0,31 - теплоемкость воздуха, ккал/м3;
L - часовой объем вентиляции, м3/ч.
Wв = 0,31 ккал/м3 × 20236 м3/ч х (17°С - (-20°С)) = 232107 ккал/ч.
Расход тепла на испарение влаги с поверхности ограждающих конструкций рассчитывается по формуле 34:
Wи = Qи х 0,595, (34)
где 0,595 - затраты тепла на испарение 1 г влаги, ккал/г.
Wи = 8661,5 г/ч х 0,595 ккал/г = 5153,6 ккал/ч.
Потери тепла через ограждающие конструкции рассчитывается по формуле 35:
Wогр = ∑FKогр х (tв - tн), (35)
где ∑FKогр - общие теплопотери через ограждающие конструкции в расчете на 1ºС, ккал/ч.
Общие теплопотери через ограждающие конструкции в расчете на 1ºС включают собственно теплопотери через ограждающие конструкции и теплопотери при обдувании здания ветром и рассчитываются по формуле 36:
∑FKогр = ∑FK + ∑FKвет, (36)
где ∑FK - собственно теплопотери через ограждающие конструкции, ккал/ч;
∑FKвет - теплопотери при обдувании здания ветром, ккал/ч. Эта величина принимается равной 13 % от количества теплопотерь через стены, окна и ворота и рассчитывается по формуле 37:
∑FKвет = (FKстен + FKокон + FKворот) х 0,13, (37)
где FKстен, FKокон и FKворот - теплопотери соответственно через стены, окна и ворота.
Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции в расчете на 1ºС приводим в виде таблицы 5.
Таблица 5 - Потери тепла через ограждающие конструкции в расчете на 1ºС.
| Ограждающиеконструкции | Площадьограждающихконструкций (F), м2 | Коэффициенттеплопередачи (К), ккал/м2∙ч·град | F х K, ккал/ч·град |
| Перекрытие | 2268 | 0,79 | 211,72 |
| Окна | 226,8 | 2,5 | 567 |
| Ворота | 32,4 | 2 | 64,8 |
| Стены без учета площади окон и ворот | 748,8 | 0,84 | 629 |
| Пол: | |||
| 1 зона | 576 | 0,4 | 230,4 |
| 2 зона | 528 | 0,2 | 105,6 |
| 3 зона | 496 | 0,1 | 49,6 |
| 4 зона | 684 | 0,06 | 41,04 |
| ∑FK | 1709,16 | ||
Расчет площади ограждающих конструкций:
площадь перекрытия - 126 м × 18 м = 2268 м2.
площадь ворот - 4 шт. × (2,7 м × 3,0 м) = 32,4 м2.
площадь окон - 226,8 м2.
площадь стен без учета площади ворот и окон - (126 м + 18 м) × 2 × 3,5 м - 32,4 м2 - 226,8 м2 = 748,8 м2.
площадь первой зоны пола (S1) - 126 м ×2 м×2 +18 м × 2 м × 2 = 576 м2.
площадь второй зоны пола (S2) - (126 м - 4 м) × 2 м × 2 + (18 м - 8 м) × 2 м × 2 = 528 м2.
площадь третьей зоны пола (S3) - (126 м - 8 м) × 2 м × 2 + (18 м - 12 м) × 2 м × 2 = 496 м2.
площадь четвертой зоны пола (S4) - (126 м - 12 м) × (18 м-12 м) = 684 м2.
Общая площадь пола по зонам равна:
Sобщ = S1 + S2 + S3 + S4 = 576 м2 + 528 м2 + 496 м2 + 684 м2 = 2284 м2.
∑FKвет = (629 ккал/ч·град + 567 ккал/ч·град + 64,8 ккал/ч·град) × 0,13
= 163,9 ккал/ч·град.
∑FKогр = 1709,16 ккал/ч·град + 163,9 ккал/ч·град = 1873,1 ккал/ч·град.
