10138

Наибольший воздухообмен в коровнике требуется по ветеринарным требованиям. Он принят за расчетный в холодный период года Gнmin.O2 Gнmin 18 600 кг/ч.

Пример 2.4. Определить условную температуру наружного воздуха tнр , начиная с ко-

торой требуется подогрев приточного воздуха, для условий содержания животных, рассмотренных в примерах 2.2 и 2.3, при расчетной наполняемости коровника nр = 200 гол.

Температуру tнр определяем по (2.11). Явные тепловыделения животных с учетом дополнительных потерь теплоты через окна и ворота Qя = 108 560 Вт; tв = 10 °С; площадь

где св — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·°С), принимаемая при температуре воздуха от 0 до 100 °С равной 1,005.

Определим температуру tнр при заполнении коровника nд = 100 гол. ( n = 0,5). Явные тепловыделения в коровнике при n = 0,5 Qя = 69 800 Вт; количество приточного воздуха

Пример 2.5. Для рассмотренного в примерах 2.2…2.4 коровника на 200 гол. определить общее расчетное энергопотребление при количестве животных n = 1,0 и n = 0,5.

Максимальные затраты теплоты на нагревание наружного воздуха при nр = 200 гол.

(2.10): Qнагр = 0,279·18 600(–4 – (–30)) = 134 920 Вт.

В случае нахождения в коровнике 100 гол. животных ( n = 0,5):

Qнагрд = 0,279·9 300(–3,6 – (–30)) = 68 500 Вт.

Мощность систем дополнительного (резервного) отопления при ( n = 0,5) (2.12):

Qотд = (200 – 100)723·0,96·1,0·0,8 = 55 530 Вт.

Дополнительно теплопотери через окна и двери (пример 2.2) Qотдоп = 2 500 Вт.

Общее энергопотребление коровника Qот Qнагр Qотд Qотдоп .

При расчетном заполнении коровника Qотд 0 и теплопотребление равно:

Qот = 134 920 + 2 500 = 137 420 Вт.

При заполнении коровника наполовину ( n = 0,5) теплопотребление составляет:

Qот = 134 920 + 55 530 + 2 500 = 192 950 Вт.

2.3.2 Динамика энергопотребления хранилищ

сочного растительного сырья

При эксплуатации хранилищ с неполной загрузкой емкостей Gд появляют-

ся недостатки биологических тепловыделений, величина поступления в помеще-

ние которых сокращается до Qсрс = g Gдqсрс. Таким образом, величина относи-

50

При таких условиях эксплуатации зависимость для расчета температуры наружного воздуха, начиная с которой требуются затраты теплоты для отопле-

ния хранилищ (2.13), имеет вид:

(2.1

6)

В формуле (2.16) величину минимального расхода наружного воздуха необходимо принимать для хранилищ с расчетной загрузкой Gр.

Общее энергопотребление овощекартофелехранилищ Qот складывается из затрат на нагревание минимального количества наружного приточного воздуха в холодный период года Qнагр (2.10) и мощности систем дополнительного отоп-

ления Qотд (2.15).

Рассмотрим методику расчета теплотехнических характеристик наруж-

ных ограждений и теплового баланса овощекартофелехранилищ.

Исходные данные: расчетная температура наружного воздуха (Коб = 0,92) tн, °С; расчетные параметры внутреннего воздуха: температура tв, °С; относи-

тельная влажность φв, %; объемно-планировочные решения хранилища для определения площади наружных надземных ограждений (Aогр = Aст + Aпокр) и

коэффициента mпл; наименование продукции, расчетная Gр и действительная Gд

вместимости хранилища, т; удельные явные биологические тепловыделения в основной период хранения qсрс, Вт/т (п. 1.2.2), влаговыделения jсрс, г/(т·ч) (п. 2.2.2).

