Определение тепловых потерь животноводческой фермы

3. В настоящее  время ТС представляет собой  сложные системы. Внедрение энергосберегающих  мероприятий и проведение анализа  работы таких систем связано  с большим числом трудоемких  расчетов, реализация которых без  применения автоматизированной  среды не представляется возможным. В связи с этим необходимо  создать инструмент, позволяющий  в автоматизированном режиме, без  особых трудностей проводить  анализ таких систем.

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Определение тепловых потерь  дома.

                                                                            

 

                                                                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

План этажей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные для определения тепловых потерь              таблица 1

Поверхности	Материалы	δ,мм	λ,Вт/м∙к
Стены	Брус (из хвойных пород) ДСП	150 4	0.14 0.23
Пол	Доска лиственных пород ДСП линолеум	50 4 6	0,147 0.29 0.033
Окна	Пластиковый стеклопакет	R=0.6
Потолок	Хвойная доска Рубероид керамзит	50 0,003 0,3	0.14 0,15 0,21
Двери	Доска хвойн. пород	50	0.14

 

Влажностный режим помещения нормальный, относительная влажность воздуха в помещении 50-60%. Температура внутри помещения равна (180С), а наружная   (-260С). Термическое сопротивление при теплопроводности поверхностей: Rвн=0.115 м2К/Вт;  Rн=0,043 м2К/Вт.

Определяем площади поверхностей:

-стены Fст= 32(2,4+2.3)=150,4 м2

-окна Fок =10·1.3=13 м2

-двери Fдв =2*0,7*=2,8 м2

-пол Fпол =7.7·7.7=59.29 м2

-потолок Fпот =7,7·7,7=59,29 м2

-стены без окон и дверей  Fст=150,4-(13+2.8)=134.6 м2

1) Стены:  

Термическое сопротивление стен

Rст=Rвн+δдер./ λдер+ δдвп./ λдвп.+ Rн=

=0.115+0.15/0.14+0.04/0.23+0.043=1,25 м2К/Вт

λ-коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

δ-ширина материала, м

Тепловые потери стен

Qст=(tвн-tн)/Rст·Fст=(18-(-26))/1,25·134,6=4724,2 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. наружные вертикальные и наклонные стены, обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда

Qст=4724,2+708,6=5432,83 Вт

2) Окна:

Термическое сопротивление окон

Rок=0,6 м2К/Вт

Тепловые потери окон:               

Qок=(tвн-tн)/Rок·Fок=(18+26)/0.6·20,4=1496 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. окна обращены на север, восток, северо-восток и

северо-запад, тогда

Qок=1496+224,4=1720,4 Вт

3) Двери:

Термическое сопротивление дверей

Rдв=Rвн+δд./ λд.+Rн=0.115+0.05/0.2+0.043=0.408 м2К/Вт

Тепловые потери дверей

Qдв.1=(tвн-tн)/Rдв·Fдв=(18+26)/0.408·2.8=301,9 Вт

4) Пол:  

Термическое сопротивление пола

Rпол=Rвн+δб./ λб+ δп./ λп.+Rн=0.115+0.05/0.147+0,006/0,033+0,004/0,29+0.172=0,77 м2К/Вт

Тепловые потери пола

Qпол..=(tвн-tн)/Rпол·Fпол=(18+26)/0.77·59,29=3726 Вт

5) Потолок:

Термическое сопротивление потолка

Rпот=Rвн+δд./ λд.+Rн=0.115+0.05/0.14+0,003/0,15+0,15/0,21+0,15/0,23+0.086=1.36 м2К/Вт

 

Тепловые потери потолка

Qпот..=(tвн-tн)/Rпот.·Fпот.=(18+26)/1.36·59.29=1918,2 Вт

Тепловые потери дома составляют:

Q=Qст+Qок+Qдв+Qпол+Qпот=5432,8+1496+301,9+3726+1918,2=12.8 Вт

Проверка:

Qд.1=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(3.27·300.8·(18+26)·1.08)/3600=12,9 кВт

 

V-объем дома равен 278.6, м3

q- удельная отопительная характеристика равна 3.1, кДж/(м3чК)

α-поправочный коэффициент равен 1.08 при tн=-260С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение тепловых потерь птичника.

3.1. Расчет приточного  воздуха для птицеводческих помещений

Птичник рассчитан на 90 тысяч кур, размер 24×90 м, окон 55 размером 1.2×0.8.

-масса курицы(яичного направления) 1.5кг,

-количество  кур 90000 тыс.,

-влажность  φн=0.8 и φвн=0.7,

-температура  tн=-260С и tвн=160С,

-объем помещения  V=90×24×3=6480 м3

Количество выпускаемого на 1-ну голову:

-свободного  тепла 9.2 Вт,

-углекислоты 2 л/ч,

-водяных  паров 5.4 л/ч.

