Энергообеспечение населенного пункта с животноводческим комплексом на 1350 голов крупнорогатого скота

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"СМОЛЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ"

Кафедра механизации

Инженерно-технологический факультет

Курсовая работа

по дисциплине: "Энергетические средства в с/х производстве"

на тему: "Энергообеспечение населенного пункта с животноводческом комплексом на 1350 голов крупнорогатого скота"

Выполнил: студент

инженерно - технологического

факультета 45 группы

Филиппова Е.В.

Проверил: Никифоров А.Г.

Смоленск 2014

Содержание

Введение

. Общие сведения, характеристика проектируемого комплекса и выбор технологии производственных процессов

. Определение тепловых потерь п. Малавита

. Определение тепловых потерь коровника

.1 Расчет приточного воздуха для животноводческих помещений

.2 Определение тепловых потерь ограждения

. Определение тепловых потерь дома

. Выбор тепловой схемы котельной и схемы тепловых сетей

6. Расчет мощности насоса

Приложение

тепловой коровник животноводческий котельная

Введение

Теплоснабжение является составной частью инженерного обеспечения сельского хозяйства. Повышение продуктивности в животноводстве и растениеводстве, укрепление кормовой базы, повышение сохранности сельскохозяйственной продукции, улучшение условий жизни сельского населения неразрывно связано с теплоснабжением. 8% от всех работающих в сельскохозяйственной отрасли заняты в теплоснабжении.

Специализация производства в животноводстве повышает требования к микроклимату. Содержание животных в холодных и плохо вентилируемых помещениях приводит к снижению продуктивности на 15-40%, расход кормов увеличивается на 10-30%, заболевания молодняка увеличиваются в 2-3 раза. Продуктивность в животноводстве по 1/3 определяется условиями содержания.

Большую роль играет поддержание микроклимата в современных коровниках. Он способствует максимальной продуктивности, наилучшей сохранности и интенсивному росту молодняка.

Для поддержания микроклимата на животноводческих фермах и комплексах принимают ОВС, посредством которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения, предусматривая дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни. Удаляют воздух из помещения либо при помощи вентбашень, либо через окна и вытяжные шахты. В холодный и переходной периоды воздух удаляют из помещения через вентбашни при неработающих осевых вентиляторах. В теплый период требуемое количество воздуха подают вентбашнями, при этом удаляют воздух из помещения через фрамуги окон и из навозных каналов.

1. Общие сведения, характеристика проектируемого комплекса и выбор технологии производственных процессов

В настоящее время в условиях крупных промышленных комплексов, мелких ферм, подсобных, крестьянских (фермерских) и личных хозяйств необходимо соблюдать зоогигиенические, ветеринарно-санитарные правила и требования к кормлению, содержанию животных и профилактике заболеваний. Это позволит обеспечить их здоровье, высокую продуктивность и воспроизводительную способность.

Параметры микроклимата для крупного рогатого скота

Используют беспривязное содержание двух вариантов: на глубокой подстилке и беспривязно-боксовое. Помещения для беспривязно-боксового содержания скота разгораживают по секциям для содержания животных различных групп. Многорядное размещение боксов в секциях аналогично размещению стойл при привязном содержании скота. В одном ряду допускается не более 50 боксов.

Размеры бокса должны быть такими, чтобы животное могло в нем свободно разместиться, а навоз не загрязнял место отдыха. Норма площади на одну корову 1,9...2,52 м2 при длине бокса 1,9...2,1 м и ширине 1...1,2м. Боксы разделяют одним или двумя брусками или гнутыми (из металлических труб) элементами на 4/5 их длины (высота внизу 0,55...0,60 м, вверху не более 1,2 м). От поперечных проходов крайние боксы отделены глухими перегородками высотой 1,5 м и длиной на всю глубину бокса. Боксы и комби-боксы, как стойла, располагают в несколько рядов вдоль или поперек помещения в зависимости от вместимости (ширины) помещения. Между двумя соседними рядами боксов размещают кормушки или кормовые платформы. Ширина кормушки по верхним краям 0,6 м, по дну 0,4 м, а высота бортов не менее 0,5 м. Длина кормушки по фронту кормления на одно животное, как правило, совпадает с шириной бокса или комбибокса, но не менее 0,7...0,8 м.

Коров поят из автопоилок из расчета одна автопоилка на 10... 12 коров. В случае оборудования комбибоксов фиксаторами предусматривают одну автопоилку на два смежных стойла.

Полы в коровниках для боксового содержания должны быть теплыми и постоянно сухими. Для этих целей используют теплые бетоны, дерево или плохо проводящие теплоту материалы. Кроме того, их поднимают над навозными решетками и проходами на 15...20 см. При бесподстилочном содержании в боксах должны быть резиновые или пластмассовые маты. В зоне навозных проходов используют решетчатые полы. Навозные каналы, как правило, покрывают прочными, с низкой теплопроводностью, бетонными решетками. Проваливающиеся в них навоз и жижа по каналам выводятся из помещения самотеком или с помощью тросово-скреперных устройств в сборные коллекторы, оттуда по системе каналов или труб поступают в навозохранилища или насосами перекачиваются в бункера-накопители. Если секции не изолированы сплошными перегородками, то для содержания различных по возрасту и физиологическому состоянию групп коров выделяют определенные ряды стойл, Из каждой секции предусматривают выходы на преддоильную и выгульные площадки. Последние располагают, как правило, с южной стороны помещения.

