6 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМ УТИЛИЗАЦИИ ВТОРИЧНОГО ТЕПЛА ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЖИВОТНОВОДЧЕСКИМ ЗДАНИЯМ

 

6.1 Рекомендации по проектированию систем микроклимата с утилизацией теплоты выбросного воздуха животноводческих помещений

6.1.1 Выбор систем обеспечения микроклимата (СОМ) животноводческих помещений с утилизацией теплоты выбросного воздуха следует проводить на основании вариантного проектирования, технико-экономического сопоставления и анализа удельных показателей конкурирующих систем.

6.1.2 Одним из основных требований, предъявляемых при проектировании СОМ животноводческих помещений, является максимальная герметизация животноводческих зданий.

6.1.3 При разработке проектов массового применения СОМ животноводческих помещений следует применять только серийно выпускаемые теплоутилизаторы и теплоутилизационные установки. При этом предпочтение отдавать теплоутилизационным установкам, поставляемым комплектно с вентиляционным оборудованием и станцией управления с необходимым набором датчиков и контрольно-измерительных приборов и отличающихся низкой металлоемкостью, высокой эксплуатационно-технологической надежностью и простотой обслуживания.

6.1.4 При разработке индивидуальных проектов и проектов повторного применения, особенно при реконструкции животноводческих помещений возможно использование непромышленных теплоутилизационных установок.

6.1.5 Расчет вентиляции животноводческих помещений по количеству поступающих вредных веществ следует вести с учетом повышения начальной концентрации вредных веществ в приточном воздухе, вследствие их перетекания из вытяжных каналов теплоутилизаторов. Величину перетекания определяют на основании технических характеристик теплоутилизаторов.

6.1.6 В случае повторного использования (рециркуляция) выбросного воздуха после теплоутилизатора, содержащего пыль или аэрозоли, при проектировании СОМ необходимо устанавливать соответствующие фильтры для очистки этого воздуха.

Для этого на всасывающей стороне теплообменника устанавливают металлические или капроновые сетки с ячейками различных размеров и кассеты с фильтрующим материалом (ткань из пенополиуретана ППУ-3-45-1,2; ФВ по СТУ 30-ПУ-2375, стекловолокно, поролон и др.). При загрязнении и увеличении аэродинамического сопротивления кассеты заменяют на новые или регенерируемые. Для регенерации кассеты снимают, фильтрующую ткань орошают дезраствором, затем механически очищают и промывают горячей водой с добавлением кальцинированной соды и дезинфицируют 2-3% раствором едкого натра. После промывки и просушки кассеты используют повторно.

6.1.7 В зданиях с ненормируемыми параметрами микроклимата проектирование СОМ с утилизацией теплоты выбросного воздуха не рекомендуется из-за низких нормируемых температур и высокой влажности внутреннего воздуха.

6.1.8 Проектирование СОМ с утилизацией теплоты выбросного воздуха животноводческих помещений ведется на основе результатов расчета тепловоздушного баланса, выполненного для различных периодов года в соответствии с технологией содержания животных.

6.1.9 Минимальное количество теплоутилизационных установок принимается из условия обеспечения требуемого воздухообмена в холодный период года в соответствии с техническими характеристиками выбранных теплоутилизаторов.

6.1.10 При расчете СОМ для зданий с промышленной технологией и изменяющимся по мере роста животных тепло- и влаговыделениями к установке принимается количество теплоутилизаторов, полученное при расчете воздухообмена для животных большей массы.

6.1.11 Количество теплоты, возвращенной теплоутилизаторами, определяется в соответствии с их техническими характеристиками в выбранном рабочем диапазоне температур первичного и вторичного теплоносителей.

6.1.12 За расчетную температуру и влагосодержание первичного теплоносителя на входе в теплообменник принимается нормируемая температура и влажность внутреннего воздуха животноводческих помещений в соответствии с нормами технологического проектирования.

6.1.13 Для холодного периода за расчетную температуру и влагосодержание вторичного теплоносителя на входе в теплоутилизатор принимается температура наиболее холодной пятидневки и влажность наружного воздуха j_н = 0,9.

6.1.14 Эффективность теплообмена в теплоутилизаторах E_t, E_i проверяется следующими безразмерными соотношениями:

- для удаляемого воздуха (первичный теплоноситель):

 

;                                                                      (3)

- для приточного воздуха (вторичный теплоноситель):

;

;                                                                                       (4)

,

где t - температура воздуха, °С;

i - теплосодержание воздуха, ккал/кг;

G_пр - коэффициент приведения;

c_p1, c_p2 - удельная теплоемкость теплоносителя, ккал/кг. °С;

G₁, G₂ - расчетная воздухопроизводительность теплоутилизатора на первичном и вторичном теплоносителе.

