Расчёт объёма вентиляции и теплового баланса.

В коровнике на 200 голов находится 183 дойных коров со средней живой массой 550 кг, суточным удоем 20кг и 17 сухостойных коров с живой массой 600 кг. Длина помещения 72 м, ширина 21 м, высота 3 м, общая кубатура помещения 4536 м3, высота вытяжных труб 4 м,  температура воздуха в коровнике +10°C, относительная влажность 75%. Климатическая зона II,  район Вологда.

Объём вентиляции рассчитывают по формуле:

L min = 0,01* l *n *m, где

L min – минимальный объём вентиляции, м3/ч

l – минимальный воздухообмен на 1 ц живой массы, м3/ч

n – количество животных в помещении, гол

m – средняя живая масса 1 головы, кг

Расчёт объёма вентиляции по влажности воздуха.

l = 19 м3/ч (см. методические указания стр. 40, приложение 14)

n = 200 гол

m = 575 кг ((550 + 600)/2 = 575)

L min = 0,01 * 19 * 200 * 575 = 21850 (м3/ч)

Затем рассчитывают объём вентиляции.

L = (Q + Qисп ) / (q1 – q2), где

L – объём вентиляции в м3/ч или количество воздуха, которое необходимо удалить из помещения за 1 час, чтобы поддерживать в нём относительную влажность и температуру в допустимых пределах.

Q – количество водяных паров, выделяемых животными, размещёнными в помещении.

Q = (Q1 * n1 + Q2 * n2  + …) * K, где

Q1, Q2, Q3… - количество водяных паров (г), выделяемое одним животным с определённой массой и продуктивностью.

Q =  183 * 400 + 17 * 323 = 73200 + 5491 = 78691 г/ч

n1, n2, n3 – число животных в одной половозрастной группе с одинаковой живой массой и продуктивностью.

K – поправочный коэффициент, показывающий изменение количества водяных паров в зависимости от температуры воздуха.

K = 1,00 при температуре +10ºC

Qисп – количество водяных паров (г), испаряющихся с пола и ограждений помещения.

Qисп = 10%, т.е. Qисп = 7869,1 г/ч

q1 – абсолютная влажность воздуха в помещении (г/м3), при котором относительная влажность остаётся в пределах нормы. Определяется расчётным путём. Определяют максимальную влажность в помещении при необходимой температуре. По пропорции находят q1 с учётом норм относительной влажности для данного помещения:

9,71 – 100%

q1 – 75% , откуда q1 = 6,9 г/м3

q2 – абсолютная влажность наружного воздуха (г/м3) с учётом климатической зоны, района и месяца. В январе при температуре -12°C q2 = 2.0 (см. нормативно-справочные материалы стр. 42, табл. 35).

L = (78691 + 7869) / (6,9 – 2,0) = 86560 / 4,9 = 17665,3 м3/ч

Сравниваем L и L min. L больше Lmin, значит расчёт ведём по L.

Частоту или кратность обмена воздуха в помещении определяют путём деления часового объёма вентиляции на внутреннюю кубатуру помещения:

Kp = L/V, где

Kp – частота или кратность обмена воздуха в помещении.

L – объём вентиляции, м3/ч.

V – внутренняя кубатура помещения, м3.

Kp =  17665,3 / 4536 = 3,9 (в норме)

Объём вентиляции на одно животное  (м3/ч) определяют путём деления часового объёма вентиляции (L) на число животных в помещении (n): V1 = L/n.

V1 = 17665,3 / 200 = 88,3 м3/ч

Уровень воздухообмена на 1 ц массы тела определяют по формуле:

l = (V1 * 100) / m, где

l – уровень воздухообмена на 1ц массы тела, м3/ч;

m – средняя живая масса 1 головы, кг;

100 – число для пересчёта на 1ц.

l =  (88,3 * 100) / 575 = 15,4 м3/ч

Необходимую площадь сечения вытяжных каналов определяют по формуле:

S = L / (Ừ * 3600), где

S – искомая площадь сечения, м2;

L – часовой объём вентиляции, м3/ч;

Ừ - скорость движения воздуха в вентиляционном канале, м/с;

Ừ = 1,29 (см. табл.37 на стр.46 нормативно-справочных материалов);

3600 – число секунд в 1 часе.

