10138

гигроскопической ( г в), мероприятия по предупреждению увлажнения кон-

струкций выполняются с внешней стороны стен зданий.

Искусственное регулирование потока влаги через наружные ограждения может осуществляться за счет электроосмотического эффекта. По термоди-

намической сущности эффект электроосмоса представляет собой характеристи-

ку интенсивности, которая обусловливает направление и предел переноса ве-

щества. Он дополнительно накладывается на действующую в системе «влаж-

ный воздух-ограждение» разность потенциалов, определяющую перенос влаги.

Различают электроосмос пассивный и с активным возбуждением. Пере-

движение влаги за счет пассивного электроосмоса наблюдается при установке в стене двух связанных между собой электродов, изготовленных из различных металлов. Интенсивность миграции влаги пропорциональна возникающему по-

тенциалу, зависящему от электрохимического ряда напряжения металлов. При-

остановка капиллярного или осмотического движения или изменение его направления на противоположное более активно и эффективно регулируется при использовании напряжения от источника постоянного тока (активное воз-

буждение).

На рис. 2.8 а) показана принципиальная схема установки плоскостей электродов для предотвращения увлажнения надземной части стен от миграции влаги из их подземной части при пассивном и активном возбуждении. Способ сушки расположенных в земле стен изображен на рис. 2.8 б). Пунктирные стрелки — направление миграции влаги за счет осмотических и капиллярных

сил, сплошные — за счет явления электроосмоса.

Разность потенциалов влажности в ограждении увеличивается или умень-

шается на величину, эквивалентную значению эффекта электроосмоса ±Δ эо.

Знаки (+) или (–) принимаются в зависимости от расположения электродов по электрохимической активности относительно направления движения мигриру-

ющей влаги или от полярности электродов, вызывающей направленное движе-

Рис. 2.8. Установка электродов для предотвращения увлажнения стен: а) надземных, б) подземных. 1 — электроды; 2 — изолированные проводники;

3 — источник постоянного тока

Разность потенциалов влажности в ограждении увеличивается или уменьшается на величину, эквивалентную значению эффекта электроосмоса

±Δ эо. Знаки (+) или (–) принимаются в зависимости от расположения электро-

дов по электрохимической активности относительно направления движения мигрирующей влаги или от полярности электродов, вызывающей направленное движение жидкости. Тогда общий поток влаги составит:

Задача состоит в экспериментальном выявлении закономерностей изме-

нения плотности потока влаги, зависящей от физико-механических свойств ма-

териалов; прилагаемого к электродам напряжения и его полярности; представ-

ления результатов в шкале потенциала влажности в виде:

где кэо — коэффициент пропорциональности, °В/В; U — напряжение, прикла-

дываемое к электродам или возникающее между электрохимическими актив-

ными металлами электродов, В.

На рис. 2.9 приведены результаты экспериментального определения объ-

емной скорости электроосмоса через образец глиняного кирпича.

Прямая пропорциональность скорости фильтрации от напряжения позво-

ляет переводить результаты из шкалы разности потенциалов напряжения в шкалу разности потенциалов влажности.

71

Рис. 2.9. Объемная скорость электроосмоса через образец глиняного кирпича: а и б — направления фильтрации воды при смене полярности полюсов

Требуются дальнейшие исследования для получения количественных ха-

рактеристик влагопереноса через различные строительные материалы с пере-

менной начальной влажностью окружающих конструкцию сред. Должно быть также дополнительно изучено и уточнено влияние эффекта электролиза воды в процессе активного электроосмоса, который ответственен за перелом в нулевой точке графика vэо= f(U) на рис. 2.9.

Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1.Объяснить принципиальные отличия теплофизических моделей гражданских и производственных сельскохозяйственных зданий.

2.Обосновать необходимость применения особой методики определения требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждений производственных сельскохозяйственных зданий.

3.Указать особенность определения явных тепловыделений в животноводческих, птицеводческих помещениях и овощекартофелехранилищах.

4.Привести особенности расчета сопротивления теплопередаче наружных ограждений сельскохозяйственных зданий.

5.Сформулировать физический смысл условной температуры наружного воздуха при формировании тепловых балансов сельскохозяйственных зданий.

6.Обосновать понятие динамики энергопотребления неотапливаемых (без подачи искусственно генерируемой теплоты) зданий.

