11059

необходимый микроклимат внутри здания [4]. А для этого требуется грамотный, обоснованный подход к проектированию инженерных активных систем создания микроклимата, в зависимости от конструктивных, геометрических характеристик здания, эргономических особенностей жизни людей в квартирах.

Литература

1.Кувшинов, Ю.Я. Основы обеспечения микроклимата зданий: Учеб. для вузов / Ю.Я. Кувшинов, О.Д. Самарин. – М.: Ассоциация строительных вузов, 2012. – 200 с.

2.Бродач, М.М. Иженерное оборудование высотных зданий / под общ. ред. М. М. Бродач. - 2-е изд., испр. и доп. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2011.

–458 с.

3.Ливчак, И.Ф. Квартирное отопление / И.Ф. Ливчак. – М.: Стройиздат, 1982. – 241 с.

4.Кукин, Н.П. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для вузов / Н.П. Кукин, В.Л. Лапин, Н.Л. Пономарёв. – 2-е изд. испр. и доп. М.: Высшая школа, 2007. – 335 с.

А.Е. Руин, А.Д. Краснослов, А. А. Смыков, В.М. Голубева

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

К ВОПРОСУ СОЗДАНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ РАСЧЕТНЫХ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА В СВИНОВОДЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДЯНЫХ ИНФРАКРАСНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

В нашей стране значительное внимание уделяется вопросу продовольственной безопасности государства [1]. Одним из основных направлений государственной экономики является обеспечение независимости в сельскохозяйственной отрасли. Данный вопрос уже много лет тесно связан с рациональным использованием энергетических ресурсов для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения технологических процессов на производстве. Особое внимание уделяется животноводству, так как там присутствуют множество факторов повышенного потребления энергоресурсов, вследствие чего понижается эффективность производства.

На протяжении многих лет в стенах Нижегородском государственном архитектурно-строительном университете (ННГАСУ) под руководством профессора, д-ра техн. наук В.И. Бодрова ведется

190

разработка научно-методологической школы по созданию энергоемких систем обеспечения параметров микроклимата (СОМ) животноводческих зданий и сооружений.

Основное положение разработанной методики указывает, что при наличии в неотапливаемых свиноводческих помещениях в холодный период года постоянно действующих биологических тепловыделений от свиней (Qб) теплофизические характеристики наружных ограждений должны обеспечивать такой удельный тепловой поток через них, чтобы предотвратить переохлаждение животных (ΣQ = 0) при расчетной температуре наружного воздуха tн. Таким образом, при рассмотрении вопроса теплового баланса здания по содержанию скота, необходимо принять за основу нормированное сопротивления теплопередаче наружных ограждений Rотр , м2·°С/Вт, удельного теплового потока qбн, Вт/м2:

где F = Fст + Fпокр – площадь наружных стен и покрытия, м2; m – коэффициент, учитывающий долю теплопотерь через полы, подземные

или обвалованные части зданий: m = 0,03…0,05 для надземных; m = 0,08…0,10 с обваловкой ≈ 0,5 высоты наружных стен; m = 0,25…0,30 для полностью заглубленных или обвалованных зданий.

Явные тепловыделения животных Qбж при их расчетном количестве n в помещении равны:

где qж – явная удельная теплота, выделяемая животным, Вт [3, 4]; k1 – коэффициент на температуру воздуха в помещении [3]; k2 – коэффициент, учитывающий фактическое число животных в помещении [3]; k3 – коэффициент, учитывающий тепловыделения животных в ночное время: для свиней k3 = 0,8 [2].

Свиноводческие комплексы не являются полностью неотапливаемыми сооружениями в связи с необходимостью удалять влагу, выделяемую в процессе жизнедеятельности синей. Количество выделяемой свиньями и поросятами влаги jж, г/ч, приведено в справочной [2…4] и специализированной ветеринарной литературе.

Минимальное количество наружного воздуха Gн.min = Lн.min ×ρв для ассимиляции избытков влаги равно:

влагосодержание удаляемого и приточного воздуха, г/кг. сух. в-ха. Минимальные затраты теплоты на нагрев наружного воздуха:

Наружная расчетная температура tнр, начиная с которой требуются

затраты теплоты на нагрев приточного воздуха, определяется из теплового баланса свиноводческого комплекса по формуле:

Физический смысл величины tнр следующий: при понижении температуры наружного воздуха от tнр до расчетной зимней tн теплозатраты на подогрев приточного воздуха увеличивается от 0 до Qнаг. В остальное время, когда tн > tнр, в помещении имеются теплоизбытки.

