ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет» На
реклама
ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет» На правах рукописи Чиркова Елена Владимировна ОБЕСПЕЧЕННОСТЬ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ НЕОТАПЛИВАЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ 05.23.03 – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: к.т.н., доцент М.Н. Кучеренко Тольятти – 2015 2 Содержание Стр. Основные условные обозначения ……………………………………………... 6 ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………... 9 ГЛАВА 1. Анализ исследований систем обеспечения параметров микроклимата в производственных сельскохозяйственных зданиях ..…………….. 17 1.1. Влияние параметров микроклимата на эффективность производства ……………………………………………………………………………... 17 1.1.1. Физиологические основы тепломассообмена животных и птиц с окружающей средой ..…………………………………………………… 17 1.1.2. Физиобиологические требования к параметрам микроклимата .. 22 1.2. Параметры микроклимата сельскохозяйственных зданий …………. 26 1.2.1. Животноводческие и птицеводческие помещения ……………... 26 1.2.2. Зона максимальной продуктивности животных ………………... 28 1.2.3. Хранилища картофеля и овощей ………………………………… 31 1.3. Основные физиобиологические и теплофизические показатели ….. 32 1.4. Нормирование и расчет сопротивления теплопередаче наружных ограждений …………………………………………………………………... 34 1.5. Условная расчетная температура наружного воздуха ……………… 38 1.6. Воздухопроницаемые наружные ограждения ……………………….. 41 1.7. Методы расчета влажностного режима наружных ограждений …… 43 1.7.1. Диффузия водяного пара через ограждение ……..……………… 44 1.7.2. Теория влагопроводности ………………………………………… 47 1.7.3. Нормирование сопротивления паропроницанию ограждающих конструкций зданий и сооружений ………………………………………. 48 1.8. Теория потенциала влажности ……………………………………….. 49 Выводы по главе 1 ……………………………………………………………… 60 ГЛАВА 2. Нормирование сопротивления влагопередаче наружных ограждающих конструкций неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий …………………………………………………………………... 62 3 2.1. Анализ аналогии процессов переноса теплоты и влаги через наружные ограждения…………………………………………………………... 62 2.1.1. Использование аналогии процессов тепло- и влагопереноса для расчета требуемого сопротивления влагопредаче ...…………………….. 62 2.1.2. Аналитическое определение коэффициентов влагопроводности строительных материалов в шкале потенциала влажности …………….. 67 2.2. Ограничения при расчете сопротивления влагопередаче наружных ограждений …..………………………………………………………………. 71 2.2.1. Ограничения по использованию энергии ……………………….. 72 2.2.2. Ограничения по интенсивности естественной вентиляции ……. 76 2.2.3. Ограничения по влажностному режиму многослойных конструкций ……………………………………………………………………… 80 2.3. Нормирование величины сопротивления влагопередаче …………... 81 2.3.1. Общий методический подход ……………………………………. 81 2.3.2. Коэффициент влагообмена внутренней поверхности ограждения ………………………………………………………………………….. 83 2.3.3. Методика расчета коэффициента влагообмена………………….. 87 2.4. Анализ зависимостей по расчету потенциала влажности ...………... 89 Выводы по главе 2 …………………………………………………………..….. 92 ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования тепловлажностных характеристик внутренних поверхностей ограждающих конструкций ……..………. 94 3.1. Объект исследования и план проведения экспериментов…………... 94 3.2. Характеристики контрольно-измерительных средств.…..………….. 97 3.3. Проверка результатов наблюдений на соответствие их нормальному закону распределения ……………………………………………………. 99 3.4. Определение необходимого количества измерений .……………….. 103 3.5. Обработка результатов натурных экспериментов …………...……… 106 3.5.1. Результаты обработки температурно-влажностных параметров 106 3.5.2. Экспериментальное определение разности потенциалов влажности ………………………………………………………………………... 111 4 Выводы по главе 3 ...…………………………………………………………..... 115 ГЛАВА 4. Методика расчета теплофизических характеристик наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий ………………………………………………………………………..….. 117 4.1. Общие положения ………………………………………...………...…. 117 4.2. Теплоустойчивость наружных ограждений неотапливаемых сельскохозяйственных зданий …………………………………………………... 119 4.3. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха ……...…... 123 4.4. Методика расчета теплотехнических характеристик наружных ограждений неотапливаемых сельскохозяйственных зданий …….………... 