Параметры микроклимата животноводческих помещений и контроль за их состоянием

Определение фактического объема вентиляции

L= S*V*3600, где L – производительность вентилятора (шахты, канала), м³/ч; S – площадь сечения воздуховода в тоске исследования,м²; V – средняя скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; 3600 – количество секунд в одном часе.

S= 3*0,7*0,7=1,47  м²

L_(з) 1,47*1,68*3600=8890 м³/ч;   L_(п/п)= 1,47*1,32*3600= 6985 м³/ч;

(Зима) 15067 – 100%                                    (П/П) 13651- 100%

             8890– Х%                                                       6985 – Х%

         Х = 59%                                                              Х = 51%

 

2.3. Расчет теплового баланса

Q_ж = Q_огр + Q_вент + Q_исп  , где Q_ж – количество тепла выделяемое всеми животными, ккал/ч; Q_огр – количество тепла, теряемое через все ограждающие конструкции, ккал/ч; Q_вент   - количество тепла, расходуемое на нагревание воздуха, ккал/ч;

Приход тепла.

1.Тепло выделяемое  животными

Q_ж = q_ж*n, где q_ж – количество свободного тепла, выделяемое одним животным, ккал/ч; n- количество животных, гол.

Q_ж = 546*200=109200 ккал/ч

Расход тепла.

На вентиляцию: Q_вент = 0,31*L*(t_в - t_н), где 0,31- объемная теплоемкость воздуха, ккал/м³ град; L- часовой объем вентиляции, рассчитан для зимнего периода , м³/ч.

Q_вент = 0,31*15067*(10-(-58)) = 317612,3 ккал/ч.

На испарение: Q_исп = 0,595*W_доб, где 0,595- коэффициент, показывающий расход тепла на испарение 1г воды, ккал/ч; W_доб – добавочное поступление влаги в воздух при испарении с мокрых поверхностей.

Q_исп = 0,595 *7260= 4319,7 ккал/ч.

Через ограждающие  конструкции: Q_огр= Q_осн + Q_доб .    Q_доб сотавляет 13% от Q_осн.

Q_осн= , где ∑- показатель, указывающий на то, что нужно учесть и сложить теплопотери через каждую ограждающую конструкцию; K – коэффициент теплопередачи ограждений, ккал/м² град; F – площадь каждого ограждения, м²; t_в- температура внутреннего воздуха, С⁰; t_н – температура наружного воздуха, С⁰.

Расчет коэффициентов теплопередачи ограждающих конструкций:         К = , где - коэффициент теплоперехода от окружающей среды к внутренней поверхности ограждений ( = 0,133); - коэффициент

теплоперехода от наружной поверхности ограждений к окружающей среде (; для чердачных перекрытий - ); - толщина каждого слоя, составляющего ограждение; - коэффициент теплопроводности материала каждого из слоев, составляющих ограждение, в условиях эксплуотации.

К _{ст.прод} == 0,3ккал/ч*м³*град.

К_ст.тор= ккал/ч*м³*град.

К_пер.= ккал/ч*м³*град.

F_окон= 1,2*1,6*26=27,9 м²;                 F_вор. = 2,8*2,8*4=31,4 м²;                                       F_ст.пр= (72*3*2)-27,9=404,1м²;  

F_ст.тор= (19,0*3,0*2-31,4=82,6 м²;

 F_пер.= а*F_стойла; а= *2 = 19,2 м²; 

 F_пер=19,2*72=1382,4 м²;       F_{пол.дер}=1,8*1,1*200=396 м²;                            F_{пол.бет}= 72*19-396=972 м²;   

= 10-(-58)=68

Расчет теплопотерь через  ограждающие конструкции

Ограждения	К,ккал/ч. м2.град	F, м2	К.F,ккал/ч. м2.град	,	Qосн, ккал/ч	Qдоб, ккал/ч	Qогр, ккал/ч	%
Окна	2,5	27,9	69,7	68	4739,6	616,1	5355,7	3,4
Ворота	2,0	31,4	62,8	68	4270,4	-	4270,4	2,7
Стены прод.	0,3	404,1	121,23	68	8243,6	1071,6	9315,3	5,9
Стены тор.	0,8	82,6	66,8	68	4542,4	-	4542,4	2,9
Перекрытие	1,2	1382,4	1658,9	68	112805,2	-	112805,2	71,8
Пол бетон.	0,25	972	243	68	16524	-	16524	10,5
Пол дерев.	0,16	396	63,4	68	4311,2	-	4311,2	2,7
Итого:			2285,8				157124,2	100

 

 

 

 

 

Структура теплового баланса.