Wогр = 1873,1 ккал/ч·град х (17°С - (-20°С)) = 69304,7 ккал/ч.
Полученные значения подставляем в равенство теплового баланса:
152720 ккал/ч = 232107ккал/ч + 5153,6ккал/ч + 69304,7 ккал/ч
152720 ккал/ч ≠ 306565,3 ккал/ч
Расчеты показали, что теплопотери превышают поступление тепла, следовательно тепловой баланс отрицательный.
Имеющийся дефицит тепла определяется по формуле 38:
Dt = Wв + Wи + Wогр - Wж, (38)
где Dt - дефицит тепла, ккал/ч.
Dt = 232107ккал/ч + 5153,6ккал/ч + 69304,7ккал/ч - 152720ккал/ч = 153845,3 ккал/ч.
Существующий дефицит тепла можно компенсировать путем подогрева наружного воздуха, подаваемого в помещение системой вентиляции с искусственным побуждением воздуха. При этом исходят из того, что 1 кВт/ч электроэнергии эквивалентен 860 ккал/ч тепловой энергии. Количество электроэнергии в кВт/ч, которое необходимо затратить для покрытия существующего дефицита тепла, определяется по формуле 39:
Р = Dt / 860, (39)
где Р - количество электроэнергии в кВт/ч, которое необходимо затратить для покрытия существующего дефицита тепла.
Р = 153845,3 ккал/ч / 860 = 179кВт/ч.
1. Обоснование выбора системы вентиляции
Расчеты часового объема показали, что в помещении необходимо установить систему вентиляции с естественным побуждением воздуха, рассчитанной по образующимся в помещении водяным парам. Если бы использовалась система вентиляции, рассчитанная по меньшему значению, т.е. по выделяемому углекислому газу, то параметры микроклимата, в частности концентрация углекислого газа, не соответствовали бы нормативу.
Допустим, что LН2О = LСО2,тогда LН2О = С / (с1 - с2), а с1 = С / LН2О + с2
с1 = 39865/14438+0,03 = 2,79, что превышает нормативное значение.
2. Расчет температуры нулевого баланса
Для определения минимальной разности температур внутреннего и наружного воздуха, при которой количество поступающего в помещение тепла равно его расходу в течение одного часа, по формуле рассчитывается значение температуры нулевого баланса:
∆tнб = (Wж - Wи) / (ΣFKогр + 0,31 х L),
где Δtнб - температура нулевого баланса, ºС.
∆tнб = (152720 - 5153,6) / (1873,1+0,31×20236) = 18,1 ºС.
При наличии дефицита тепла, величина температуры нулевого баланса всегда будет меньше, чем истинная разница между температурами внутреннего и наружного воздуха.
Используя формулу ∆t = tв - tн, и подставляя в нее вместо значения ∆t значение ∆tнб, по формуле рассчитывается минимальная температура наружного воздуха при которой возможна естественная вентиляции помещения без подогрева подаваемого в него воздуха:
tн = tв - ∆tнб.
tн = 17 - 18,1 = - 1,1 ºС.
Температура воздуха внутри помещения при подаче в него наружного воздуха с температурой, указанной в задании, рассчитывается по формуле:
tв = ∆tнб + tн.
tв = 18,1-20 = - 1,9 ºС.
3. Расчет основных параметров системы вентиляции с искусственной тягой воздуха
Подогрев подаваемого в помещение воздуха при помощи электрокалориферов возможен только при установки вентиляционной системы с искусственным побуждением тяги воздуха. Чтобы не допустить попадание в помещение через нетехнологические отверстия пыли и микроорганизмов в летний период и холодного воздуха в зимний, объем подаваемого системой вентиляции должен быть на 10-15 % больше удаляемого. Часовой объем вентиляции с искусственным побуждением воздуха рассчитывается по формуле:
Lиск = L + L х 0,10,
где: Lиск - часовой объем вентиляции с искусственным побуждением тяги воздуха, м3/ч.
