Отопление и вентиляция телятника на 340 телят

Фв=9,66 43 1/0,43=966 Вт

 

Площадь стены

Fст=18 2,7-9,66=38,94 м²

 

Теплопотери через cтены

n=1                                                                                                         [1, с. 5]

Фс=38,94 43 1/0,702=2385,2 Вт

 

Ф_А-Г= Фв + Фс =966+2385,2=3351,2 Вт

 

Фасад 1-16

Площадь окон

Fок=28 2 1,2=67,2 м²    (количество окон: 28)

Теплопотери через окна

n=1                                                                                                            [1, с. 5]

Фок=67,2 43 1/0,215=13440 Вт

Площадь стены

Fст=90 2,7- 67,2=175,8 м²

Теплопотери через cтены

Фс=175,8 43 1/0,702=10768,4 Вт

 

Ф_1-16= Фок + Фс =13440+10768,4=24208,4 Вт

 

Фасад Г-А

Ф_Г-А= Ф_А-Г =3351,2 Вт

 

Фасад 16-1

Ф_16-1= Ф_1-16=24208,4 Вт

 

Определение тепловых потерь через перекрытие

Площадь перекрытия

Fпер=18 90=1620 м²

n=0,4

Фпер=1620 43 0,4/2,139=13026,6 Вт

 

Определяем тепловые потери через  пол

Состав пола:

1) керамзитобетон на керамзитовом  песке ( =600 кг/м³)

=0,08м    =0,2 Вт/( м С)

2) щебень из доменого  шлака ( =800 кг/м³)  =0,12 м

=0,23 Вт/(м С)

 

Пол утепленный т.к. _у.с<1,16 Вт/(м С).

 

 

 

 

Сопротивление утепленных полов теплопередаче [2, стр.6]                       

R_у.п.= R_н.п.+                                                            (2.1.4)

где _у.с и _у.с - толщина утепляющего слоя (м) и теплопроводность утепляющего слоя ,Вт/(м С), R_н.п. - сопротивление теплопередаче неутепленного пола (м² С/Вт) по зонам разбивки пола:      R_н.п.I=2,15 м² С/Вт , R_н.п.II=4,3 м² С/Вт , R_н.п.III=8,6 м² С/Вт , R_н.п.IV=14,2 м² С/Вт

 

Разбиваем пол на зоны шириной по 2 м.

 

Рис.1 План разбивки пола

 

 

 

 

 

Находим площади зон 

F_I=4(18+90)=432 м²

F_II=4(86+10)=384 м²

F_III=4(82+6)=352 м²

F_IV=6 78=468 м²

 

Вычисляем термические  сопротивления для каждой зоны по формуле (2.1.4):

для I зоны R_у.п.I=2,15+0,08/0,2+0,12/0,23=3,07 м² С/Вт

для II зоны R_у.п.II=4,3+0,92=5,22 м² С/Вт

для III зоны R_у.п.III=8,6+0,92=9,52 м² С/Вт

для IV зоны R_у.п.IV=14,2+0,92=15,12 м² С/Вт

 

Теплопотери через пол  по формуле (2.1.2):

Фпол=(432/3,07+384/5,22+352/9,52+468/15,12) 43 1=12138,9 Вт

Основные  Ф через все строительные ограждающие конструкции помещения (стены , потолок , пол , окна , двери) .

Ф=2(3351,2+24208,4)+13026,6+12138,9=80284,7 Вт

Определяем дополнительные теплопотери

1) По расположению  здания относительно сторон света

Здание  расположено следующим образом:

 фасад А-Г – на  запад

 фасад 1-16 – на  север

 фасад Г-А – на  восток

 фасад 16-1 – на  юг

 

Дополнительные теплопотери  будут равны [2, стр.7]:

фасад А-Г – 5% от основных 

Ф=0,05 3351,2=167,6 Вт

 фасад 1-16 – 10% от основных

Ф=0,1 24208,4=2420,8 Вт

 фасад Г-А – 10% от основных

Ф=0,1 3351,2=335,1 Вт

 фасад 13-1 – 0%

Ф_доб1=167,6+2420,8+335,1=2923,5 Вт

2) Добавочные теплопотери через  наружные ворота с тамбуром  между ними  принимают равными 80% от основных через них.

