Понятие о тепловом балансе помещений, его структуре

Когда спрашивают, что нужно делать для улучшения микроклимата, я отвечаю: «Оценить устройство помещения, проанализировать в нём воздухообмен и тепловой баланс». Анализ составных частей баланса тепла высвечивает все основные факторы, негативно влияющие на тепловой режим содержания животных и, в целом, на микроклимат.

Тепловой баланс — это соответствие (равновесие) поступления и расхода тепла в здании. Он анализируется при проектировании и реконструкции помещений; выборе строительных конструкций и материалов; определении теплообеспеченности зданий, типа, мощности и количества тепловентиляционных  установок. Расчет и анализ теплового баланса позволяет оценить теплозащитные свойства ограждающих конструкций, определить непроизводительные теплопотери, наметить обоснованные способы улучшения микроклимата.

Ранее мы с вами изучали комплекс факторов, в той или иной степени влияющих на формирование микроклимата. Так вот, при расчете и анализе теплового баланса здания учитываются практически все эти факторы: климатические, физиологические, технические, технологические и эксплуатационные.

Оптимальный тепловой баланс является главным условием создания нормальных показателей воздушной среды. Если в помещении не решен вопрос о его теплообеспеченности, очень трудно, а иногда не возможно в условиях резкоконтинентального климата зимой создать регулируемый микроклимат. Часть помещений при этом переводится в разряд неотапливаемых.

Тепловой баланс здания состоит из двух частей: приходной и расходной. Приходная часть баланса состоит в   поступлении тепла от животных, от источников технического и биологического тепла, а также тепловых (инфракрасных) лучей солнечной радиации.

Животные в процессе своей жизнедеятельности выделяют во внешнею среду значительное количество тепла. Например, корова живой массой 500 кг и суточным надоем 15 кг за час выделяет 505 ккал тепла.

Поступление тепла от «живых калориферов» зависит от вида, возраста, пола, уровня продуктивности, живой массы, физиологического состояния и температурного режима  в помещении. Чем интенсивнее обмен веществ в организме, тем больше тепла поступает от животного в окружающую среду. Поэтому высокопродуктивные, беременные, быстро растущие животные выделяют значительно больше теплоты.

Источником тепла в обогреваемых помещениях являются технические средства: калориферы электрические и пароводяные, теплогенераторы, газогенераторы тепла, тепловентиляторы, система водяного отопления, нагревательные электропанели,  а также средства для локального обогрева (светлые и темные инфракрасные излучатели, электро — и водонагреваемые бетонные полы, газовые горелки инфракрасного излучения, электроковрики и др.). Требуемая тепловая мощность этих технических средств как раз и определяется в результате расчета и анализа теплового баланса.

В тех помещениях, где животных содержат на глубокой несменяемой или матрацной подстилке, а также на полах из тюков соломы, в толще подстилочного материала в результате биологических процессов образуется теплота, которой обогревается ложе животных и частично воздух помещения. При этом потери тепла из помещения в пол, покрытый  теплообразующей подстилкой, исключаются, в связи с чем баланс тепла улучшается. Помимо этого, в воздух поступает биотеплота, что также улучшает температурный режим помещения. Количество этой теплоты по нашим данным составляет 20-25 % от тепловыделений животных. Температура в толще глубокой подстилки достигает 20-28 ºС, а в матрацной– 18-22 ºС.

Перспективным в животноводстве является теплота, полученная от перебродившего навоза, в результате извлечения из него источника энергии – биогаза. Это смесь, состоящая из 63 – 68 % метана и 32 – 37 % углекислого газа. Ёе получают при сбраживании навоза крупного рогатого скота и свиней в специальных установках. Биогаз преобразуют в электроэнергию или нагревают воду, в том числе для отопления. За рубежом использование биогаза в животноводстве нашло широкое применение. Из одной тонны навоза влажностью 88 – 90 % получают 25 – 35 м³  биогаза с удельной внутренней энергией около 5000 ккал/ м ³ , что соответствует теплоте при сгорании 0,6 л жидкого топлива.

Тепло солнечных лучей в зимний период незначительно и на приходную часть теплового баланса в помещениях существенно не влияет.

Таким образом, приходную часть баланса тепла для отапливаемого помещения можно выразить как Q жив. + Q от., а для неотапливаемого – Q жив.

Расходная часть теплового баланса характеризует затраты тепла на вентиляцию, испарение влаги в помещении и теплопотери частями здания.