Пригодность к беспривязному содержанию проверяют изучением поведения в стаде. Удаляют из групп злобных и слишком пугливых коров. При появлении в стаде животных с устойчивым патологическим рефлексом сосания (они могут систематически сосать других коров или сами себя) их немедленно удаляют.

Особенно тщательно следует подбирать и готовить нетелей. При переводе на ферму (с 6-месячной стельности) их приучают к определенному распорядку дня (прогулкам, заходу в доильный зал), массажу и подмыванию вымени, доильному оборудованию, шуму работающих доильных аппаратов, подкормке концентратами, а также отдыху в боксах. После их растела проверяют скорость молокоотдачи и равномерность развития передних и задних четвертей вымени.

2. Определение тепловых потерь п. Малавита

Методика определения количеств тепловой энергии и теплоносителя в водяных системах коммунального теплоснабжения

Приказ № 105 от 6.05.2000

Госкомстрой

. Отопление

.1. Расчетную часовую тепловую нагрузку отопления следует принимать по типовым или индивидуальным проектам зданий.

В случае отличия принятого в проекте значения расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления от действующего нормативного значения для конкретной местности, необходимо произвести пересчет приведенной в проекте расчетной часовой тепловой нагрузки отапливаемого здания по формуле:

Q_ор = Q_{о пр}

где: Q_ор - расчетная часовая тепловая нагрузка отопления здания, Гкал/ч (ГДж/ч);

Q_{о пр} - расчетная часовая тепловая нагрузка отопления здания по типовому или индивидуальному проекту, Гкал/ч (ГДж/ч);_в - расчетная температура воздуха в отапливаемом здании, ⁰C; принимается в соответствии с главой СНиП 2.04.05-91 и по табл. 1;_нро - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления в местности, где расположено здание, согласно СНиП 2.04.05-91, ⁰C;_нро.пр - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления по типовому или индивидуальному проекту, ⁰C.

Таблица 1 РАСЧЕТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА В ОТАПЛИВАЕМЫХ ЗДАНИЯХ

Наименование здания	Расчетная температура воздуха в здании t 0C
Жилое здание	18
Гостиница, общежитие, административное	18 - 20
Детский сад, ясли, поликлиника, амбулатория, диспансер, больница	20
Высшее, среднее специальное учебное заведение, школа, школа - интернат предприятие общественного питания, клуб	16
Театр, магазин, пожарное депо	15
Гараж	10
Баня	25

В местностях с расчетной температурой наружного воздуха для проектирования отопления - 31 ⁰C и ниже значение расчетной температуры воздуха внутри отапливаемых жилых зданий следует принимать в соответствии с главой СНиП 2.08.01-85 [7] 20 ⁰C.

.2. При отсутствии проектной информации расчетную часовую тепловую нагрузку отопления отдельного здания можно определить по укрупненным показателям:

_ор =  V q₀ (t _в - t_нр ) (1 + К_ир) 10^-3 , (2)

где:  - поправочный коэффициент, учитывающий отличие расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления t_нро в местности, где расположено рассматриваемое здание, от t_нро = -30 ⁰C, при которой определено соответствующее значение q₀ ; принимается по табл. 2;- объем здания по наружному обмеру, м³;_в - расчетная температура воздуха в отапливаемом здании, ⁰C; принимается в соответствии с главой СНиП 2.04.05-91 и по табл. 1;_нро - расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления в местности, где расположено здание, согласно СНиП 2.04.05-91, ⁰C;₀ - удельная отопительная характеристика здания при t_нро= -30 ⁰C, ккал/(м³ ч К) (кДж/(м³ ч К)); принимается по табл. 3 и 4;

К_ир - расчетный коэффициент инфильтрации, обусловленной тепловым и ветровым напором, т.е. соотношение тепловых потерь зданием с инфильтрацией и теплопередачей через наружные ограждения при температуре наружного воздуха, t_нр расчетной для проектирования отопления.

Таблица 2. ПОПРАВОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ  ДЛЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

tнр 0С	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-45	-50	-55
	2,05	1,67	1,45	1,29	1,17	1,08	1	0,95	0,9	0,85	0,82	0,8

