Определение расчетного воздухообмена.

Для определения расхода теплоты на подогрев вентиляционного воздуха необходимо определить подачу вентиляционного воздуха в помещение в холодный период года.

Объем приточного воздуха в холодный период года должен быть достаточным для уменьшения концентраций вредных газов и паров до допустимых пределов, а так же удаления пыли, поступившей в помещение. В животноводческих помещениях расчетный воздухообмен в холодный период года определяют из расчета растворения углекислоты до допустимой концентрации и предельно допустимого содержания водяных паров. При таком воздухообмене происходит поглощение и других вредных выделений (аммиака, сероводорода, пыли), содержащихся в помещении в значительно меньших количествах.

Часовой обмен приточного воздуха L, м³/ч, необходимого для понижения концентрации углекислоты, вычисляют по формуле [2]

L = cn / (c₁ – c₂), (3.5)

где с – количество СО₂, выделяемое одним животным (птицей), л/ч; n – число животных (птицы) в помещении; c₁ – предельно допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, л/м³; c₂ - концентрация СО₂ в наружном воздухе (для сельской местности принимают с₂ = 0,3…0,4 л/м³).

В животноводческих помещениях допускается содержание углекислоты до 2,5 л/м³, аммиака – до 20 л/м³, сероводорода – до 10 мг/м³.

Часовой расход вентиляционного воздуха L, м³/ч, необходимого для растворения водяных паров, находят по формуле

L = W/r (d_в - d_н), (3.6)

где W – суммарные влаговыделения внутри помещения, г/ч; r – плотность воздуха, кг/м³, (принимается 1,2 кг/м³); d_в – влагосодержание внутреннего воздуха, г/кг; d_н - влагосодержание наружного воздуха, г/кг.

Значения d_в и d_н определяют при помощи Hd–диаграммы для влажного воздуха по соответствующим значениям температур и относительной влажности внутреннего и наружного воздуха.

Суммарные влаговыделения в помещении для животных подсчитывают по формуле, г/ч:

W = W_ж + W_исп, (3.7)

где W_ж - влага, выделяемая животными, г/ч; W_исп – влага, испаряющаяся с мокрых поверхностей помещений, г/ч.

Влагу, выделяемую животными, определяют по формуле [2]

W_ж = n wk_t, (3.8)

где n – число животных с одинаковым выделением водяных паров; w – выделение водяных паров одним животным, г/ч, (прил.4); k_t – коэффициент, учитывающий изменения количества выделяемых животным водяных паров в зависимости от температуры воздуха внутри помещения (приложение 5).

Влага, испаряющаяся с мокрых поверхностей помещения (пол, поилки, кормушки и др.), определяется по формуле [2]

W_исп = x W_ж, (3.9)

где x - коэффициент, равный 0,1…0,25 для коровников и телятников, 0,1…0,3 для свинарников. Большие значения x относятся к помещениям с недостаточным количеством или полным отсутствием подстилки при неудовлетворительной работе канализации.

Влаговыделения в птичнике, г/ч:

W = W_пт + W_пом + W_исп, (3.10)

где W_пт = nmwk_t – масса водяных паров, выделяемых птицей, г/ч; W_пом = = nР_пом z/24 – масса влаги, испаряющейся из помета, г/ч; W_исп = 0,1 W_пт - масса влаги, испаряющейся с мокрых поверхностей помещения (пол, подстилка, поилки), г/ч; n – число птиц с одинаковым выделением водяных паров; m – живая масса одной птицы, кг; w - выделение водяных паров на 1 кг живой массы птицы, г/ч, (прил. 6); k_t – коэффициент, учитывающий изменение количества выделяемых птицей водяных паров в зависимости от температуры воздуха внутри помещения (прил.7); Р_пом – среднесуточный выход помета от одной птицы (у взрослых кур яичного направления Р_пом = 240 г, кур мясного направления – 290 г, индеек – 430 г, уток – 550 г, гусей – 600 г); z – коэффициент, учитывающий усушку помёта (для кур и индеек z = 0,7, для уток z = 0,74).

Из двух расходов вентиляционного воздуха за расчетный принимают наибольший. После этого определяют расход воздуха, приходящийся на 1 кг живой массы животных, м³/ч:

, (3.11)

где m – живая масса всех животных (птиц), содержащихся в помещении, кг.

Если полученное значение меньше нормы рекомендуемого воздухообмена в холодный период года (табл. 3.1), то расход вентиляционного воздуха следует рассчитать, используя эту норму воздухообмена и общую живую массу животных:

L = l_н m , (3.12)

где l_н- минимальный воздухообмен по нормам (табл. 3.1), м³/ч.

Таблица 3.1

Нормы минимального воздухообмена на 1 кг живой массы, м³/ч [9]

Таким образом рассчитанный воздухообмен оказывается достаточным и для удаления из помещений и других вредных выделений: сероводорода, аммиака и пыли.

Пример 3.1. Для здания, приведенного в примерах 2.1. и 2.2. определить необходимый в холодный период воздухообмен в помещении, расход теплоты на вентиляцию и расчетную мощность отопительно-вентиляционной системы. Расчетное барометрическое давление в данном районе составляет 99,2 кПа. Расчетная вентиляционная температура наружного воздуха t_нв = - 18 º С.

Решение. Для холодного периода воздухообмен животноводческого помещения рассчитывают из условий удаления выделяющихся водяных паров и углекислого газа [1,2].

Определим воздухообмен по углекислоте. Выделение углекислоты одним животным 39 л/ч (прил. 4), концентрация углекислоты в наружном (приточном) воздухе в сельской местности m₀ = 0,3…0,4 л/м³ [1,2], допустимое его содержание в помещении для животных m₁ = 2,0 л/м³ (прил. 2).

Тогда по формуле (3.5) L_co2 = 39х500/(2,0 – 0,3) = 11470 м³/ч

Определим воздухообмен по влаговыделениям. Допустимая относительная влажность в помещении j_в = 75% (прил. 2). Формула (3.6) для этого случая имеет вид

L_w = W/(d_в – d_н) r,

где W – суммарные влаговыделения, г/ч; d_в и d_н - влагосодержание внутреннего и наружного приточного воздуха г/кг сухого воздуха; r - плотность воздуха при температуре помещения, кг/м³, определяется по формуле

r = кг/м³

где P – расчетное барометрическое давление в данном районе, КПа.

Влагосодержание внутреннего и наружного воздуха определим по H-d диаграмме: при t_в = 18 °С и j_в = 75 %, d_в = 9,0 г/кг. сухого воздуха; при t_нв = = -18 °С и j_н = 85 %, d_н = 0,4 г/кг. сухого воздуха.

Определим суммарные влаговыделения по формулам (3.7) - (3.9)

W = W_ж + W_исп = 500 124 1,35 + 0,2х500х124х1,35 = 100440 г/ч

Подставляя найденные значения в формулу (3.6) получим

L_w = 100440 / (9,0 – 0,4) х 1,189 = 9822 м³/ч

Воздухообмен для свинарника принимаем по углекислоте, т. е.

L = L_co2 = 11470 м³/ч

По формуле (3.2) находим расчетный расход теплоты на подогрев приточного воздуха

Q_в = 11470 · 1260 (18 + 18)/3600 = 144522 Вт.

Расчетная тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы составляет

Q_ов = Q_о + Q_в = 44594 + 144522 = 189116 Вт