126 4.5. Методика расчета влажностного режима наружных ограждений неотапливаемых сельскохозяйственных зданий ………………………….. 128 4.6. Расчет теплофизических характеристик теплового контура неотапливаемых сельскохозяйственных зданий при реконструкции ……………. 129 4.6.1. Общие исходные данные …………………………………………. 129 4.6.2. Анализ теплового баланса коровника …………………………… 132 4.7. Расчет влажностного режима наружных ограждений …………..….. 137 4.8. Анализ результатов реконструкции теплового контура здания коровника ………………………………………………………………………….. 146 4.9. Влияние влажности материала на долговечность конструкций …… 151 4.10. Эффективность инженерных решений по управлению параметрами микроклимата ………………………………………………………………… 154 Выводы по главе 4 ..…………………………………………………………….. 157 ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ ...…………………………………………….. 159 Список литературы …………....………………………………………………... 161 Приложение А Физиобиологические и теплофизические показатели животных и птиц ………………………………………………. Приложение Б Среднесуточная температура и относительная влажность наружного воздуха по Самарской области ……………….. Приложение В 176 Проверка соответствия результатов измерения темпера- 178 5 тур внутренних поверхностей оконного остекления и бесчердачного покрытия нормальному закону распределения ………………………………………………………… Приложение Г 192 Расчет необходимого количества измерений температур внутренней поверхности оконного остекления и внутренней поверхности бесчердачного покрытия здания коровника ………………………………………………………….. Приложение Д 197 Результаты замеров температур наружного, внутреннего воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций здания коровника …………………………………... 199 Туман в помещении коровника ……………………………. 212 Приложение Ж Обледенение окон и ворот в коровнике …………………... 213 Приложение Е Приложение И Расчет минимального количества воздуха, подаваемого в неотапливаемый коровник на 200 голов КРС в с. Васильевка …………………………………………………………... Приложение К 215 Акты внедрений результатов диссертационного исследования ………………………………………………………… 217 6 Основные условные обозначения с – массовая теплоемкость, кДж/(кгС); Втч/(кгС); D – тепловая инерция ограждающей конструкции; d – влагосодержание воздуха, г/кг сух. в-ха; Е – максимальная упругость водяного пара, Па; e – упругость водяного пара, Па; F – площадь поверхности, м2; G – массовый расход воздуха, г/ч; Gр – расчетная вместимость хранилища, т; i – удельный поток влаги, кг/(м2·ч); удельная энтальпия воздуха, кДж/кг, Втч/кг; j – удельные влаговыделения, г/(чгол), г/(чкг), г/(тч); k – коэффициент теплопередачи ограждений, Вт/(м2С); kоб – коэффициент обеспеченности, доли; L – объемный расход воздуха, м3/ч; m – коэффициент, учитывающий долю теплопотерь через полы, подземные и обвалованные части наружных ограждений; масса, кг; n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; Pогр – удельные потери теплоты через тепловой контур здания, Вт/м2; р – масса одной птицы, кг; давление, Па; pt – естественое гравитационное давление, Па, кг/м2; p – естественное ветровое давление, Па, кг/м2; Q – количество теплоты, Вт; кДж/ч; q – удельный тепловой поток, Вт/м2; удельные тепловыделения, Вт/гол, Вт/кг, Вт/т; интенсивность солнечной радиации, ккал/(м2∙ч); R0тр – требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2∙°С/Вт; R 0 – приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2·°С/Вт; 7 Rs – термическое сопротивление однородного слоя ограждающей конструкции, м2°С/Вт; Rптр – требуемое сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции, м2·ч·Па/мг; Rп – cопротивление паропроницанию ограждающей конструкции, м2чПа/мг; RΘтр – требуемое сопротивление влагопередаче ограждающей конструкции, м2∙ч∙ºВ/кг; R , 0 – приведенное сопротивление влагопередаче ограждающей конструкции, м2∙ч∙ºВ/кг; s – коэффициент теплоусвоения материала, Вт/( м2С); t – температура, °С; tнр – условная температура наружного воздуха, начиная с которой требуется подогрев приточного воздуха, ºС; u – скорость воздуха в насыпи СРС, м/с; влагосодержание, отнесенное к массе сухого материала, кг/кг сух. в-ва; Y – показатель теплоусвоения, Вт/(м2С); z – количество животных, гол.; шт.; время, ч; α – коэффициент теплоотдачи поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·°С); – коэффициент влагообмена поверхности ограждающей конструкции с воздухом, кг/(ч∙м2∙ºВ); – толщина слоя, м; η – влагоемкость материала, кг/(ºВкг сух. в-ва); Θ – потенциал влажности, ºВ; – потенциал переноса вещества (влаги), ºМ; λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м∙ºС); μ – коэффициент паропроницаемости материала, кг/(м·ч·Па); мг/(мчПа); ξ – удельная пароемкость материала, г/(кг∙Па); ρ – плотность, кг/м3; 8 τ – температура поверхности ограждающей конструкции, °С; υ – подвижность воздуха в помещении, м/с; φ – относительная влажность воздуха, %; доли; χ – коэффициент влагопроводности, кг/(м·ч·°В); ωв – массовая влажность материала, %. Надстрочные и подстрочные индексы БП – бесчердачное покрытие; б – биологические; в – внутренний, воздух; вл – влага; вор – ворота; в.