Sв = 17665,3 / (1,29 * 3600) = 17665,3 / 4644 = 3,8 м2

Находим площадь сечения вытяжного канала: 0,8 * 0,8 = 0,64 м2

Найдём количество вытяжных каналов: Sв / 0,64 = 3,8 / 0,64 = 6 шт.

Площадь сечения приточных каналов составляет 80% от площади сечения вытяжных каналов: Sп = 3,8 * 80% / 100% = 3,04 м2

Найдём площадь сечения приточных каналов: 0,3 * 0,4 = 0,12 м2

Найдём количество приточных каналов: Sп / 0,12 = 25 шт.

Т. о. в коровнике необходимо иметь 6 штук вытяжных каналов, площадью 0,64 м2 и 25 штук приточных каналов, площадью 0,12 м2.

Расчёт теплового баланса.

Тепловой баланс рассчитывают по формуле:

Qж = ∆t (щ * 0,31 + ∑KF) + Wзд, где

Qж – поступление тепла от животных в ккал /ч. Это число суммарное и определяется по формуле:

Qж = (n1 * Q1 + n2 * Q2 ) * K, где

n – число животных в одной половозрастной группе с одинаковой живой массой и продуктивностью;

Q – количество свободного тепла в ккал / ч, выделяемое одним животным;

K – поправочный коэффициент, показывающий изменение количества выделяемого свободного тепла в зависимости от температуры воздуха;

∆t – разность между нормативной температурой воздуха и среднемесячной температурой наружного воздуха самого холодного месяца данной климатической зоны;

щ – количество кг чистого воздуха, поступающего в помещение через вентиляцию в течение 1 часа. Рассчитывается по формуле: щ = L * m, где

L – часовой объём вентиляции в м3/ч; L = 17665,3 м3/ч

m – масса 1 м3 воздуха при определённой температуре и давлении; m = 1,223 (при температуре +10˚C и давлении 745 мм. рт. ст.).

0,31 – количество ккал тепла, необходимого для нагрева 1 кг воздуха на 1˚C; 

K – коэффициент общей теплоотдачи через ограждающие конструкции;

F – площадь ограждающих конструкций в м2 ;

∑ - показатель суммированного произведения K на F;

Wзд – расход тепла на испарение влаги с пола и других ограждающих конструкций. Определяется по формуле: Wзд = Qисп * 0.595, где

Qисп – количество водяных паров, испаряющихся с пола и ограждений помещения в г/ч;

0,595 – количество ккал тепла расходуемое на испарение 1 г влаги.

 Рассчитаем Qж:

Qж = 183 * 699 + 17 * 565 = 127917 + 9605 = 137522 ккал / ч.

Рассчитаем ∑KF:

F1 (потолок) = 72 * 21 = 1512 м2;

F2 (деревянный пол) = 1,2 * 2,0 * 200 = 480 м2;

F3 (бетонного пола) = F1 – F2 = 1512 – 480 = 1032 м2;

F4 (фасадных стен) = 72 * 3 * 2 = 432 м2;

F5(торцовых стен) = 21 * 3 * 2 = 126 м2;

F6  (стен) = F5  + F4 = 432 + 126 = 558 м2;

F7 (окон) = 1,5 * 1,1 * 38 = 62,7 м2;

F8 (ворот) = 3 * 3 * 4 = 36 м2;

F9 (окон и ворот) = F7 + F8 = 62,7 + 36 = 98,7 м2;

F10 (площадь стен без окон и ворот) = F6 – F9 = 558 – 98,7 = 459,3 м2;

KF1 (потолка) = 0,92 * 1512 = 1391 ккал/ч;

KF2 (деревянного пола) = 0,2 * 480 = 96 ккал/ч;

KF3 (бетонного пола) = 0,3 * 1032 = 309,6 ккал/ч;

KF7 (окон) = 2,3 * 62,7 = 144,2 ккал/ч;

KF8 (ворот) = 2,0 * 36 = 72 ккал/ч;

KF10 (стен без окон и ворот) = 0,89 * 459,3 = 408,8 ≈ 409 ккал/ч.