Показатели	Количество тепла,  ккал/ч	%
Приходная часть:
Qж	109200	100
Qотопления	-
Итого:	109200	100
Расходная часть:
Qогр.	157124	33,1
Qисп.	4319,7	0,9
Qвент.	317612,3	66
Итого:	479056	100
Дефицит тепла	366856
КТБ	0,23

 

 

Расчет  нулевого баланса.

_н.б =

t_кр = 10 – 15 =  - 5

 

2.4. Анализ расчетных материалов.

При расчете часового объема вентиляции было получено 3 результата: по углекислоте и по водяным парам  за зимний период и переходный период. Если за основу взять показатели по углекислоте , то мы обеспечим только концентрацию углекислоты в пределах ПДК. Влажность и температура не будут соответствовать нормам.  Если же за основу брать показатели по водяным парам в зимний и переходный периоды, это обеспечит и температуру и влажность , а так же концентрацию углекислоты в пределах ПДК.

При расчете кратности  воздухообмена было вычислено, что  он равен в зимний период – 2,9р/ч, и 2,6 р/ч в переходный период. При норме 3-5 р/ч.     Это можно связать с кубатурой помещения. При удельной кубатуре на животное 18-20 м³, в исследуемом помещении она составляет 25,6 м³/гол.

Что бы обеспечить требуемый  часовой объем вентиляции было рассчитано, что в зимний период необходимо иметь: 5вытяжных шахт и 19 приточных канала, а в переходный период: 6 вытяжных шахт и 31 приточных канала. Фактически имеем 3 вытяжные шахты, которые образуют воздухообмен зимой – 59%, а в переходный период – 51% .Имеется приточные каналы 13 шт. Это может привести к инфильтрации воздуха через щели и испаряемости в воротах, окнах. Расчет теплового баланса показал, что в помещении наблюдается дефицит тепла: 366856 и обеспеченность тепла составляет всего 23%.

Баланс тепла сохраняется  только лишь до температуры наружного  воздуха – 5⁰С. При понижении температуры ниже чем на -5⁰С наступает нехватка тепла.

Теплопотери  напрямую связаны  с ограждающими конструкциями: 33,8% и с вентиляцией: 66,2%. Расчет теплопотерь через ограждения указывает на то, что часть ограждающей конструкции имеют низкие теплозащитные качества, то есть холодные их коэффициент теплопередачи не соответствует нормативам.

Так через перекрытие теряется – 71,8% и коэффициент при этом составляет – 1,2 ккал. При норме 0,25-0,33 ккал. А теплопотери через стены не значительные.

8,8% и коэффициенты продольных – 0,3, торцовых-0,8. При норме  0,4-,05.

Снизить теплопотери на вентиляцию за счет часового объема вентиляции нельзя, так как он был рассчитан в  соответствии с физическими нормами.

Это все может привести: к ухудшению продуктивности и  здоровью животных, производительности и качеству труда обслуживающего персонала, и срокам эксплуатации здания.

 

 

 

 

2.5. Заключение  по расчетной части.

1) заниженный воздухообмен.

2) имеющаяся вентиляция  не обеспечивает требуемый воздухообмен.

3) Ограждающие конструкции  имеют высокий коэффициент теплопередачи-  холодные, и требуют утепления.

4) В помещении наблюдается  дефицит тепла, который необходимо  устранить.

 

3. Разработка и  обоснование путей оптимизации  микроклимата.

1) Утепление ограждающих  конструкций. 2) Снизить теплопотери  на вентиляцию. 3)  Устранить дефицит  тепла. 4) Устранить эффективность  вентиляции.

3.1. Оптимизация теплового баланса.

Для зоны Якутии требуется тройное остекление окон ( дополнительное стекло, полиэтилен) 2,3 →1,66 ккал/ч, чем коэффициент меньше, тем ограждающие конструкции теплее.

Так как ворота утеплены и имеют тамбуры коэффициент теплопередачи остается тот же – 2,0 ккал/ч. Деревянный настил.