п – внутренняя поверхность, волосяной покров; вх – вход; вых – выход; д – действительное, дополнительное; дв – дверь; ж – животное, жидкость; з – замерзание; и – инфильтрация, испарение; к – конвективная, каркас; кр – критическая; л – лучистая; м – мокрый термометр; НС – наружная стена; н – наружный, насыпной, нормируемый; наг – нагрев; норм – нормируемый; н.п – наружная поверхность; О, ок – окно; о – общая; огр – ограждение; опт – оптимальная; п – помещение; покр – покрытие; пол – пол; пр – приточный; пт – птица; р – равновесная, радиация, точка росы; с – сухой термометр; ск – скрытая; ст – стена; т – тело; тр – требуемое; уд – удаляемый; ут – утеплитель; ф – физическая, фильтрационная; ф.б. – фильтровальная бумага; э – экспериментальный; я – явная; R – радиационная, ректальная; I – январь. 9 ВВЕДЕНИЕ Современные тенденции развития отечественного сельского хозяйства направлены как на создание высокомеханизированных крупных комплексов, так и мелких индивидуальных хозяйств, что расширяет диапазон требований к снижению общей энергоемкости сооружений, к повышению экономической эффективности производства. Необходимость выполнения этих первоочередных мер отражена в ФЗ «Об энергосбережении» [98]. Переход к индустриальному строительству производственных сельскохозяйственных зданий (ПСЗ) для содержания животных, птиц, хранения сочного растительного сырья (картофель, овощи, фрукты) привел к утере многих исторически выработанных «народной архитектурой» достоинств: относительно малая вместимость; саморегулирующаяся воздухопроницаемость и гигроскопичность наружных ограждений; теплоинерционность помещений; поддержание температурного и воздушного режимов помещений естественными источниками энергии. Таким образом, нарушена основная концепция ПСЗ, как единого биоэнергетического и строительного комплекса, состоящего из двух моделей: объемно-планировочной и инженерно-технологической. Первая модель основана на принципе компактности, что позволяет определять рациональные пространственные решения для минимизации расхода энергии. Вторая модель, неразрывно связанная с первой, оценивает параметры комфортности в помещениях для повышения производительности животных, птиц и экономичности применения различного инженерного оборудования. Результатом являются непредсказуемые отклонения реальных параметров микроклимата в помещениях ПСЗ от расчетных, необоснованное завышение расходов искусственно генерируемой энергии, неизбежное снижение количественных показателей результатов сельскохозяйственного производства. Нормы проектирования тепловой защиты зданий [106] ориентированы на гражданские и промышленные здания и практически не затрагивают особенности формирования параметров микроклимата производственных сельскохозяйственных зданий. ПСЗ относятся к самостоятельному классу сооружений по 10 нормированию и расчету систем обеспечения параметров микроклимата (СОМ) [21, 24, 26]. Во-первых, наличие постоянных физиологических и биологических тепловыделений изменяет основную функцию теплового контура здания, сводя ее к нормированному рассеиванию явных тепловыделений. Во-вторых, утилизация физиологических и биологических выделений теплоты животными, птицами, хранящимся сочным растительным сырьем (СРС) позволяет отказаться от подачи в помещение искусственно генерируемой теплоты, т.