Таблица 3. УДЕЛЬНАЯ ОТОПИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

Наружный строительный объем, V, м3	Удельная отопительная характеристика q0 , ккал/(м3 ч К) / кДж/(м3 ч К)		Наружный строительный объем, V, м3	Удельная отопительная характеристика q0 , ккал/(м3 ч К) / кДж/(м3 ч К)
	Постройка до 1958 г.	Постройка после 1958 г.		Постройка до 1958 г.	Постройка после 1958 г.
100	0,74 (3,1)	0,92 (3,85)	4000	0,4 (1,67)	0,47(1,97)
200	0,66 (2,76)	0,82 (3,43)	4500	0,39 (1,63)	0,46 (1,93)
300	0,62 (2,6)	0,78 (3,27)	5000	0,38 (1,59)	0,45 (1,88)
400	0,6 (2,51)	0,74 (3,1)	6000	0,37 (1,55)	0,43 (1,8)
500	0,58 (2,43)	0,71 (2,97)	7000	0,36 (1,51)	0,42 (1,76)
600	0,56 (2,34)	0,69 (2,89)	8000	0,35 (1,46)	0,41 (1,72)
700	0,54 (2,26)	0,68 (2,85)	9000	0,34 (1,42)	0,4 (1,67)
900	0,52 (2,18)	0,66 (2,76)	11000	0,32 (1,34)	0,38 (1,59)
1000	0,51 (2,14)	0,65 (2,72)	12000	0,31 (1,31)	0,38 (1,59)
1100	0,5 (2,09)	0,62 (2,6)	13000	0,3 (1,26)	0,37 (1,55)
1200	0,49 (2,05)	0,6 (2,51)	14000	0,3 (1,26)	0,37 (1,55)
1300	0,48 (2,01)	0,59 (2,47)	15000	0,29 (1,21)	0,37 (1,55)
1400	0,47 (1,97)	0,58 (2,43)	20000	0,28 (1,17)	0,37 (1,55)
1500	0,47 (1,97)	0,57 (2,39)	25000	0,28 (1,17)	0,37 (1,55)
1700	0,46 (1,93)	0,55 (2,3)	30000	0,28 (1,17)	0,36 (1,51)
2000	0,45 (1,88)	0,53 (2,22)	35000	0,28 (1,17)	0,35 (1,46)
2500	0,44 (1,84)	0,52 (2,18)	40000	0,27 (1,13)	0,34 (1,42)
3000	0,43 (1,8)	0,5 (2,09)	45000	0,27 (1,13)	0,34 (1,42)
3500	0,42 (1,76)	09,48 (2,01)	50000	0,26 (1,09)	0,34 (1,42)

Таблица 4. УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АДМИНИСТРАТИВНЫХ, ЛЕЧЕБНЫХ И КУЛЬТУРНО - ПРОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ, ДЕТСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ

Наименование зданий	Объем зданий V, м3	Удельные тепловые характеристики
		для отопления q0 , ккал/(м3 ч К) / кДж/(м3 ч К)	для вентиляции q0 , ккал/(м3 ч К) / кДж/(м3 ч К)
Административные здания, конторы	до 5000	0,43 (1,8)	0,09 (0,38)
	до 10000	0,38 (1,59)	0,08 (0,33)
	до 15000	0,35 (1,46)	0,07 (0,29)
	более 15000	0,32 (1,34)	0,18 (0,75)
Клубы	до 5000	0,37 (1,55)	0,25 (1,05)
	до 10000	0,33 (1,38)	0,23 (0,96)
	более 10000	0,3 (1,26)	0,2 (0,84)
Магазины	до 5000	0,38 (1,59)
	до 10000	0,33 (1,38)	0,08 (0,33)
	более 10000	0,31 (1,3)	0,27 (1,13)
Детские сады и ясли	до 5000	0,38 (1,59)	0,11 (0,46)
	более 5000	0,34 (1,42)	0,1 (0,42)
Школы и высшие учебные заведения	до 5000	0,39 (1,63)	0,09 (0,38)
	до 10000	0,35 (1,46)	0,08 (0,33)
	более 10000	0,33 (1,38)	0,07 (0,29)
Бани	до 5000	0,28 (1,17)	1,0 (4,19)
	до 10000	0,25 (1,05)	0,95 (3,98)
	более 10000	0,23 (0,96)	0,9 (3,77)
Гаражи	до 2000	0,7 (2,93)
	до 3000	0,6 (2,51)
	до 5000	0,55 (2,3)	0,7 (2,93)
	более 5000	0,5 (2,09)	0,65 (2,72)
	до 20000	0,22 (0,92)	0,38 (1,59)

 

где q - удельная отопительная характеристика здания, (таблицы 3,4), Вт/(м³∙К);

V - объем отапливаемых зданий по наружному объему, м³;

a - поправочный коэффициент (таблица 2) =1,07

1. Потери частных жилых домов

_д.1=q·V·(t_вн-t_н)·α/3600=(3,85·162·(20+26)·1.07)/3600=8,53 кВт

Объем одного дома V=162 м³, а домов в поселке 18

_д.=18·8,53=153,5 кВт.

2. Потери коттеджей

_к.1=q·V·(t_вн-t_н)·α/3600=(2.97·1039,5·(22+26)·1.07)/3600=27,48 кВт

Объем одного дома V=1039,5 м³, а домов в поселке 10

_к.=10·27,48=274,8 кВт.

Остальные тепловые потери рассчитываем аналогично, данные сводим в таблицу.

Общие теплове потери поселка:

Q=73,25+3,83+44,3+34,83+8,37+8,57+114,1*2+153,5+5,05+274,8+18,06=852,8кВт=0,9 мВт

Таблица 5

Наименование	Размеры	tвн, С	V,м3	q, м3 чК	Q, кВт
Школа Баня Администрация Сельский дом культуры Магазин (2) Мастерские (4) Ферма КРС (2) Жилые 1-эт здания (18) Почта Коттеджи (10) Гаражи (6)	60×20×3 12×6×3 30×20×3 30×20×3 12×6×3 6×3×3 90×21×3 9×6×3 7×5×3  6×4×4	16 25 20 16 15 10 10 20 16 22 10	3600 216 1800 1800 216 52 5670 162 105 1039,5 96	1,63 1,17 1,8 1,55 1,59 3,85 1,88 3,85 3,85 2,97 2,93	73,25 3,83 44,3 34,83 8,37 8,57 228,2 153,5 5,05 274,8 18,06
тепловых потерь					0,9мВт

3. Определение тепловых потерь коровника

.1 Расчет приточного воздуха для животноводческих помещений

Два здание на 1350 голов крупного рогатого скота привязного содержания. Размеры одного здания 90 м ´ 21 м ´3 м. Раздача кормов мобильными кормораздатчиками КТУ-10. Удаление навоза скребковыми транспортерами ТСН-160. Хранение грубых кормов и подстилки на чердаке. Окна одинарные, с двойным остекленением. Ворота двойные (тамбур) (сосна 50 см), к-во - 5 шт., размером 2 м ´3 м.

