Тепловой баланс животноводческих помещений
Под тепловым балансом следует понимать то количество тепла, которое поступает в помещение (теплопродукция), и то количество тепла, которое теряется из него (теплопотери). Поступление тепла в не отапливаемые помещения определяется количеством тепловой энергии, выделяемой животными, находящимися в помещении. Внешние ограждающие конструкции животноводческих зданий играют важную роль в поддержании требуемого микроклимата в помещениях, состояние которого оказывает значительное влияние на продуктивность животных, а также на долговечность строительных конструкций.
В холодное время года температура воздуха в зданиях чаще всего понижается за счет значительного увеличения потерь тепла через стены и покрытия вследствие их увлажнения конденсационной влагой. Поэтому в соответствии с требованиями норм технологического проектирования животноводческих, птицеводческих и звероводческих предприятий ограждающие конструкции и инженерное оборудование зданий должны обеспечить поддержание необходимых параметров микроклимата, установленных исходя из зоогигиенических условий содержания животных; при этом конденсация влаги на стенах и потолке помещений не допускается.
Создание требуемых условий воздушного режима в помещении возможно в том случае, если существует правильное сочетание необходимого воздухообмена и оптимального температурного режима. Причем температура в помещении главным образом должна поддерживаться за счет тепла, которое выделяется животными. Для определения количества тепла, требуемого для поддержания оптимальной температуры при найденном значении воздухообмена, необходимо рассчитать тепловой баланс помещения (по данным Кузнецова А. Ф., 2003).
Для животноводческих помещений тепловой баланс целесообразно рассчитывать с учетом показателей температуры и относительной влажности атмосферного воздуха самого холодного периода года (январь).
При расчете теплового баланса решается ряд важных вопросов, связанных с созданием нормального температурно-влажностного режима в помещениях для животных, и, прежде всего, корректируется кратность обмена воздуха. Недостаток тепла для обогрева всего поступающего наружного воздуха, особенно в не отапливаемых помещениях, может привести к снижению температуры воздуха, образованию сырости, конденсации влаги на внутренней поверхности ограждений. Правильно рассчитанный тепловой баланс позволяет заранее предвидеть это и своевременно принять меры к утеплению помещения и регулированию вентиляции.
Расчеты теплового баланса помогают также выявить качество отдельных частей ограждающих конструкций (стен, потолков и т. д.) в отношении теплопередачи, с тем, чтобы уменьшить ее путем устройства теплых тамбуров, а если это необходимо — двойных окон и дверей.
Тепловой баланс — это равновесие между приходом и расходом тепла в каждом помещении.
Поступление тепла — это тепловыделения животных, которые являются основным источником тепла в животноводческих не отапливаемых помещениях. Расчет количества тепла, выделяемого животными, проводят по таблицам тепловыделений, изложенных в ОНТП по каждому виду животных. Определяя суммарное теплообразование с учетом вида, возраста, живой массы, продуктивности и физиологического состояния животных, вычитают из найденной величины 28% тепла, остающегося в организме животного для его физиологических нужд. Разница между величинами суммарного теплообразования и тепла для физиологических нужд организма и составляет величину поступающего тепла в помещение.
Теплопотери в помещениях для сельскохозяйственных животных слагаются в основном из двух частей. Первая часть — это тепло, которое затрачивается на обогрев вводимого наружного атмосферного (вентиляционного) воздуха при расчетной оптимальной кратности воздухообмена. Вторая часть — это тепло, которое теряется через наружные ограждающие (стены, потолки, полы, окна, ворота, двери) конструкции. Теплопотери через каждую конструкцию ограждения в отдельности вычисляют умножением найденного коэффициента общей теплопередачи на площадь конструкции ограждения и на разность между внутренней и внешней температурой воздуха. Чем толще ограждение, тем больше сопротивление теплопередачи, меньше потери тепла, и соответственно сокращаются расходы на отопление. Однако при этом повышается расход строительных материалов и увеличивается стоимость здания. Поэтому результаты теплотехнического расчета уточняют для конкретных пунктов строительства, исходя из экономических условий.
После производственных расчетов суммируют расход тепла и сравнивают его с приходом. Для поддержания заданной нормативной температуры в помещении тепловой баланс должен быть нулевым, то есть величина прихода тепла должна соответствовать величине его расхода. В противном случае температура воздуха в помещении будет повышаться (при положительном балансе) или понижаться (при отрицательном балансе). Дефицит тепла в помещении определяют вычитанием величины его фактического прихода из суммарного расхода. Для покрытия дефицита тепла в помещениях для животных можно использовать электрокалориферы, теплогенераторы, центральное отопление и др.
В большинстве климатических зон страны в холодное время года для обеспечения требуемого воздухообмена и поддержания при этом нормативной температуры в помещении необходимо дополнительное тепло (обогрев) с помощью специальных устройств (как сообщают А. И. Карелин и Н. Д. Кракосевич, 1991).
Под тепловым балансом понимают отношения приходной части тепла его расходной части. Расчет теплого баланса пользуются формулой:
Qж=Dt(L+0,24+åK´F)+Wзд,
где Qж- приходная часть тепла, формируются за счет тепла выделяемого всеми животными, находящимися в данном помещении, а также других источников тепла ( электрокалориферы, теплогенераторы, инфракрасные лампы и др.);
Dt(L+0.24+åK´F)+Wзд
расходная часть теплового баланса составляют расходы тепла на:
1). Расход тепла на обогрев приточного вентиляционного воздуха в зимнее время;
2). Расход тепла награждающие конструкции здания ( потолок, пол, стены и т.д.);
3). Расход тепла на испарении влаги с ограждающих конструкции.
Dt -разница между температурой наружного и внутреннего воздуха;
0,24-количество тепла, которое расходуется на обогрев 1 кг воздуха на 10С;
К - коэффициент потери тепла через ограждающие конструкции здания;
F – площади ограждающих конструкций;
Wзд – расход тепла на испарение влаги с ограждающих конструкции здания.
Тепловой баланс может быть:
- положительным, когда приходная часть тепла превышает его расходную часть тепла;
- отрицательным, когда расходная часть тепла превышает его приходную часть тепла;
- нулевым, когда переходная часть тепла равна его отрицательным частям тепла.