е. рассматривать их как неотапливаемые. В-третьих, теплофизические характеристики материалов наружных ограждений в процессе круглогодичной эксплуатации помещений с естественными источниками энергии должны соответствовать заложенным при проектировании индивидуальным параметрам, которые частично упразднены действующими нормами (например, теплотехнические характеристики строительных материалов во влажной среде при условиях эксплуатации Б *). Перечисленные особенности динамики формирования параметров микроклимата в неотапливаемых ПСЗ показывают, что температурный, влажностный и воздушный режимы помещений и наружных ограждений данного класса зданий не могут быть рассчитаны по рекомендуемым методикам для гражданских и промышленных зданий. Из систем обеспечения параметров микроклимата отапливаемых коровников, рассчитанных и построенных по типовым проектам, в стране функционируют 2…3 % [32]. Объясняется это положение большими затратами энергии для поддержания расчетных параметров микроклимата, которые не окупаются приростом получаемой продукции. У наружных ограждений в условиях низких температур и высоких значений относительной влажности воздуха резко снижаются теплозащитные характеристики, что также приводит к преждевременному их износу. Теоретически обоснованный и апробированный метод расчета систем обеспечения параметров микроклимата ПСЗ с естественными источниками энергии разработан под руководством профессора В.И. Бодрова и приведен в [21, 22, 24, 26]. Данный метод применим при постоянстве теплофизических характеристик конструкций теплового контура зданий в круглогодичном цикле 11 эксплуатации. В нем однозначно решается вопрос поддержания температурного режима помещений путем определения индивидуально для каждого здания требуемого сопротивления теплопередаче R0тр . Однако отсутствует методика расчета влажностного режима ограждений и не учитывается влияние этого фактора на теплотехнические характеристики конструкций. Не обоснована методика расчета требуемого сопротивления влагопередаче, не показаны движущие силы переноса влаги через наружные ограждения в нестационарных условиях. В исследованиях нами будет показано, что только при принятии в качестве движущей силы переноса влаги полного термодинамического потенциала фаз (потенциала влажности) возможно объективное количественное определение требуемых сопротивлений влагопередаче RΘтр , учитывающих функциональные назначения, объемно-планировочные и технологические решения неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий. Это вызвало необходимость углубленного изучения и разработки методов расчета нестационарных процессов тепло- и массопереноса в ограждающих конструкциях с выявлением и количественным обоснованием расчетных теплофизических характеристик строительных материалов для одновременного поддержания как температурных, так и влажностных режимов в неотапливаемых сельскохозяйственных помещениях. Актуальность исследований заключается: в научном обосновании методов нормирования и расчета движущих сил переноса теплоты и влаги через наружные ограждения неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий для создания и поддержания допустимых параметров температуры и относительной влажности воздуха в холодный период года; в разработке и апробации научно-методических основ расчета теплофизических характеристик конструкций теплового контура зданий с естественными источниками энергии. Объект исследования: энергоэффективность производственных сельскохозяйственных зданий различного функционального назначения как самостоятельного класса сооружений по нормированию и расчету теплофизических характеристик наружных ограждающих конструкций. 12 Предмет исследования: температурный и влажностный режимы помещений и наружных ограждений производственных сельскохозяйственных зданий как единых биоэнергетических комплексов с минимизацией (вплоть до нулевой) использования искусственных источников энергии системами обеспечения параметров микроклимата. Цель исследования: обеспечение расчетных теплофизических характеристик теплового контура неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий путем разработки методики нормирования и расчета теплофизических характеристик наружных ограждений сельскохозяйственных зданий как единых биоэнергетических комплексов на основе полного термодинамического потенциала переноса фаз (потенциала влажности) с обоснованием эффективности объемно-планировочных, конструктивных и технологических решений по созданию и управлению параметрами микроклимата. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи. 1. Оценить особенности формирования температурно-влажностных параметров микроклимата в неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданиях как единых биоэнергетических комплексах; сравнить известные теории влагопереноса через наружные ограждения и выявить наиболее полно учитывающую процессы переноса влаги в многослойных конструкциях при стационарных и нестационарных условиях; провести анализ разработанных ранее методов нормирования и расчета сопротивлений тепло- и влагопередаче наружных ограждений применительно к производственным сельскохозяйственным зданиям. 