10138

Количество поступающего в помещение через ограждения наружного воздуха Gинф, кг/ч, определяется по методике, приведенной в [8, 20]. Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося через наружные ограждения воздуха Qинф, Вт, составляет:

где Gинф — расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч;

св — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг· С) (принимают св = 1,005 ≈ 1

кДж/(кг· С)).

В производственные и вспомогательные помещения сельскохозяйствен-

ных зданий могут поступать кроме кормов иные различные материалы. Коли-

чество теплоты, необходимое для нагревания этого материала в холодный пе-

tмат — температура поступающего материала: для металла tмат = tн С; для несы-

пучих материалов tмат = tн + 10 С; для сыпучих материалов tмат = tн + 15 С. При выборе величины теплоты для нагревания материала учитывают ту

ее долю, которая поглощается материалом именно в расчетный период: для

первого часа (0,50…0,35)Qмат; для второго — (0,30…0,20)Qмат.

В помещениях животноводческих и птицеводческих комплексов большое количество теплоты расходуется на испарение влаги с открытых водных по-

верхностей из поилок и лотков, со смоченных поверхностей полов при гидро-

где rф 2 240 кДж/кг — скрытая теплота фазового перехода (парообразования);

Gвл — количество испаряющейся влаги, кг/ч [1]:

а — параметр, учитывающий состояние поверхности воды при температуре помещений: а = 0,022 при tв 30 С; а = 0,028 при 30 С tв 40 С; а = 0,033

при tв 40 С; vв — подвижность воздуха над зеркалом испарения, vв =

0,10…0,15 м/с;

рвн.п — давление водяных паров, насыщающих воздух помещения при данной температуре поверхности воды, кПа;

Аисп — площадь поверхности испарения, м2;

pв.п — давление водяных паров в воздухе помещения, кПа, при его относитель-

ной влажности ωв, доли: рв.п = рвн.п ωв.

При наличии иных постоянно действующих технологических оттоков теплоты от внутреннего воздуха помещений в холодный период года Qтехн (по-

верхности испарителей холодильных установок, охлажденные трубы молоко-

проводов и т. п.) расход теплоты для восполнения этих потерь необходимо учи-

тывать в тепловом балансе.

Количество теплоты, поступающей во вспомогательные помещения Qвыд,

Вт, определяется по балансовому уравнению:

где nч — число работающих в помещении людей, чел.; qч = 140…200 Вт/чел. —

явные тепловыделения человека при различных видах физической работы.

Тепловыделения от технологического электрооборудования в результате перехода механической энергии в тепловую Qтех, Вт, составляют:

Qтех = Nустη, (4.10)

где Nуст — установочная мощность электродвигателей, Вт.

Значение коэффициента , учитывающего степень загрузки и одновре-

менность работы электродвигателей, для животноводческих и птицеводческих помещений принимается равным 0,10…0,15 [1].

111

Количество теплоты от инженерных коммуникаций, проложенных в помещении, Qкм, Вт:

где Акм — площадь поверхности коммуникаций, м2;

км — коэффициент теплоотдачи от поверхности коммуникаций к окружающей среде, Вт/(м2∙ С); tср — средняя температура поверхности теплообмена, С.

Теплота, выделяемая источниками искусственного освещения Qосв, Вт:

где Nосв — суммарная мощность источников освещения, Вт;

= 0,92…0,97 — коэффициент, показывающий часть энергии, переходящей в тепловую и поступающей в помещение.

4.3. Системы водяного отопления

Конструирование и расчет систем водяного отопления вспомогательных помещений производственных сельскохозяйственных зданий ведут по общим правилам, изложенным, например, в учебниках по курсу «Отопление» [8, 20].

Для проектировщиков и строителей особый интерес по выбору и расчету со-

временных нагревательных приборов, выпускаемых в России и ближнем зару-

бежье, представляет справочное пособие [21].

Для пропуска теплоносителя используют трубы: металлические (сталь-

ные, медные) и неметаллические (из термостойкой пластмассы, металлопласти-

ковые). Из металлических наиболее широко применяют стальные шовные

(сварные) и бесшовные (цельнотянутые) трубы. Медные трубы в системах отопления отличаются долговечностью и надежностью при эксплуатации, но значительно дороже стальных. Возможно использовать гибкие трубы из термо-

стойкой пластмассы (полипропилен, полистирол, полиэтилен). Стенки гибких металлопластиковых труб состоят из трех слоев: внутренней пластиковой тру-

бы, средней гофрированной алюминиевой оболочки и наружной пластиковой

трубы. Как и трубы из термостойкой пластмассы, они гибкие, но по сравнению

112

с ними имеют повышенное рабочее давление (не менее 1,0 МПа). Ввиду малой механической прочности применение как труб из термостойкой пластмассы,

так и металлопластиковых труб целесообразно в местах, не доступных для внешнего механического воздействия: в каналах (например, при устройстве теплых полов) или в штробах (стояки, подводки к отопительным приборам).