-масса коровы (молочного направления) 400кг,

-количество коров1350,

влажность φ_н=0.8 и φ_вн=0.7 (приложение),

температура t_н=-26⁰С и t_вн=10⁰С,

объем помещения V=5670 м³

В расчёте на 1-ну голову коровы:

свободного тепла 799 Вт, 662 Вт.

углекислоты 143 л/ч,119 л/ч.

водяных паров 458 г /ч, 380 г /ч.

)Выделение СО₂:

L_CO2=(n·C_ж)/(С₁-С₂)=(675∙143+675∙119)/(2-0.3)=104029м³/ч

-количество коров,

С_ж- количество СО₂ выделяемая 1 коровой , л/ч

С₁-предельно-допустимая концентрация СО₂ в помещении равна 2 л/ч

L_w=W/(ρ(d_вн - d_н))=678780/(1.2(8,3-0.4))=71601 м³/ч

W-влаговыделение, г/ч

ρ-плотность воздуха равна 1.2 кг/м³

d_вн- внутреннее влагосодержание воздуха равно 8,3 г/кг сух.возд.

d_н- наружное влагосодержание воздуха равно 0.4 г/кг сух.возд.

W=W_жив+W_исп=565650+113130=678780 г/ч

W_жив =Σw_i·n_i·α=(675*458+675*380)·1= 565650 г/ч

w_i- количество выпускаемого на 1-ну голову водяных паров

n_i-число коров

α - поправочный коэффициент =1

W_исп=ξ·W_жив=0.2·565650=113130 г/ч

Выбор вентилятора производится по расходу и по напору. Вентилятор выбираем с запасом в 15-20%.

n=L_co2/V=71601/(5670*2)=6,3≈7 раз за 1 час меняется воздух

берем L_со2 , т.к. max.

3) Расчет шахты:

Принимаем высоту h=3м

Скорость в шахте

_ш=2.2 √h(t_вн-t_н)/273=2.2√3(10+26)/273=1.32 м/с

где

        - высота вытяжной шахты, м, равна вертикальному расстоянию от приемного отверстия до устья шахты( если решетка приемного отверстия расположена в вертикальной плоскости, то отсчет ведут от центра решетки). Для обеспечения надежной вентиляции помещения значение h должно быть не менее 3 м;

       - расчетная температура внутри помещения ( табл. 12...15, приложение 3), ;

      - расчетная вентиляционная температура наружного воздуха (табл. 16, приложение 3), ;

Принимаем шахту размером 0.6×0.6=0.36 м²

Суммарная площадь шахт

F_ш=L_со2/(3600·V_ш)=71601/(3600·1.32)=15,1 м²

Число шахт

N=15,1/0,36=41,9≈42 шахт.

.2 Определение тепловых потерь ограждения

Исходные данные для определения тепловых потерь

Таблица 2.

Поверхности	Материалы	δ,мм	λ,Вт/м∙к
Стены	Кирпич Штукатурка	500 15	0.81 0.93
Пол	Керамзитобетонный	180	0,7
Окна	Стекло	5	1.15
Потолок	Мин.вата Рубероид Доска Перекрытие жб плиты	140 3 25 35	0.05 0.17 0.17 2,04
Двери	Доска Рубероид	50 3	0.17 0.17

Определяем площади поверхностей:

стены F_{ст общ.}= 90*3*2+21*3*2=666 м²

F_{ст без ок. и дв.}=666-88.6-30=547,4 м²

окна F_ок =80·1.23·0.9=88,6 м²

двери F_дв =(5·3)·2=30 м²

пол F_пол =(90-1)*(21-1)=1780 м²

Масса животного на 1 м² пола 90·400/1780=20,22 кг/м². Так как масса приходится на 1 м² меньше 80 кг/м², то R_вн=0.115 м²К/Вт.

1) Стены:  

Термическое сопротивление стен

R_ст=R_вн+ δ_кр./ λ_кр.+ δ_шт./ λ_шт.+R_н= 0.115+0.5/0.81+0.015/0,93+0,043=0,8 м²К/Вт

λ-коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

δ-ширина материала, м

Тепловые потери стен

Q_ст=(t_вн-t_н)/R_ст·F_ст=(10-(-26))/0,8 ·547,4=24633 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. стены обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда (Приложение таблица 4)

Q_ст=28328 Вт=28,3 кВт

2) Окна:

Термическое сопротивление окон с двойным остеклением

R_ок=0,115+0,345+0,043=0,5 м²К/Вт

Тепловые потери окон:

Q_ок=(t_вн-t_н)/R_ок·F_ок=(10+26)/0.5·88,6=6379 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. окна обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда

Q_ок=7336 Вт=7.3кВт

3) Двери:

Термическое сопротивление дверей

R_дв=R_вн+δ_д./ λ_д.+ δ_руб./ λ_руб.+R_н=0.115+0.05/0.17+0.003/0.17+0.003/0.17+0.043=0,5м²К/Вт

