Определение теплопотерь сельскохозяйственными зданиями по укрупнённым измерениям

1. Определение теплопотерь сельскохозяйственными  зданиями по укрупнённым  измерениям

 

1. Расход  теплоты на отопление

 

    Для определения тепловой мощности котельной  расчёт теплопотерь можно произвести, пользуясь приближённым методом. Расчёт ведут в соответствии с рекомендациями СНиП П-36-73.

    Максимальный  тепловой поток (Вт), расходуемый на отопление, определяется отдельно для всех типов помещений, указанных в таблице 1 

    

     (1.1), 

    где – удельная отопительная характеристика, Вт/( ), берётся как справочное значение;

      – объём здания по наружному обмеру (без подвальной части), берётся из таблицы 2;

      – температура в помещении, °С, берётся как справочное значение;

      – средняя зимняя температура наружного воздуха, °С, таблица 4;

      – количество зданий, таблица 1;

      – поправочный коэффициент.

    Влияние разности температур на значение учитывается поправочным коэффициентом, который определяется по формуле 

    

   (1.2), 

    где – расчётная зимняя вентиляционная температура, °С, таблица 4.

    Произведём  расчёт для теплицы. Поправочный  коэффициент найдём по формуле (1.1). Имеем: 

; 

    Теперь  вычислим максимальный тепловой поток  : 

, Вт 

    Расчёты и для других типов помещений сведём в таблицу 

Таблица 7

Расчёты

и для разных типов помещений

 

2. Расход  теплоты на вентиляцию

 

    Максимальный  тепловой поток (Вт), расходуемый на вентиляцию, определяется отдельно для всех типов помещений, указанных в таблице 1. 

    

  (1.3), 

    где – удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³ °С), берётся из справочного материала.

    Для теплиц 

     , Вт. 

    Аналогично  для других видов помещений 

    Таблица 8

    Расход  теплоты на вентиляцию

 
 

2. Выбор теплоносителя

 

    Расчётные параметры по температуре воды в  подающем трубопроводе тепловой сети принимаем t_п=150°С и в обратном – t₀=70°С, согласно исходным данным, таблица 3. 

3. Расход  теплоты на горячее  водоснабжение

 

1. Для жилых и общественных зданий

 

    Средняя (за отопительный период) тепловая мощность расхода теплоты на горячее водоснабжение  для жилых и общественных зданий 

    

   (3.1), 

где C_в – удельная теплоёмкость воды, принимая 4,19 кДж/(кг^.К);

    m – количество жителей в микрорайоне, исходные данные;

а – среднесуточная норма расхода горячей воды в жилых зданиях на одного человека, л/сут, справочный материал;

b – среднесуточная норма расхода горячей воды в общественных зданиях на одного человека, л/сут, справочный материал;

    tг – температура горячей воды, равная 55°С;

tх – расчётная температура холодной воды, принимаемая в зимний период 5°С. 

    Согласно  исходным данным принимаем: m=1500. Согласно справочному материалу: a=105 л/сут; b=11 л/сут. Тогда по формуле (3.1) 

    

, кДж. 

2. Для бань и предприятий общественного  питания

 

  (3.2), 

где a – среднесуточная норма расхода горячей воды для бани и для столовой, л/сут, справочный материал;

ρ – плотность воды, 1000 кг/м³;

m – пропускная способность в 1 час (для бань, m – число посетителей, равное количеству мест в раздевальных кабинках; для предприятий общественного питания m – количество реализованных блюд: m=4,4^.n, где n – число посадочных мест), исходные данные. По уравнению (3.2) считаем отдельно для бани и для столовой.

    Выполним  расчёт для бани. По уравнению (3.2) получаем 

    

, кДж 

    Аналогично  выполняется расчёт для предприятий  общественного питания. Для наглядности сведём все данные и расчёты в таблицу. 
 
 

    Таблица 9

    Расход  теплоты на горячее водоснабжение  бань и предприятий общественного питания

 
 

3. Для прачечных

 

   (3.3),

где a – среднесуточная норма расхода горячей воды для прачечной, л/сут, справочный материал;

m – количество сухого белья, выстиранного прачечной за смену, кг, исходные данные.

    Итак  по формуле (3.3) получим 

    

, кДж. 

4. Расход  теплоты на технологические нужды

 

    Расчётный поток теплоты (Вт), идущий на технологические  нужды ремонтных мастерских и автогаражей рассчитывают по формуле 

    

   (3.4), 

где ψ – коэффициент спроса на теплоту, равный 0,6…0,7;

D – расход теплоносителя, кг/ч;

 – энтальпия теплоносителя,  кДж/кг;

h_воз – энтальпия обратной воды, равная 270 – 295 кДж/кг;

P_воз – коэффициент возврата обратной воды, который равен 0,7.

