Введение к работе
Актуальность темы. Решение проблем, связанных с энерго- и ресурсосбережением в экономике страны, в том числе в строительстве сельскохозяйственных производственных зданий, возможно по многим направлениям. Одним из них является методический подход, определяющий здание как единую «энергоаэродинамическую систему», что позволяет учитывать комплекс факторов, формирующих тепловой режим здания и характер протекания в нем энергетических процессов.
Физическая достоверность расчетов формирования энергетических ре жимов в сельскохозяйственных производственных зданиях приобретает все большее значение. Как показывают натурные исследования, в птицеводческих помещениях не выдерживаются расчетные параметры температурно-влажностного режима воздушной среды, скоростей приточного воздуха в рабочей зоне; отмечается значительный градиент температурного поля по высоте помещения. Это оказывает отрицательное влияние на технологический процесс производства продукции; повышается ее себестоимость; продуктивность птицы падает до 40-50 %; возрастают до 30-40 % затраты кормов на единицу продукции; в 3-4 раза увеличивается заболеваемость птицы; потребление воды возрастает на 50-60 %.
Характер изменения температурного поля воздушной среды по ширине и высоте внутреннего объема помещения влияет на величину теплопотерь через ограждающие конструкции, т.е. на расход энергоресурсов. Тем не менее при теплотехнических расчетах и при проектировании систем отопления и вентиляции этот фактор учитывается недостаточно, что приводит к ошибкам в определении расчетных значений величин термических сопротивлений ограждающих конструкций, расчетных параметров температуры рабочей зоны, параметров приточного воздуха.
Нормирование коэффициента теплоотдачи а на внутренних поверхностях ограждений сельскохозяйственных производственных зданий имеет общий характер и не отражает специфику теплообмена в этих зданиях. Вместе с тем от значения а зависит сопротивление теплопередаче ограждающих коне рукций, а следовательно, и величина теплопотерь здания.
В птицеводческих помещениях лучистый и конвективный теплообмен имеет свои особенности: характерные радиационные свойства поверхностей
Офаждающих конструкций зданий и перьевого покрова птиц; своеобразие площадей излучающих поверхностей и геометрии их расположения; определенные значения коэффициентов облученности птицами поверхностей стен и покрытия; специфическое распределение температуры воздушной среды по объему помещения и т.п.
Отсутствие учета этих особенностей приводит к тому, что расчетный тепловой баланс не соответствует действительному. Для устранения этого недостатка и обеспечения эффективности технологического процесса необходимо иметь достаточно точные количественные прогнозы развития энергетических процессов в птицеводческих зданиях.
Недостоверное отображение в теплотехническом расчете особенностей формирования теплового режима птицеводческих зданий приводит к отступлению фактических параметров микроклимата от нормируемых.
Совершенствование теплофизических расчетов сельскохозяйственных
производственных зданий, в частности птицеводческих, на основе концепции,
определяющей здание как «единую энергоаэродинамическую систему», являет
ся актуальной проблемой. Научные исследования в этом направлении способ
ствуют решению вопросов энергосбережения, снижения себестоимости выпус
каемой продукции; экономии проектирования; выбора оптимальных систем
отопления и вентиляции; обеспечения комфортных условий производства для
персонала; повышения эффективности производства; увеличения выпуска про- і
дукции и т.д.
Цель работы. Целью диссертации является совершенствование теплотехнического расчета птицеводческих помещений.
Объект исследования: птицеводческие помещения с напольным и клеточным содержанием птиц.
Предмет исследования: изучение процессов формирования температурных полей воздушной среды птицеводческих помещений.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:
провести теоретический анализ параметров температурного поля воздушной среды птицеводческих помещений;
разработать математическую модель тепловых процессов, протекающих внутри птицеводческих помещений;
выполнить моделирование и экспериментальное исследование температурных полей воздушной среды птицеводческих помещений;
получить аналитические зависимости для определения параметров температурных полей в птицеводческих помещениях;
усовершенствовать методику инженерного теплотехнического расчета птицеводческих помещений, учитывающую специфику формирования в них теплового режима;
оценить экономическую эффективность затрат на выпуск продукции при различных параметрах температурного поля воздушной среды птицеводческих помещений.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана математическая модель теплового режима, отображающая специфику энергетических связей в птицеводческих зданиях;
уточнены значения коэффициентов теплоотдачи а на внутренних поверхностях ограждающих конструкций по сравнению со значениями по СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника»;
предложены аналитические зависимости, определяющие характер температурных полей воздушной среды птицеводческих помещений.
Практическая ценность и внедрение результатов состоят в совершенствовании инженерной методики теплотехнического расчета птицеводческих зданий, учитывающей специфику формирования в них теплового режима.
Результаты диссертационной работы использованы институтом «Пенза-сельстройпроект» (г. Пенза) при обосновании параметров теплового режима птицефабрики, расположенной в г. Белинский (Пензенская область). Экономический эффект от использования составил 256,0 тыс.руб./год, что подтверждается актом внедрения результатов диссертации в производстве.
На защиту выносятся:
математическая модель, описывающая тепловой режим птицеводческого помещения;
аналитические зависимости, описывающие закономерности формирования температурных полей воздушной среды птицеводческого помещения;
методика теплотехнического расчета птицеводческих зданий.
Апробация результатов исследований. Основные результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях Пензенского ИСИ (г. Пенза), 1980 - 1986 гг.; на III Международной научно-практической конфе-
ренции ПГАСА (г. Пенза), 2002 г.; на IV Международной научно-практической конференции ПГУАС (г. Пенза), 2003 г.; на межвузовской научно-практической экономической конференции студентов и аспирантов ПГУАС (г. Пенза), 2003 г.; на V Международной научно-практической конференции ПГУАС (г. Пенза), 2004 г.; на VI Международной научно-практической конференции ПГУАС (г. Пенза), 2005 г.
Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 16 печатных работах.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста и содержит 16 рисунков, 10 таблиц, 21 приложение и список литературы из 193 наименования.
