10138

3 — коэффициент, учитывающий способ установки радиатора (для производ-

ственных сельскохозяйственных зданий характерна стандартная (открытая)

установка приборов, в этом случае 3 = 1,0);

4 — коэффициент, учитывающий число секций в одном приборе ( 4 = 1,0 при

Аор.п = 2,0 м2), который для двухколончатых радиаторов типа М-140 вычисляет-

ся по эмпирической формуле:

4 0,92 А0,16р .

о.п

Длина конвекторов с кожухом определяется размерами выпускаемых полностью готовых приборов с площадью теплоотдачи а1, м2.

Число конвекторов составляет:

n о.п . (4.25)

Ар

а1

Число элементов конвекторов без кожуха или ребристых труб в ярусе по вертикали и в ряду по горизонтали:

Ар

n о.п , (4.26) mа1

где m — число ярусов и рядов элементов, составляющих прибор.

Рассчитанное по (4.24…4.26) количество секций, приборов или их эле-

ментов обычно не получается целым. Допускается уменьшение расчетной пло-

щади Аор.п не более чем на 5 % (но не более чем на 0,1 м2). Как правило, к уста-

новке принимают ближайшее большее число.

Длина греющей трубы l, м, в ярусе или в ряду гладкотрубного прибора:

где ат.п — наружная площадь поверхности 1,0 м открытой горизонтальной тру-

бы принятого диаметра, м2/м, для труб:

4.5. Системы воздушного отопления

Децентрализованные (местные) и центральные системы воздушного отопления, как правило, объединены с системами вентиляции и предназначены для поддержания в помещениях ветеринарно-гигиенических и (или) технологи-

ческих условий воздушной среды как по расчетным условиям теплового ком-

форта, так и по чистоте внутреннего воздуха. Далее рассматриваются особенно-

сти расчета систем воздушного отопления производственных сельскохозяй-

ственных зданий, касающиеся их теплопроизводительности.

Местные системы воздушного отопления. Принципиальные схемы мест-

ных систем воздушного отопления показаны на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Схемы местных систем воздушного отопления: а) рециркуляционная; б) с частичной рециркуляцией; в) прямоточная.

1 — канал удаляемого вытяжного воздуха; 2 — теплообменник (калорифер)

Нагревание воздуха в таких системах и циркуляция его по помещению осуществляются воздушно-отопительными агрегатами с механическим побуж-

дением движения воздуха или за счет действия гравитационных сил. Местные системы воздушного отопления могут работать полностью на рециркуляцион-

ном воздухе, с частичным использованием рециркуляционного воздуха и без рециркуляции воздуха (прямоточные). Температура теплоносителя (воды) в по-

дающей магистрали тепловой сети — t1, °С; в обратной магистрали — t2, °С.

Рециркуляция полная или частичная в системах воздушного отопления допускается в том случае, если температура поверхности нагревательных эле-

ментов отопительного агрегата не выше температуры, установленной санитар-

ными или ветеринарными нормами и требованиями противопожарной безопас-

121

ности. При содержании в воздухе взрывоопасных веществ рециркуляция возду-

ха не допускается.

Децентрализованные системы воздушного отопления оборудуют отопи-

тельными агрегатами. Отечественная промышленность выпускает агрегаты воздушного отопления для подогрева воздуха при теплоносителе воде и паре следующих типов: АПВС, АПВ, СТД-100, СТД-300М. Агрегаты АПВС, АПВ,

СТД-100 устанавливают на кронштейнах или подвешивают на колоннах. В обо-

значениях агрегатов, например АПВС 70-40, первая цифра соответствует про-

изводительности, в тыс. ккал/ч, при теплоносителе паре; вторая — то же при теплоносителе воде (это соответствует 3·105 и 1,7·105 кДж/ч). Агрегаты СТД-

300М устанавливаются на фундаменте. Технические данные, конструкции и размеры агрегатов приведены в справочной литературе, например [22]. Следует отметить, что в настоящее время на отечественном рынке появилось большое количество выпускаемых за рубежом воздушных отопительных агрегатов, ра-

ботающих на теплоносителе воде, паре или использующих электрическую энергию. При использовании в децентрализованных системах отопления для нагревания воздуха электрической энергии в сельскохозяйственных производ-

ственных зданиях наиболее часто применяют выпускаемые отечественной про-

мышленностью электрокалориферы СФАО-10 и СФАО-16 теплопроизводительностью Qагр, соответственно, 10 и 16 кВт и подачей Lпр = 7 100 м3/ч. При наличии природного или сжиженного газа применяются автоматизированные газовые воздухонагреватели.

В случае установки децентрализованных систем воздушного отопления в помещении следует устанавливать не менее двух агрегатов. Воздух из устано-

вок должен подаваться выше уровня рабочей зоны. В помещениях сельскохо-

зяйственных комплексов место расположения отопительных агрегатов опреде-

ляется таким образом, чтобы подвижность воздуха в зоне пребывания живот-

ных, птиц и растений в культивационных сооружениях не превышала установ-

ленную нормами.

