Расчеты отдельных данных, подтверждающих положение экспертного заключения

Текст задания на проектирование.

Стационар на 24 места для коров. Размеры в плане помещения для больных животных 9×18 м. Средняя живая масса животного 500 кг с удоем 25 л. Стены — трёхслойные железобетонные панели. Покрытие — плиты с клеефанерными рёбрами. Кровля — асбестоцементные волнистые листы. Расчетная температура наружного воздуха в холодный период года минус 19 °C (район г. Уфа). — 1400 м3/час, — 1550 м3/час, дефицит тепла — 801 100 ккал/час; Нулевого баланса — 4,9°С; ОПСП — 7%; искусственная освещённость 20 лк/м2 лампами накаливания мощностью 75 Вт — 28 шт. Площадь навозохранилища глубиной 2,5м — 20 м² (плотность навоза 850 кг/м3). Площадь бурта 40 м² [ТП 807−10−114.87].

• 3.1 Расчёт часового объёма вентиляции в холодный и переходный периоды года
• 1. Расчет вентиляции в холодный период года

Расчет часового объема вентиляции.

=,.

где:

— количество СО2, выделенное животными за 1 час в помещении;

• — содержание СО2, в воздухе помещения допустимое по нормативу, (2,5 л);
• — содержание СО2, в м3 атмосферного воздуха (0,3 л).

А= 24×87=2088 л/ч.

= 2088: (2,5−0,3) = 949 м³ /ч.

2. Расчет вентиляции на переходный период года.

LН2О = ,.

где:

L_Н2О — часовой объем вентиляции, показывающий, какое количество кубических метров чистого воздуха необходимо ввести за час в данное помещение с данным поголовьем, чтобы процентное содержание водяных паров не превышало допустимого предела.

Wв — количество граммов водяного пара, выделяемого за час поголовьем в данном помещении, с учетом процентной надбавки на испарение воды с открытых водных поверхностей, а также со смоченных поверхностей.

q — выраженное в граммах количество водяного пара в 1 м³ воздуха помещения, соответственно нормативам температуры и относительной влажности.

q1 — выраженное в граммах количество водяного пара в 1 м³ наружного воздуха за ноябрь или март в данной климатической зоне.

q = R ЧQ/100%,.

где R — относительная влажность воздуха помещения,.

Q- максимальная влажность.

Wв =К х (265×24).

К= 1.

Wв = (265×24) х1 = 6360 г/ч.

%=10%=(6360×10%):100% = 636 г/ч.

q=(R*Q):100,.

где, R — относительная влажность воздуха помещения,.

Q — максимальная влажность.

R=75%, Q= 9,21 г/ м³, tв= 10°.

q= (75×9,21):100% = 6,9 г/ м³

q1=(R1*Q):100.

— атмосферного воздуха.

R1=80%, Q=2,8 г/ м³, tн= -6,8°.

q1= (80×2,8):100% =2,2 г/ м³

= (6360+636)/ (6,9−2,2) =1488,5 м³/ч

Получив эти данные мы можем рассчитать количество приточных и вытяжных каналов.

S1 = LH2O / (V Ч 3600) ,.

где S₁ — суммарное сечение вытяжных каналов, м²

L_H2O — часовой объем вентиляции, м³ ,.

V — скорость движения воздуха в вытяжном канале, зависящая от высоты канала и разности внутренней и наружной температур.

3600 — час, переведенный в секунды.

Высота трубы составляет 5,0 м, Дt = 10 °C — (-6,8 °С) = 16,8 °С. По табличным данным скорость движения воздуха в вентиляционных трубах 1,22 м/с.

S₁ = 1488,5 м³/ч: (1,22 м/c Ч 3600 c)= 0,33 м²

Суммарная площадь вытяжных каналов — 0,33 м².

Тогда количество вытяжных каналов рассчитываем по формуле:

N₁ = S₁ /a₁ ,.

где N₁ — количество вытяжных каналов,.

a₁ — площадь вытяжного канала.

N₁ = 0,33 м²: (0,7 м Ч 0,7 м) = 1 шт. итого потребуется 5 шт.