Индексы "1", "2", "н", "к" соответствуют удаляемому и приточному воздуху на входе и выходе теплоутилизатора.

6.1.15 Если СОМ с утилизацией теплоты выбросного воздуха не обеспечивает теплового баланса помещения, то недостаток теплоты компенсируется устройством дополнительного подогревателя (электро- или водяного калорифера) или автономной теплогенерирующей установкой с маломощными нагревательными приборами (предпочтительно электрическими).

6.1.16 Если конструкцией теплоутилизатора не предусмотрены меры по защите теплообменных поверхностей от замерзания на них конденсата и образования снеговой "шубы", то при проектировании СОМ с утилизацией выбросного воздуха необходимо в зависимости от конструктивных особенностей и технологических требований предусматривать:

- создание обвода по приточному воздуху;

- устройство предварительного подогрева наружного воздуха (предпочтительно электрокалориферами);

- снижение количества приточного воздуха и применение дополнительной рециркуляции на притоке после теплоутилизатора;

- повышение температуры внутреннего воздуха за счет включения дополнительных греющих установок;

- подогрев промежуточного теплоносителя от постороннего источника или увеличение количества промежуточного теплоносителя.

6.1.17 В наиболее холодное время года для повышения температуры приточного воздуха рекомендуется предусматривать рециркуляцию воздуха, прошедшего обработку в утилизаторе, т.е. более сухого и с меньшей концентрацией газов и пыли.

6.1.18 Для создания равномерного температурного и влажностного полей по всему животноводческому помещению необходимо принимать рассредоточенную подачу приточного и распределенное удаление отработанного воздуха. Для раздачи воздуха следует применять, как правило, воздуховоды из полимерных материалов.

6.1.19 При проектировании комплектных теплоутилизационных установок малой производительности их необходимо размещать так, чтобы было равномерное распределение температурно-влажностных полей по всему животноводческому помещению.

6.1.20 При проектировании СОМ с утилизацией теплоты выбросного воздуха для аварийных ситуаций (отключение электроэнергии) следует предусматривать возможность работы теплоутилизаторов в гравитационном режиме. Это достигается за счет разницы высот между выбросным и приточным отверстиями и утепления выбросного вентиляционного канала. При этом вентиляционные шахты для общеобменной вентиляции можно не предусматривать.

6.1.21 Для обеспечения требуемого воздухообмена в переходный (в зависимости от технологии содержания животных) и теплый периоды года необходимо устройство дополнительной общеобменной вентиляции, работающей как в комплексе с утилизационными установками, так и без них.

6.1.22 При проектировании СОМ на базе индивидуальных технических разработок теплоутилизаторов с применением большого количества нестандартных узлов и конструктивных элементов необходимо использовать соответствующие методические указания по расчету и конструированию этих установок.

 

6.2 Рекомендации по использованию тепловых насосов для систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений

6.2.1 При использовании теплонасосных установок типа "воздух-воздух" для систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений требуется максимальная герметизация зданий и высокие теплотехнические качества ограждающих конструкций.

6.2.2 Применяемые теплонасосные установки типа "воздух-воздух" в системах обеспечения микроклимата должны быть универсальными и многофункциональными и обеспечивать следующие технологические процессы обработки воздуха:

- осушку воздуха помещений с удалением конденсата и связанных с ним вредностей;

- осушку наружного воздуха, поступающего в помещения в переходный период, когда его температура и влажность соответствуют параметрам воздуха в помещениях;

- утилизацию теплоты воздуха животноводческих помещений в зимний и частично в переходный периоды;

- утилизацию теплоты наружного приточного воздуха в переходный период, когда его температура и влажность соответствуют параметрам воздуха в помещениях;

- охлаждение приточного воздуха в летний период при стойловом содержании животных.

6.2.3 При комплектовании соответствующего типа теплонасосной установки (ТНУ) необходимо исходить из принципа минимального допустимого коэффициента преобразования теплового насоса (m) (и соответственно холодильного коэффициента e). Минимально допустимый коэффициент преобразования ТНУ, ниже которого работа тепловых насосов из энергетических соображений не целесообразна по сравнению с традиционными системами теплохолодоснабжения, находится в пределах m ³ 2,5 (e ³ 1,5).

