепла при обдувании ветром.

Теплопотери через ограждающие конструкции вычисляются по следующей формуле:

Qосн. = Σ F_.×К×( tв. – tн. ),где:

Σ – показатель, указывающий на то, что нужно учесть и сложить теплопотери через каждую ограждающую конструкцию (стены, перекрытия, пол, окна, двери, ворота);

К – коэффициент теплопередачи ограждений, ккал/м² ч град;

F – площадь каждого ограждения, м²;

tв. – температура внутреннего воздуха (нормативная для зимнего периода), ºC;

tн. – температура наружного воздуха (расчетная, средняя за самую холодную пятидневку, таблица 21), ºC.

Коэффициент теплопередачи стен и перекрытия определяется по формуле:

К = , где:

α_вн – коэффициент теплоперехода от окружающей среды к внутренней поверхности ограждений. Для внутренней поверхности наружных стен и потолков он равен 7,5 ккал/ч м² град ( );

α_н – коэффициент теплоперехода от наружной поверхности ограждений к окружающей среде. Для поверхности наружных стен и совмещенных перекрытий он равен 20 ккал/ч м² град ( ). Для наружной поверхности чердачных перекрытий – 10 ккал/ч м² град ( );

δ – толщина каждого слоя, составляющего ограждение, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала каждого из слоев, составляющих ограждение (определяется по справочной таблице 14).

Коэффициенты теплопередачи стен и перекрытий уточняются с помощью специального коэффициента, величина которого зависит от особенностей расположения этих конструкций (граничат ли они непосредственно с атмосферой или с другими помещениями, в т.ч. тамбурами, венткамерами, чердачным помещением и т.д.). Он определяется по справочной таблице 12.

Коэффициенты теплопередачи окон, дверей и ворот, пола приведены в таблице 13.

В соответствии с устройством ограждающих конструкций (разная величина «К») определяются площади утепленных и неутепленных полов, ворот, окон в отдельности, стен без площади окон и ворот, рассчитывается площадь перекрытия.

Все расчеты теплопередачи через ограждающие конструкции целесообразно представить в виде таблицы, материалы которой позволяют проанализировать теплотехнические качества каждой ограждающей конструкции (форма таблицы указана в Приложении 5, таблица 1).

2.2.2 Расход тепла на вентиляцию

Расчет проводится по формуле:

Qвент. = 0.31×L×(tв – tн) , где:

0,31 – объемная теплоемкость воздуха, т.е. количество тепла, которое необходимо для нагревания 1 м³ воздуха на 1 ºC, ккал/м³ град;

L – часовой объем вентиляции, рассчитанный для зимнего периода по водяным парам или нормам воздухообмена, м³/ч;

tв. – нормативная температура воздуха в помещении, ºC;

tн. – среднемесячная температура воздуха в январе (таблица 21), ºC.

2.2 3 Расход тепла на испарение влаги с мокрых поверхностей.

Определяется по формуле:

Qисп. = 0.595×Wдоб. , где:

0,595 – коэффициент, показывающий расход тепла на испарение 1 г воды, ккал/г.

Wдоб – добавочное поступление влаги в воздух при испарении с мокрых поверхностей (в зависимости от технологии кормления и поения животных, способа навозоудаления, площади сырого пола). Рассчитывается при определении часового объема вентиляции по водяным парам.

2.2.4 Расчет Δt нулевого баланса

Тепло, выделяемое животными (Qжив.), компенсирует все теплопотери в помещении (Qогр.+Qвент.+Qисп.) только до определенной температуры наружного воздуха. При дальнейшем ее снижении происходит понижение внутренней температуры воздуха, и для беспрерывной вентиляции здания необходим дополнительный обогрев (включение теплового оборудования). Этот предел наружной температуры можно рассчитать с помощью формулы:

Δt_н.б. =

Δt_н.б. – разница между температурой воздуха внутри помещения и наружного воздуха, воспользовавшись которой, можно рассчитать самую низкую температуру наружного воздуха, при которой возможна беспрерывная вентиляция помещений без дополнительного обогрева.

Например, Δt_н.б.равна 20ºC. Если принять оптимальную температуру коровника +10ºC, то вентиляция может работать без дополнительного обогрева здания при температуре атмосферного воздуха (критическая температура) до -10ºC (t_крит.= t_вн. - Δt_н.б.). При дальнейшем понижении наружной температуры помещение нужно обогревать.

2.2.5. Расчет коэффициента теплового баланса (КТБ)

Для оценки теплового состояния помещения, степени обеспечения теплом рассчитывается КТБ. Он представляет собой отношение прихода тепла в помещении к потерям тепла. В норме КТБ равен 0,9 – 1. Если КТБ меньше 1,0, то наблюдается дефицит тепла, а если больше – избыток.

Например: КТБ равен 0,59, значит помещение обеспечено теплом на 59%.

Весь расчет завершают определением баланса тепла (таблица 2 Приложения 5).Для анализа теплового баланса сопоставляют его приходную и расходную части и устанавливают дефицит, равенство или избыток тепла.

Детально анализируют его составные части и при необходимости намечают мероприятия по улучшению. Если ограждающие конструкции утеплены не достаточно, то проектируют их утепление, снова уточняют дефицит тепла и только после этого проводят работу по подбору необходимого тепловентиляционного оборудования, источников тепла (таблицы 15-20, 22).

Таблица 1- Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Название ограждения	К, ккал/ч×м2 ×град.	F, м2	KF, ккал/ ч×град	Δt, 0C	Qосн., ккал/ч	Qдоб., ккал/ч	Qдгр., ккал/ч	%
Окна
Ворота
Стены продольные
Стены торцовые
Перекрытие
Пол деревянный
Пол бетонный
Итого:			Σ KF=		ΣQо.=	ΣQд.=	ΣQо.=

Таблица 2 - Итог по расчету теплового баланса

Показатель	Результат	%
Приходная часть:
Технологическое тепло (Q жив.), ккал/ч:
Техническое тепло (Q от.), ккал/ч: :
Итого приход, ккал/ч:
Расходная часть:
Частями здания (Qогр.), ккал/ч
Вентиляцией (Qвен.), ккал/ч
Испарение (Qисп.), ккал/ч
Итого расход, ккал/ч
Дефицит/избыток тепла, ккал/ч, кВт
Критическая температура, ºС
КТБ, %

Приложение 6