S₂ — суммарная площадь приточных каналов составляет 80% от суммарной площади вытяжных каналов.

S₂ = 0,8 Ч 0,33 м² = 0,26 м²

Теперь высчитываем количество приточных каналов.

N₂ = S₂ /a₂ ,.

где N₂ — количество приточных каналов,.

a₂ — площадь сечения приточных каналов.

N₂ = 0,33 м²: (0,3 м Ч 0,3 м) =3,6=4 шт.

3. Расчеты часового объема вентиляции на летний период (по выделяемой теплоотдаче).

L_T=Q_жив/[(t_внутр-t_наруж)ЧС],.

L_T — часовой объем вентиляции, показывающий, какое количество кубических метров чистого воздуха необходимо ввести за час в данное помещение с данным поголовьем, чтобы процентное содержание выделяемой теплоотдачи не превышало допустимого предела.

Q_жив — количество килокалорий выделяемое всем поголовьем животных данного помещения.

С — теплоемкость воздуха величина постоянная 0,31 ккал/м³.

Одно животное выделяет 398 ккал/ч.

t_внутр = по нормативу 10 °C.

t_наруж = в теплый период в Уфе 21,5 °С.

L_T = (398×24) /(21,5−10)х0,31 = 257,4 м³/ч

3.2 Расчет теплового баланса помещения Тепловой баланс рассчитывается из условий холодного периода года.

Свободное тепло, выделяемое животными:

Q_жив= q_жив.св Ч n,.

где q_жив.св — количество свободного тепла, выделяемое одним животным определенного пола, живой массы и продуктивности с учетом поправочного коэффициента в зависимости от внутренней температуры воздуха помещения, ккал/час;

n — количество животных, голов.

Q_жив= 398 ккал/ч Ч 24гол. = 9552 ккал/ч

Тепло, затрачиваемое на нагрев воздуха, поступающего в помещения:

Q_вент = L Ч (Дt) Ч 0,31,.

где L — часовой объём вентиляции (берется по СО₂), м³;

Дt — разница между температурой наружного воздуха и температурой воздуха внутри помещения, °С;

0,31 — теплоёмкость воздуха (средний коэффициент затраты тепла на подогревание 1 м³ приточного воздуха на 1 °C за 1 час).

Q_вент = 257,4 м³/ч Ч (10^оC — (-19 ^оC)) Ч 0,31 = 2314

Тепло, затрачиваемое на испарение влаги со смоченных поверхностей помещения.

Количество влаги, испаряющейся с пола, стен, потолка, кормушек, поилок и пр., принято определять в процентах к количеству влаги, выделяемой животными, находящимися в данном помещении.

Теплопотери от испарения влаги со смоченных поверхностей рассчитываются:

Q_u = W_исп Ч 0,585 ,.

где Q_u — теплопотери от испарения влаги со смоченных поверхностей, ккал/час;

W_исп — количество испаряющейся влаги граммов в час со смоченных поверхностей, определяется в процентах от W_св ;

0,585 — количество ккал, затрачивающееся на испарение 1 г влаги.

Q_u = 636 г/ч Ч 0,585 ккал/ч = 372 ккал/час Потери тепла через ограждения здания (Q_огр), ккал/час, рассчитываются по формуле:

Q_огр =? К Ч F Ч (t_вн — t_нар) ,.

где, К — коэффициент общей теплопередачи через ограждающие конструкции, ккал/м² час °С;

F — площадь ограждающих конструкций, м²;

? — сумма произведений К на F;

t_вн — температура внутреннего воздуха °С;

t_нар — температура наружного воздуха °С.

Q_огр = 2314 Ч (10°С — (-19)°С) = 67 106 ккал/ч Для удобства расчётов все теплопотери через ограждения сводятся в таблицу:

Стены продольные:

(9×3)х2 = 54 m²

Стены поперечные:

(12×3)х2 = 72 м²

F_ост = ОПСП Ч F_пола/ 100%.

F_ост = 8% х 261 м²/ 100% = 20,9 м²

Дверей — 2, ширина 1 м, высота 1,8 м.

