Расчет мощности, необходимой для обогрева свинарника-маточника

Задание:

Рассчитать мощность и расход электроэнергии для обогрева свинарника-маточника на 100 голов, построенного в Челябинской области. Материал - кирпич. Толщина стены 38см.

Решение:

1.В справочной литературе дается количество тепла, выделяемое одним животным в единицу времени Q_ж при температуре в помещении 16°С. Так как зимой обычно поддерживается температура 8°С, то выделяемое одним животным количество тепла должно быть пересчитано на эту температуру по формуле (для других помещений и в других зонах температура t_вн может быть иной)

Результаты пересчета записывают в таблицу.

Таблица 1

Группа животных	Оборот поголовья стада	Qж, Вт	dв, г/ч	Q'ж, Вт	0,75 Q'ж, Вт
ноябрь	декабрь	январь	февраль	март
Матки супоросные до 2 месяцев			—	—
Матки супоросные свыше 2 месяцев					—
Матки подсосные	—	—

2.Тепло, выделяемое животными (25% вычитается на испарение влаги кожей и легкими).

где: N - число животных данной группы.

При расчете пользуются таблицей 1, обычно составляемой зоотехником; результаты расчета сводят в таблицу 2

Таблица 2

Группа животных	Мощность тепловыделения, кВт
ноябрь	декабрь	январь	февраль	март
Матки супоросные до 2 месяцев	18,1	8,37	—	—	9,78
Матки супоросные свыше 2 месяцев	10,9	21,8	20,3	9,36	—
Матки подсосные	—	—	18,3	36,5	33,9
ИТОГО		30,2	38,6	45,9	43,7

3. Количество водяных паров, выделяемых животными,

где d_в - количество паров, выделяемых одним животным.

Расчет ведут на основании таблицы 1, результаты сводят в таблицу 3.

Таблица 3

Группа животных	Мощность тепловыделения, кВт
ноябрь	декабрь	январь	февраль	март
Матки супоросные до 2 месяцев			—	—
Матки супоросные свыше 2 месяцев					—
Матки подсосные	—	—
ИТОГО
Lв3, м3/ч
Lв3, м3/с	0,636	0,678	0,881	1,05	0,982
Lв3сВ3γВ3	0,827	0,882	1,15	1,36	1,27

4. Количество воздуха, необходимое для удаления влаги,

где: d₂ - содержание влаги в воздухе помещения в насыщенном состоянии, при t = 8°C, d₂ = 8,35 г/м³;

φ_вн - относительная влажность внутри помещения, равная 0,7;

d_l - то же, что и d₂, но для наружного воздуха; при температуре наружного воздуха

φ_нар - влажность наружного воздуха, определяется для климатической зоны по данным метеослужбы, примем φ_нар = 0,85.

Расчеты показывают, что изменение d_l при колебаниях температуры мало влияет на L_B3. Примем для расчета t_нар - 17,5°С, ошибка при колебаниях на 10°С не превысит 1,0%. Результаты расчета заносим в таблицу 3.

5. Количество тепла, затрачиваемое на вентиляцию:

где: с_вз -теплоемкость воздуха 1 кДж/(кг×°С);

γ_в3 - плотность воздуха 1,3 кг/м³.

Результаты расчетов количества тепла, затраченного на вентиляцию, сведены в таблицу 4.

Таблица 4

Температурный диапазон	Количество тепла удаляемого вентиляцией, кВт
ноябрь	декабрь	январь	февраль	март
от -10 до -15°С	16,5	18,1	23,6	27,8	26,0
от -15 до -20°С	21,1	22,5	20,3	34,7	32,4
от -20 до -25°С	25,2	26,9	35,0	41,5	38,7
от -25 до -30°С	29,3	31,3	40,8	48,3	45,0
Ниже -30°С	33,5	35,8	46,5	55,2	51,4

6. Потери тепла через окна:

где: α_ок - коэффициент теплоотдачи окон; для одинарных окон α_ок = 3,95 Вт/(м²×°С);

F_ок - площадь окон 38м².

7. Потери тепла через двери:

где: α_дв - коэффициент теплоотдачи дверей; для двойных дверей α_дв = 2,56Вт/(м²×°С);

F_дв - площадь дверей 8,6м².

8. Потери тепла через потолок:

где: α_пот - коэффициент теплоотдачи потолка; для утепленного потолка α_пот = 0,233 Вт/(м²×°С);

F_пот - площадь потолка 525м².

9. Из-за отсутствия данных о глубине промерзания грунта и способе утепления примем потери тепла через пол Q_пол = 0,5Q_пот

10. Потери тепла через стены:

где: α_ст - коэффициент теплоотдачи стены; для кирпичных стен при толщине стены 38см α_ст = 1,6 Вт/(м²×°С);

F_cт - площадь стен 260 м².

Таблица 5

Температурный диапазон	Количество тепла удаляемого вентиляцией, кВт
Qок	Qдв	Qпот	Qпол	Qст	Qорг
от -10 до -15°С	3,08	0,45	2,5	1,25	8,55	15,8
от -15 до -20°С	3,83	0,56	3,11	1,55	10,6	19,6
от -20 до -25°С	4,58	0,672	3,73	1,86	12,7	23,5
от -25 до -30°С	5,33	0,785	4,34	2,17	14,7	27,3
Ниже -30°С	6,08	0,835	4,94	2,47	16,8	31,2

Примечание. Фактические потери через двери будут значительно больше, так как двери часто открываются. Рекомендуется при их открывании автоматически включать тепловую завесу.

11. Суммарные потери через ограждение:

Расчеты ведутся по форме таблицы 5.

12. Мощность для обогрева помещений:

Подсчет ряда вариантов показывает, что наибольшая мощность необходима в феврале при морозах, ниже -30°С:

13. Будем считать, что мощность можно автоматически регулировать от 0 до Р_мах. Подсчитаем расход электроэнергии за сезон с ноября по март, пользуясь таблицей 6. Для расчетов необходимо в областной или районной метеослужбе получить данные об изменении температуры в виде таблиц.

Таблица 6

Температурный диапазон	Количество дней с данной температурой	Примечание
ноябрь	де-кабрь	январь	февраль	март
от -10 до -15°С						Данные в среднем за 5 лет
от -15 до -20°С
от -20 до -25°С					—
от -25 до -30°С		—			—
Ниже -30°С	—	—			—

Расход электроэнергии в течение месяца:

где: Р_i - мощность, необходимая для нагрева помещения при наружной температуре t_нар.

N_i - число дней со средней температурой t_нар выбираемое из таблицы.

Расход электроэнергии в ноябре:

Расход электроэнергии в декабре:

Расход электроэнергии в январе:

Расход электроэнергии в феврале:

Расход электроэнергии в марте

Суммарный расход электроэнергии

14. Стоимость электроэнергии