CALCULUL BILANTULUI TERMIC

Adapostul este populat cu un numar de n1=126 vieri n2=202 scroafe

Principalii parametrii de microclimat pentru acest adapost sunt:

_i = +18^o

_e = -12^o

φ_{r interior} =70%

φ_{r exterior} =80%

Elementele de inchidere au urmatoarele caracteristici constructive:

• Fundatiile tip pahar pentru stalpii din beton si grinzi de fundare pentru peretii de zidarie, sunt executate din beton armat prefabricat Sf=35 cm;
• H=3.50 m adancimea apei freatice;
• Peretii sunt din caramida de 25 cm si tencuiti in inerior iar pe exterior au un strat de termoizolatie din polistiren;
• Ferestrele sunt duble, executate din lemn;
• Usile sunt metalice

Se considera bilant termic pozitiv daca: Q_A ≥Q_E +Q_V

_a)          Calculul lui Q_A

G = 250kg scroafe de reproductie => q = 227 W

G =300kg vieri => q = 256 W

Q_A =(n*q) +(n*q ) =32256+45854=78110W

_b)          Calculul lui Q_E

Q_E =mk₀S(θ_i θ_e )+Ck_c (θ_i θ_e )+S_p k_s(θ_i θ_e

m - coeficient de masivitate termica al elementelor de constructii;

S - suprafata fiecarui element de constructie, m²;

k₀ - coeficient de transmisie a caldurii prin elementul de constructie dat;

θ_i θ_e - temperatura interioara, respectiv exterioara conventionala;

C - conturul laturilor exterioare ale adaposturilor, m;

k_c - coeficientul de transmisie a caldurii pe contur;

Sp - suprafata pardoselii, m²;

k_s - coeficientul de transmisie a caldurii catre sol;

Suprafata pardoselii pentru zona de odihna = 191,73m²

Suprafata pardoselii de circulatie = 114,50m²

Canale de dejectie = 304m²

Suprafata ferestrelor = 27 m²

Suprafata usilor = 14,49 m²

Suprafata peretilor = 530,9m²

Suprafata acoperisului = 739m²

Calculul indicelui de inertie termica a elementelor de constructii:

D_i=∑(d/λ)N

D_i - indice de inertie termica a elementului de constructie;

q - densitate aparenta a materialului;

d - grosimea unui strat component al elementului de constructie, m;

λ - coeficientul de conductivitate termica a materialului;

c - caldura specifica a materialului;

N - coeficientul care are valoarea 8.55*10^-3;

D_i pentru pereti: - caramida:

d₁ = 30 cm;

λ = 0.8 W /mK;

C = 0.48*10³ J/ kg K

q = 1800 kg / m³;

tencuiala:

d₂ = 2,5;

λ = 0.87 W /mK;

C = 0.84*10³ J/ kg K

q = 1700 kg / m³;

termoizolatie:

d₃ = 5 cm;

λ = 0.05 W /mK;

C = 1.46*10³ J/ kg K

q = 20 kg / m³;

D_i = 3.28 pentru pereti;

D_i = 1 pentru ferestre conform STAS 1907-78;

D_i pentru usi: - metal:

d = 2 mm;

λ = 58.00 W /mK;

C = 0.48*10³ J/ kg K

q = 7850 kg / m³;

D_i = 0.00436 pentru usi;

D_i pentru acoperis - strat suport din PFL:

d = 2 cm;

λ = 0.21 W /mK;

C = 2.51*10³ J/ kg K

q = 700 kg / m³;

termoizolatie din vata minerala:

d = 5 cm;

λ = 0.07 W /mK;

C = 0.75*10³ J/ kg K

q = 200 kg / m³;

D_i = 1.2 pentru acoperis;

Calculul coeficientului de inertie termica: I = (∑S*D_i)/∑S

S - suprafata elementului de constructie luat in considerare, m²;

D_i - indicele de inertie termica al elementului de constructie;

I = 2.21à m = 1.10

Calculul coeficientului de transmisie a caldurii

α_i, α_e - coeficientul de transfer termic;

d -grosimea fiecarui strat de material care intra in componenta elementului de constructie, m;

b_i - coeficientul de calitate a materialului termoizolator.