Согласно данным фирм-изготовителей, долговечность их может достигать 70 и

более лет.

Сбор и удаление воздуха является необходимым условием надежной ра-

боты систем водяного отопления систем. Воздух в системы отопления попадает различными путями: остается при заполнении водой; возможно его подсасыва-

ние в процессе эксплуатации; выделяется из воды при ее нагревании. Количе-

ство свободного воздуха, остающегося в трубах и приборах при их заполнении,

не поддается строгому учету, но этот воздух в правильно сконструированных системах удаляется в течение нескольких дней эксплуатации. Подсоса воздуха избегают путем создания избыточного давления теплоносителя во всех точках систем.

Количество растворенного воздуха, вводимого в систему при периодиче-

ских добавках воды в процессе эксплуатации, зависит от качества, температуры и давления воды. Холодная водопроводная вода содержит свыше 30 г воздуха в

1 т воды, подпиточная деаэрированная вода из теплофикационной сети — менее

1 г. Зависимость растворимости кислорода воздуха от температуры чистой воды при атмосферном давлении приведена в табл. 4.1.

Таблица 4.1 Растворимость кислорода в воде при абсолютном атмосферном давлении

При повышение температуры воды значительно снижается содержание в ней растворенных газов, и в тех местах систем отопления, где горячая вода находится под близким к атмосферному давлению, в свободное состояние пе-

113

реходит наибольшее количество воздуха. Повышение давления задерживает переход абсорбированного воздуха в свободное состояние:

где ρа — см. табл. 4.1;

ра и рот — парциальное давление газа в воде при абсолютном атмосферном и повышенном (в системе отопления) гидростатическом давлении, соответствен-

но, кПа.

Растворенный воздух имеет около 33 % кислорода, т. е. он более опасен в коррозионном отношении для стальных труб, чем атмосферный, в котором со-

держится около 21 % кислорода (по объему).

Скорость движения пузырьков воздуха в воде зависит от подъемной ар-

химедовой силы и сил сопротивления движению воздуха. При скорости движе-

ния потока, превышающей критическую, пузырек воздуха уносится потоком воды. Критическая скорость потока воды в системах водяного отопления со-

ставляет в вертикальных трубах 0,20…0,25 м/с, в горизонтальных трубах —

0,10…0,15 м/с.

В насосных системах с верхней разводкой устанавливают проточные вер-

тикальные или горизонтальные воздухосборники (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Проточные воздухосборники:

а) вертикальный на главном стояке при естественной или «опрокинутой» циркуляции; б) горизонтальный на подающей магистрали при ее верхней разводке.

1 — главный стояк; 2 — подающая магистраль; 3 — труба Dу 15 (с краном) для выпуска воздуха; 4 — муфта Dу 15 для воздуховыпускной трубы; 5 — муфта Dу 15 с пробкой для удаления грязи

114

Из воздухосборников воздух удаляется в атмосферу периодически при по-

мощи ручных спускных кранов или автоматических воздухоотводчиков.

Минимальный диаметр dв, мм, воздухосборника при скорости воды в нем менее 0,1 м/с:

где Gвсб — расход воды через воздухосборник, кг/ч.

Длина горизонтального воздухосборника должна быть в 2,0…2,5 раза больше его диаметра. В гравитационных системах отопления с верхней развод-

кой воздух удаляется через открытый расширительный бак, присоединенный к подающей магистрали у главного стояка.

В системах с нижним расположением обеих магистралей воздух, концен-

трирующийся в колончатых радиаторах или в греющих трубах конвекторов верхних отопительных приборов, удаляют в атмосферу периодически при по-

мощи ручных и автоматических воздушных кранов 1 (рис. 4.2 а), б), в)) или централизованно через специальные воздушные трубы 2 и 3 (рис. 4.2 г)). Рас-

пространен ручной бессальниковый воздушный кран с поворотным игольчатым штоком Dу 15 мм (рис. 4.2 ж)).

При централизованном удалении газов воздушные трубы стояков соеди-

няются горизонтальной воздушной линией (рис. 4.2 г)) с воздушной петлей для устранения циркуляции воды в воздушной линии (рис. 4.2 д), е)). Для периоди-

ческого выпуска воздуха в воздушной петле помещают вертикальный воздухо-

сборник со спускным краном (рис. 4.2 д)). Для непрерывного удаления воздуха воздушную петлю присоединяют к соединительной трубе открытого расшири-

тельного бака (рис. 4.2 е)).

Из различных конструктивных схем водяного (с естественной или на-

сосной циркуляцией) отопления в производственных сельскохозяйственных комплексах наиболее широкое применение получили горизонтальные одно-

трубные и двухтрубные системы с верхней и нижней разводкой.