F_двер = 1 м Ч 1,8 м Ч 2 = 3,6 м²

Ворота — 2, ширина — 3 м, высота 2,5 м.

F_ворот = 3 м Ч 2,5 м Ч 2 = 15,0 м²

F_{перекрытия} = F_пола= 9 м²х18м² = 162 м²

F_стен = Р_стен Ч h — (F_двер + F_ост + F_ворот) м²

Fстен =(54 м²+72 м²) — (3,6 м²+20,9 м²+15,0 м²⁾ =86,5 м²

При подсчёте теплопотерь через вертикальные ограждения (стены, окна, ворота, двери) следует ввести поправочный коэффициент 1,13, учитывающий инфильтрацию (8%) и воздействие ветра (5%) через вертикальные ограждения.

Таким образом, потери тепла через ограждения? Q_огр:

• ? Q_огр = 1,13 Ч (Q_стен + Q_ост + Q_ворот + Q_двер) + Q_{покрытия} + Q_пола
• ? Q_огр = 1,13Ч (4116,0+1461,6+840+252)+36 540,0+1122,0 = 45 613,1 ккал/час

При расчёте теплового баланса, неотапливаемого помещения необходимо определить температуру воздуха при найденном тепловом балансе, т. е. определить температуру воздуха помещения, когда расход тепла будет равен его приходу.

Определённая таким образом Дt представляет собой разность между температурой воздуха в помещении и температурой наружного воздуха при данных условиях (сложившийся тепловой баланс).

Вычитая из полученной величины температуру наружного воздуха получаем расчётную температуру воздуха помещения.

Дt=(4561,1ккал/ч — 558,1ккал/ч) / (0,31×1423,6 м3/ч) +2117,5 = 5,4°С Расчет температуры воздуха внутри помещения в самое холодное время года при найденном тепловом балансе.

Дt = tв — tн;

Дt = Дtнб ₊ Дtн;

tв = 5,4°С + (-19°С) = -13,6°С В помещении будет -13,6°С, если нет дополнительных источников обогрева и при условии, что средне-январская температура не опустится ниже -19°С.

Расчет минимальной наружной температуры воздуха, при которой вентиляция может работать круглосуточно без подогрева воздуха.

tн = tв — Дtнб ;

tн = 10 °C — 5,4°С = 4,6°С При этой наружной температуре можно проводить круглосуточную вентиляцию воздуха без подогрева воздуха и в помещении будет + 10 °C Расчет дефицита тепла.

Если количество тепла, которое теряется из помещения, будет превышать количество поступающего тепла (в холодное время года в большинстве зон страны), то в помещении создаётся дефицит тепла, не позволяющий обеспечивать требуемые (нормативные) параметры микроклимата.

Дефицит тепла (Д_т) рассчитывается по формуле:

Д_т = [Q_жив — Q_исп] - [(L Ч 0,31+?K Ч S) Ч Дt].

Дt — разница между температурой наружного воздуха в холодный период и температурой воздуха внутри помещения, °С.

Дt = 10 °C — (-19)°С = 29 °C Д_т = 9552ккал/ч — 372 м³/час Ч 29 °C = 266 220 ккал/час Расчет количества электрокалориферов:

1 кВт — 860 ккал/час Покрытие дефицита = 266 220: 860 = 309 ккал/час Для возмещения дефицита тепла требуется 309 кВт/час. В промышленности выпускают электрокалориферы мощностью 60кВт/час.

309 кВт/час: 60 кВт/час = 5 электрокалориферов необходимы для покрытия дефицита тепла в данном помещении.

1 кг дизельного топлива дает тепла 12 000 ккал/час.

Для компенсации недостатка тепла необходимо сжигать.

• 266 220 ккал/час: 12 000 ккал/час = 22,1 кг/час. дизельного топлива.
• 3.3 Расчет естественной освещенности

Естественную освещенность определяют, в основном, по двум показателям: относительной площади световых проемов (ОПСП) и коэффициенту естественной освещенности (КЕО).

Относительная площадь световых проёмов — это отношение площади фонарей или окон к освещаемой площади пола помещения.

Относительная площадь световых проёмов рассчитывается по формуле:

ОПСП = ,.