Последовательность расчета:

- по (2.2) и (2.3) с учетом (2.6) определяется величина требуемого сопро-

тивления теплопередаче наружных ограждений и перекрытия хранилища;

51

-по (2.9) находится минимальный расход наружного воздуха Lminн для удаления водяных паров из помещения;

-по (2.11) определяется условная температура наружного воздуха tнр ;

-для наружных стен хранилищ по (2.7) при условии Rст Rогртреб определя-

ется толщина утеплителя; при выполнении наружных стен из штучных матери-

алов находится действительное сопротивление теплопередаче стен Rcдт ;

-решая (2.8) относительно Rпокр, определяется толщина утеплителя;

-рассчитывается расход теплоты на нагревание воздуха Qнагр (2.10);

-при неполной загрузке хранилища или реализации продукции в течение сезона хранения при известном g находится температура tнр (2.16) и мощность

дополнительной (резервной) системы отопления хранилища Qотд (2.15);

- общая установочная мощность систем резервного отопления в храни-

лище определяется по (2.14).

Пример 2.6. Определить требуемое сопротивление теплопередаче для полузаглублен-

ного картофелехранилища: tн = − 30 °С; tв = 4 °С; в = 95 %, Aогр ≈ 1 000 м2; mпл = 0,10;

Gр = 500 т; qсрс = 17,6 Вт/т.

Среднее сопротивление теплопередаче теплового контура (формулы (2.2, 2.3)):

По типовому проекту для наружных стен сопротивление теплопередаче Rст = 1,94

м2· С/Вт, для покрытия Rпокр= 2,09 м2· С/Вт, т. е. картофелехранилище, выполненное по данному проекту, имеет заниженные значения сопротивления теплопередаче как стен, так и покрытия.

Пример 2.7. Определить требуемое сопротивление теплопередаче наземного капусто-

хранилища башенного типа диаметром 18 м: tн = −30 °С; tв = 0 °С; в = 95 %; Aогр = 310 м2; mпл = 0,05; Gр = 160 т; qсрс = 10,5 Вт/т.

Средний удельный нормированный тепловой поток через наружные ограждения:

Пример 2.8. Определить требуемое сопротивление теплопередаче с полностью заглубленными (обвалованными) наружными стенами секционного хранилища (бурта) емкостью: картофеля Gр = 200 т, моркови Gр = 160 т, свеклы столовой Gр = 180 т, капусты Gр = 120 т. Значения тепловыделений qсрс приведены в п. 1.2.2; коэффициент mпл = 0,25. Результаты расчетов для климатических зон tн = −20; −30; −40 °С сведены в табл. 2.1.

52

Результаты расчетов значений условной температуры наружного воздуха tнр показывают, что в большинстве регионов европейской части России расчет-

ная температура наружного воздуха наиболее холодного месяца (января) при коэффициенте обеспеченности Коб = 0,92 [9] выше полученных в примерах

2.9…2.11. Таким образом, хранилища картофеля и овощей при расчетной за-

грузке не требуют подачи искусственно генерируемой теплоты.

Пример 2.12. Для рассмотренного в примере 2.9 картофелехранилища определить по формуле (2.10) расход теплоты на подогрев наружного приточного воздуха Qнагр при расчетной загрузке Gр, т.

Qнагр cнGнmin (tнр tн ) = 0,279·1 050(‒12,6 ‒ (‒30)) = 5 100 Вт.

Пример 2.13. В течение сезона хранения в картофелехранилище (примеры 2.6, 2.7, 2.12) происходит реализация продукции. Пуск систем дополнительного (резервного) отопле-

53

ния в частично загруженном хранилище при различной степени загрузки g должен начи-

Расчет значений сопротивления теплопередаче стен и покрытий по разра-

ботанной методике сопровождается увеличением величины Rогр по сравнению с типовыми проектами. Этот факт уменьшает вероятность появления конденсата на внутренних поверхностях ограждений (τв > tт.р). Поэтому в хранилищах, осо-

бенно заглубленных или обвалованных, не следует предусматривать какой-

либо аварийной, кроме рассмотренной, дополнительной резервной мощности теплоподачи на случай понижения температуры наружного воздуха от tн при коэффициенте обеспеченности Коб = 0,92 до tн при Коб = 0,98.

В России имеется положительный опыт создания и эффективной эксплуа-

тации малоэнергоемких картофелехранилищ. Например, в г. Чебоксары с 1981

года успешно эксплуатируется заглубленное неотапливаемое хранилище емко-

стью 10 000 т с высотой насыпи клубней до 8,0 м. Общая резервная мощность системы отопления (воздушно-тепловой защиты) составляет 40 кВт (4,0 Вт/т).