2. Обосновать и разработать методику нормирования требуемого сопротивления влагопередаче наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий, основанную на теории потенциала влажности. 3. Получить графоаналитические зависимости для расчетов значений коэффициентов влагопроводности строительных материалов в шкале потенциала 13 влажности в однослойных и многослойных конструкциях наружных ограждений. 4. Провести натурные исследования по определению перепадов потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций в холодный период года, необходимых для нормирования сопротивлений влагопередаче теплового контура неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий. 5. Разработать методику расчета влажностных характеристик наружных ограждений при проектировании и реконструкции производственных сельскохозяйственных зданий, использующих естественные источники энергии. Научная новизна результатов исследований. 1. Разработан метод нормирования и расчета сопротивления влагопередаче в шкале потенциала влажности по нормируемому удельному потоку влаги через наружные ограждения неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий с естественными источниками энергии, включающий аналитическое определение коэффициента влагообмена на внутренних поверхностях наружных ограждений. 2. Получены аналитические зависимости для расчета коэффициентов влагопроводности любого строительного материала в шкале потенциала влажности для однослойных и многослойных конструкций наружных ограждений. 3. В результате натурных экспериментальных исследований получены графические и аналитические зависимости для определения перепада потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции. 4. Разработана инженерная методика расчета влажностных характеристик наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий. Практическая значимость результатов исследований. Для производственных сельскохозяйственных зданий разработан новый подход комплексного проектирования, конструирования и эксплуатации систем обеспечения пара- 14 метров микроклимата, пригодный как при новом проектировании, так и при реконструкции объектов. Снижение расходов энергии в круглогодичном цикле эксплуатации достигается за счет: учета функционального назначения помещений и технологий производства; полной утилизации физиобиологической явной теплоты; всестороннего использования естественных источников энергии, в том числе естественной аэрации. Внедрение результатов исследования. Методики расчетов апробированы в практической деятельности, имеются акты внедрения. Теоретические и практические результаты исследований вошли в учебно-методические пособия, используются при чтении лекций, проведении курсового и дипломного проектирования со студентами Тольяттинского государственного университета по дисциплинам «Тепловая защита зданий», «Теплоэнергосбережение». Технические предложения по реконструкции теплового контура здания коровника использованы при модернизации на ферме с.п. Васильевка. Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования доложены на следующих конференциях: Международ. науч.-технич. конференция студентов, магистрантов и аспирантов «Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов» – Тольятти: ТГУ, 2009; Всеросс. науч.-практич. конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» – Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009; Всеросс. науч.-практич. конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» – Екатеринбург: УрФУ, 2010; Междунар. науч.-практич. конференция «Строительная индустрия: вчера, сегодня, завтра» – Пенза: ПГУАС, 2010; XIII Междунар. науч.-технич. конференция «Энерго- и ресурсосберегающие технологии в системах теплогазоснабжения и вентиляции» – Пенза: ПГУАС, 2011; Международ. науч.-практич. конференция «Актуальные проблемы развития науки и образования» – М.: АР-Консалт, 2014. 15 Публикации. Основное содержание диссертационного исследования опубликовано в 12 работах, из них 4 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Основные положения, выносимые на защиту. 1. Разработан метод нормирования и расчета сопротивления влагопередаче в шкале потенциала влажности по нормируемому удельному потоку влаги через наружные ограждения неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий с естественными источниками энергии, включающий аналитическое определение коэффициента влагообмена на внутренних поверхностях наружных ограждений. 