где, ОПСП — относительная площадь световых проемов, %,.

F_ост — площадь остекления окон, м²,.

F_пола — площадь пола помещения, м²,.

100% — перевод в проценты.

По нормативным данным ОПСП для крупного рогатого скота составляет 6,66—10%.

Пусть ОПСП = 7%, тогда площадь остекления в нашем помещении будет равна:

F_ост = ОПСП Ч F_пола/ 100%.

F_ост = 7% Ч 108 м² / 100% = 7,56 м²

Коэффициент естественной освещённости (КЕО) — отношение естественной освещённости, создаваемое в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственным или после отражений), к одновременному значению наружной горизонтальной освещённости, создаваемой светом полностью открытого небосвода.

Коэффициент естественной освещённости рассчитывается:

.

где, КEO — коэффициент естественной освещенности, %,.

Е — горизонтальная освещённость внутри помещения, лк, Е_Н — одновременная освещённость под открытым небом, лк,.

100% — перевод в проценты.

По нормативным данным КЕО для крупного рогатого скота составляет 0,5%.

3.4 Расчет искусственной освещенности Для этой цели подсчитывают число светильников в помещении и суммируют в ваттах мощность. Затем делят полученную величину на площадь пола помещения, выраженную в квадратных метрах, и получают удельную мощность ламп в ваттах на квадратный метр. Для определения освещённости в люксах умножают удельную мощность ламп на коэффициент «е».

По нормативам освещенность составляет 20 лк./м² Мощность 1 лампы накаливания 75 Вт. Площадь помещения равна 108 м².

Для ламп накаливания мощностью до 100Вт включительно при напряжении в сети 220 В коэффициент «е» равен 2,0.

• 20 лк / 2=10 Вт/м2
• 108 м² Ч 10 Вт/м² = 1080Вт
• 1080 Вт / 75 Вт = 14,4=15 шт,

то есть для данного помещения необходимо 15 ламп.

3.5 Расчет площади навозохранилища Для хранения и обезвреживания подстилочного навоза и помёта предусматривают водонепроницаемые площадки с твёрдым покрытием для размещения на них буртов подстилочного навоза с высотой укладки по верху бурта 2,0 — 2,5 м.

Объём навозохранилища (бурта) определяют из норм выхода кала, мочи, подстилки и последующего снижения влажности хранящегося навоза за счёт испарения влаги с поверхности навозохранилища (бурта) и отвода навозной жижи в жижесборник (в случае хранения в буртах).

Площадь навозохранилища рассчитывается по формуле:

где, F_нав.хр. — площадь навозохранилища (буртов), м;

?Q_сут.н — общий суточный выход навоза, кг;

Д — количество дней хранения навоза (до 180), дн.,.

h — глубина навозохранилища;

г — объёмная масса твёрдого навоза, кг/м³.

Fнав.хр. = (1368 кг х180дн.) / (2,5 м. х 850кг/ м³)= 115,8 м²

115,8 / 3,5=33 м²

Общий суточный выход навоза Q_сут.н определяется:

Q_сут.н = (m + g + p) Ч n ,.

где m — выход фекалий в сутки от одного животного, кг;

g — количество мочи, выделяемое животным, кг;

р — суточный расход подстилки на одно животное, кг;

n — количество животных, гол.

Q_сут.н = (35,0 + 22,0 + 0) кг Ч 24 гол. = 1368 кг Площадь, занимаемая буртом с подстилочным навозом, рассчитывается по формуле:

Коэффициент 0,5 учитывает конфигурацию бурта, м².

Fбурта = (1368 кг х180дн.) / (0,5×2,5 м. х 850кг/м3) = 231,7 м²

Ширина бурта подстилочного навоза принимается, как правило, величиной 3,0 — 3,5 м.

Для обеспечения ветеринарно-санитарного благополучия навозохранилище для хранения и обеззараживания навоза делится на 2—3 изолированные секции.

При хранении подстилочного навоза также закладывается не менее 2—3 буртов.

Высота бурта равна 2,5 м.

Ширина бурта равна 3,5 м.

Длина бурта составит.

231,7 м²: 3,5 = 66 м.