Ф_доб2=0,8 Ф_в

Ф_доб2=0,8 966=1545,6 Вт

3) Добавочные потери теплоты  на инфильтнрацию 30% от основных

Ф_доб3= Ф_инф=0,3 Ф

Ф_доб3=0,3 80284,7=24085,4 Вт

Таким образом теплопотери  через ограждения

Ф_доп= Ф_доб1+ Ф_доб2+ Ф_доб3

Ф_доп= =2923,5+1545,6+24085,4=28554,5 Вт

Ф_огр=80284,7+28554,5=108839,2 Вт

 

2.2 Определение теплового  потока, расходуемого на испарение влаги с мокрых поверхностей

Поток теплоты, расходуемой  на иcпарение влаги с  мокрых поверхностей животновотческого помещения [2, стр. 132]:

Ф_исп=0,692 Wисп                                                                                    (2.2.1)

Ф_исп=0,692 18132,5=12547,7,5 Вт

 

 

 

2.3 Определение теплового  потока, выделяемого животными

Поток свободной теплоты, выделяемой животными определяем по формуле [2.стр 132]:

Ф_ж=nqk_t                                                                                                                                                    (2.4.1)

где n - число животных с одинаковым выделением свободной теплоты ; q-поток  свободной теплоты, выделяемой одним  животным, Вт ; k_t -коэффициент, учитывающий изменение количества выделенной животным теплоты в зависимости от температуры воздуха внутри помещения.

Принимаем

q₁=309 Вт - для телят, живой массой 100 кг [2, прил. 19]

q₂=599 Вт - для телят, живой массой 350 кг [2, прил. 19]

k_t=0,85 - при температуре воздуха в помещении +15 С, для крупного рогатого скота [2, прил. 20]

Ф_ж=(200 309+140 599) 0,85=123511 Вт

 

2.4 Определение теплового потока, расходуемого на нагрев приточного  воздуха

Поток теплоты, расходуемой на нагрев приточного воздуха определяем по формуле[2, cтр. 131]:

Ф_в=0,278Q c(t_в-t_н),                                                                           (2.5.1)

где Q - расчетный воздухообмен помещения, м³/ч ; -плотность воздуха при расчетной температуре tв внутри помещения, кг/м³ ; c-удельная изобарная теплоемкость воздуха, равная 1 кД/(кг С); tн=tо.п (расчетная отопительная температура).

tо.п= -28 С    [3]

Ф_в=0,278 14691,5 1,201 (15+28)=210922,3 Вт

 

Тепловая мощность системы  отопления  помещения по формуле (2.1) равна:

Ф_от=108839,2+210922,3+12547,7-123511=208798,2 Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор систем вентиляции и отопления

 

Помещение для содержания животных оборудуют механической вентиляцией  с подогревом приточного воздуха  в холодный период года и передачей  его в верхнюю зону.

Кроме этого имеется  естественная приточная вентиляция через вентильные проемы в верхней части стен или перекрытия. Вытяжная вентиляция этих помещений так же как и приточная осуществляется естественным путем.

Естественная - из верхней  зоны через вентиляционные шахты.

Устраиваем в коровнике  воздушное отопление, совмещенное  с вентиляцией . Две одинаковые приточные системы с подогревом воздуха в калориферах, работающих на паре, устанавливаем в торцевых частях здания.

Дальнейшие вычисления будем вести в расчете на одну приточную систему, которая должна обеспечить воздухообмен в помещении  для животных в объеме Q/2=14691,5/2=7345,8 м³/ч при подаче теплового потока в количестве Ф_от=208798,2/2=104399,1 Вт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Подбор калориферов  воздушного отопления, совмещенного  с приточной системой вентиляции

 

Калориферы  - это приборы  для подогрева воздуха в системах воздушного отопления, механической вентиляци, кондиционировании воздуха и в сушильных установках. В зависимости от вида теплоносителя они подразделяются на паровые, водяные и электрические.

 

Расчитываем площадь  живого сечения (м²) калорифера для прохода воздуха по формуле [2, стр.92]:

f_р=Q /[3600(v )_p]                                                                     (4.1)

где (v )_p-расчетная массовая скорость воздуха, принимаемая равной 4...12 кг/(с м²) ; - плотность воздуха при температуре t_k (кг/м³).

