Расчет теплового баланса в животноводческих помещениях

3.5 Расчет теплового баланса в животноводческих помещениях

Тепловой баланс животноводческих помещений рассчитывается с целью определения возможности обеспечить в них оптимального микроклимата, особенно в холодное время года. При расчете теплового баланса учитывается вид животных, живая масса, продуктивность, физиологическое состояние, возраст.

Тепловой баланс в помещении может быть положительный, отрицательный, нулевой. Положительный, когда тепла выделяется больше, чем расходуется. Отрицательный – выделяется меньше чем его расходуется. Нулевой – приход равен расходу.

Тепловой баланс помещений рассчитывают:

Q_ж = ∆t (G x 0,24 + ∑K x F) + W_зд,

где Q_ж – поступление тепла от животных ккал/ч;

∆t – разность между температурой воздуха в помещении и среднемесячной температурой воздуха самого холодного месяца зоны, ^оС;

G – количество воздуха, удаляемого из помещения или поступающего в него в течение часа, кг;

0,24 – количество тепла необходимое для нагрева 1 кг воздуха на 1^оС, ккал/кг;

К – коэффициент общей теплоотдачи через ограждающие конструкции, ккал/м²/град;

F – площадь ограждающих конструкций, м²;

∑ - показатель суммирования произведения KF;

W_зд – расход тепла на испарение влаги с поверхности пола и других ограждений.

Рассчитаем поступление тепла от указанных групп коров используя табличные данные:

Q₁ = (((602-565) x (489-400)) / (500-400)) + 565 + (25x4) = 697,93

Q_1г = 697,93 x 20 = 13958 ккал/ч

Q₂ = (((757-682) x (515-500)) / (600–500)) + 682 + (25x4) = 793,25

Q_2г = 793,25 x 25 = 19831 ккал/ч

Q₃ = (((757-682) x (542-500)) / (600-500)) + 682 + 25 = 738,5

Q_3г = 738,5 x 65 = 48002 ккал/ч

Q₄ = (((757-682) x (555-500)) / (600-500)) + 682 = 723,25

Q_4г = 723,25 x 42 = 30376 ккал/ч

Q₅ = (((602-565) х (447-400)) / (500-400)) + 565 = 582,4

Q_5г = 582,4 х 35 = 20384 ккал/ч

Найдем поступление тепла от всех животных в помещении:

Q_ж = Q_1г + Q_2г + Q_3г + Q_4г + Q_5г

Q_ж = 13958 + 19831 + 48002 + 30376 + 20384 = 132551 ккал/ч

Рассчитаем разность между температурой воздуха помещении и среднемесячной температурой воздуха самого холодного месяца:

∆t = 5 – (-8,2) = 13,2^оС

При температуре воздуха в коровнике 5^оС и среднем барометрическом давлении 755 мм рт. ст. масса 1 м³ кубического воздуха составляет 1,261. Рассчитаем количество воздуха, удаляемого из помещения или поступающего в него в течение 1 часа:

G = L x 1,261

G = 40582,2 х 1,261 = 51174

Ведем расчет теплопотерь через ограждающие конструкции, для этого составляем таблицу.

Таблица 4.

Определение телопотерь через ограждающие конструкции

Вид ограждений	Площадь F, м2	K	∑K x F
Окна Двери Ворота Стены Потолок Пол по зонам:  1-я  2-я  3-я  4-я Итого	74,4 5,76 37,2 444 1326,8 332 284 252 450	5 4 4 1,01 0,83 0,4 0,22 0,1 0,06	372 23 148,8 445,8 1101,2 132,8 62,5 25,2 27 2338,3

Рассчитаем площадь:

а) окон

F_окон = 1,1 х 1,65 х 41 = 74,4

б) дверей

F_дверей = 1,8 х 1,6 х 2 = 5,76

в) ворот

F_ворот = 3,1 х 3 х 4 = 37,2

г) стен

F_стен = (62 х 3 х 2 – 74,4 – 5,76) + (21 х 3 х 2 + (21/2) х (5,5 -3)) = 444

д) потолка

F_{потолка} = √(5,5-3)² + (10,5)² = 1326,8

е) пола

F₁ = 62 х 2 х 2 + 21 х 2 х 2 = 332

F₂ = 58 х 2 х 2 + 13 х 2 х 2 = 284

F₃ = 54 х 2 х 2 + 9 х 2 х 2 = 252

F₄ = 50 х 9 = 450

Необходимо учесть также расположение здания в отношении направления господствующего ветра, сторон света и рельефа местности, т.к. помещение при этом теряет дополнительно еще 13% тепла от теплопотерь с ограждающих конструкций.

