CC BY
15
УДК 631.223.2:628.8
К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЯЦИОННО-ОТОПИТЕЛЬНОЙ
ПАНЕЛИ
А.И. Купреенко, доктор технических наук, профессор Г.В. Шкуратов, аспирант
Брянский государственный аграрный университет Е-mail: [email protected]
Аннотация. Приведены результаты испытания опытного образца вентиляционно-отопительной панели системы естественной вентиляции коровника на 200 голов. Исследованы теплотехнические характеристики вентиляционно-отопительной панели: температура нагрева воздуха и тепловоспринимающей панели, скорость в каналах панели, а также влажность вентилируемого воздуха. Панель испытана в двух основных режимах: вытяжной и приточной вентиляции. Попадание прямых солнечных лучей на тепло-воспринимающую поверхность начиналось около 12 часов дня. В режиме вытяжной вентиляции в дневное время обеспечивался нагрев тепловоспринимающей поверхности на 5...20°С, что повышало температуру удаляемого воздуха в среднем на 5°С. Соответственно увеличивалась скорость движения удаляемого воздуха в каналах панели от 0,4 до 1,2 м/с. В режиме приточной вентиляции при температуре окружающего воздуха около 0°С в условиях пасмурной снежной погоды максимальный прогрев тепловоспринимающей поверхности и приточного воздуха составил порядка 8°С. Скорость движения воздуха на выходе из панели в коровник не превышала 0,5 м/с при скорости атмосферного воздуха от 2 до 4 м/с. В режиме приточной вентиляции расход воздуха одной панели при площади поперечного сечения канала 0,24 м2 составит 450 м3/ч. При норме расхода на одну голову 70 м3/ч в коровнике на 200 голов должно быть установлено 32 панели. Количество подаваемой теплоты в помещение, приходящееся на 1°С разницы температур атмосферного и приточного воздуха, при объемной теплоемкости воздуха 1005 Дж/(м3°С) и расходе 0,125 м3/с составит 125 Дж/с.
Ключевые слова: вентиляционно-отопительная панель, гелиоактивные стены, естественная вентиляция, микроклимат.
Лабораторные испытания опытного образца вентиляционно-отопительной панели в условиях метеостанции Брянского государственного аграрного университета показали ее работоспособность и соответствие заявленным требованиям [1,2,3]. Для производственной проверки вентиляционно-отопи-
тельной панели она была установлена на коровнике на 200 голов (рисунок 1). Эксперименты проводились в феврале и марте 2015 года.
Рис. 1. Вентиляционно-отопительная панель в производственных условиях
Исследовались теплотехнические характеристики вентиляционно-отопительной панели, такие, как температура нагрева воздуха и тепловоспринимающей панели, скорость движения в каналах панели, а также влажность вентилируемого воздуха.
Панель испытывалась в двух основных режимах: вытяжной и приточной вентиляции. Ориентация продольной оси коровника к меридиану такова, что солнечные лучи падают под прямым углом к поверхности па-
1 с30
нели в горизонтальной плоскости около 15 часов дня. Попадание прямых солнечных лучей на тепловоспринимающую поверхность начиналось около 12 часов дня.
В режиме вытяжной вентиляции в дневное время обеспечивался нагрев тепловос-принимающей поверхности на 5-20°С, что повышало температуру удаляемого воздуха в среднем на 5°С (рисунок 2).
Ежеквартальный научный журнал
40
0
° 30 а
1 20
а Н
10
0
/ \
> С —< 1
4 и £ г ►— < >—
< 1С—
Время, ч
12:00 13:10 14:30 15:47 16:55 18:20
• В помещении коровника
• Верхний внутренний канал I Атмосферный воздух
Тепловоспринимающая поверхность Рис. 2. Изменение температуры воздуха и тепловоспринимающей поверхности в режиме вытяжной вентиляции
Скорость движения воздуха на выходе из панели в коровник не превышала 0,5 м/с при скорости атмосферного воздуха от 2 до 4 м/с (рисунок 5). При использовании штор в данных погодных условиях в коровнике наблюдались бы сквозняки.
В режиме приточной вентиляции установлено, что приток воздуха обеспечивается при его заборе как через нижнюю приточную заслонку панели (прямая тяга), так и при заборе через верхнюю приточную заслонку (обратная тяга).
Соответственно увеличивалась скорость движения удаляемого воздуха в каналах панели от 0,4 до 1,2 м/с (рисунок 3), что способствовало активной вентиляции помещения.
В режиме приточной вентиляции при температуре окружающего воздуха около 0°С в условиях пасмурной снежной погоды максимальный прогрев тепловоспри-нимающей поверхности и приточного воздуха составил около 8°С (рисунок 4).
10
^ 8
,а Й 6 ута
реа 4
е
н
-2
с
1
,а
х у
д
з о в
в
д
■а
т с
о р
о
и и
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
12:00 13:10 14:30 15:47
Верхний внутренний канал Атмосферный воздух
16:55 18:20
Время, ч
12:45 13:40 16:09 17:10 18:00 ■На выходе из канала в коровник Время, ч
Атмосферный воздух
Тепловоспринимающая поверхность
Рис. 4. Изменение температуры воздуха и тепловоспринимающей поверхности в режиме приточной вентиляции
Обратная тяга позволяет обеспечить приточную вентиляцию при невозможности или нецелесообразности притока через нижнюю заслонку (заметание снегом, предотвращение подачи запыленного воздуха при сильном ветре и т.п.).