1)Выделение  СО2:

LCO2=(n·m·Cпт)/(С1-С2)=(15000·1.5·2)/(2-0.3)=158823 м3/ч

n-количество птиц,

Сn-количество СО2 выделяемая птицей на 1кг, л/ч·кг

С1-предельно-допустимая концентрация СО2 в помещении равна 2 л/ч

С2-предельно-допустимая концентрация СО2 в атмосфере равна 0.3 л/ч.

m-масса 1-ой курицы, кг

Спт- содержание углекислоты на одну голову, л/ч.

2)Расход  воздуха:

Lw=W/(ρ(dвн – dн))=256875/(1.2(9.4-0.4))=20386 м3/ч

 

 

 

 

 

W-влаговыделение, г/ч

ρ-плотность воздуха равна 1.2 кг/м3

dвн- внутреннее влагосодержание воздуха равно 9.4 г/кг сух.возд.

dн- наружное влагосодержание воздуха равно 0.4 г/кг сух.возд.

W=Wпт +Wном +Wисп=729000+630000+182250=1541250 г/ч

Wпт=Σwi·ni·mi=5.4·90000·1.5=729000 г/ч

wi- количество выпускаемого на 1-ну голову водяных паров 5.4 л/ч

ni-число птиц

mi-масса одной птицы

Wном=Σрном·ni·(z/24)=240·90000·(0.7/24)=630000 г/ч

Рном- среднесуточный выход помета равен 240 г

z-коэффициент учитывающий для кур 0.7

Wисп=ξ·Wпт=0.25·729000=182250 г/ч

Выбор вентилятора производится по расходу и по напору. Вентилятор выбираем с запасом в 15-20%.

n=Lco2/V=158823/6480=24,5≈25

берем Lсо2 , т.к. max.

3) Расчет  шахты:

Принимаем высоту h=3м

Скорость в шахте

Vш=2.2 √h(tвн-tн)/273=2.2√3(16+26)/273=1.49 м/с

Принимаем шахту размером 0.6×0.6=0.36 м2

Суммарная площадь шахт

Fш=Lсо2/(3600·Vш)=158823/(3600·1.49)=29,6 м2

Число шахт

N=Fш/0.36=82,22≈83 шахт.

3.2.Определение тепловых потерь  ограждения

Исходные данные для определения тепловых потерь              таблица 2

Поверхности	Материалы	δ,мм	λ,Вт/м∙к
Стены	Сплошной кирпич   Кирпич пустотелый	160   120	0.12   0.44
Утеплитель стен	Пенопласт ПС-1	50	0.037
Пол	Бетон на гравии   Хвойная доска	150   60	2.04   0.17
Окна	Стекло	5	1.15
Потолок	Хвойная доска Энергофол Опилки	40 4 100	0.17 0.038 0.095
Двери	Доска тверд. пород Энергофол	50 4	0.2 0.038

 

Определяем площади поверхностей:

-стены Fст= (90+24)∙3·2=684 м2

-окна Fок =55·1.2·0.8=52.8 м2

-двери Fдв =4·3·2=24 м2

-пол Fпол =90·24=2160 м2

-потолок  Fпот =90·24=2160 м2

-стены без  окон и дверей Fст=684-(52.8+24)=607.2 м2

Масса животного на 1 м2 пола 90000·1.5/2160=62,5 кг/м2. Так как масса приходится на 1 м2 меньше 80 кг/м2, то Rвн=0.115 м2К/Вт.

1) Стены:  

Термическое сопротивление стен

Rст=Rвн+ δкир.с./ λкир.с.+ δкирп./ λкирп.+ δпен./ λпен.+Rн= =0.115+0.16/0.67+0.12/0.44+0.05/0.037+0.043=2.08 м2К/Вт

λ-коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

δ-ширина материала, м

Тепловые потери стен

Qст=(tвн-tн)/Rст·Fст=(16-(-26))/2.08·607.2=12260 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. наружные вертикальные и наклонные стены, обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда

Qст=12260+1839=14099 Вт

2) Окна:

Термическое сопротивление окон

Rок=Rвн+R2-го стеклопак.+ Rн=0.115+0.44+0.043=0.598 м2К/Вт

Тепловые потери окон:               

Qок=(tвн-tн)/Rок·Fок=(16+26)/0.598·52.8=3708 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. окна обращены на север, восток, северо-восток и

северо-запад, тогда

Qок=3708+556=4264 Вт

3) Двери:

Термическое сопротивление дверей

Rдв=Rвн+δд./ λд.+ δэн./ λэн.+Rн=0.115+0.08/0.17+0.004/0.038+0.043=0.73 м2К/Вт

Тепловые потери дверей

Qдв.=(tвн-tн)/Rдв·Fдв=(16+26)/0.73·24=1380 Вт

4) Потолок:

Термическое сопротивление потолка

Rпот=Rвн+δд./ λд.+ δэн./ λэн.+ δопил./  λопил.+Rн = =0.115+0.04/0.176+0.004/0.038+0.1/0.095+0.086=1.59 м2К/Вт

Тепловые потери потолка

 