115

Рис. 4.2. Способы удаления воздуха из систем водяного отопления с нижней разводкой: а), б) через воздушный ручной или автоматический кран 1, установленный в верхней пробке с отверстием (футорке) секционного или панельного радиатора; в) через кран 1, установленный на верхней подводке к конвектору; г), д) через воздушные трубы 2 и 3 с петлей 5 и непроточный воздухосборник 4; е) через открытый расширительный бак 6; ж) ручной воздушный кран с игольчатым штоком; I-I — верхний уровень воды в стояках и расширительном баке

Гидравлический расчет гравитационных и насосных систем водяного отопления вспомогательных помещений производственных сельскохозяйствен-

ных зданий проводится по технической и справочной литературе для расчета систем отопления жилых, общественных и промышленных зданий.

4.4. Тепловой расчет отопительных приборов

Тепловая мощность отопительного прибора, т. е. расчетная теплоотдача

Qо.п, Вт, определяется теплопотребностью помещения Qпом, Вт, за вычетом теп-

лоотдачи теплопроводов Qтп, Вт, проложенных в этом помещении:

Qо.п = Qпом – Qтп. (4.15)

Площадь наружной поверхности прибора рассчитывают в соответствии с

расчетной потребностью подаваемой в помещение теплоты.

116

Расход в отопительном приборе Gо.п, кг/ч, при теплоносителе воде:

Расход насыщенного пара Gо.п, кг/ч, в системе парового отопления, когда теплота выделяется при фазовом превращении (конденсации) пара, составляет:

В формулах (4.16) и (4.17): tвх и tвых — температура входящей в рассмат-

риваемый узел системы отопления и выходящей из него воды, соответствен-

но, °С; свод = 4,19 кДж/(кг·°С) — удельная теплоемкость воды.

В производственных сельскохозяйственных зданиях наряду с общеиз-

вестными отопительными приборами (радиаторами различных модификаций и конструкций, конвекторами и ребристыми трубами) нашли широкое примене-

ние отопительные приборы из гладких труб. Гладкотрубным называется отопи-

тельный прибор, состоящий из одной или нескольких соединенных вместе стальных труб змеевиковой (рис. 4.3 а)) или регистровой (рис. 4.3 б)) формы.

Они свариваются из труб диаметром Dу 32…100 мм. Гладкотрубные приборы характеризуются высокими значениями коэффициента теплопередачи.

Рис. 4.3. Соединение труб в гладкотрубных отопительных приборах: а) змеевиковая форма; б) регистровая форма; 1 — нитки; 2 – колонка; 3 — калачи; 4 — заглушка

Коэффициент теплопередачи отопительного прибора Ко.п, Вт/(м2·°С),

где n, p — показатели степени, экспериментальные коэффициенты; tнас = tнас – tв; tнас — температура сухого насыщенного пара, °С;

117

tср — разность температуры при теплоносителе воде, tср = 0,5(tвх + tвых) – tв;

Gотн — относительный расход воды в приборе.

В настоящее время при испытании образцов приборов принят номиналь-

ный расход 360 кг/ч (0,1 кг/с) и Gотн = Gо.п / 360.

Плотность теплового потока qо.п, Вт/м2, передаваемого от теплоносителя через 1 м2 площади прибора в окружающую среду с учетом зависимостей (4.18)

Номинальная плотность теплового потока qном, Вт/м2, при стандартных условиях работы прибора в системе водяного отопления (Δtср = 70 °С, Gо.п = 360

кг/ч) некоторых типов отопительных приборов составляет (по данным НИИ-

Тепловой расчет приборов заключается в определении площади внешней поверхности каждого прибора, обеспечивающей внешний расчетный тепловой

с использованием справочной литературы [22], где даны значения теплоотдачи

1,0 м вертикально qв и горизонтально qг расположенных труб, Вт/м; lв и lг —

длина вертикальных и горизонтальных труб, соответственно, м.

Горизонтальные трубы имеют более высокий коэффициент теплопереда-

чи, чем вертикальные из-за увеличения интенсивности конвективного теплооб-

мена у поверхности. Воздух, нагревающийся у поверхности горизонтальной трубы, удаляется от этой трубы, а у вертикальных труб поднимается вдоль них,

вследствие чего уменьшается температурный напор tнас или tср, а следова-

тельно, и тепловой поток в помещение.

В табл. 4.2 приведены некоторые характерные значения теплоотдачи вер-

тикальных qв и горизонтальных qг труб, Вт/м, водяных систем отопления при различных величинах температурного напора tср.

Таблица 4.2 Теплоотдача открыто проложенных труб (вертикальных /горизонтальных)

систем водяного отопления, Вт/м

При значениях температурного напора tср, отличных от приведенных в таблице, следует пользоваться методом интерполяции.

Число секций в радиаторе определяется по формуле [8, 20]:

где а1 — площадь наружной поверхности одной секции радиатора, м2;

119