Обратная тяга обеспечивается за счет значительной разности высот вытяжных шахт в коньке крыши и верхней заслонки панели.
2
0
Рис. 3. Изменение скорости движения воздуха в режиме вытяжной вентиляции
210
Вестник ВНИИМЖ №4(20)-2015
„ 4,5 Ч 4
Iх 3'5
Ч о м 3
о
м 2,5
О! '
В 2
Я 2 и
и I,5
sa i
ч 1
Í 0,5
о
ÉL 0
а
о И U
12:45
13:40
14:50
16:09
На выходе из канала в коровник ■Атмосферный воздух
17:10 18:00 Время, ч
Количество подаваемой теплоты в помещение через вентиляци-онно-отопительную панель, приходящееся на 1°С разницы темпера-
тур атмосферного и приточного воздуха, при объемной теплоемко-
о
сти воздуха 1005 Дж/(м °С) и расходе 0,125 м3/с составит 125 Дж/с. С учетом этого на основе уравнения теплового баланса можно прогнозировать температуру воздуха в помещении.
Рис. 5. Изменения скорости движения воздуха в режиме приточной вентиляции
В режиме приточной вентиляции расход воздуха одной панели при площади поперечного сечения канала 0,24 м и средней скорости движения воздуха 0,5 м/с составит Ь= 450 м3/ч (или 0,125 м /с). При норме расхода на одну голову 70 м /ч в коровнике на 200 гол. должно быть установлено 32 панели. При ширине одной панели в 1,2 м общая длина ряда панелей составит около 40 м при длине коровника без учета тамбуров 60 м. С другой стороны коровника достаточно использовать оконные фрамуги. При строгой ориентации коровника по меридиану венти-ляционно-отопительные панели желательно установить с обеих сторон помещения.
Литература:
1. Купреенко А.И., Шкуратов Г.В. Вентиляционно-отопительная панель как основа обеспечения микроклимата животноводческих помещений. Брянск, 2013.
2. Купреенко А.И., Шкуратов Г.В. Результаты испытания вентиляционно-отопительной панели для животноводческих помещений // Вестник Брянской ГСХА. 2014. №3. С. 12.
3. Пат. 139029 РФ. Вентиляционно-отопительная панель / Купреенко А.И. и др. Заяв. 17.05.13; Опубл. 10.04.14, Бюл. №10.
Literatura:
1. Kupreenko A.I., SHkuratov G.V. Ventilyationno-otopi-tel'naya panel' kak osnova obespecheniya mikroklimata zhivotnovodcheskih pomeshchenij. Bryansk, 2013.
2. Kupreenko A.I., SHkuratov G. V. Rezul'taty ispytaniya ventilyacionno-otopitel'noj paneli dlya zhivotnovodches-kih pomeshchenij // Vestnik Bryanskoj GSKHA. 2014. №3. S. 12.
3. Pat. 139029 RF. Ventilyacionno-otopitel'naya panel' / Kupreenko A.I. i dr. Zayav. 17.05.13; Opubl. 10.04.14, Byul. №10.
TO THE VENTILATION - HEATING PANEL THERMAL CHARACTERISTICS' DEFINITION A.I. Kupreenko, doctor of technical sciences, professor G.V. Shkuratov, post graduate student Bryansk state agrarian university
Abstract. The results of experimental example ventilation-heating panels of the natural ventilation system's testing in the cow barn for 200 goals are given. The thermal and technical characteristics of the ventilation-heating panel: the temperature of the air heating and heat reception panel, a speed in the panel's channels, as well as the ventilated air humidity is studied. The panel is tested in two main regimes: exhaust and supply ventilation. The direct impact of the sunlight on heat reception surface began about 12 hours of the day. In the regime of exhaust ventilation in the daytime the heating was provided by heat reception surface at 5.20°C, that had increased the temperature of the exhausted air an average of 5°C. Respectively, the speed of the extract air in the panel's channels had increased from 0,4 to 1,2 m/s. In the regime of fresh air's exhaust ventilation at the surrounding air's temperature of about 0°C in the cloudy snowy weather conditions the heat reception surface and supply air maximum heating was about 8 °C level. The air speed at the exist from the panel in the cow barn did not exceed 0,5 m/s at a of atmospheric air's speed from 2 to 4 m/c. In fresh air regime the air flow rate of one panel with the cross-sectional area of 0,24 m2 channel will be 450 m3/h. At norm of consumption per one head 70 m3/h in the cow barn for 200 head it should be set 32 panels. As to per 1°C temperature difference between atmospheric and intake air, with an air heat capacity volume of 1005 J/(m3°C) and the 0,125 m3/s flow rate, the quantity of supplied heat to the room will be 125 J/s.
Keywords: ventilation and heating panel, geoactive walls, natural ventilation, microclimate.