    Расход  теплоносителя воды для получения  смешанной воды равен 

     

     (3.5), 

где t_см – температура смеси, равная 60°С;

t_п – температура воды в подающем теплопроводе, исходные данные.

    Расход  горячей воды (кг/ч) для автогаражей  равен 

    

      (3.6), 

где n – число автомобилей, подвергающихся мойке, исходные данные;

α – среднесуточный расход воды на мойку одного автомобиля (для легковых автомобилей α=160 кг/сут, для грузовых автомобилей α=230 кг/сут).

    Коэффициент спроса на теплоту примем 0,65. По формуле (3.6) найдём расход горячей воды для автогаражей. Общий расход горячей воды будет равен сумме расходов на мойку легковых и грузовых автомобилей 

    

, кг/ч. 

    По  формуле (3.5) рассчитаем D, приняв t_п=150°С, t_х=5°С 

    

, кг/ч. 

    Определим энтальпию теплоносителя 

    

, кДж/кг 

    Тогда по формуле (3.4) найдём расчётный поток теплоты на технологические нужды  

    

, Вт. 

    Проток  теплоты, идущей на тепловую обработку  кормов определяется отдельно для коров, свиней и кур следующим образом 

    

   (3.7),  

где β – коэффициент неравномерности потребления теплоты на технологические нужды в течение суток, принимают β=4;

М_к – количество подлежащего тепловой обработке корма данного вида в суточном рационе животных, кг, справочный материал;

d_к – удельный расход горячей воды на обрабатываемый корм данного вида, кг/кг, справочный материал;

 – энтальпия используемой горячей воды при tк=45°С, кДж/кг;

n – количество зданий, исходные данные;

m – количество животных в помещении, исходные данные.

    Энтальпия используемой горячей воды  

    

, кДж/кг 

    Определим поток теплоты, идущей на тепловую обработку кормов для коров. Для соломы М_к=4 кг, d_к=2,5 кг/кг; для концентрированного корма М_к=2,5 кг, d_к=2 кг/кг; n=3, m=95. Тогда согласно формуле (3.7) 

    

, Вт

    Аналогично  производится расчёт для свиней и кур. Для наглядности все расчёты сведём в таблицу

    Таблица 10

    Поток теплоты, идущей на тепловую обработку  кормов

 
 

    Поток теплоты (Вт), рекомендуемый на пастеризацию молока, можно определить по формуле 

    

    (3.8), 

где m_М – масса молока, обрабатываемая в пастеризаторе, кг/ч, исходные данные;

С_М – теплоёмкость молока, равная 3,94 кДж/(кг.К);

      – температура молока до  пастеризации, после дойки  =35°С;

      – температура молока после  пастеризации, принимают  =85°С.

    Используя формулу (3.8) и принимая m_М=40 кг/ч, получим 

    

, Вт. 
 
 

4. Расчёт  воздухообмена

 

    Воздушная среда животноводческих зданий должна соответствовать определённым санитарно-гигиеническим нормам. Воздух, содержащий вредные выделения, концентрация которых превышает допустимые нормы, удаляется из помещения и заменяется чистым атмосферным воздухом. Точный расчёт воздухообмена проводится по отдельным видам вредных выделений для заданного помещения.   

1. Расчёт  воздухообмена по видам вредных  выделений

 

    Необходимый воздухообмен (м³/ч) при повышенной концентрации вредных газов (CO₂) в помещении определяют по формуле 

    

    (4.1), 

где V_г – объём выделившегося в помещении вредного газа, м³/ч, справочные данные;

V_д – допустимая концентрация вредного газа в воздухе помещения, V_д=0,0025 м³/м³;

V_пр – концентрация этого газа в наружном приточном воздухе, V_пр=0,0003 м³/м³;

m – количество животных в помещении, исходные данные.

    При V_г=0,114 м³/ч, m=90 получим 

    

, м³/ч. 

      Воздухообмен при условии удаления из помещения избыточной влаги определяют по следующей формуле 

    

    (4.2), 

где W – масса водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч, справочный материал;

d_в, d_н – соответственно влагосодержания внутреннего и наружного приточного воздуха, г/кг сухого воздуха. В расчётах влагосодержание можно принять равным  d_в=5,3 г/кг сухого воздуха, d_н=0,5 г/кг сухого воздуха;

ρ_в – плотность воздуха при температуре в помещении, кг/м³.