Выбор поверхностей теплообмена с воздухом конденсаторов и испарителей должен исходить из условия баланса тепло-холодосъема с эффективной мощностью компрессоров.

, Вт,                                  (5)

где 0,87 - индикаторный коэффициент полезного действия компрессора;

,                                                             (6)

.                                                              (7)

При использовании тепловых насосов необходимо привести технико-экономическое обоснование.

6.2.4 Отклонение режима работы ТНУ от минимального, как правило, не должно быть ниже 30%, т.к. дальнейшее снижение нагрузок влечет за собой снижение температуры кипения рабочего агента и соответственно температуры воздуха на выходе из испарителя, которая должна быть выше 0 °С во избежание льдообразования на поверхностях испарителя.

6.2.5 ТНУ должны иметь, как правило, бессальниковые компрессоры.

6.2.6 Система управления установкой должна обеспечивать:

- автоматическое регулирование теплопроизводительности в функции температуры воздуха в обслуживаемом помещении по усредненному сигналу;

- автоматическое регулирование холодопроизводительности в функции температуры в зоне животных;

- автоматическое переключение с режима на режим в функции температуры приточного воздуха;

- автоматическое регулирование подачи приточного воздуха в функции температуры наружного воздуха;

- блокировку от включения компрессора при отключенных вентиляторах;

- защиту от подачи холодного воздуха в помещение;

- защиту испарителя и прилегающей камеры смещения воздуха от обледенения;

- световую сигнализацию о режиме работы комплекта (наличие напряжения, включения-выключения компрессоров и вентиляторов;

- звуковую аварийную сигнализацию о выходе из строя отдельных элементов ТНУ;

- ручное управление двигателями вентиляторов и компрессоров с сохранением блокировки против включения последних при отключенных вентиляторах.

6.2.7 Первичные преобразователи регуляторов температуры должны быть защищены от прямого воздействия капель воды, пыли, тепловых излучений отопительных и осветительных приборов.

6.2.8 Конструкция комплекта ТНУ должна отвечать требованиям ремонтопригодности и обеспечивать свободный доступ к элементам и узлам комплекта для осмотра, технического обслуживания и текущего ремонта.

6.2.9 На фермах по производству молока возможно для систем горячего водоснабжения и отопления использовать холодильные машины для охлаждения и пастеризации молока, работающие в режиме теплового насоса. При этом необходимо ориентироваться на комплектное специализированное холодильное и технологическое оборудование.

6.2.10 Применяемая в качестве хладоносителя для испарителя вода должна отвечать требованиям ГОСТ 2874-82 или применяться пресная технически чистая вода с концентрацией водородных ионов рН=6,5-9,5, которая должна содержать не более 50 мг/л механических примесей, иметь временную устранимую карбонатную жесткость не более 5 мг.кВ/л.

6.2.11 Вода, используемая для технологических нужд, подаваемая на конденсаторы, должна соответствовать ГОСТ 2874-82.

6.2.12 Установка должна сохранять работоспособность при кратковременном отклонении напряжения питающей сети от номинального значения от минус 15 до плюс 10%.

6.2.13 При постоянной тепловой нагрузке должна быть обеспечена непрерывность работы в течение всего времени, необходимого для охлаждения молока и одновременного нагрева воды для технологических нужд.

При понижении тепловой нагрузки допускаются цикличные работы установки. При этом должны быть обеспечены требования по основным температурным параметрам хладоносителя и молока.

6.2.14 Система автоматизации теплоохладительной установки должна обеспечивать:

- защиту от аварийных давлений всасывания и нагнетания, световую сигнализацию аварийного отключения;

- температурную защиту электродвигателя компрессора;

- защиту от снижения температуры воды на выходе из испарителя ниже заданной;

- тепловую защиту водяного насоса от перегрузки;

- защиту электродвигателей компрессора и водяного насоса от токов короткого замыкания;

- отключение холодильной машины по сигналу от датчика-реле температуры, установленного в резервуаре-охладителе, при достижении заданной температуры молока и обратное включение;

- автоматическое поддержание заданной температуры горячей воды при включении электронагревателя.

6.2.15 При использовании ТНУ должны быть предусмотрены меры техники безопасности от поражения током, от отравляющего воздействия холодильным агентом от разрушения компрессора и теплообменных аппаратов при избыточном повышении давления хладагента в системе.