2. Получены аналитические зависимости для расчета коэффициентов влагопроводности любого строительного материала в шкале потенциала влажности для однослойных и многослойных конструкций наружных ограждений. 3. В результате натурных экспериментальных исследований получены графические и аналитические зависимости для определения перепада потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции. 4. Разработана инженерная методика расчета влажностных характеристик наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы (153 наименования), 9 приложений. Объем работы составил 160 страниц, включая 60 рисунков и 19 таблиц. Работа выполнялась на кафедре «Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение и водоотведение» Тольяттинского государственного университета. Экспериментальное исследование осуществлялось в ЗАО «Агрофирма имени Ленина» в с. Васильевка Ставропольского района Самарской области. 16 Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору кафедры "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха" Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета В.И. Бодрову за ценные замечания и пожелания, высказанные в период выполнения диссертационного исследования, а также Тольяттинской специализированной гидрометеорологической обсерватории за предоставление климатических данных г.о. Тольятти. 17 ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЯХ 1.1. Влияние параметров микроклимата на эффективность производства 1.1.1. Физиологические основы тепломассообмена животных и птиц с окружающей средой Для протекания процессов жизнедеятельности, роста животных и птиц необходима энергия, получаемая ими из корма. Производство продуктов животного происхождения (мяса, молока, яиц, шерсти) связано с превращением энергии. В процессе метаболических превращений питательных веществ, а также в процессе мышечной работы, необходимой для поддержания жизнедеятельности, постоянно вырабатывается теплота, достаточная при благоприятных условиях для поддержания температуры тела, характерной для животного или птицы определенного возраста и видовой принадлежности. Этого количества теплоты достаточно для поддержания постоянной температуры тела, когда условия микроклимата таковы, что отданное окружающей среде количество теплоты не превышает выработанное организмом. В противном случае в целях сохранения постоянства температуры организм использует часть энергии своей жизнедеятельности на работу систем терморегуляции [125]. Для большинства сельскохозяйственных животных и птиц температура тела tт, ºС, колеблется в узких пределах, стремится к постоянству вне зависимости от внешних температурных влияний (таблица 1.1) [6, 43]. Таблица 1.1 – Температура, пульс и частота дыхания в минуту некоторых животных и птиц Вид животного Лошади Крупный рогатый скот Свиньи: – взрослые – поросята Овцы Куры Температура tт, ºС 37,5–38,0 38,0–39,0 Пульс 35–40 40–80 Частота дыхания 10–16 10–40 38,0–40,0 39,5–40,5 38,5–39,5 40,5–41,5 60–80 70–80 70–80 – 8–12 15–20 10–20 15–150 18 Когда организм животных и птиц находится в тепловом равновесии, размеры теплопродукции и теплоотдачи, связанной и не связанной с испарением, а также взаимосвязь между ними изменяются в зависимости от температуры окружающей среды. Качественно эти изменения показаны на рисунке 1.1 [6]. На основании закона Фурье не связанную с испарением отдачу теплоты животными можно изобразить прямой, которая с повышением внешней температуры пропорционально снижается и пересекает ось абсцисс в точке TR. Температура в точке TR равна ректальной (температура в прямой кишке животного), а если учесть, что в таких случаях между животным и окружающей средой нет температурных различий, то отсутствует и не связанная с испарением отдача теплоты. На крутизну участков G–H, I–TR влияет много факторов, в том числе сопротивление теплопередаче тканей и покровов, терморегулированное поведение животного. Линия будет более крутая, если работа механизмов теплосбережения минимальна (животное находится в теплом помещении – участок I–TR) или менее крутая (животное находится в помещении с низкой температурой воздуха – участок G–H), когда для сохранения постоянной температуры тела животное использует процессы теплосбережения. Если теплоотдача, связанная с испарением, изменяется в соответствии с изменением разницы между теплопродукцией и не связанной с испарением теплоотдачей (участок K–L), то крутизна линии связанной с теплоотдачей схожа с крутизной линии отдачи теплоты не связанной с испарением, но имеет противоположную