Расчет теплового баланса животноводческих помещений

Под тепловым балансом следует понимать то количество тепла, которое поступает в помещение (теплопродукция), и то количество тепла, которое теряется из него (теплопотери). Поступление тепла в не отапливаемые помещения определяется количеством тепловой энергии, выделяемой животными, находящимися в помещении. Внешние ограждающие конструкции животноводческих зданий играют важную роль в поддержании требуемого микроклимата в помещениях, состояние которого оказывает значительное влияние на продуктивность животных, а также на долговечность строительных конструкций.

В холодное время года температура воздуха в зданиях чаще всего понижается за счет значительного увеличения потерь тепла через стены и покрытия вследствие их увлажнения конденсационной влагой. Поэтому в соответствии с требованиями норм технологического проектирования животноводческих, птицеводческих и звероводческих предприятий ограждающие конструкции и инженерное оборудование зданий должны обеспечить поддержание необходимых параметров микроклимата, установленных исходя из зоогигиенических условий содержания животных; при этом конденсация влаги на стенах и потолке помещений не допускается.

Для животноводческих помещений тепловой баланс целесообразно рассчитывать с учетом показателей температуры и относительной влажности атмосферного воздуха самого холодного периода года (январь).

При расчете теплового баланса решается ряд важных вопросов, связанных с созданием нормального температурно-влажностного режима в помещениях для животных, и, прежде всего, корректируется кратность обмена воздуха. Недостаток тепла для обогрева всего поступающего наружного воздуха, особенно в не отапливаемых помещениях, может привести к снижению температуры воздуха, образованию сырости, конденсации влаги на внутренней поверхности ограждений. Правильно рассчитанный тепловой баланс позволяет заранее предвидеть это и своевременно принять меры к утеплению помещения и регулированию вентиляции.

Расчеты теплового баланса помогают также выявить качество отдельных частей ограждающих конструкций (стен, потолков и т. д.) в отношении теплопередачи, с тем, чтобы уменьшить ее путем устройства теплых тамбуров, а если это необходимо — двойных окон и дверей.

Тепловой баланс — это равновесие между приходом и расходом тепла в каждом помещении.

Поступление тепла — это тепловыделения животных, которые являются основным источником тепла в животноводческих не отапливаемых помещениях.

Теплопотери в помещениях для сельскохозяйственных животных слагаются в основном из двух частей. Первая часть — это тепло, которое затрачивается на обогрев вводимого наружного атмосферного (вентиляционного) воздуха при расчетной оптимальной кратности воздухообмена. Вторая часть — это тепло, которое теряется через наружные ограждающие (стены, потолки, полы, окна, ворота, двери) конструкции.

Расчет теплового баланса производят по формуле:

Qжив =Qв +Qо +Qи, (10).

где — Qжив — теплопродукция животных ккал/ч;

Qв — расход тепла на обогрев воздуха в процессе вентиляции, ккал/ч;

Qо — потери тепла через ограждающие конструкции, ккал/ч;

Qи — потери тепла в процессе испарения влаги, ккакл/ч.

Теплопродукция животных, количество тепла, которое выделяют животные, зависит от их вида, возраста, живой массы, физиологического состояния и температуры окружающей среды. Используя эти данные, определяют поступление свободного тепла в помещении от всех животных в течении часа с учетом поправочного коэффициента, и он равен:

Qжив=456Ч50Ч1=22 800 ккал/ч;

Qв=0,31ЧLЧ, (11).

Qв = 0,31Ч3420Ч (8-(-25))=34 986 ккал/ч.

Основные потери через ограждающие конструкции определяют по формуле:

Qо= КFЧ0,13, (12).

Таблица 2. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Тогда: Qо = 2803,5Ч33Ч0,13= 12 027,005 ккал/ч;

Теплопотери на испарение влаги определяют по формуле:

Qи =WжЧКиЧ0,595, (13).

Qи =151 500,050,595=450,7 ккал/ч;

В большинстве зон страны в холодное время года для обеспечения требуемого воздухообмена и поддержания при этом оптимальной температуры в помещении необходим дополнительный обогрев, интенсивность которого зависит от дефицита тепла.

С этой целью определяют дефицит тепла (Д, ккал/ч), т. е количество дополнительного тепла, необходимого для отопления здания.

Д=(Qв +Qо +Qи)-Qжив ,(14).

Д=(34 986+12027+450,7)-22 800=24663,7 ккал/ч;

Очень важно рассчитать, до какого уровня может снизится температура в помещении при найденном дефиците тепла, а также определить уровень температуры внешней среды, при которой возможна эксплуатация вентиляции без отопления. С этой целью используют формулу:

?= =5,78; (14).

Температура внутри помещения при данном дефиците тепла будет равна:

tв=? н. б+=5,78+(-25)=-19,28 °С;

Температура внешней среды, при которой возможна вентиляция без отопления равна:

tв —? н. б=8−5,78=2,22 °С;

Для обеспечения оптимального микроклимата необходимо отопление коровника производительностью 24 663,7 ккал/ч. Известно, что 1 кВт электроэнергии дает 860 ккал. Для покрытия дефицита тепла требуется (24 663,7/860)=28,6 кВт/ч. В данном случае в коровнике необходимо установить 2 электрокалорифера мощностью (28,6/2)14,314 кВт/ч. [4, 5, 7].