    Плотность сухого воздуха (кг/м³) в зависимости от температуры tн и давления P находится по выражению 

    

     (4.3), 

где P – расчётно-барометрическое давление, Па, исходные данные.

    Найдём  по формуле (4.3) плотность сухого воздуха ρ_в 

    

, кг/м³ 

    Тогда воздухообмен при условии удаления из помещения избыточной влаги L_W  определится по формуле (4.2) 

    

, м³/ч. 

    Воздухообмен  по избыточному теплу (м³/ч) определяют как 

    

     (4.4), 

    где Q_n – избыточный тепловой поток, Вт, справочные данные;

    С_р – теплоёмкость воздуха, равная 1 кДж/(кг^.К);

    t_в, t_н – соответственно температура внутреннего и наружного воздуха. 

    

, м³/ч. 

    За  расчётный воздухообмен принимается наибольший, по которому проектируется система вентиляции. В данном случае за расчётный воздухообмен примем воздухообмен при условии удаления из помещения избыточной влаги L=L_W =5284 м³/ч. 

2. Подбор  калориферов

 

    В зависимости от вида теплоносителя калориферы подразделяются на паровые, водяные и электрические. Наибольшее применение в практике благодаря компактности и высокой производительности получили водяные калориферы (КВС-П, КВБ-П).

    Определим тепловой поток (Вт), идущий на нагрев воздуха 

    

    (4.5), 

где L – максимальный воздухообмен, полученный в пункте 4.1, м³/ч. 

, Вт. 

    Вычислим  площадь живого сечения калорифера (м²) для прохода воздуха 

    

     (4.6), 

где (νρ)_р – расчётная массовая скорость воздуха, (νρ)_р=7…10 кг/(м² ^. с). 

, м².

    Подбираем калорифер по площади живого сечения  f_p . Выбираем калорифер № 3.

    Действительную  массовую скорость воздуха рассчитываем по формуле 

    

      (4.7). 

    

, кг/(м² ^.  с). 

    Затем определяем коэффициент теплопередачи  k для выбранной модели калорифера в зависимости от скорости теплоносителя и массовой скорости нагреваемого воздуха. Скорость теплоносителя – воды (м/с) в трубках калорифера 

    

    (4.8), 

где f_тр – площадь живого сечения трубок калорифера для прохода теплоносителя, м², справочный материал. 

    

, м/с. 

    Тогда 

    

 

    Определим действительный поток тепла (Вт), передаваемый калориферной установкой нагреваемому воздуху по формуле 

    

     (4.9),

где k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м^{2 .} °С), справочный материал;

F – площадь поверхности нагрева калорифера, м², справочные данные;

 – средняя температура  теплоносителя,  , °С;

 – средняя температура  нагреваемого воздуха,  , °С.

    Итак 

    

, °С;

    

, °С;

    

, Вт. 

    Выбор калорифера считается правильным, если 

    

. 

    Проверим  правильность выбранного калорифера. 

    

 

    Отношение оказалось меньше заданных пределов. В этом случае необходимо использовать два последовательно установленных калорифера, при этом указанное отношение увеличится в два раза и составит 1,2, что удовлетворяет заданным пределам.

    Сопротивление калорифера проходу воздуха найдём по формуле 

     

     (4.10),

где m – количество последовательно установленных калориферов;

A, n – справочный материал. 

    

, Па 

3. Выбор вентиляторов

 

При подборе  вентиляторов нужно знать требуемую  подачу, схему системы вентиляции и полное давление, которое должен развивать вентилятор. Подача вентилятора (м³/ч) определяется следующим образом 

     (4.10), 

где К_п – поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах, К_п=1,1…1,15.   

, м³/ч. 

    Выбираем  схему вентиляции как на рисунке 2 и размещаем её в пояснительную записку. Разбиваем вентиляционную сеть на отдельные участки с постоянным расходом воздуха (таблица), и обозначим их номерами в кружках справа. Рядом дробью указываем расход воздуха (м³/ч, в числителе) и длину участка (м, в знаменателе).

    Диаметры  воздуховодов (м) этих участков определяют, исходя из расхода и допустимой скорости движения воздуха 

          ,

    

,    (4.11),

      

где – скорость движения воздуха в трубопроводе: на участках 1 и 2 (магистраль) υ=10…15 м/с; на участках 3, 4, 5, 6 (ответвления) υ=6…9 м/с;

L_в1, L_в2, L_в3,4,5,6 – расход воздуха, таблица.

    Диаметр воздуховодов определяют исходя из ряда: 140; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 325; 355; 400; 450; 500; 550; 630; 710; 800; 900; 1000 мм.