направленность. В условиях низких температур у животных имеется некоторая минимальная теплоотдача, связанная с испарением (участок J–K) через дыхательные пути и кожу. Теплопродукция домашних животных отмечена на рисунке 1.1 участками А–В, В–C, C–D, D–E и E–F. Участок D–E называется термонейтральной зоной с оптимальной температурой внутреннего воздуха t вопт , ºС, в которой образованная в организме животного теплота теряется без дополнительных затрат энергии животными. Поэтому желательно стремиться поддерживать термонейтральный температурный режим для животных согласно их возрасту, вне зависимости от вре- 19 мени года. Однако вопрос выбора оптимальной температуры в помещении осложняется экономическими показателями. Это связано с тем, что размеры капитальных вложений и стоимость эксплуатации отопительно-вентиляционного и охладительного оборудования, обеспечивающего постоянство температуры t вопт , практически всегда не покрываются тем приростом продукции, которого можно достигнуть с помощью оптимизации параметров микроклимата. На основании расчетов охлаждение свинарников при помощи специального оборудования окупается только в том случае, если свиньи, помещенные в охлаждаемое помещение, ежесуточно будут давать прирост массы на 0,3 кг больше, чем свиньи, помещенные в неохлажденное помещение [6]. Поэтому с точки зрения производства животноводческой продукции правильнее говорить об оптимальной производственной температуре tв, при которой производство животноводческой продукции наиболее экономично. У каждого вида животных имеется такой температурный интервал (участок B–C), когда животное уже не способно больше увеличивать выработку теплоты (пиковая теплопродукция). Если температура окружающей среды и дальше снижается, то наступает гибель животного от переохлаждения (участок A–B). При высокой температуре образующаяся в организме животного теплота удаляется с трудом за счет механизмов, способствующих теплоотдаче. При их отсутствии животное в течение короткого времени погибло бы от теплового удара. Большую практическую значимость имеют факторы, влияющие на истинные значения верхних и нижних пределов критических температур (точки D и E на рисунке 1.1). К ним относятся теплотехнические свойства кожного покрова; количество потребления питательных веществ (с увеличением потребления питательных веществ, увеличивается теплопродукция животных и их организм в состоянии перенести более низкую температуру окружающей среды без необходимости ее повышения); адаптация животных (при длительном воздействии холода или теплоты изменяется критическая температура тела животных, причем при содержании в холодных условиях она снижается, в теплых – увеличивается [61, 81, 93, 94, 109]); соотношение площади поверхности тела животного и его массы (у 20 взрослых животных на единицу массы приходится меньше поверхности, которая может охлаждаться); скорость движения воздуха (с увеличением скорости движения воздуха у животных увеличивается неизбежная потеря теплоты, и, соответственно, повышается нижняя критическая температура); величина групп (у животных, содержащихся группами, нижняя критическая температура ниже, чем у животных, которые содержатся в одиночку); теплообмен излучением (нижняя критическая температура повышается из-за низких температур ограждающих конструкций; эффект, полученный только за счет излучения теплоты, уменьшает критическую температуру); теплотехнические свойства пола (при одинаковой теплопродукции для животных, лежащих на полу с худшей теплоизоляцией, нижняя критическая температура выше (табл. 1.3)). На рисунке 1.2 показано влияние качества пола на нижнюю критическую температуру для свиней массой 40 кг [6]. Для решения инженерных задач при определении режимов хранения картофеля и овощей достаточно макроскопического уровня анализа. На этом уровне имеют значение феноменологические законы, описывающие поведение продуктов Ректальная температура G BC A Теплоотдача животного Выработка-отдача теплоты животным в условиях воздействия внешней среды. Процессы, происходящие в самом про- LF D E I H J K min кр t опт tв 3 2 11,7 14,8 max кр TR t 1 19,2 tR tв, ºС tв, ºС Рисунок 1.1 – Зависимость продукции теплоты и теплоотдачи животных от температуры окружающей среды Рисунок 1.2 – Влияние качества пола на нижнюю критическую температуру: 1 – бетонный пол; 2 – асфальтовый пол; 3 – сухая солома 21 дукте системы, учитываются, поскольку они могут определять продолжительность той или иной стадии хранения [96, 123]. Биологически