Qпот..=(tвн-tн)/Rпот.·Fпот.=(16+26)/1.59·2160=57057 Вт

5) пол:

Разобьем площадь пола на три зоны F1 F2 F3

F1=(90·2)·2+(22·2)·2=448 м2

F2=(86·2)·2+(20·2)·2=424 м2

F3=Fобщ-(F1+F2)=2160-872=1288 м2

Термическое сопротивление пола

Rу= Rу+Σδ/λ, м2 К/Вт

Rу1=2.15,            Rу2=4.3,                   Rу3=8.6 м2К/Вт

Rу1=2.15+0.15/2.04+0.06/0.17+0.115=2.15+0.541=2.69 м2К/Вт

Rу2=4.3+0.541=4.84 м2К/Вт

Rу3=8.6+0.541=9.14 м2К/Вт

Qпол.=(tвн-tн)/Rпол.·Fпол.,Вт

Qпол.1=42/2.69·448=6994 Вт

Qпол.2=42/4.84·424=3679 Вт

Qпол.3=42/9.14·1288=5918 Вт

Qпол.=6994+3679+5918=16591 Вт

Тепловые потери ограждения составляют:

Qогр=Qст +Qок +Qдв +Qпот +Qпол=14099+4264+1380+57057+16591=93391 Вт

Общие тепловые потери птичника:

Qптичника=Qогр.+Qв.+Qисп.-Qпт.=93391+369700+21019-138000=346.110 кВт

Qв=0.278·L·ρ·Cp·(tвн-tн)=0.278·26386·1.2·1·42=369700 Вт

Qисп=0.692·(Wисп+ Wном)=0.692·30375=21019 Вт

Qпт=Σqi·ni=15000·9.2=138000 Bт

Проверка:

 

Q=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.53·6480·(16+26)·1.08)/3600=124.921 кВт

 

 

 

 

4 Определение тепловых потерь п. дубровка.

1. Потери частных жилых домов(особняк)

Qд.1=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(3.27·300.8·(18+26)·1.08)/3600=12,9 кВт

Для частных домов.9*9*3

Qд.1=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(2.6·243·(18+26)·1.08)/3600=8,3 кВт

 

Объем одного дома V=353,8 м3, а домов в поселке 36

Qд.=43·8.3=356.9 кВт.

2.Тепловые потери птичников

Qптичника1=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.53·6480·(16+26)·1.08)/3600=124.921 кВт

          Qптичника=124.921·13=1623.973 кВт.

3.Тепловые потери магазинов

Qм.1=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.59·220·(15+26)·1.08)/3600=4.3 кВт

4.Тепловые потери детских садов15*8*2,7*2=648

Qд.с.1=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.59·648·(20+26)·1.08)/3600=14,2кВт

5.Тепловые потери школы 50*15*5,4=4050

Qш.=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.63·4050·(20+26)·1.08)/3600=91.1 кВт

6.Тепловые потери почты 9*9*3=243

Qп.=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.8·243·(18+26)·1.08)/3600=5.7 кВт

7.Тепловые потери дома культуры 35*20*6=4200

Qд.к.=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.55·4200·(18+26)·1.08)/3600=85.9 кВт

8.Тепловые потери конторы 10*10*3=300

Qкон.=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.8·300·(18+26)·1.08)/3600=7.1 кВт

9.Тепловые потери столовой 9*10*4=360

Qс.с.=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.59·360·(20+26)·1.08)/3600=7.8 кВт

10.Тепловые потери мастерских 25*15*5=1825

Qмаст..=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.9·1825·(10+26)·1.08)/3600=37.4 кВт

11.Тепловые потери интерната 20*10*5,4=1080

Qинт..=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.63·1080·(16+26)·1.08)/3600=22.18 кВт

 

12.Тепловые потери больнице 15*8*4=480

Qшкл..=q·V·(tвн-tн)·α/3600=(1.67·480·(20+26)·1.08)/3600=11.06 кВт

Общие тепловые потери поселка

Q =757.56 кВт

Мощность котельной должна быть равной 0,909 мВт (с обеспечением коэффициента запаса 0,2) По стандартам выбираем котельную мощностью 1 мВт  

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

Приложение

Таблица 1  значения термического сопротивления тепловосприятию

	м2 К/Вт
Внутренние поверхности стен, полов, потолков	0,115
Потолки с ребристой поверхностью h/a = 0, 2 – 0,3 (h – высота ребер, а –расстояние между ребрами)	0,123
Потолки с ребристой поверхностью h/a = 0, 2 – 0,3 (h – высота ребер, а –расстояние между ребрами)	0,132
Наружные стены, бесчердачные перекрытия	0,043
Поверхности, выходящие на чердак	0,086
Поверхности над подпольями и подвалами	0,172
Животноводческие и птицеводческие помещения
Внутренние поверхности стен при более 80 кг живой массы на 1 м2 пола	0,085
Внутренние поверхности стен при менее 80 кг живой массы на 1 м2 пола	0,115
Чердачные перекрытия или покрытия	0,115