Зависимости (1), (2) и (6) справедливы только при расчетной nр заполняемости помещений свинарников. На практике степень заполнения помещений а бывает ниже расчетной. По этой причине в животноводческих зданиях должны предусматриваться системы по восполнению недостатков биологической теплоты при нерасчетном заполнении помещений животными (nд). При a = nд/nр увеличение

мощности систем теплоподачи (систем дополнительного отопления) Qотда составляет с учетом (3):

а температура наружного воздуха, начиная с которой в помещениях начинается отрицательный тепловой баланс, tнра , °С, равна:

Общее энергопотребление Qот складывается из затрат на нагрев минимального количества приточного воздуха в холодный период года

Qнаг (5) и мощности систем дополнительного отопления Q отда (8):

Для обеспечения недостатка теплоты Q отда , свинарники предлагается

оборудовать системами лучистого отопления на базе водяных инфракрасных излучателей (ВИИ). Отопительными приборами в данных системах являются инфракрасный излучающий профиль, а в качестве теплоносителя используется горячая вода. Принцип работы водяных инфракрасных излучателей заключается в передаче тепловой энергии профилю, который, в свою очередь, начинает излучать электромагнитные

192

волны в инфракрасном диапазоне, что обеспечивает равномерный подогрев обсуживаемого помещения.

Преимуществами использования систем лучистого отопления в животноводческих комплексах вместо традиционных систем отопления являются: низкая тепловая инерция, что обеспечивает короткое время реагирования; простота монтажа и обслуживания, за счёт кратного уменьшения длины транзитных трубопроводов; простое и эффективным регулирование, за счёт небольшого количества теплоносителя в системе; направленная подача тепловой энергии в рабочую зону помещения, что позволяет создать зональную систему отопления; снижение трансмиссионных тепловых потерь через покрытие здание, к которому ведёт небольшой градиент температуры воздуха по высоте помещения и отсутствие «тепловой подушки»; возможность применения возобновляемых источников энергии и систем рекуперации теплоты; отсутствие сквозняков и пылевых масс, благодаря минимизации конвективных процессов; бесшумная работа системы; экономия пространства; долгий срок службы.

В Учебно-научно-исследовательском центре «Системы отопления с использованием низкотемпературных инфракрасных излучателей» ННГАСУ (далее – УНИЦ «СОНИИ») были проведены исследования теплотехнических свойств подвесных излучающих профилей Flower 125 и получены данные по удельной теплоотдаче. Профили изготавливается из анодированного сплава алюминия (AlMgSi0,5). Максимальная температура подаваемого теплоносители ограничивается только параметрами источника теплоты т.к. сплав не подвержен коррозии. Максимальное рабочее давление – 10 бар.

Результатом проведенных исследований является полученная зависимость по определению удельной тепловой мощности на один погонный метр излучателя Flower 125. Результаты исследований приведены на рис. 1.

193

где T = tг −2 tо −tв , а tг, tо – температуры в подающем и обратном

трубопроводах системы отопления, соответственно В заключении отметим, что использование водяных инфракрасных

излучателей в свиноводческих комплексах является отличным решением для обеспечения параметров микроклимата. Теплота передается непосредственно поверхностям в помещении, (в том числе поверхности тела животного), что заметно повышает ветеринарные показатели продуктивности свиноводства

Еще одной немаловажной особенностью излучающего профиля является не подверженность коррозии что является большим преимуществом при использовании его в помещениях с большим выделением влаги и аммиака.

Литература

1.Распоряжение Правительства РФ от 11.08.2022 № 2217-р «О внесении изменений в перечень показателей в сфере обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации, утв. распоряжением Правительства РФ от 10.02.2021 № 296-р».

2.Бодров, М.В. Микроклимат производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений / В.И. Бодров, М.В. Бодров, Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2008. – 623 с.

3.Бодров, М.В. Отопление и вентиляция животноводческих и птицеводческих зданий / М.В. Бодров. – Н. Новгород: ННГАСУ, 2012. – 145 с.

4.Бодров, В.И. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха производственных сельскохозяйственных зданий / В.И. Бодров, Л.М. Махов, Е.В. Троицкая. – М.: Издательство АСВ, 2014. – 240 с.

194

Е.С. Козлов, А.Г. Гаранин, А.В. Шаньгина, В.В. Окишева

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

О ТУРБОДЕФЛЕКТОРАХ

Вентиляционная система любого типа предназначена для поддержания нормируемых параметров воздушной среды внутри помещений. Одним из условий надежной работы вытяжных систем является устойчивое наличие разрежения. С этой целью на устья каналов и шахт гравитационных систем часто устанавливают дефлекторы различных типов – устройства, предназначенные для интенсификации инерционных сил под воздействием ветрового давления.