Тепловые потери дверей

Q_дв.=(t_вн-t_н)/R_дв·F_дв=(10+26)/0,5·30=2160 Вт=2.2кВт

) Потолок:

Термическое сопротивление потолка

R_пот=R_вн+δ_пер/ λ_пер+ δ_руб./ λ_руб.+ δ_д./ λ_д.+ δ_{мин.вата}/ λ_{мин.вата}+R_н = =0.115+0.035/2.04+0.003/0.17+0.025/0.17+0,14/0,05+0.086=3,2 м²К/Вт

Тепловые потери потолка

Q_пот.=(t_вн-t_н)/R_пот·F_пот=(16+25)/3.2·1780=22806 Вт=22,8кВт

5) Пол:

Разобьем площадь пола на 4 зоны F₁ F₂ F₃ F₄

F₁=(89·2)·2+(2·16)·2=420 м²

F₂=(85·2)·2+(2·12)·2=388 м²

F₃=81*4+4*8=356 м²

F₄=77*8=616 м²

Термическое сопротивление пола

R^у= R^у+Σδ/λ, м² К/Вт

R^у₁=2.15 м²К/Вт , R^у₂=4.3 м²К/Вт , R^у₃=8.6 м²К/Вт, R^у₄=14,2 м² К/Вт,

R^у₁=2.15+0.237=2,387 м²К/Вт

R^у₂=4.3+0.237 =4.537 м²К/Вт

R^у₃=8.6+0.237 =8,837 м²К/Вт

R^у₄=14,2+0.237 =14,437 м²К/Вт

Q_пол.=(t_вн-t_н)/R_пол.·F_пол.,Вт

Q_пол.1=36/2.387·420=6334,3 Вт=6,3 кВт

Q_пол.2=36/4.537·388=3078,7 Вт=3.1кВт

Q_пол.3=36/8.237·356=1555,9 Вт=1.6кВт

Q_пол.4=36/14,437·616=1536 Вт=1,5кВт

Q_пол.= 6,3+3,1+1,6+1,5=12,5 кВт

Тепловые потери одной фермы составляют:

Q_фермы=Q_ст +Q_ок +Q_дв +Q_пот +Q_пол=28,3+7.3+2.2+22,8+12,5=73,1 кВт

Тепловая мощность системы отопления:

Q=Q_фермы+Q_в.+Q_исп.-Q_ж.=73,1+328,2+20,6-259,1 =162,8*2=325,6 кВт

Q_в=0.278·L·ρ·C_p·(t_вн-t_н)=0.278·27324·1.2·1·36=328,2 кВт

Q_исп=0.692·W_исп=0.692·29720=20,6 кВт

Q_ж=Σq_i·n_i=200·799+150*662=259,1 кBт

где: Q_исп - тепло, расходуемое на испарение влаги с мокрых поверхностей животноводческого помещения;

Q_в - тепло, расходуемое на нагрев приточного воздуха;

Q_ж - свободное тепло, выделяемое животными.

. Определение тепловых потерь дома

Исходные данные для определения тепловых потерь таблица 1

Поверхности	Материалы	δ,мм	λ,Вт/м∙к
Стены	Газобетонные блоки Кирпич пустотелый Гипсокартон Штукатурка	250 150 15 3	0.12 0.44 0.35 0.21
Утеплитель стен	Пенопласт ПС-1	50	0.037
Пол	Бетон на гравии Сосновая доска Энергофон	150 60 4	2,04 0,17 0.038
Окна	Стекло	5	1.15
Потолок	Хвойная доска	50	0.15
Двери	Доска тверд. пород	50	0.2

Влажностный режим помещения нормальный, относительная влажность воздуха в помещении 50-60%. Температура внутри помещения равна (22⁰С), а наружная (-26⁰С). Термическое сопротивление при теплопроводности поверхностей: R_вн=0.115 м²К/Вт; R_н=0,043 м²К/Вт.

Определяем площади поверхностей:

стены F_ст= (15+11)∙6.3·2=328 м²

-окна F_ок =15·1.8·0.9=24,3 м²

-двери F_дв =2.2·1·2=4.4 м²

-пол F_пол =15·11=165 м²

-потолок F_пот =15·11=165 м²

-стены без окон и дверей F_ст=328-(4.4+24,3)=299,3 м²

1) Стены:  

Термическое сопротивление стен

R_ст=R_вн+δ_г.б./ λ_г.б.+ δ_кир./ λ_кир.+ δ_гипс./ λ_гипс.+ δ_пен./ λ_пен.+ δ_шт./ λ_шт.+R_н= =0.115+0.25/0.12+0.15/0.44+0.015/0.35+0.05/0.037+0.003/0.21+0.043=3.98 м²К/Вт

λ-коэффициент теплопроводности, Вт/м·К

δ-ширина материала, м

Тепловые потери стен

Q_ст=(t_вн-t_н)/R_ст·F_ст=(22-(-26))/3.98·299,3=3610 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. наружные вертикальные и наклонные стены, обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда

Q_ст=3610+542=4152 Вт

2) Окна:

Термическое сопротивление окон

R_ок=R_вн+R_{2-го стеклопак.}+ R_н=0.115+0.44+0.043=0.598 м²К/Вт

Тепловые потери окон:

Q_ок=(t_вн-t_н)/R_ок·F_ок=(22+26)/0.598·24,3=1951,5 Вт

Добавляем 15% к потерям, т.к. окна обращены на север, восток, северо-восток и северо-запад, тогда

