Расчёт необходимого воздухообмена

Необходимый воздухообмен рассчитываем на основании баланса каждой вредности, поступающей в помещение и удаляющейся из него.

а) Воздухообмен по нормативной концентрации влаги внутри помещения определяем по выражению:

м³/с, (1)

где d_В и d_Н – влагосодержание внутреннего и наружного воздуха, г /кг с.в.;

d_Н – при наружной температуре минус 26°С принимаем равной

0,5 г/кг с.в.;

d_В – определяем при помощи i-d диаграммы по принятой нормативной температуре воздуха в помещении равной 10°С и допустимой влажности 70%. Для данного вида животных d_B=8 г/кг с.в.;

ρ – плотность воздуха при внутренней температуре, кг /м³:

кг/м³, (2)

где кг/м³; Т_Н=273 К;

кг/м³;

М_Ж – количество влаги, выделяемой животными, г/с. Определяем по выражению:

г/с, (3)

где m – количество животных в помещении;

q – количество влаги, выделяемое одним животным;

г/с;

М_И – количество влаги, испаряющейся с поверхности ограждений, пола, поилок и т.д. Для животноводческих помещений:

г/с.

Следовательно:

м³/с.

б) Воздухообмен по допустимой концентрации углекислого газа внутри помещения определяем из выражения:

м³/с, (4)

где С – количество углекислоты, выделяемое одним животным, м³/с.Согласно справочным данным примем С=0,8·10^{- 6} м³/с;

С_В – допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, м³/м³. Для телятника примем С_В=1,9·10^-3 м³/м³;

С_Н – концентрация СО₂ в свежем приточном воздухе должно быть не более 0,35·10^-3 м³/м³.

Таким образом:

м³/с.

в) Воздухообмен по нормам расхода свежего воздуха на 100 кг живой массы животных находим по уравнению:

м³/с, (5)

где g – масса одного животного, кг. Примем равным 100 кг;

m – количество животных;

Н – нормативный воздухообмен на 100 кг живой массы, м³/с·100 кг. Согласно справочным данным примем Н=0,028 м³/с·100 кг.

м³/с.

Таким образом, из определённых трех воздухообменов для дальнейших расчетов отопительно-вентиляционной системы принимаем наибольший, то есть V_N =24,8 м³/с.

1.2 Определение требуемой мощности отопительных приборов

Необходимую мощность отопительных приборов определяем из уравнения теплового баланса помещения. Для написания уравнения теплового баланса выявим все потери теплоты в животноводческом помещении, а также все тепловыделения. На основе теории теплопередачи найдем коэффициенты теплопередачи и тепловые потери через отдельные виды ограждений, затем остальные составляющие уравнения теплового баланса и определим необходимую мощность отопительных приборов.

Уравнение теплового баланса животноводческого помещения:

Вт, (6)

где Q_ОП – мощность отопительных приборов, Вт;

Q_О – теплота, теряемая через ограждающие конструкции помещения, Вт;

Q_В – теплота, теряемая с удаляемым из помещения воздухом, Вт;

Q_И – теплота, затраченная на испарение влаги, Вт;

Q_Ж – теплота, выделяемая животными, Вт.

а) Теплоту, теряемую через ограждающие конструкции, определяем как сумму потерь теплоты через отдельные виды ограждения (стены, окна, пол, потолок).

Потери через окна, двери, стены и потолок найдем из выражения:

Вт, (7)

где k – коэффициент теплопередачи через соответствующий вид ограждения, Вт/м²·К;

F – площадь ограждения, м²;

t_В и t_Н – внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

Коэффициент теплопередачи через стены и потолок определяется выражением:

Вт/м²·К, (8)

где R_В – тепловое сопротивление внутренней поверхностиограждения. Для животноводческих помещений Rв=0,155 м^2·К/Вт;

R_Н – тепловое сопротивление наружной поверхности. Для наружных стен и бесчердачного покрытия R_Н=0,043 м²К/Вт;

δ – толщина теплопередающей поверхности, м;

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/м·К.

Коэффициент теплопередачи через двойные окна согласно справочным данным примем k = 2,72 Вт/м²·К.

Потери через пол найдем из выражения:

Вт, (9)

где R_n – сопротивление теплопередачи каждой зоны неутепленных полов, м²К/Вт. (I зоны R_n=2,15 м²К/Вт, II зоны R_n=4,3 м²К/Вт, III зоны R_n=8,6 м²К/Вт, IV зоны R_n=14,2 м²К/Вт).