Lиск =20236 + 20236 × 0,10 = 22259,6 м3/ч.
Кратность воздухообмена вентиляционной системы с искусственным побуждением тяги воздуха рассчитывается по формуле:
Nкр = Lиск / V,
Nкр =22259,6/7938 = 3 раза/ч.
Величина теплопотерь на нагрев воздуха, подаваемого системой вентиляции с искусственным побуждением тяги воздуха, рассчитывается по формуле:
Wв. иск = 0,31 х Lиск х (tв - tн),
где: Wв. иск - теплопотери на нагрев воздуха, подаваемого системой вентиляции с искусственным побуждением, ккал/ч.
Wв. иск = 0,31 х 22259,6 х (17+20) = 255317,6 ккал/ч.
Величина дефицита тепла и общая мощность электрокалориферной установки рассчитываются по вышеприведенным формулам:
Dt = 255317,6 + 5153,6 + 69304,7-152720 = 177055,9 ккал/ч.
Р = 177055,9/860 = 206 кВт/ч.
1. Площадь помещения в расчете на одну голову составляет 2,27 м2, что превышает нормативный показатель, равный 1,2 м2. Для приведения к нормативному показателю площади пола на одну голову животного необходимо увеличить поголовье животных до (2,27/1,2) х 1000 ≈ 1900 голов.
2. Годовая потребность животных в воде составляет всего 20 м3, из них на поение - 10 м3, и 2 м3 горячей воды.
3. Годовой выход навоза составляет 3650 т; для его хранения необходимо иметь навозохранилище площадью 1825 м2. Для хранения навоза, получаемого от животных необходимо иметь оборудованную территорию размером 50 м х 37 м.
4. Для обеспечения требуемого уровня естественной и искусственной освещенности в помещении необходимо установить 105 окон размером 1,2 м Х 1,8 м и 850 люминесцентных ламп мощностью 80 Вт и достаточно 85 ламп для дежурного освещения в ночное время.
5. Часовой объем вентиляции по выделяемому углекислому газу равен 20236 м3/ч, по образующимся водяным парам - 14438. Следовательно необходимо установить систему вентиляции по выделяемому углекислому газу, в противном случае в помещении будет излишек углекислого газа, что неблагоприятно отразиться на состоянии здоровья животных. Кратность воздухообмена - 3 раз/ч. Уровень воздухообмена в расчете на одну голову - 20,24 м3/ч, на ц живой массы - 30 м3/ч. Это (полностью соответствует, не соответствует, превышает) нормативному показателю, равному______м3/ч.
Для приведения к нормативному показателю уровня воздухообмена на одну голову животных или единицу живой массы необходимо ______________количество воздуха, поступающего в помещение; часовой объем вентиляции согласно норме воздухообмена должен составлять ______м3/ч.
Для обеспечения требуемого уровня воздухообмена с естественной тягой воздуха в помещении необходимо установить 36 приточных каналов сечением 0,2 м Х 0,3 м и 3 вытяжных труб сечением 1,0 м Х 1,0 м. Такая система вентиляции может использоваться при температуре наружного воздуха не ниже минус 1,1 ºС. При ее дальнейшем понижении, температура воздуха в помещении будет резко снижаться, достигнув минус 1,9 ºС при наружной температуре минус 20 ºС.
6. Тепловой баланс помещения отрицательный. Дефицит тепла составляет 153845,3 ккал/ч. Для его устранения требуется установить электрокалориферную установку мощностью 179 кВт/ч.
Для повышения температуры воздуха в помещении до оптимального значения необходимо использовать обогревательные установки или электрокалориферы. Их можно установить только при использовании механической системы вентиляции. Анализируя кратность воздухообмена, и учитывая дефицит тепла, она должна отвечать следующим требованиям: производительность - 22259,6 м3/ч; мощность электрокалориферной установки - 206 кВт/ч.