2.3.3. Погреба, подполья, ледники

Погреба и подполья, как правило, являются частью жилого дома или от-

дельной постройкой и предназначены для хранения небольших партий карто-

феля, овощей, фруктов. Имеющееся на практике многообразие объемно-

планировочных решений погребов можно свести к двум видам: подземные,

расположенные ниже глубины промерзания грунта (рис. 2.2); сооружения,

имеющие часть ограждений, соприкасающиеся с наружным воздухом (рис. 2.3).

54

По высоте снаружи подземных стен желательно предусмотреть глиняный затвор для предотвращения попадания в помещение грунтовой или атмосфер-

ной влаги. Тепловой режим подземных погребов определяется температурным состоянием окружающего грунта и биологической активностью продукции.

Температурные и влажностные параметры в них близки к допустимым для со-

хранности большинства видов растительной сельскохозяйственной продукции

(tв = 2…6 °С, φв → 100 %).

Вентиляция в подземных погребах естественная (рис. 2.2). Входной люк закрывается практически герметично, поэтому помимо вытяжной шахты 2

должна быть предусмотрена приточная шахта 3. Воздухообмен осуществляется за счет разности плотности наружного и внутреннего воздуха и разности отме-

ток устьев шахт hш.

Рис. 2.2. Погреб ниже уровня глубины промерзания грунта: 1 — стена; 2 — вытяжная шахта; 3 — приточная шахта; 4 — люк

55

Наземные погреба (рис. 2.3) менее герметичны, в них достаточно устано-

вить только вытяжную шахту. Диаметры вытяжных и приточных воздуховодов не превышают 80…100 мм. Для регулирования воздухообмена на них устанав-

ливаются дроссель-клапаны или шиберы. В теплый период года температура в погребах ниже наружной. Поэтому в них можно закладывать скоропортящуюся продукцию для краткосрочного хранения.

Рис. 2.3. Погреб на уровне земли: 1 — водоотводная канава; 2 — вытяжная шахта; 3 — глинобитный пол; 4 — утеплитель

В подпольях, расположенных под жилыми помещениями зданий, тепло-

вой режим поддерживается за счет тепловыделений хранящегося сочного рас-

тительного сырья и теплопритоков через пол из жилых помещений. Естествен-

ная вентиляция осуществляется через люки в полу жилых помещений и проду-

хи в наружных стенах. Влажностный режим (относительная влажность воздуха)

в подпольях, как правило, устанавливается за счет естественных процессов вла-

гообмена с продукцией и грунтом близким к рекомендуемому для хранения овощей (φв ≥ 90 %).

Погреба-ледники (рис. 2.4) оборудуются, как правило, в индивидуальных хозяйствах. Стены льдохранилища возводят из бетона. Из льдохранилища воду от таящего льда отводят в водосборный приямок и удаляют насосом или вруч-

ную, а если позволяет рельеф местности, то через дренаж, имеющий уклон от

56

приямка. В комплекс ледников входят камеры для загрузки льда. Лед заготав-

ливают зимой на замерзших водоемах или путем намораживания на открытых площадках.

Отсеки для льда могут находиться под емкостью для хранения. Способ удобен в эксплуатации. Основным недостатком расположения продукции выше льда является наличие значительного градиента температуры по высоте ледни-

ка (до 5…8 °С). При расположении отсека для льда над хранящейся продукцией из-за гравитационных сил происходит выравнивание температуры в объеме помещения. Но в этом случае приходится возводить надежное перекрытие, спо-

собное выдержать массу льда, и сложно отводить талую воду.

Рис. 2.4. Ледник с боковым расположением льда: 1 — массив льда; 2 — камеры хранения; 3 — дренаж; 4 — обсыпка; 5 — вытяжные шахты

На практике чаще всего устраивают ледники с боковым расположением льда, в которых в значительной мере устраняются недостатки расположения отсеков снизу или сверху. Камеру хранения при этом размещают либо между двумя массивами льда, либо по обе стороны массива льда располагают две ка-

меры хранения. В обоих случаях необходим дренаж для отвода воды из ледника.

Такие погреба-ледники предназначены для относительно длительного хранения в весенний и летний периоды года СРС, плодов, ягод, для длительного хране-

ния соленых продуктов.