Q_ок=1951,5+291,5=2243 Вт

3) Двери:

Термическое сопротивление дверей

R_дв=R_вн+δ_д./ λ_д.+R_н=0.115+0.05/0.2+0.043=0.408 м²К/Вт

Тепловые потери дверей

Q_дв.1=(t_вн-t_н)/R_дв·F_дв=(22+26)/0.408·2.2=259 Вт

Q_дв=259·2==518 Вт

4) Пол:

Термическое сопротивление пола

R_пол=R_вн+δ_б./ λ_б+ δ_д./ λ_д.+ δ_э./ λ_э +R_н=0.115+0.15/2,04+0,06/0.17+0,004/0,038+0.043=0.69 м²К/Вт

Тепловые потери пола

Q_пол..=(t_вн-t_н)/R_пол·F_пол=(22+26)/0.69·165=6887 Вт

5) Потолок:

Термическое сопротивление потолка

R_пот=R_вн+δ_д./ λ_д.+R_н=0.115+0.05/0.15+0.086=1.124 м²К/Вт

Тепловые потери потолка

Q_пот..=(t_вн-t_н)/R_пот.·F_пот.=(22+26)/1.124·165=7046 Вт

Тепловые потери дома составляют:

Q=Q_ст+Q_ок+Q_дв+Q_пол+Q_пот=4152+2243+518+6887+7046=20846 Вт

Проверка:

Q=q·V·(t_вн-t_н)·α=(0.51·1039,5·(22+26)·1.08)=27,482 кВт

V-объем дома равен 1039,5, м³

q- удельная отопительная характеристика равна 0.51 , кДж/(м³чК)

α-поправочный коэффициент равен 1.08 при t_н=-26⁰С.

5. Выбор тепловой схемы котельной и схемы тепловых сетей

С целью сбережения дорогостоящего энергетического оборудования схему котельной принимаем двухконтурной.

Данная схема позволяет сберечь котел, но в тоже время сетевой водой будет забиваться теплообменный аппарат. Для уменьшения количества взвешенных частиц протекающих через теплообменный аппарат устанавливаем грязевик.

Учитывая тепловую нагрузку потребителей ( 0,9 мВт), а так же учитывая потери в тепловых сетях и собственные нужды котельной получаем необходимую тепловую мощность котельной 1 мВт. На котельной устанавливаем 2 котла по 0,5 мВт мощности .

6. Расчет мощности насоса

Рассчитаем мощность насоса, который необходим для циркуляции воды в системе отопления. Для расчета конкретного насоса, предназначенного для отопления, необходимо подобрать варианты, при котором начальная точка приравнивается мощность самого агрегата и мощность потребляемой отопительной системы.

Мощность насоса определим по формуле:

 

где ρ- плотность воды 1000 кг/м³ ;

Н- напор воды;

 - расход воды;

N - мощность насоса.

Определим диаметр трубы:

 

где v=1…1,5 м/с - экономичная скорость.

Определяем потери напора на трении:

 

 кВт

ΣQ-суммарное потребление тепла поселком Вт.

С- удельная теплоемкость воды Дж/кг.

Δt-разность температур на входе и на выходе ^оС.

Суммарная протяженность труб от ЦТП (прямая и обратная)

360/0,12*1/(2*10)=3 м

 - коэффициент, Вт/мК

l - самый длинный участок трубопровода, м;

d - диаметр трубы, м;

 - экономическая скорость, м/с;

Определяем мощность насоса

 

При подборе подходящего насоса отопления, нужно учитывать рабочую точку. Позиция точки характеризуется 2 показателями: расходом(м*мин) и напором(м).

При расчете я выявила, что для моего поселка требуется циркуляционный насос.

Приложение

Таблица 1. Значения термического сопротивления тепловосприятию

Таблица 2. Коэффициенты теплопроводности λ Вт/(м К) некоторых строительных материалов и конструкций

Материалы и конструкции	Расчетное значение при условии эксплуатации ограждения
	А	Б
Асбоцементные плиты	0,52	0,58
Железобетон	1,92	2,04
Бетон на гравии или щебне	1,75	1,86
Шлакобетон на топливных (котельных) шлаках	0,81	0,93
Керамзитобетон	0,64	0,76
Кирпичная кладка из обыкновенного кирпича	0,70	0,81
Кирпичная кладка из силикатного кирпича	0,76	0,83
Штукатурка из цементно-песчаного раствора	0,76	0,93
Штукатурка из известково-песчаного раствора	0,70	0,81
Асфальтобетон	1,05	1,05
Хвойные породы дерева поперек волокн	0,14	0,17
Лиственные породы дерева поперек волокн	0,17	0,23
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные	0,23	0,29
Стекло оконное	0,81	0,81
Рубероид, толь	0,15	0,17
Вата минеральная	0,05	0,05
Гравий керамзитовый	0,21	0,23
Условия эксплуатации А и Б принимаются по данным табл. 3

Таблица 3. Данные для выбора расчетных значений коэффициента теплопроводности λ, приведенных в табл. 2, в зависимости от условий эксплуатации ограждающих конструкций.