F – площадь каждой зоны, м².

t_В и t_Н – внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

1) Тепловые потери через потолок

рубероид: δ=0,009 м, λ=0,5 Вт/м·К,

цементно-песчаная стяжка:δ=0,04 м; λ=0,75 Вт/м·К.

перлитобетон: δ=0,12 м, λ=0,15 Вт/м·К,

рубероид: δ=0,003 м, λ=0,5 Вт/м·К,

цементно-песчаная стяжка:δ=0,02 м; λ=0,75 Вт/м·К.

бетонная плита (железобетон): δ=0,12 м; λ=1 Вт/м·К,

По формуле (8) рассчитываем коэффициент теплопередачи через потолок:

Вт/м²·К.

Рассчитав коэффициент теплопередачи для потолка, необходимо проверить его на возможность образования конденсата на потолочном перекрытии. Для этого определяем удельный тепловой поток через потолочное перекрытие:

Вт/м², (10)

где k – рассчитанный коэффициент теплопередачи для потолочного перекрытия;

t_В и t_Н – внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

Вт/м.

Температура внутренней поверхности перекрытия округляется из выражения:

⁰С, (11)

где q_n – удельный тепловой поток через потолочное перекрытие;

R_В – тепловое сопротивление внутренней поверхности перекрытия.

⁰С.

Температура t_n выше точки росы округляемой по i-d диаграмме для параметров воздуха внутри помещения.

Площадь потолка: F_{потолка}=106·24=2544 м².

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через потолок:

Вт.

2) Тепловые потери через стены

штукатурка цементная: δ=0,01 м, λ=1 Вт/м·К.

вата минеральная: δ=0,05 м, λ=0,055 Вт/м·К,

кладка из обожженного кирпича: δ=0,52 м, λ=0,6 Вт/м·К,

штукатурка цементная: δ=0,01 м, λ=1 Вт/м·К.

По формуле (8) рассчитываем коэффициент теплопередачи через стены:

Вт/м²·К.

Рассчитав коэффициент теплопередачи для стен, необходимо проверить его на возможность образования конденсата на потолочном перекрытии. Для этого определяем удельный тепловой поток через стены:

Вт/м²,

где k – рассчитанный коэффициент теплопередачи для стен;

t_В и t_Н – внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

Вт/м.

Температура внутренней поверхности стены округляется из выражения:

⁰С,

где q_n – удельный тепловой поток через стены;

R_В – тепловое сопротивление внутренней стен.

⁰С.

Температура t_n выше точки росы округляемой по i-d диаграмме для параметров воздуха внутри помещения.

Площадь стен: F_стен=1040 – 0,15·156–9=875 м².

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через стены:

Вт

3).Тепловые потери через окна

Площадь окон: F_окон=0,15·1040=156 м².

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через окна:

Вт.

4)Рассчитываем теплоту теряемую через двери

коэффициент теплопередачи через двери (двойные): Вт/м²·К

Теплота, теряемая через двери:

Вт

5).Тепловые потери через пол

Потери теплоты через пол определяется как сумма для зон шириной 2 м.

Площадь зон:

I зоны F=424 м²;

II зоны F=424 м²;

III зоны F=424 м²;

IV зоны F=1272 м²;

По формуле (9) рассчитываем теплоту, теряемую в каждой зоне пола:

Вт;

Вт;

Вт;

Вт;

Определим потери теплоты через пол как сумму потерь в каждой зоне: Вт

Таким образом, теплота, теряемая через ограждающие конструкции равна:

Вт.

б) Теплоту, теряемую с вентиляционным воздухом, удаляемым из помещения, определим по выражению:

Вт, (12)

где Ср – объемная теплоемкость воздуха, кДж/м³ К, Ср = 1,3 кДж/м³ К.

Вт.

в) Определим теплоту, теряемую на испарение влаги

Q_И = 2477·М_И Вт, (13)

где 2477 кДж/кг – скрытая теплота испарения 1 кг воды;

М_И – количество влаги, испаряющейся с поверхности ограждений, пола, поилок и т.д. (определено, см. выше).

Таким образом:

Q_И = 2477·11,52=28535 Вт.

г) Определим теплоту, выделяемую животными

Q_Ж=m·q_ж Вт, (14)

где q_ж – количество теплоты, выделяемой одним животным. Согласно справочным данным примем q_ж=15 Вт.

Таким образом:

Q_Ж=48000·15=720000 Вт.

В результате по формуле (6) определим требуемую мощность отопительных приборов:

Вт.

2 Выбор и расчёт системы вентиляции