В ледниках с отсеками для льда, расположенными над продукцией или сбоку от нее, температурный режим отличается стабильностью и практическим

57

отсутствием градиента температуры по высоте, tв = 0…2 °С; влажностный ре-

жим ледников также стабилен, φв ≈ 95 %. Низкая температура поддерживается за счет теплоты таяния льда (iлед = 335 кДж/кг).

Интерес представляет определение запаса льда, необходимого для надеж-

ной эксплуатации погребов-ледников. Средняя величина всех теплопритоков в сутки на 1 м2 площади пола камеры хранения ледника ориентировочно оценивается значением qлед = 7 540…8 380 кДж/(м2·сут).

Пример 2.15. Определить массу льда для погреба-ледника с площадью пола Aпл = 10 м2 на 3 мес (zхр = 90 сут) хранения.

Теплопритоки в ледник за период хранения равны:

Qлед = qлед Aплzхр = 8 000·10·90 = 7 200 000 кДж.

Необходимое количество льда для компенсации такого теплопритока составляет:

Gлед Qлед 7 200 000 21 500 кг.

iлед 335

С запасом 20 % общее количество заготовленного в отсеки льда будет около 26 т.

Приведенный в примере 2.15 расчет показывает, что объем камеры для льда имеет большие размеры (равные или больше размера помещения для хра-

нения). При расчетах камеры для льда следует помнить, что 1 т льда занимает около 1,6 м3. Утепление погребов-ледников проводится опилками, шлаком,

верховым торфом слоем до 1,0…1,2 м. Для примера 2.15 объем ледяной камеры составит около 15 м3 при высоте 1,5 м. С учетом утепления размеры камеры около 3 3 2,5 м.

2.4.Теплоустойчивость помещений сельскохозяйственных зданий

2.4.1.Теплоустойчивость животноводческих и птицеводческих помещений

Теплоустойчивость животноводческих и птицеводческих помещений рас-

считывается как для гражданских и промышленных зданий согласно [10]. Этот вывод базируется на относительном постоянстве в течение суток поступления теплоты в помещение. В животноводческих помещениях амплитуда колебаний температуры воздуха для всех ограждающих поверхностей одинакова, в каж-

58

дый момент времени между количеством теплоты, подаваемой в помещение и поглощаемой его поверхностью, существует равенство.

Особое внимание следует уделять расчету теплоустойчивости поверхно-

сти полов животноводческих зданий, хотя потери теплоты через полы в энерге-

тическом балансе таких зданий не превышает 4…5 %. Однако необходимо учи-

тывать особые подходы к выбору теплофизических характеристик теплоусвое-

ния полов. Отдых и сон крупного рогатого скота, свиней и птиц (при наполь-

ном содержании) проходит непосредственно на полу, что повышает возмож-

ность простудных заболеваний и предопределяет их продуктивность и жизне-

способность.

Верхний слой пола в местах отдыха животных и птиц при содержании их без подстилки определяется показателем теплоусвоения поверхности пола Yпл,

который должен быть не более нормированной величины Yплн .

СНиП 23-02−2003 [7] рекомендует следующие нормативные величины показателей Yплн : для крупного рогатого скота молочного направления, телят до

6 мес и свиноматок с поросятами-откормышами — 11,0 Вт/(м2·°С); для коров стельных, молодняка свиней, свиней на откорме — 13,0 Вт/(м2·°С); для КРС на откорме — 14,0 Вт/(м2·°С).

Показатель теплоусвоения поверхности полов Yпл находится в следующей последовательности. Если покрытие пола (первый слой конструкции пола) име-

ет характеристику тепловой инерции Dсл1 = Rсл1Sсл1 ≥ 0,5, то величина Yпл равна:

где Sсл1 — коэффициент теплоусвоения материала первого слоя, Вт/(м2·°С).

Если первые n слоев конструкции пола имеют суммарную тепловую инерцию Dсл1 + Dсл2 + …+ Dслn < 0,5, но тепловая инерция (n + 1)-го слоя — Dсл1 + Dсл2 + …+ Dслn+1 ≥ 0,5, то показатель Yпл следует определять последовательно расчетом показателей теплоусвоения поверхностей слоев конструкций, начиная с n-го до первого:

59