В настоящее время все чаще можно встретить рекомендации по целесообразности применения, так называемых, ротационных или турбодефлекторов. Первые сведения о турбодефлекторе появились в 1929 году, когда семья известных английских изобретателей Мидоу запатентовала «выводящее воздух устройство, функционирующее за счет силы ветра». А уже в 1931 году крупнейшая австралийская фирма Эдмондс начала массово использовать это вентиляционное инженерное решение на своих производственных объектах [1].

Рис.1. Внешний вид турбодефлектора

Турбодефлектор – механизм вентиляционной системы для принудительного усиления разрежения (тяги) в системах естественной вентиляции, работающий за счет силы ветра, без внешних источников энергии.

Турбодефлектор применяется как в многоэтажных домах, так и в малоэтажной застройке. Устройство увеличивает тягу в вентканалах верхних этажей, устраняет риск обратной тяги. В индивидуальных домах дефлектор устанавливают для проветривания погребов, кладовых, продуктовых хранилищ. Как элемент вытяжных систем, дефлекторы встречаются в общественных, зданиях животноводческого и сельскохозяйственного назначения.

195

Работа турбодефлектора основана на следующих принципах: используя энергию ветра, устройство создает разрежение воздуха в шахте вентиляции, увеличивает тягу и способствует более интенсивному удалению воздуха из помещения, вентиляционного канала, подкровельного пространства. Вне зависимости от направления и силы ветра подвижная часть устройства (крыльчатка) вращается всегда в одном направлении и создает в канале дополнительное разрежение.

Рис.2. Элементы турбодефлектора

От способа монтажа турбодефлектора зависит продуктивность работы вентиляционной системы. Многие производители рекомендуют выполнять монтаж данной детали с небольшим уклоном, что обеспечит более качественную работу вентиляции.

Производительность м3/ч

Скорость ветра, м/с

Рис.3. Производительность турбодефлектора

196

На современном рынке вентиляционного оборудования представлено достаточно много турбодефлекторов. Одним из производителей является компания GERVENT. Практика показала, что у турбодефлекторов из металла, помимо очевидного преимущества есть масса недостатков. Компания GERVENT спроектировали турбодефлектор нового поколения, где бы не было всех этих недочетов – нанодефлектор. В таблице представлены сравнительные характеристики дефлекторов.

Таблица 1

Сравнительные характеристики дефлекторов

Большинство производителей отмечают следующие основные достоинства подобных устройств:

1.Более активный воздухообмен. Вращающийся корпус способствует увеличению тяги в вентиляционной шахте, препятствует созданию обратной тяги. Эффективность работы ротационного устройства гораздо выше, чем обычного дефлектора.

2.Не потребляют электрическую энергию, в отличие от электровентиляторов, а работают за счет энергии ветра, что позволяет отнести их применение к энергосберегающим мероприятиям.

3.Средний срок службы при регулярном обслуживании и правильном монтаже – около 100 тыс. часов или 10 лет, модели из нержавеющей стали могут служить до 15 лет. Это в три раза дольше, чем время работы вентиляторов.

197

4.Защита от атмосферных осадков. Может использоваться в регионах с активными ветрами.

5.Компактная и легкая конструкция. Устройства с диаметром основания больше 200 мм весят значительно меньше, чем аналогичных размеров дефлектор ЦАГИ.

6.Монтаж не требует специальных навыков.

По нашему мнению, наряду с очевидными достоинствами, турбодефлекторы имеют ряд недостатков, ограничивающих их более активное применение:

1.Зависимость от климатических условий в большей степени посравнению с дефлекторами классической конструкции. Так в переходный период в большинстве регионов средней полосы РФ возможно обмерзание подвижных элементов турбодефлекторов и, как следствие, остановка. А в статичном положении устройства возможно попадание наружного воздуха с наветренной стороны, что приведет к опрокидыванию тяги в системе.

2.Несмотря на заявленную производителями “защиту” от осадков, дефлекторы классической конструкции имеют более предпочтительную форму и степень защиты в период дождей.

3.Повышенные требования к качеству материалов и элементов, обеспечивающих надежное вращение рабочей части, что может вызвать заметное удорожание устройства.

4.Повышенные требования к качеству монтажа. Некорректная установка может привести к ограниченному вращению или полной остановке прибора, неблагоприятные последствия чего отмечены выше.

Анализ представленных в открытых источниках данных позволяет сделать вывод о недостаточной обоснованности рекомендаций по применению ротационных дефлекторов, не подтвержденных ни теоретическими исследованиями, ни результатами практической эксплуатации. Опыт применения турбодефлекторов в отечественной практике весьма непродолжителен, поэтому результаты обследования эксплуатируемых систем также будут способствовать их более широкому внедрению в системах естественной вентиляции.

https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=7975 (дата обращения: 05.10.2022).

199