Влажностный режим помещений	Относительная влажность воздуха помещений, %	Условия эксплуатации в зависимости от зон влажности местности
		сухая	нормальная	влажная
Сухой	50	А	А	Б*
Нормальный	50 - 60	А	Б	Б*
Влажный	61 - 75	Б	Б*	Б*
Мокрый	более 75	Б*	Б*	Б*
* Расчетные значения коэффициента теплопроводности следует увеличить на 10% для наружных ограждающих конструкций, выполняемых из медленно высыхающих материалов

Таблица 4. Добавочные тепловые потери через ограждающие конструкции

Ограждающие конструкции	Qдоб , %
Наружные вертикальные и наклонные стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад	10
Наружные вертикальные и наклонные стены, двери и окна, обращенные на запад и юго-восток	5
Наружные вертикальные и наклонные стены, двери и окна в местности с расчетной зимней скоростью ветра до 5 м/с, до 10 м/с, более 10 м/с, защищенные от ветра другими зданиями и сооружениями	5; 10; 15
Наружные вертикальные и наклонные стены, двери и окна в местности с расчетной зимней скоростью ветра до 5 м/с, до 10 м/с, более 10 м/с на открытой местности	10; 20; 30
Наружные стены и окна помещений, имеющие две и более наружных стен	5
Наружные двери при открывании их на короткое время для n - этажных зданий:
Двойные двери без тамбура	100 n
Двойные двери с тамбуром между ними	80 n
Одинарные двери	65 n

Таблица 5. Значения коэффициента теплопередачи нагревательных приборов

Нагревательные приборы	Коэффициент теплопередачи кпр , Вт/(м2 К) нагревательных приборов, установленных открыто
	Разность средней температуры воды в приборе и температуры в помещении, 0С					Давление пара, кПа
	40-50	50-60	60-70	70-80	80	167	196
Чугунные радиаторы М-140	8,5	9,6	9,9	10,0	10,4
Чугунные радиаторы М-140 АО	8,1	8,8	9,2	9,5	9,6	10,0
Чугунная труба с круглыми ребрами	5,3	5,3	5,8	5,8	5,8	7,0	7,5	7,8
Две чугунные трубы с круглыми ребрами	4,7	4,9	5,3	5,3	5,3	5,8	6,3	6,5
Три чугунные трубы с круглыми ребрами	4,1	4,7	4,7	4,7	4,7	5,3	5,6	5,8
Одна стальная труба диаметром до 32 мм	12,8	13,4	14,0	14,6	14,6	15,2	16,2	17,0
Одна стальная труба диаметром 32-108 мм	11,1	11,6	12,2	12,8	13,4	14,0	14,9	15,6
Одна стальная труба диаметром 133-159 мм	11,1	11,6	12,2	12,2	12,2	13,4	14,3	15,0
Несколько стальных труб друг над другом диаметром до 32 мм	11,6	11,6	12,8	12,8	13,4	14,6	15,6	16,3
Несколько стальных труб друг над другом диаметром более 32 мм	9,3	9,6	10,5	10,5	10,5	12,	13,8	14,4

Таблица 6. Значения коэффициента β₂ , учитывающего остывание воды в трубопроводах при срытой прокладке и принудительной циркуляции теплоносителя (насосная циркуляция)

Число этажей в здании	Коэффициент для рассчитываемого этажа
	1	2	3	4
Однотрубные системы
2	1,04
3	1,05
4	1,05	1,04
Двухтрубные с верхней разводкой
2	1,05
3	1,05	1,05
4	1,05	1,05	1,03
Двухтрубные с нижней разводкой
2		1,03
3			1,03
4			1,03	1,05
Примечания: 1. При естественной циркуляции значения коэффициента β2 следует умножать на 1,04. 2. При открытой прокладке трубопроводов водяного отопления и при паровом отоплении β2 = 1.

Таблица 7. Коэффициент β₁ , учитывающий влияние способа установки отопительного прибора

Способ установки	А
Прибор установлен под подоконником (А расстояние между прибором и подоконником в мм)	40 80 100	1,05 1,03 1,02
Прибор установлен в стенной нише глубиной более 130 мм (А расстояние между прибором и верхним краем ниши в мм)	40 80 100	1,11 1,07 1,06
Прибор установлен у стены без ниши и закрыт деревянным шкафом со щелями в верней полке и передней стене у пола (А ширина щелей в мм)	150 180 220 260	1,25 1,10 1,13 1,12
Прибор установлен у стены без ниши и закрыт деревянным шкафом со щелями в верху и внизу передней стены у пола (А ширина щелей в мм)	130 130	1,20 1,30 (щели закрыты сетками)
При установке прибора свободно у стены или в нише глубиной менее 130 мм β1 = 1

Таблица 8. Значения коэффициента β₃ в зависимости от числа секций в радиаторе

Число секций в радиаторе	β3
До 5	0,95
6 - 10	1,0
11 - 20	1,05
Более 20	1,1

Таблица 9. Значения коэффициента β₄ в зависимости от схемы присоединения радиаторов к стойкам системы отопления и расхода воды

Относительный расход воды в нагревательном приборе на 1 м2 эквивалентной площади по отношению к условному расходу 17,4 кг/(м2ч)	Значения β4 при следующих схемах присоединения радиаторов к стойкам
0,5	0,91	0,93	0,95
0,6	0,94	0,96	0,97
0,7	0,96	0,97	0,98
0,8	0,97	0,99	0,99
1	0,99	1,00	1,00
2	1,01	1,03	1,03
3	1,02	1,10	1,09
4	1,04	1,15	1,12
5	1,05	1,17	1,13
6	1,06	1,19	1,15
7	1,06	1,21	1,17
>7	1,07	1,23	1,18
Примечание. Если теплоноситель - пар, то для всех приборов β4 =1, если же теплоноситель - вода, то для ребристых труб и регистров из гладких труб β4 =1.