(445,8 + 148,8 + 372) х 0,13 = 125,6 ккал/ч

Следовательно общий расход тепла, необходимого на нагрев всех ограждающих конструкций коровника составит 2338,3 + 125,6 = 2463,9 ккал/ч

Далее учитываются потери тепла на испарение влаги с поверхности пола, кормушек и ограждающих конструкций (W_зд). Принято считать что эти теплопотери составляют 10% от общего количества влаги, выделяемой всеми животными. На испарение 1 г влаги затрачивается 0,595 ккал тепла. На W_зд составит:

8632,9 х 0,595 = 5136,5 ккал/ч

Составляем тепловой баланс:

132551 = 13,2( 51174 х 0,24 + 2463,9) + 5136,5

132551 = 199779

Когда дефицит тепла в помещении до 20%, то его можно компенсировать за счет утепления ограждающих конструкций. А когда более 20% , то необходимо в помещении установить теплогенератор и рассчитать режим его работы.

Найдем дефицит тепла:

199779 – 132551 = 67228, что составляет 33%.

Для компенсации дефицита в помещении необходимо установить теплогенератор ТГ-2,5А и рассчитать режим его работы. Если мощность генератора 250000 ккал/ч, то 67228 ккал/ч будет компенсироваться за 16 мин. Следовательно за час он должен 16 минут работать и 44 не работать.

3.6 Расчет ∆t нулевого теплового баланса

Определение ∆t нулевого баланса животноводческого помещения необходимо для расчета предельно низкой внешней температуры воздуха, при которой еще возможна беспрерывная эксплуатация вентиляции. ∆t нулевого баланса рассчитывают по формуле:

∆t = (Q_ж – W_зд ) / (G x 0,24 + ∑ KF)

∆t = (132551 - 5136,5) / (51174 x 0,24 + 2463,9) = 8,6 ^оС

Получаем: для беспрерывной работы вентиляции разница между температурой воздуха в середине помещения и температурой внешнего воздуха должна быть меньше 8,6^оС. Расчет показал, что для того чтобы поддерживать температуру воздуха внутри помещения на уровне 5^оС, температура внешнего воздуха не должна опускаться ниже -13,6^оС.

Выводы и предложения

Не смотря на высокий уровень ведения хозяйства, в ходе исследований были обнаружены некоторые недостатки, которые можно устранить в ходе проходящей в хозяйстве реконструкции, интенсификации производства.

Изучение помещений и расчеты показали:

1.   В коровниках недостаточная естественная освещенность.

2.   В помещениях наблюдается дефицит тепла.

3.   Отсутствие в некоторых коровниках термометров не позволяет вести постоянный контроль за температурным режимом зданий.

Исходя из данных выводов можно внести следующие предложения по улучшению микроклимата в помещениях:

- необходимо максимально уменьшить потери тепла через ограждающие конструкции помещения путем их утепления;

- установить в коровниках с недостаточно высокой температурой теплогенераторы;

- увеличить естественную освещенность помещений за счет увеличения количества окон, либо путем замены материала окон на более прозрачный;

- повесить в каждом производственном помещении психрометры для определения как температуры так и влажности воздуха.

Соблюдение вышеперечисленных мер приведет к значительному повышению продуктивности животных путем создания оптимальных условий для их организма.

Список литературы

[1] – Баланин В.И. Микроклимат животноводческих зданий. – С.-П.: Профикс, 2003. – 135 с.

[2] – Кузнецов А.Ф., Демчук Н.В. Гигиена сельскохозяйственных животных. М.: Агропромиздат, 1991. –

[3] – Медведский В.А. Гигиена животных. – Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2003. – 601 с.

[4] – Онегов А.П. Гигиена сельскохозяйственных животных. М.: Колос, 1984.

[5] – Шляхтунов В.И. Скотоводство.Мн.: Ураджай, 1997. – 463 с.