Из совмещенного перекрытия делаем чердачное, за счет подвесного потолка из пенопласта.

К_пер.= ккал/ч.

F_пер.= 72*19=1368 м².    F_ст.тор.= 19*3,0*2-31,4=82,6 м².

 

 

 

 

 

Расчет теплопотерь через  ограждающие конструкции после  утепления.

Ограждения	К,ккал/ч. м2.град	F, м2	К.F,ккал/ч. м2.град	,	Qосн, ккал/ч	Qдоб, ккал/ч	Qогр, ккал/ч	%
Окна	1,66	27,9	46,3	68	3148,4	409,2	4629,2	9,2
Ворота	2,0	34,1	62,8	68	4270,4	-	4270	8,5
Стены прод.	0,3	404,1	121,23	68	8243,6	1071,6	9315,3	18,5
Стены тор.	0,85	82,6	66,8	68	4542,4	-	4542,4	9
Перекрытие	0,07	1382	96,7	68	6575,6	-	6575,6	13,1
Пол бетон.	0,25	972	243	68	16524	-	16524	32,9
Пол дерев.	0,16	396	63,4	68	4311,2	-	4311,2	8,5
Итого:			700,2				50167,7

 

 

 

3.2. Оптимизация  воздухообмена.

 Снизить расход  на вентиляцию можно несколькими  способами:

Организовать  приток воздуха  с чердачного пространства , в виду того что температура на чердаке  на 5⁰С выше, чем в окружающем пространстве.

Q_вент = 0,31*15067*(63) = 294258 ккал/ч.

  Опустить вытяжные шахты на высоту 0,5 м от пола, расположить их над навозными каналами, так как теплый воздух поднимается вверх, то при верхнем расположении вытяжных шахт удаляется именно теплый нагретый животными воздух. При опускании шахт теплый воздух остается в помещении, а из нижней зоны удаляется воздух загрязненный  вредными и ядовитыми газами. При этом экономия тепла составляет 5% от общих расходов на вентиляцию.

Q_вент.= 0,31*15067*68-5%=317612-5%=301731 ккал/ч.

  Установить в приточном канале под тепловентиляционным оборудованием ветрозащитную шторку, состоящую из деревянной рамы, на котрую натягивают полиэтиленовую пленку. Входящий из окружающего пространства холодный приточный воздух ударяется о ветрозащитную шторку и пока доходит до вентилятора согревается на 8⁰С.

Q_вент.=0,31*15067*(68-8)=280246 ккал/ч.

   Комбинировать два энергосберегающих элемента опустить вытяжные шахты и установить ветрозащитную шторку.

Q_вент.= 0,31*15067*(68-8)-5%=280246-5%=266233 ккал/ч.

Так как снизился расход тепла через ограждающие конструкции  и на вентиляцию необходимо по новым  данным рассчитать структуру теплового  баланса.

Структура теплового баланса.

Показатели	Количество тепла,  ккал/ч	%
Приходная часть:
Qж	109200	100
Qотп	-
Итого:	109200	100
Расходная часть:
Qогр.	50167	15,6
Qисп.	4319,7	1,3
Qвент.	266233	83
Итого:	320719,7	100
Дефицит тепла	211519,7
КТБ	0,34	34

 

 ∆t_н.б=

t_кр.= 10-19= - 9.

 

3.3. Размещение  и режим работы тепловентиляционного  оборудования.

 Устранение дефицита тепла.

Дефицит тепла необходимо из ккал перевести в кВт (1 кВт = 864 ккал).

  кВт.

Исходя из рассчитанного  дефицита выбираем подходящие по производительности калорифер СФОЦ 60/0,5- И1 с мощностью 69,7 кВт и 2 калорифера СФОЦ 100/0,5 – И1 с мощностью 97,5 кВТ.

1. Время работы:

264,7 – 60 мин                                                                  

             255 – Х мин  

                   Х = 58, то есть 58 мин. работает  и 2 мин. отдыхает.      

2. Установить  термореле на + 10℃ ( норма в коровнике), но надо учитывать, что кроме тепла эти установки дают чистый воздух (воздухопроизводительность 14000 м³/).
3. Установить эффективную вентиляцию. При установлении эффективной вентиляции для эксплуатации 5% тепла опускаем вытяжные шахты до 50 см над уровнем пола. Таким образом увеличивается общая высота шахты до 4 метров.