122

Число агрегатов n, шт., необходимых для отопления помещения, предва-

рительно можно определить по формуле:

Q р

n от . (4.28)

Qагр

Температура tг, °С, с которой воздух должен быть подан агрегатом в по-

мещение для поддержания требуемой в рабочей зоне температуры tв, °С, при теплоемкости воздуха св, кДж/(кг·°С), определяется по формуле:

где ρг — плотность приточного воздуха при температуре tг, кг/м3.

Центральные системы воздушного отопления. Такие системы могут вы-

полняться с полной рециркуляцией, с частичной рециркуляцией или быть пря-

моточными (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Центральные системы воздушного отопления: а) с полной рециркуляцией; б) с частичной рециркуляцией; в) прямоточные; г) рекуперативные; 1 — теплообменник-

калорифер; 2 — канал приточного нагретого воздуха; 3 — вытяжной или рециркуляционный канал; 4 — канал приточного наружного воздуха

123

Воздух в системах приготавливается (нагревается) централизованно в ка-

лориферах приточных камер и по воздуховодам подводится в отапливаемые помещения. Как правило, воздух в помещения подается одной или несколькими компактными струями через приточные устройства, позволяющие изменять угол подачи воздуха по вертикали.

Расход подаваемой в помещения теплоты централизованными системами воздушного отопления , Вт, определяется аналогично местным системам воздушного отопления по тепловому балансу.

В системах с полной рециркуляцией производительностью по воздуху Gот,

кг/ч, (рис. 4.5 а)):

в системах с частичной рециркуляцией (рис. 4.5 б)):

Qотр = 0,278(Gот – Gн)св(tг – tв) +0,278Gнсв(tг – tн), (4.31)

где Gн — требуемое количество наружного воздуха для вентиляции помещения,

кг/ч.

В прямоточной отопительной системе, работающей только на наружном воздухе (рис. 4.5 в)), расход теплоты максимален:

Qотр = 0,278Gнсв(tг – tн). (4.32)

Снижение расхода теплоты в прямоточных системах воздушного отопле-

ния достигается путем утилизации теплоты вытяжного воздуха в рекуператорах

(рис. 4.5 г)). Количество утилизированной в рекуператоре теплоты Qут, Вт, со-

ставляет:

124

4.6. Системы инфракрасного газового отопления

Воздействие инфракрасного радиационного отопления благоприятно вли-

яет на самочувствие животных. Если тепловое излучение с длиной волны более

2 мкм воспринимается в основном кожным покровом, то излучение с длиной волны до 1,5 мкм проникает через поверхность кожи, частично нагревает ее,

достигает сети кровеносных сосудов и непосредственно повышает температуру крови, вызывая приятные тепловые ощущения. При лучистом обогреве боль-

шая часть избыточной теплоты животного или птицы передается путем конвек-

ции воздуху, имеющему более низкую температуру. Такая форма теплоотдачи действует освежающе и благоприятно на самочувствие животных и птиц.

4.6.1. «Светлые» инфракрасные излучатели

«Светлая» горелка конструктивно состоит из рефлектора, предназначен-

ного для создания определенной направленности лучистому потоку теплоты, и

излучающей насадки, представляющей собой керамическую плитку из огне-

упорной легковесной массы с сотнями цилиндрических отверстий диаметром

1…1,5 мм. Число отверстий в плитке принимается из расчета, чтобы живое се-

чение этих отверстий составляло 40 % площади плитки.

Газовоздушная смесь сгорает непосредственно вблизи наружных поверх-

ностей насадок, т. е. у керамических плиток. Она сгорает при среднем коэффи-

циенте избытка воздуха 1,05…1,10. Температура излучающих плиток находит-

ся в пределах 800…900 С.

Продукты сгорания газа поступают непосредственно в обслуживаемое помещение. Они имеют температуру более высокую, чем температура воздуха в помещении. В силу этого область их естественной концентрации находится в верхней зоне помещения, из которой их и необходимо удалять в атмосферу.

Для этого в этом случае используется специальная вытяжная вентиляционная система.

125

где gСОж 2 — удельное количество углекислого газа, поступающее в обогревае-

мое помещение от животного и подстилки, кг/(ч·гол.); n — количество голов животных в помещении, гол.;

GCO2 — количество углекислого газа, поступающее с продуктами сгорания га-

за, кг/ч; Куд и Кпр — допустимое массовое содержание СО2, соответственно, в

воздухе помещения и в наружном воздухе, кг/кг, Куд ≈ 0,005 (табл. 3.1);

Кпр = 0,0006 кг/кг.