Таблица 10. Значения коэффициента q_э.n. в зависимости от схемы присоединения нагревательных приборов к стоякам системы отопления

Разность между средней температурой теплоносителя и температурой воздуха в помещении, ∆tср, С	Значения qэ.n. Вт/(м2К) при следующих схемах присоединения нагревательных приборов к стоякам
35	6,50	6,44	5,55	5,94
40	6,75	6,58	5,66	6,08
45	7,00	6,69	5,77	6,17
50	7,28	6,80	5,87	6,27
55	7,50	6,90	5,95	6,37
60	7,72	6,98	6,01	6,45
65	7,92	7,08	6,10	6,52
70	8,10	7,15	6,17	6,59
75	8,29	7,22	6,22	6,67
80	8,42	7,29	6,28	6,74
85	8,52	7,37	6,35	6,80
90	8,79	7,42	6,40	6,86
95	8,95	7,50	6,45	6,92
100	9,10	7,55	6,51	6,97
105	9,25	7,60	6,56	7,02
110	9,37	7,66	6,60	7,07

Таблица 11. Характеристика отопительных радиаторов

Тип прибора	Площадь поверхности нагрева одной секции, м2		Коэффициент пересчета фактической площади на эквивалентную	Размеры секции, мм			Масса одной секции, кг
	фактическая	эквивалентная		полная высота	глубина	ширина
Чугунные радиаторы
М-140	0,254	0,310	1,22	582	140	96	7,70
М-140-АО	0,299	0,350	1,17	582	140	96	7,80
М-140-АО-300	0,170	0,217	1,28	582	140	96	5,29
РД-90С	0,203	0,275	1,35	582	90	96	6,95
М-90	0,200	0,261	1,30	582	90	96	6,15
Стальные штампованные радиаторы
МЗ-500-1	0,64	0,83	1,3	564	42	518	7,5
МЗ-500-2	1,25	1,3	564	42	766	11,0
МЗ-500-3	1,20	1,56	1,3	564	42	952	13,8
МЗ-500-4	1,60	2,08	1,3	564	42	1262	18,8
Конвекторы плинтусового типа КП без кожуха с оребренной стальной трубкой d=15мм
15КП-0,75	0,55	0,35	0,63	80	60	750	2,6
15КП-1,0	0,73	0,46	0,63	80	60	1000	3,4
15КП-1,25	0,95	0,60	0,63	80	60	1250	4,2
15КП-1,5	1,14	0,72	0,63	80	60	1500	5,0
15КП-1,75	1,37	0,86	0,63	80	60	1750	5,9
Примечание. У радиатора М-140-АО-300 расстояние между центрами ниппельных отверстий 300 мм, у остальных чугунных радиаторов, указанных в таблице - 500 мм.

Таблица 12. Норма выделения животными тепла, углекислоты и водяных паров (по ОНТП 1-89 и ОНТП 2-89)

Вид животных	Живая масса, кг	Количество выделяемых на одну голову
		свободного тепла, Вт	углекислоты, л/ч	водяных паров, л/ч
Коровы стельные суходойные и нетели за 2 месяца до отела   Коровы лактирующие, при уровне лактации 10 л   Коровы лактирующие, при уровне лактации 15 л   Телята в возрасте: до 1 месяца  от 1 до 3 месяцев   от 3 до 4 месяцев   Молодняк от 4 месяцев и старше   Хряки-производители   Свиноматки холостые и супоросные   Свиноматки тяжелосупоросные (за 7…10 дней до опороса)  Свиноматки подсосные с поросятами   Поросята до двухмесячного возраста  Поросята-отъёмыши   Ремонтный и откормочный молодняк   Взрослые свиньи на откорме	300 400 600 800 300 400 500 600 300 400 500 600 40 50 80 60 100 130 120 150 200 180 250 350 100 200 300 100 150 200 100 150 200 100 150 200 10 15 20 30 40 50 80 120 100 200 300	556 662 853 1001 593 704 793 880 683 799 884 957 130 159 235 198 309 351 340 351 463 377 456 599 247 340 433 204 235 271 242 284 321 488 558 646 72 92 102 121 142 155 215 263 265 351 463	100 119 153 179 106 126 142 158 123 143 158 172 23 29 42 35 56 63 61 63 89 68 82 107 44 61 78 36 42 49 43 51 58 88 100 115 13 16 18 22 25 28 39 47 48 63 83	319 380 489 574 340 404 455 505 392 458 507 549 74 92 135 113 177 202 195 202 265 216 261 344 142 194 250 117 135 156 139 164 180 282 320 370 42 53 60 70 81 89 124 151 153 202 267
Примечание. 1. Нормы выделений животными приведены при температуре +100С и относительной влажности воздуха 70% для крупного рогатого скота и 70…75% для свиней. 2. Свободное тепло составляет 72% общих тепловыделений животных, включающей скрытую теплоту испарений. 3. Изменения норм выделения тепла и влаги в зависимости от температуры воздуха внутри помещений определяется с учетом коэффициентов, указанных в табл. 13. 4. При относительной влажности воздуха помещений 80…85% количества выделенных животными тепла, водяных паров и углекислоты следует увеличить на 3%.

Таблица 13. Поправочные коэффициенты для определения тепло- и влаговыделений животными при различных температурах воздуха в помещении