Определение требуемой мощности системы отопления

 

Необходимую мощность системы отопления определяем из уравнения теплового баланса помещения. Для написания уравнения теплового баланса выявим все потери теплоты в животноводческом помещении, а также все тепловыделения. На основе теории теплопередачи найдем коэффициенты теплопередачи и тепловые потери через отдельные виды ограждений, затем остальные составляющие уравнения теплового баланса и определим необходимую мощность отопительных приборов.

Уравнение теплового баланса животноводческого помещения:

 

 Вт, (6)

 

Где Q_СО - мощность системы отопления, Вт;

 - теплота, теряемая через ограждающие конструкции помещения, Вт;

Q_И - теплота, затраченная на испарение влаги, Вт;

Q_Ж - теплота, выделяемая животными, Вт.

а) Теплоту, теряемую через ограждающие конструкции, определяем как сумму потерь теплоты через отдельные виды ограждения (стены, окна, пол, потолок).

Потери через окна, двери, стены и потолок найдем из выражения:

 

 Вт, (7)

 

Где k - коэффициент теплопередачи через соответствующий вид ограждения, Вт/м²·К;

F - площадь ограждения, м²;

t_В и t_Н - внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

Тепловое сопротивление стен и потолка определяется выражением:

 

 Вт/м²·К, (8)

 

Где R_В - тепловое сопротивление внутренней поверхностиограждения. Для животноводческих помещений Rв=0,155 м^2·К/Вт;

R_Н - тепловое сопротивление наружной поверхности. Для наружных стен и бесчердачного покрытия R_Н=0,043 м²К/Вт;

δ - толщина теплопередающей поверхности, м;

λ - коэффициент теплопроводности, Вт/м·К.

Потери через пол найдем из выражения:

 

 Вт, (9)

 

Где R_n - сопротивление теплопередачи каждой зоны неутепленных полов, м²К/Вт. (I зоны R_n=2,15 м²К/Вт, II зоны R_n=4,3 м²К/Вт, III зоны R_n=8,6 м²К/Вт, IV зоны R_n=14,2 м²К/Вт).

F - площадь каждой зоны, м².

t_В и t_Н - внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

Тепловые потери через потолочное перекрытие

 

 

По формуле (8) рассчитываем тепловое сопротивление потолка:

 

 м²К/Вт.

 

Теперь рассчитаем требуемое тепловое сопротивление для потолка:

 

 м²К/Вт

 

 - нормированный перепад температур. Для потолка ⁰С

 Значит требуется слой утеплителя

Рассчитаем необходимое тепловое сопротивление утеплителя:

 

 м²К/Вт

 

В качестве утеплителя выберем минераловатные плиты. Рассчитаем толщину слоя утеплителя:

 

 м²

 

Где

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи для потолка:

 

 Вт/м²·К

 

Рассчитав коэффициент теплопередачи для потолка, необходимо проверить его на возможность образования конденсата на потолочном перекрытии. Для этого определяем удельный тепловой поток через потолочное перекрытие:

 

 Вт/м², (10)

 

Где k - рассчитанный коэффициент теплопередачи для потолочного перекрытия;

t_В и t_Н - внутренняя и наружная температура воздуха, ⁰С.

 

 Вт/м.

Температура внутренней поверхности перекрытия округляется из выражения:

 

 ⁰С, (11)

 

Где q_n - удельный тепловой поток через потолочное перекрытие;

R_В - тепловое сопротивление внутренней поверхности перекрытия.

 

 ⁰С.

 

Температура t_n выше точки росы округляемой по i-d диаграмме для параметров воздуха внутри помещения (t_p= 5 C), следовательно, образования конденсата на перекрытии не будет.

Площадь потолка:

 

F_{потолка}=78·21=1638 м².

 

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через потолок:

 

 Вт.

 

Тепловые потери через стены

 

 

Кирпич пористый: δ=0,52 м, λ=0,64 Вт/м·К, штукатурка цементная: δ=0,02 м, λ=1,1 Вт/м·К.

По формуле (8) рассчитываем тепловое сопротивлениестен:

 

 м²К/Вт.

 

Теперь рассчитаем требуемое тепловое сопротивление для потолка:

 

 м²К/Вт

 

 - нормированный перепад температур. Для потолка ⁰С

 Значит требуется слой утеплителя

Рассчитаем необходимое тепловое сопротивление утеплителя:

 

 м²К/Вт

 

В качестве утеплителя выберем минераловатные плиты. Рассчитаем толщину слоя утеплителя:

 

 м²

 

Где

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи для потолка:

 

 Вт/м²·К

 

Площадь стен: F_стен = 78·4·2 - 12 = 612 м².

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через стены:

 

Вт

 

3). Тепловые потери через окна

Площадь окон: F_окон=0,15·612=91,8 м².

Коэффициент теплопередачи через одинарные окна согласно справочным данным примем k = 5,8 Вт/м²·К

По формуле (7) рассчитываем теплоту, теряемую через окна:

 

Вт.

 

4) Рассчитываем теплоту теряемую через двери коэффициент теплопередачи через двери (одинарные):  Вт/м²·К

Теплота, теряемая через двери:

 

Вт

 

5). Тепловые потери через пол

Потери теплоты через пол определяется как сумма для зон шириной 2 м.

 

Рис. 2

Площадь зон:

I зоны F=312 м²;

II зоны F=312 м²;

III зоны F=312 м²;

IV зоны F=702 м².

По формуле (9) рассчитываем теплоту, теряемую в каждой зоне пола:

 

Вт;

Вт;

Вт;

 Вт;

 

Определим потери теплоты через пол как сумму потерь в каждой зоне:

 

 Вт.

 

Таким образом, теплота, теряемая через ограждающие конструкции равна:

 

 Вт.

 

б) Определим теплоту, теряемую на испарение влаги

 

Q_И = 2477·М_И Вт, (10)

 

Где 2477 кДж/кг - скрытая теплота испарения 1 кг воды;

М_И - количество влаги, испаряющейся с поверхности ограждений, пола, поилок и т.д. (определено, см. выше).

Таким образом:

 

Q_И = 2477·1 = 2477Вт.

 

г) Определим теплоту, выделяемую животными

 

Q_Ж=m·q_ж Вт, (11)

 

Где q_ж - количество теплоты, выделяемой одним животным. Согласно справочным данным примем q_ж=300 Вт.

Таким образом:

 

Q_Ж=200·300=60000 Вт.

 

В результате по формуле (6) определим требуемую мощность системы отопления:

 

 Вт.