Тепловой баланс животноводческих помещений рассчитывается с целью определения возможности обеспечения в них оптимального микроклимата, особенно в холодное время года..
Для расчета теплового баланса конюшни на 80 голов берем следующие показатели:
Внутренняя площадь конюшни – 828,24, высота внутренних стен – 3,5 м. Стены конюшни из кирпича на глиняном обыкновенном цементно-песчаном растворе. Окна двойные размером 1,8×1 м, их количество 40 штук. Ворота деревянные двойные размером 2,4×3 м. Чердачное перекрытие высотой 2 м. Потолок состоит из досок толщиной 0,03 м, балок размером 0,27×0,2 м, поставленных ребром вверх. На досках лежит пароизоляционный слой – руберойд толщиной 0,002 м, теплоизоляционный слой – маты минераловатные толщиной 0,25м, наверх прибиты доски толщиной 0,04 м. Крыша состоит из слоев: деревянная обрешетка толщиной 0,03м, гидроизоляционного слоя - рубероида толщиной 0,002 м и асбестоцементных волнистых листов толщиной 0,0058 м.
Средняя температура за январь по Вологде равна -26°С, в помещение - 10°С. Относительная влажность помещения 60% и средняя абсолютная влажность наружного воздуха в январе 1,9 г/м3.
Таблица 7-Расчет площади ограждающих конструкций
| Наименование | Размер, м | Число | Площадь, F |
| Окна двойные в продольных стенах Окна в торцовых стенах I Ворота в продольных стенах Ворота в торцовых стенах II Стены продольные Стены торцовые I Стены торцовые II Перекрытия I Перекрытия II Пол в денниках Пол в проходах | 1,8×1 1,8×1 2,4×3 2,4×3 11,2×3,5 68,8×3,5 46,4×3,5 11,2×3,5 11,2×3,5 5,6²+2,36² ×2×68,8 5,6²+2,36² ×2×11,2 3,5×3,4 14,7×3 29,4×3 | 68,4 3,6 14,4 28,8 135,2 204,8 135,4 74,8 49,6 836,19 272,25 88,2 176,4 |
Примечание. При расчете площади стен продольных, то размер считают без площади окон и ворот, стен торцовых I – без площади окон, а стены торцовые II – без площади ворот. Из стены продольной размером 46,4×3,5 также вычитают площадь двери, которая размером 0,9×2 м.
Для начала находим коэффициент теплопередачи для стен и перекрытий.
К= [11]
Рассчитаем коэффициент для стен:
К= = 1,28
Рассчитаем коэффициент для перекрытий:
К= = 0,23
Таблица 8-Теплопотери через определенные конструкции
| Ограждающие конструкции | k | F | k F |
| Окна в продольных стенах (двойные) | 2,3 | 68,4 | 157,32 |
| Окна в торцовых стенах I (двойные) | 2,3 | 3,6 | 8,28 |
| Ворота в продольных стенах (двойные) | 2,3 | 14,4 | 33,12 |
| Ворота в торцовых стенах II (двойные) | 2,3 | 28,8 | 66,24 |
| Стены продольные | 1,28 | 475,4 | 608,51 |
| Стены торцовые I | 1,28 | 74,8 | 95,74 |
| Стены торцовые II | 1,28*0,7 | 49,6 | 44,44 |
| Перекрытия I | 0,23*0,8 | 836,19 | 153,86 |
| Перекрытия II | 0,23*0,8 | 272,25 | 50,09 |
| Пол в денниках | 0,11 | 52,36 | |
| Пол в проходах | 0,23 | 264,6 | 60,86 |
| 1330,82 |
Теперь рассчитываем тепловой баланс:
Qосн = Σ КF × Δ t Qосн = 1330,82 ×36 = 47909,52 Вт
Qдоп = (окна + ворота + стены прод.+стены торц.) × 0,13 × Δ t
Qдоп=(157,32+8,28+33,12+66,24+608,51+95,74+44,44)×0,13×36=4743,88 Вт
Qобщ = Qогр + Qдоп Qобщ =47909,52+4743,88 = 52653,4 Вт
Qвент =0,278 × L × ×с × (Тв – Тн)
Qвент =0,278 ×9296,97×1,25×36 = 116305,09 Вт
Qисп =0,278 × 2,3 × Wисп
где Wисп составляет 10% от количества водяного пара, выделяемого за час поголовьем этого помещения.