Определим температуру  воздуха после калорифера по избыточной теплоте при помощи Hd - диаграммы.

Избыточный тепловой поток Ф_изб (Вт) вычисляем по формуле [2, стр.74]:

Ф_изб=Ф_т- Ф_огр                                                                                   (4.2)

где Ф_т - поток теплоты, выделяющейся в помещении от различных источников; Ф_огр- тепловой поток, теряемый через наружные ограждения.

Ф_изб=123511-108839,2=14671,8 Вт

Определяем тепловлажностное отношение по формуле [2, стр.74]:

=3600Ф_изб/W                                                                             (4.3)

=3600 14671,8/121746,9=433,8 кДж/кг

В виду того что не имеем  возможности определить температуру  после калорифера при помощи Hd –  диаграммы, принимаем :

t_k=12 С

Принимаем (v )_p=11 кг/(с м²). Тогда по формуле (4.1):

f_р=9020,4 1,23/(3600 11)=0,28 м²

Подбираем по таблице  модель и номер калорифера с площадью сечения по воздуху близкой к  расчетной [2, таб. 5.5]

Калорифер К3ПП -6

Площадь живого сечения  по воздуху которого f=0,295 м²

Площадь живого сечения по теплоносителю f_тр=0,0076 м²

Площадь поверхности  нагрева F=25,3 м²

Для выбранного калорифера вычисляем действительную массовую скорость воздуха по формуле [2, стр.92]:

v =Q /(3600f)                                                                           (4.4)

v =9020,4 1,23/(3600 0,295) =10,45 кг/(с м²)

Определяем скорость воды (м/с) в трубках калорифера [2, стр.92]:

w= Ф/[4,19 10⁶(tг-to) f_тр]                                                              (4.5)

где Ф - тепловой поток, расходуемый  на нагрев воздуха, Вт; f_тр- площадь живого сечения трубок калорифера по теплоносителю, м² ; tг и to - температуры воды на входе в калорифер и выходе из него, С.

Принимаем tг=95 С и tо=70 С

w=95797,35/[4,19 10⁶ (95-70)0,0076] =0,012 м/с

Определяем фактический  тепловой поток (Вт), передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху по формуле [2, стр.93]:

Ф_к=кF(t’_ср-t_ср)                                                                                     (4.6)

где к - коэффициент теплопередачи, Вт/( м² С) ; F - площадь поверхности нагрева калорифера, м²; t_ср- средняя температура нагреваемого воздуха, С: t_ср=(t_к+t_н)/2;  t’_ср- cредняя температура теплоносителя, С.

Для теплоносителя воды

t’_ср=(t_г+t_о)/2

t’_ср=(95+70)/2=82,5 С

t_ср=(8-31)/2= -11,5 С

Рассчитываем коэффициент  теплопередачи для калорифера К3ПП при скорости движения воды в трубках  равной 0,12 м/с по формуле [2, таб. 5.6]:

к=А(v )ⁿw^m                                                                                                 (4.7)

где А=16,4; n=0,289; m=0,158

к=16,4 10,45^0,2890,12^0,158=23,3 Вт/м² С

Ф_к=23,3 25,3(82,5+11,5)=55316,9 Вт

Поскольку один калорифер  не обеспечивает необходимой теплоотдачи, принимаем два калорифера того же номера, установленных последовательно. Теперь теплоотдача калориферной установки:

Ф_к.у.=2 Ф_к

Ф_к.у.=2 55316,9=110633,8 Вт

Проверим условие запаса по теплоотдаче Ф_к=(1,15...1,2)Ф

Ф_к.у / Ф=110633,8/95797,35=1,157

Условие выполняется, следовательно  калорифер выбран правильно.

5. Расчет воздуховодов и подбор  вентилятора для приточной системы  вентиляции.

 

Определяем подачу вентилятора Q_в (м³/ч) для данного помещения по формуле [1, cтр. 35]:

Q_в= k_пQ(273+t)/(273+tв)                                                                  (5.1)

где k_п- поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах; t- температура воздуха, проходящего через вентилятор, С; tв- температура воздуха в рабочей зоне помещения, С.