7.Привести способы и особенности формирования параметров естественного микроклимата в погребах, подпольях, ледниках.

8.Назвать цель расчета теплоустойчивости различного вида сельскохозяйственных зданий.

72

9.Описать пути совершенствования объемно-планировочных и конструктивных решений для повышения теплозащитных характеристик ограждений.

10.Указать, в каких случаях используется возможность учитывать теплоизоляционные характеристики слоя снега.

11.Сопоставить способы регулирования интенсивности переноса влаги через наружные ограждающие конструкции.

12.Описать различие между пассивным и активным электроосмосом и показать возможные пути применения эффекта электроосмоса в строительстве.

3 .ТЕПЛОВОЙ, ВЛАЖНОСТНЫЙ И ВОЗДУШНЫЙ БАЛАНСЫ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

3.1.Воздухообмен в животноводческих и птицеводческих помещениях

Вживотноводческих и птицеводческих помещениях, как правило, отсут-

ствуют местные отсосы с механической вентиляцией. Воздухообмен в помеще-

нии рассчитывается как для общеобменной вентиляции по основным вредно-

стям. Система вентиляции конструируется по выявленному максимальному расходу.

Необходимость поддержания расчетных температурно-влажностных па-

раметров воздуха в помещениях диктуется не столько явным конкретным по-

вышением продуктивности скота и птицы, сколько способствует реализации возможной продуктивности животных. Например, при низких значениях тем-

пературы tв и высоких величинах относительной влажности воздуха φв молоч-

ная продуктивность коров снижается на 8…13 %.

Расчет воздухообмена животноводческих и птицеводческих помещений по удалению влаги ведется по формуле (2.9).

Расход воздуха для борьбы с выделяемыми в помещении вредными или взрывоопасными газами, парами и пылью Li, м3/ч, рассчитывается для каждого i-го компонента вредности и составляет:

73

где Mi — объем, л/ч, (или масса, мг/ч), выделяющихся в помещении в течение часа вредных или взрывоопасных газов, паров или пыли;

Куд и Кпр — концентрации вредных веществ, соответственно, в удаляемом из помещения и приточном наружном воздухе, л/м3 (или мг/м3).

Концентрация вредных веществ в воздухе, удаляемом из обслуживаемой зоны помещения Куд, принимается равной предельно-допустимой концентрации

(ПДК) в этой зоне (табл. 3.1). Основным вредным газообразным выделением в животноводческих и птицеводческих помещениях является аммиак, образую-

щийся в результате разложения подстилки, навоза, помета, остатков кормов.

Кроме того, необходимо учитывать, что при гниении органических веществ,

содержащих серу (помет, остатки кормов), а также из кишечника животных и птиц выделяется сероводород, по токсическому действию приближающийся к синильной кислоте. Он поражает нервную систему и вызывает общее отравле-

ние организма животных и птиц.

Количество вредных газов, выделяемых из подстилки и помета с 1 м2

площади пола, мг/(м2·ч), приведено в табл. 3.2. При содержании индеек приме-

няется коэффициент 1,3; при содержании уток — 2,0; при содержании гусей —

1,5 по отношению к курам. С 1 м2 пометных коробов выделяется аммиака 70

мг/ч, серодоводорода — 60 мг/ч. В теплый период года выделение аммиака

74

принимается с коэффициентом 3; сероводорода и углекислоты — с коэффици-

ентом 1,1. Количество СО2, выделяемого животными и птицами, приведено в табл. 1.4. Количество СО2 в наружном воздухе в сельской местности составляет

Кпр = 600 мг/м3 = 0,33 л/м3.

В воздухе птичников, коровников, свинарников в виде механической примеси находится органическая и неорганическая пыль, частицы которой яв-

ляются очагами колоний различных болезнетворных организмов. Основными источниками пылевыделений являются птицы, подстилка, корм. Задачу борьбы с пылью следует решать, применяя, прежде всего, различные укрытия, а также,

по возможности, герметизацию пылящего оборудования, увлажнение. Среднее содержание пыли в наружном воздухе зависит от месторасположения и степени благоустройства сельскохозяйственного объекта. В небольших населенных пунктах и сельской местности концентрация пыли может быть принята 0,3…0,4 мг/м3.