Самая затратная составляющая расходной части баланса это теплопотери на обогревание холодного воздуха, поступающего в здание через приточную вентиляцию, при открывании дверей, ворот и неплотности в конструкциях. Поскольку при расчете теплового баланса учитывается расчетная температура наружного воздуха для данного пункта (в Челябинской области она равна  минус 35ºС), то, скажем, в коровнике для обеспечения нормативной внутренней температуры (10º) воздух требуется подогревать на 45ºС (∆t º=45). Зная часовой объем воздуха, который нужно подать в помещение (£), и удельную его теплоемкость, можно рассчитать затраты теплоты на нужды вентиляции (Q вент.= 0,31 ·£· ∆ tº ) .

Вторая существенная доля теплопотерь  приходится на ограждающие конструкции. Эти потери зависят от материалов, из которых изготовлены части здания, их толщины и площади. В свою очередь эти параметры определяют показатели теплозащиты конструкций – коэффициент теплопередачи (К) и коэффициент сопротивления теплопередаче (Rо).

Холодные ограждающие конструкции при значительной их площади очень сильно охлаждают помещения, в результате чего уже при температуре наружного воздуха минус 2, минус 4ºС тепловой баланс помещения нарушается в худшую сторону. Следует учитывать, что при очень больших теплопотерях ограждающими конструкциями меньше тепла остаётся на согревание приточного воздуха, что создаёт проблемы с работой вентиляции. Поэтому нельзя допускать, чтобы тепло, выделяемое животными, полностью или в большей его части, тратилось на согревание атмосферы через конструкции со слабой теплозащитой.

В условиях Южного Урала доля теплопотерь через ограждающие конструкции не должна превышать 30% от всей совокупной расходной части теплового баланса. При этом конструкции должны быть утеплены так, чтобы температура их внутренней поверхности и температура воздуха в помещении не различалась более, чем на 2 — 3ºС.

Теплоту, теряемую частями здания, рассчитывают по формуле: Qогр.= Σ К·Ŧ· ∆ tº, где К- коэффициент теплопередачи данной конструкции в зависимости от её устройства,  Ŧ- площадь теплопередачи этой конструкции.

Третьей расходной частью баланса является затрата тепла на испарение влаги с поверхностей мокрых ограждающих конструкций здания, а также с поверхности технологического оборудования (поилок, кормушек, канализации). Чем выше сырость в здании, тем больше тепла затрачивается на испарение влаги. На испарение 1г  воды требуется 0,595 ккал тепла.

Некоторое количество теплоты теряется на согревание до температуры помещения холодной питьевой воды в трубах, кормов и подстилки. Но, по сравнению с предыдущими видами теплопотерь, оно незначительно и в расчёт теплового баланса не принимается.

В итоге тепловой баланс отапливаемого помещения можно выразить следующим образом:

Q жив. + Q от. ↔Q вент. + Q огр.+ Q исп

.Для неотапливаемого помещения:

Q жив.  ↔Q вент. + Q огр.+ Q исп.

При анализе теплообеспеченности здания рассчитывают коэффициент теплового баланса (К т.б.).Это частное от деления приходной части на расходную. При оптимальном теплобалансе эти части равны, поэтому коэффициент теплового баланса равен единице (теплообеспеченность составляет 100%). Если приходная часть баланса меньше расходной (отрицательный баланс), то коэффициент будет меньше единицы. Например, при К т.б, равном 0,4, теплообеспеченность здания равна 40 %. Превышение приходной части над расходной делает тепловой баланс положительным. Если Кт.б равен 1,2, теплообеспеченность составляет 120%.

При отрицательном тепловом балансе находят дефицит тепла (расход тепла минус приход), анализируют причины недостатка и намечают мероприятия по его устранению или уменьшению. Анализируют тепловые качества ограждающих конструкций, сравнивая фактические коэффициенты теплопередачи (К) с нормативами. Выявляют холодные части здания и намечают способы их дополнительного утепления. Продумывают возможности снижения затрат тепла на вентиляцию за счет применения теплоэкономных решений.

19.Техническая характеристика электрокалориферов типа СФОЦ

Техническая характеристика электрокалориферов типа СФОЦ

Определив способы снижения расходной части и рассчитав снижение теплозатрат, уточняют тепловой баланс, снова находят дефицит тепла и подбирают для его погашения (уменьшения) соответствующее тепловентиляционное оборудование по данным его воздухо – и теплопроизводительности (см. табл.19).В неотапливаемых помещениях учитывают возможность поддержания положительной внутренней температуры за счет частичного сокращения объема вентиляции, что подтверждают соответствующими расчетами критических температур наружного воздуха. Критической называют температуру наружного воздуха, ниже который теплоты, выделяемой животными, недостаточно, чтобы поддерживать внутреннюю температуру на оптимальном уровне.

 

Навигация

Предыдущая статья: ←

Поделитесь своим мнением
Для оформления сообщений Вы можете использовать следующие тэги:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Рубрики
© 2017 Сайт рефератов my-ref.net  Войти