Объемная предельно-допустимая концентрация углекислого газа в зоне нахождения животных или птиц составляет 2,5 л/м3, в наружном воздухе 0,33

л/м3. Количество СО2, выделяемого с продуктами сгорания, GCO2 , кг/ч:

где Gгаз — расход газа системой газового обогрева, кг/ч;

m — коэффициент, зависящий от химического состава сжигаемого газа: 2,71 —

для природного газа; 2,98 — для пропана; 2,94 — для бутана.

где β — коэффициент, показывающий повышение концентрации СО2 в верхней зоне: при вытяжке из верхней зоны 30…50 % углекислого газа β = 1,10…1,40;

при вытяжке из верхней зоны 70…100 % углекислого газа коэффициент β = 1,16…1,20.

Инженерный расчет «светлых» инфракрасных обогревателей приведен в

[23]. В зависимости от расстояния между осями панелей, геометрических раз-

меров панелей, высоты их расположения, размеров помещений в плане разра-

126

ботаны графики, по которым находят допустимую температуру панелей, отве-

чающую физиологическим требованиям животных и птиц.

Количество излучателей с расчетной производительностью Gнтреб.СО2 , кото-

рое необходимо установить в помещении для поддержания теплового баланса,

определяют по формуле:

где Qнр — низшая расчетная теплотворная способность газа, кДж/кг;

Qизлном — номинальная тепловая мощность выбранной марки излучателя, Вт.

Инфракрасные излучатели (ИКИ) должны размещаться в животноводче-

ских помещениях так, чтобы облученность животных не превышала следующие

Вертикальное расстояние от уровня расположения животного до горелки

Ндолжно быть не менее 1,8 м (рис. 4.6).

Взависимости от ширины животноводческих помещений излучатели распределяют в 2 или 3 ряда по длине. Возможные варианты размещения при-

ведены на рис. 4.6.

В вариантах I, II, III, VI, VII, VIII излучатели установлены под углом 20 к

горизонту, т. к. при установке их горизонтально наблюдается перегрев излуча-

телей и увеличение содержания окиси углерода в продуктах сгорания. Расстоя-

ние в одном ряду между излучателями S, м: при двухрядном расположении

S = 2l / nиз; при трехрядном расположении S = 3l / nиз, где l — длина обогревае-

мой части помещения, м.

127

Рис. 4.6. Варианты размещения «светлых» инфракрасных излучателей в животноводческих помещениях (размеры в мм): 1 — инфракрасные излучатели; 2 — уровень расположения животных

При лучистом отоплении с использованием «светлых» излучателей про-

исходит выгорание кислорода, а также образование окиси углерода и других вредных веществ за счет выгорания пыли. На каждый киловатт мощности, раз-

виваемый «светлым» излучателем, необходима гарантированная подача не ме-

нее 30 м3/ч атмосферного воздуха, вследствие чего их использование в доста-

точно герметизированных объектах проблематично.

Согласно рекомендациям, использование «светлых» излучателей является эффективным при высоте помещения Н ≤ 10,0 м, а «темных» — при Н ≤ 5,0 м.

Данные ограничения не характерны для производственных сельскохозяйствен-

ных зданий, имеющих высоту в коньке, как правило, не более 5,0...6,0 м.

Неоднородность формируемых температурных полей и зон лучистого теплообмена является характерной отрицательной особенностью систем лучи-

стого отопления со «светлыми» инфракрасными излучателями. В помещениях могут создаваться зоны затенения, условия прогрева которых резко снижаются

128

и отличаются от расчетных, что может приводить к наличию температурных

контрастов и создавать условия для простудных заболевания животных и птиц.

4.6.2«Темные» инфракрасные излучатели

У«темных» моделей инфракрасных излучателей (рис. 4.7) максимальная

температура труб может достигать 450 С, у «темных» ленточных модулей — до 290 С. Длина модуля может быть 36,0 м и более, единичная мощность — до

300 кВт. Для стабилизации направленного потока отражающий кожух над мо-

дулем выполняется с тепловой изоляцией.

Применение «темных» лучистых излучателей эффективнее систем цен-

трального и воздушного отопления на 35…40 %.

Рис. 4.7. Устройство «темных» модулей инфракрасного излучения

Интенсивность излучения различных излучателей составляет, например,

при длине 15,0 м (35 кВт) с тепловой изоляцией 2,33 кВт/м, а при длине 36,0 м (95 кВт) с тепловой изоляцией — 2,63 кВт/м.

Установлено, что наименьший излучатель длиной 4,5 м на коротком участке в 4,5 м показывает наибольшее падение интенсивности между передней частью излучателя с горелкой и концом излучателя по сравнению с двумя дру-

гими лучистыми излучателями. Последние по всей своей длине в 15,0 м или,

соответственно, 36,0 м имеют более равномерную характеристику излучения,

чем короткий излучатель. Наряду с теплотехническими мерами воздействия, на

129