Технологический расчёт и выбор оборудования системы вентиляции и воздушного отопления

Расчет воздухообмена помещении. Системы вентиляции, отопления и кондиционирования должны поддерживать оптимальный температурно-влажностный режим и химический состав воздуха; обеспечивать в зависимости от периода года соответсвющий воздухообмен; не допускать скопления, застоя влажного и загрязнённого воздуха в отдельных местах помещения, т.е. обеспечивать равномерное распределение воздуха и его циркуляцию; предотвращать конденсацию выделенных паров на стенах и различных ограждениях внутри помещения. Установлено, что во все времена года в животноводческих помещениях действуют различные вредные факторы, к которым можно отнести большие или недостаточные количества теплоты, влаги и углекислого газа. В зависимости от наружных условий (в основном от температуры наружного воздуха) тот или иной фактор может быть преобладающим. Так, для типовых животноводческих и птицеводческих помещений в регионах с наружной температурой от - 10 до - 20 °С наибольшее отрицательное воздействие оказывает влага, с температурой ниже - 20 °С - углекислый газ, с температурой - 10 °С и выше - теплота. Поэтому воздухообмен в животноводческих помещениях в холодный (отапливаемый) период года рассчитывают, исходя из условий удаления избытков углекислого газа и выделяющихся водяных паров, а в переходный и теплый (летний) периоды года - избытков теплоты и влаговыделений.

Исходные данные для расчета воздухообмена, в частности предельно допус-тимые концентрации вредных веществ в помещениях, оптимальные параметры внутреннего воздуха, тепло-, влаго- и газовыделения животных и птиц принимают по справочно-нормативным документам.

Воздухообмен, м³/ч, необходимый для поддержания допустимой концентрации углекислого газа, определяют по формулам:

V_co2 = n_ж ∙ С_ж / (С₁ - С₂)

где n_ж - число животных;

С_ж - количество углекислого газа, выделяемое одним животным, л/ч;

С₁ - предельно допустимая концентрация углекислого газа в помещении, л/м³;

С₂ - концентрация углекислого газа в атмосферном воздухе.

V_co2 = 400 ∙ 90 / ( 1.5 - 0.3) = 30000 м³/ ч

Воздухообмен, обеспечивающий допустимое содержание в воздухе водяных паров

V_w = W / (ρ (d_в - d_н))

где W - общее количество влаги, выделяемое в помещении (учитывается количество влаги, выделяемое животными при дыхании, а также суммарное влаговыделение с открытой и смоченной поверхностей в помещении), г/ч;

ρ - плотность воздуха;

d_в и d_н - влагосодержание соответственно внутреннего и наружного воздуха.

Влаговыделения в животноводческих помещениях

W = W_ж + W_исп,

где W_ж - расход водяных паров, выделяемых животными; W_исп - расход испаряющейся с поверхности влаги, равный сумме расходов W_с.п. (со свободной поверхности) и W_м.п. [со смоченной (мокрой) поверхности].

К свободной открытой водной поверхности в животноводческих помещениях относят площадь водной поверхности открытых баков с водой для гидросмыва навоза, автопоилок, водное зеркало навозного лотка и пр. Смоченными считают поверхности глубокой подстилки, вертикальных стен навозного лотка до водного зеркала, решетчатого пола и т. д.

Влаговыделения со свободной поверхности

W_с.п. = ω_с.п.·А_с.п.

где ω_с.п.- удельное влаговыделение, г/(ч·м²);

А_с.п. - свободная поверхность, м².

Количество влаги, испаряющейся со смоченной поверхности пола и стен

W_м.п. = ω_м.п.·А_м.п.,

где ω_м.п.- удельное влаговыделение, г/(ч·м²);

А_м.п.- смоченная поверхность, м².

W_сп = 50 ∙ 3112.2 = 155610

W_мп = 11 ∙ 91.5352941176471 = 1006.888

W_исп = 155610 + 1006.888 = 156616.888

W = 232 + 156616.888 = 156848.888

V_w = 156848.888 / ( 1.2 ( 12 - 2)) = 13070.741

Из двух расчетных значений расходов вентиляционного воздуха V_со2 и V_w принимают наибольшее, т.е. принимаем

V_в = V_co2 = 30000 м³/ч.

После этого устанавливают расход воздуха, приходящийся на 1 т живой массы животных. Если полученное значение окажется меньше нормативного регулируемого воздухообмена на 1 т живой массы животных или птицы, то в качестве расчетного значения воздухообмена следует принимать нормативное.

Для характеристики воздухообмена пользуются понятием кратности воздухообмена, которая указывает на число смен воздуха в помещении в течение часа:

n = V_в / V_с

n = 30000 / 10584 = 2.834

где V_в - расход вентиляционного воздуха, м³/ч;

V_с - строительный объем помещения, м³.

Для взрослого поголовья при кратности воздухообмена n < 3 выбирают естественную вентиляцию, при n = 3 0... 5 - принудительную вентиляцию без подогрева водаваемого воздуха и при n > 5 - принудительную вентиляцию с подогревом подаваемого воздуха. При естественной вентиляции воздухообмен происходит вследствие разности температур внутри и снаружи помещения. Движение воздуха из помещения и в помещение осуществляется через неплотности окон и дверных проёмов, а также по специально устанавливаемым проточно-вытяжным шахтам и каналам.

Сечение вытяжных и приточных каналов определяют по формуле:

F = V_в / 3600 v,

где v - скорость воздуха в канале, м/с.

Скорость воздуха в вентиляционном канале зависит от разности температур внутри помещения и снаружи, а также длинны шахты:

v = 2.3 ∙ (h ∙ (t₁ - t₂) / 273) ^{1 / 2},

здесь h - высота канала; (t₁ - t₂) - разность температур внутреннего и наружнего воздуха.

v = 2.3 ∙ (3 ∙ (10 - -30) / 273)^{1 / 2} = 1.525 м/с

F = 30000 / (3600 ∙ 1.525 ) = 5.464 м²

Число вытяжных каналов определяют из выражения: n_к = F / f,

где f - площадь сечения обного канала, м².

Число вытяжных каналов: n_к = 5.464 / 0.36 = 15.178

Число приточных каналов: n_к = 5.464 / 0.06 = 91.067