Ko pentru pereti: zidarie de caramida d = 30 cm; λ = 0.8 W/mk; α_i = 8 W/m²k

termoizolatie d= 5 cm λ= 0.05W/mk

tencuiala d = 2,5 cm, λ = 0.87 W/mk; α_e = 23 W/m²k

Ko = 0.63W/m²k

Ko pentru ferestre: - d = 2*0.5 cm; λ = 0.75 W/mk;

Ko=5.5W/m²k

Ko pentru usi : - d = 2 mm; λ = 58.00 W/m k;

Ko=5.9W/m²k

Ko pentru acoperis: - invelitoare tabla d = 2 mm λ = 58 W/mk;

folie de separatie din polistiren d= 0.5 mm λ = 0.17W/mk

termoizolatie din vata minerala d = 5 cm, λ = 0.07 W/mk;

bariera de vapori din polietilena d = 0.8 mm λ = 0.17 W/mk;

strat suport din PFL d = 2 cm λ = 0.21 W/mk;

Ko=0.9W/m²k

∑m*S*Ko*( _i- _e) = 40707,4 W

Conturul peretilor interiori ai cladirii C = 124,8 m

h = 3.3 m; Sf = 0.5; àkc = 1.04

C*kc*( θ_i- θ_e) = 124,8*1.04*(18+12) = 3893,76 W

Calculul pierderilor de caldura prin pardoseala ks

Valoarea lui ks pentru fiecare zona de pardoseala va fi:

ks pentru zona de odihna si furajare:

beton asfaltic d = 5 cm, λ = 1.01 W/mk;

beton simplu d = 12 cm, λ = 1.39 W/mk;

strat de balast d = 10 cm, λ = 0.58 W/mk;

ks=1,135W/m²k

ks pentru zona de circulatie:

beton simplu d = 12 cm, λ = 1.3W/mk;

strat de balast d = 10 cm, λ = 0.58 W/mk;

ks=2.627W/m²k

ks pentru canale de dejectie:

beton simplu d = 12 cm, λ = 1.39 W/mk;

folie de separatie d = 0.5 mm, λ = 0.17 W/mk;

ks= 4,9W/m²k

_e = +10^oC sub pardoseala

∑Sp*ks*( _i- _e) = 304*4,9(12-10)+114*2,62(12-10)+191,7*1,135(12-10)= 4011,7 W

Calculul final al lui Q_E Q_E = 40707,4 +3893,76 +4011,7 =48612,86W

_c)         Calculul lui Q_v

d)     Q_v = V*(Ii-Ie)

V - cantitatea de aer ce se ventileaza in decurs de o ora;

Ii, Ie - entalpia aerului interior, respectiv exterior.

Dupa criteriul eliminarii bioxidului de carbon CO₂

n=328 (animale) , q_co2 = 63 1/h

C = n* q_co2 = 63*328 = 20604 1/h

C1 = 3.0 1/h C2 = 0.3 1/h

V_co2 = C/(C1-C2) = 20604/(3.0-0.3)=7631,1 m³/h

C - cantitaea de bioxid de carbon aliminat de animale si pasari din adapost, 1/h

C1 - cantitatea de bioxid de carbon maxim admis in adaposturi, 1/h

C2 - cantitatea de bioxid de carbon continut in aerul exterior considerata 0.3 1/m³

2)Dupa criteriul eliminarii excesului de umiditate

n1=126 vieri si n2=202 scroafe =) qu1 = 145 g/h la scroafe    qu2 = 160 g/h la vieri

U = [(n1*qu1)+(n2*qu2)] *0,1= 54395 g/h

Vu = U/(U1-U2) = 54395/(12.297-1.443) = 5011,5 m³/h

U - cantitatea de vapori de apa eliminata de animale, g/h la care se adauga 10% vapori proveniti din alte surse;

U1 - umiditatea absoluta a aerului interior, g/m³;

U2 - umiditatea aerului exterior, g/m³, calculata in functie de temperatura exterioara pe timp de iarna si umiditate relativa 80 %.

1)Dupa criteriul eliminarii excesului de caldura:

V_Q = Q_A-Q_E/I_I-I_e

Q_A - cantitatea de caldura degajata de animalele din adapost

Q_E - cantitatea de caldura ce se pierde prin elementele de constructii

I_i, I_e - cantitatea de caldura continuta intr-un m³ de aer (entalpia) din interior/exterior.

Q_A = 78110W Q_E = 48612,86W I_i = 10.761W/m³

I_e = -3.146 W/m³

V_Q = (78110-48612,86)/(10.761+3.146) = 2121 m³/h

- Pentru volumul de aer ventilat se adopta val max Vu = 5011,5 m³/h Q_v = Vu*(Ii-Ie) = 5011,5 *(10.761+3.146) = 69694,9 W

- cunoscand Q_A,Q_E si Q_V se poate scrie ecuatia bilantului termic: Q_A≥Q_E+Q_v

78110 ≥48612,86+69694,9 à 78110≥118307,8

- Pentru mentinerea temperaturii din adapost +18^oC, este necesar sa se asigure o sursa suplimentara de caldura de: Q_S = 40197,8 W