Qисп =0,278 × 2,3 × 929,697 = 594,45 Вт
Поступление теплоты от всех животных:
Qж = 40 × 1371 = 54840 Вт
Составляем тепловой баланс, Вт:
теплопотери:
через ограждающие конструкции 52653,4
на вентиляцию 116305,09
на испарение влаги 594,45
Поступление теплоты от животных 54840
Требуется ввести теплоты 114712,94
Для оценки теплотехнических свойств ограждающих конструкций конюшни необходимо составить сводную таблицу расчета теплопотерь.
Таблица 9-Сводная таблица расчета теплопотерь через ограждающие конструкции.
| Ограждающие конструкции | S, м² | К, Вт/(м²×К) | R, м²×К/Вт | KF, Вт/К | Qобщ, Вт | % от общих теплопотерь |
| Окна в прод. стенах | 68,4 | 2,3 | 0,435 | 157,32 | 5663,52 | 11,8 |
| Окна в торц. стенах I | 3,6 | 2,3 | 0,435 | 8,28 | 298,08 | 0,6 |
| Ворота в прод. стенах | 14,4 | 2,3 | 0,435 | 33,12 | 1192,32 | 2,5 |
| Ворота в торц. стенах II | 28,8 | 2,3 | 0,435 | 66,24 | 2384,64 | |
| Стена прод. | 475,4 | 1,28 | 0,781 | 608,51 | 21906,36 | 45,7 |
| Стены торц. I | 74,8 | 1,28 | 0,781 | 95,74 | 3446,64 | 7,2 |
| Стены торц. II | 49,6 | 1,28×0,7 | 1,116 | 44,44 | 1599,84 | 3,3 |
| Перекрытия I | 836,19 | 0,23×0,8 | 5,435 | 153,86 | 5538,96 | 11,6 |
| Перекрытия II | 272,25 | 0,23×0,8 | 5,435 | 50,09 | 1803,24 | 3,8 |
| Пол в денниках | 0,11 | 9,091 | 52,36 | 1884,96 | 3,9 | |
| Пол в проходах | 264,6 | 0,23 | 4,348 | 60,86 | 2190,96 | 4,6 |
| 47909,52 |
Данные расчетов показывают, что общие теплопотери в здании в самую холодную погоду составляют 47909,52 Вт. Наибольшие теплопотери приходятся на стены продольные 21906,36 Вт (45,7%), окна в продольных стенах 5663,52 Вт (11,8%), перекрытия I 5538,96 Вт (11,6%) и стены торцовые I - 3446,64 Вт (7,2%).
Высокие теплопотери через стены продольные объясняются их большой площадью, а также недостаточной толщиной стены. Сделать стены толще можно при их оштукатуривании цементной смесью, что позволит сократить теплопотери.
Так же большие теплопотери осуществляются через окна в продольных стенах. На это оказывает влияние количество окон, их площадь и неудовлетворительное состояние оконных рам из-за неплотного их прилегания к оконной коробке. При современных пластиковых окнах потери тепла сокращаются на много, так как конструкция самих рам способствует не проникновению холодного воздуха внутрь помещения, не пористости материала и плотности прилегания двойных стекол к самим рамам.
Чердачные перекрытия также являются источником больших потерь тепла из-за их большой площади. Для сокращения потерь тепла чердачные перекрытия можно утеплить опилками, при условии обработки материалов перекрытий огнеупорными растворами. Или можно чердачное помещение использовать под хранение сена, что так же удержит тепло в помещении. В настоящее время при строительстве конюшен целесообразно использовать для утепления керамзит, так как он не только теплоизолятор, но и огнеупорный и впитывает излишки влаги.
До определенного предела понижения наружной температуры возможна работа вентиляционной системы без подогрева воздуха. Расчет этой температуры проведем по формуле:
ΔТ=
где 0,35 – объемная теплоемкость воздуха, Дж/(м²*К); к значению ΣКF нужно прибавить дополнительные теплопотери через продольные стены, окна и двери в размере 13%.
ΔТ=
На основании этого расчитаем наружную температуру, при которой возможно работает естественная вентеляция без подогрева воздуха:
Тн = 10 – 11,4 = -1,4К
Таким образом, в конюшне возможна работа вентиляционной системы без подогрева воздуха при понижении наружной температуры до -1,4 °С. При дальнейшем понижении температура для обеспечения нормальной температуры и влажности требуется нагревать помещение за счет утепления чердачного перекрытия сеном.
Анализируя расчеты, можно сделать вывод, что здание данной конюшни имеет низкию теплозащиту. В связи с этим придется нести большие эксплуатационные расходы на утепление помещения. Если этого не сделать, то в помещение будет быстро накапливаться избыточная влажность со всеми негативными последствиями.