∑KF = 1391 + 96 + 309,6 + 144,2 + 409 + 72 = 2421,8 ккал/ч.

∆t = +10 – (-12) = +22˚C.

щ = 17665,3 * 1,223 = 21604,7 ≈ 21605 кг/ч.

m = 1,223 при температуре +10˚C и давлении 745 мм. рт. ст.

L = 17665,3 м3/ч

Wзд = 7869,1 * 0,595 = 4682,1 ккал / ч;

Qисп = 7869,1 г/ч.

Т. о. формула теплового баланса выглядит следующим образом:

Qж = 22 (21605 * 0,31 + 2421,8) + 4682,1

1.                  Поступление тепла в помещение составило 137522 ккал / ч.

2.                  Расход тепла в помещении:

a.                                           на обогрев вентиляционного воздуха:

∆t * щ * 0,24 = 22 * 21605 * 0,24 = 114074,4ккал / ч.

Это говорит о том, что для нагрева вентиляционного воздуха от -12˚C до +10˚C необходимо 114074,4 ккал/ч.

b.                                          теплопетери через ограждающие конструкции. Из баланса видно, что для нагрева ограждающих конструкций на 1˚C требуется (∑KF = 2421,8 ккал / ч). Количество тепла необходимое для нагрева ограждающих конструкций от -12˚C до +10˚C будет: ∆t * ∑KF = 22 * 2421,8 = 53279,6;

c.                                           расход тепла на испарение влаги с пола и других ограждающих конструкций: Wзд = 4682,1 ккал / ч. Т. о. общий тепловой баланс коровника выглядит следующим образом: 137522 = 114074,4 + 53279,6 + 4682,1. Из баланса видно, что расход тепла составил 172036,1 ккал / ч, т.е. превышает тепло поступления на 34514,1 ккал / ч, что свидетельствует об отрицательном тепловом балансе.

3.                  Расчёт ∆t нулевого теплового баланса.  ∆t нулевого теплового баланса животноводческих помещений необходим для расчёта предельно низкой внешней температуры, при которой ещё возможна беспрерывная эксплуатация воздуха.
Высчитывается по формуле: ∆t н.б. = (Qж – Wзд)  / щ * 0,31 + ∑KF = (137522 – 4682,1) / 21605 * 0,31 + 2421,8 = 132839,9 / 9119,35 = 14,6˚C ≈ 15˚C.

Получаем, что для беспрерывной работы вентиляции разница между температурой воздуха в помещении и температурой наружного воздуха не должна превышать 15˚C. Для того, чтобы поддержать температуру воздуха внутри коровника на уровне +10˚C температура наружного воздуха не должна опускаться ниже -5˚C, а т. к. средняя температура января ΙΙ климатической зоны (Вологда) равна -12˚C, то при расчётной ∆t температуре воздуха в коровнике будет снижаться в отдельные периоды до +3˚C. Поэтому в холодный период времени года в коровнике необходимо осуществлять подогрев вентиляционного воздуха. Для этой цели при дефиците тепла 34514,1 ккал / ч  можно использовать следующие вентиляционно-отопительные установки: ПВУ-4М (10 штук, производимостью 2800 – 5600 м3) или ПВУ-9М (от 3 до 8 штук, производимостью 2800 – 10500 м3), или ПВУ-6 (производимостью 32000 – 36000 м3).   

Оптимизация естественной и искусственной освещённости помещения.

Для оценки освещённости коровника рассчитаем световые коэффициенты.

1.      Рассчитаем проектный световой коэффициент:

Kп = F7 / Sпола = 62,7 / 528 = 1:8,5

В норме проектный световой коэффициент должен быть от 1:10 до 1:15. В хозяйстве расчётный коэффициент получился несколько ниже нормы.

2.      Фактический световой коэффициент рассчитывают с учётом остеклённой части окон, принимаемый в размере 90% от площади оконных проёмов:

62,7 м2 – 100%

х – 90%, откуда х = (90*92,7) / 100 = 56,43 м2

Kф = F7| / Sпола = 56,43 / 528 = 1:9,4

В норме фактический световой коэффициент должен быть меньше проектного и составлять от 1:10 до 1:15.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5