Предельно-допустимая концентрация пыли составляет для взрослой пти-

цы 5 мг/м3, для молодняка в возрасте 1…4 нед — 1,0 мг/м3. Предельно-

допустимая концентрация микроорганизмов для взрослой птицы — 250 тысяч бактериальных клеток в 1 м3 воздуха.

Расход наружного воздуха Lпр, м3/ч, для ассимиляции избытков явной теплоты Qя, кДж/ч, в помещениях содержания животных и птиц равен:

75

При одновременном поступлении в помещение теплоты и влаги необхо-

димый воздухообмен рассчитывается с использованием i–d-диаграммы влажно-

го воздуха по полной теплоте Qп, кДж/ч:

Конечное состояние воздуха (tуд, iуд), удаляемого из помещения, находит-

ся в данном случае из условия, когда tуд = tв (рис. 3.1, луч П—В).

Рис. 3.1. Определение воздухообмена при одновременном поступлении в помещение теплоты и влаги

Дополнительным фактором, определяющим расчетную величину возду-

хообмена в животноводческих помещениях, является минимальное количество кислорода, которое необходимо подать на одно животное для обеспечения нормальных физиологических процессов в организме. Для крупного рогатого скота массой 450 кг необходимо подать 0,39 кг/ч кислорода, а для свиней той же живой массы — 0,47 кг/ч.

Обобщенные данные по минимальному количеству наружного воздуха для поддержания физиологических процессов в организмах животных и птиц сведены в табл. 3.3.

76

3.2.Производительность систем вентиляции хранилищ

иустановок сушки травы

3.2.1.Хранилища, оборудованные системами активной вентиляции

Разработка методики расчета режимов работы систем активной вентиля-

ции картофелехранилищ заключается в получении зависимостей для расчета оптимальной и допустимой интенсивности вентиляции в условиях действую-

щих хранилищ и в практике современного проектирования (высота насыпи клубней до 6,0 м). Режим работы системы активной вентиляции разрабатывает-

ся для каждого периода хранения (лечебного, охлаждения, основного). Задача проектирования заключается в расчете производительности и режимов эксплу-

атации системы с использованием только естественного холода в осенний и ве-

сенний периоды хранения картофеля (переходный период года) и с учетом только биологической теплоты дыхания продукции в основной период хране-

ния (холодный период года).

77

Режим работы системы вентиляции в лечебный период не рассматривает-

ся, поскольку его цели носят преимущественно биологический характер. В ле-

чебный период происходит дозревание клубней и залечивание травм, получен-

ных в процессе уборки. Естественная вентиляция осуществляется путем аэрации насыпи наружным воздухом с положительной температурой.

В период охлаждения длительностью до 15…18 сут осуществляется охлаждение насыпи с использованием естественного холода наружного воздуха

(в ночные часы). Биологически оптимальным темпом охлаждения насыпи явля-

ется tопт = 0,02…0,04 °С/ч. В качестве расчетной характеристики принят коэф-

фициент использования вентиляции Квент = zвент / 24, определяющий среднесуто-

чное время работы систем активной вентиляции (zвент — время работы системы в сутки, ч).

Величина коэффициента Квент для периода охлаждения составляет [3]:

температуры насыпи продукции перед началом охлаждения tк.о и продуваемого через слой сырья охлаждающего воздуха tвхохл . Для клубнекорнеплодов величина

tо лежит в интервалах 12…15 °С.

Работа систем активной вентиляции в период охлаждения ведется, как правило, в более холодное ночное время, что позволяют выделять режимы с

78

Квент ≤ 0,3 как наиболее приемлемые для периода охлаждения. Оптимальные

На рис. 3.2 представлена графическая зависимость коэффициента исполь-

зования вентиляции в период охлаждения Квент (левая ордината) от приведенно-

го расхода воздуха Lэф, м3·°С/кДж, при значениях параметра охлаждения эф =

1…7. Расход Lv опт ограничен при высоте насыпи hнас до 6,0 м значением:

Рис. 3.2. Зависимость коэффициента использования вентиляции Квент от приведенного расхода воздуха Lэф при различных параметрах охлаждения эф

Основной период хранения. Работа систем активной вентиляции (САВ)

после охлаждения насыпи до температуры основного периода хранения заклю-

чается в обеспечении оптимальной температуры продукции и относительной влажности воздуха в объеме насыпи. Необходимый расход воздуха при непре-