активная продукция (картофель, овощи, плоды) обладает высокой степенью организации своей структуры по сравнению с остальными объектами неживой природы. В них сохраняются основные признаки жизнедеятельности, выражающиеся в процессах влагообмена, газообмена и выделения физиологической (биологической) теплоты. Клубни картофеля, белокочанная капуста, корнеплоды моркови и свеклы, лук репчатый являются вегетативными органами двух- и трехлетних растений. Они в связи с высоким содержанием воды (более 75 %) по массе выделены в особую группу, называемую сочным растительным сырьем (СРС). Энергетическая основа жизнедеятельности СРС заключается в аэробном дыхании (окислении). Окислительные реакции охватывают все виды питательных веществ – углеводы, аминокислоты, жирные кислоты [36], являются основными источниками энергии [8, 74, 118]: С6Н12О6 + 6О2 6СО2 + 6Н2О + ΔG0, (1.1) где ΔG0 = –2874 кДж/г∙моль – стандартное изменение свободной энергии системы, которая может быть использована для совершения работы. Необратимый ход деструкции приводит к потере первоначальной высокой организованности продукта с выделением углекислого газа, воды и теплоты. По уравнению (1.1) можно получить, что при окислении 1 кг органических веществ выделяется 15960 кДж теплоты, 600 г воды, а выделению 1 мг СО2 соответствует 12,5 кДж теплоты. Обосновано понятие биологического нуля (t = 4 ºC), который характеризует оптимальную температуру хранения любого сочного растительного сырья [115]. Это значение температуры соответствует термонейтральной зоне D–E на рисунке 1.1 для животных с оптимальной температурой внутреннего воздуха. В промежутке от 4 до 0 ºС вода не поглощается растениями, наступает состояние покоя СРС. Например, клубни картофеля можно относительно долго хранить при температуре 2…4 ºС. 22 1.1.2. Физиобиологические требования к параметрам микроклимата Выявлены данные, на основании которых точно устанавливаются факторы среды, необходимые для проявления генетически обусловленных способностей животных. Однако обеспечение термонейтральной зоны связано с большими капиталовложениями и эксплуатационными затратами. Поэтому для создания наиболее эффективной продуктивной среды, кроме знания размеров необходимых расходов, необходимо знать микроклиматические потребности сельскохозяйственных животных, а также производственные и ветеринарные последствия отклонений от термонейтральных параметров микроклимата. Физиобиологические требования жвачных животных к параметрам микроклимата. Жвачные животные, находящиеся в холодных условиях, сохраняют постоянную температуру тела путем уменьшения теплоотдачи за счет испарения. Они в состоянии приспосабливаться даже к очень холодным условиям и, таким образом, значения верхней и нижней критических температур окружающей среды для них ( t крmax t крmin ) могут изменяться до 20 С [2, 6, 60, 67]. В таблице 1.2 приведены значения нижней критической температуры окружающей среды для жвачных животных (положение стоя) [6]. Из таблицы следует, что увеличение скорости движения воздуха значительно повышает нижнюю критическую температуру. Наибольшая теплопродукция характерна для крупного рогатого скота, соответственно, изменение их энергетического обмена будет происходить только при очень низких температурах. Таблица 1.2 – Нижняя критическая температура окружающей среды для жвачных животных при различной скорости воздуха Вид и возраст животных Новорожденные телята Месячные телята Бычки на откорме Молочная корова Овцематки Овцематки после стрижки Новорожденные ягнята Валухи на откорме Масса тела, кг 35 50 250 500 50 50 4 35 Толщина шерстяного покрова, см 1,2 1,4 2,0 1,2 6,0 1,0 0,8 4,0 Нижняя критическая температура, tкрmin , С, при скорости воздуха, м/с 0,2 9,0 0,0 –32,0 –26,0 –11,0 17,0 19,0 –13,0 2,0 17,0 9,0 –20,0 –13,0 –4,0 20,0 24,0 –3,0 23 Существенное влияние на нижнюю критическую температуру окружающей среды для телят, лежащих на полу, оказывают теплоизоляционные свойства пола (таблица 1.3) [6]. Можно констатировать, что жвачные животные не очень чувствительны к низкой температуре окружающей среды. Холод неблагоприятно влияет только на организм наиболее молодых животных. Поэтому при проектировании помещений для содержания крупного рогатого скота, лошадей, овец необходимо использовать наиболее простые технологические решения. Таблица 1.3 – Влияние пола на нижнюю критическую температуру окружающей среды на телят min Пол Стоящие животные Лежащие на полу из: – сухого бетона – сухой соломы – влажной соломы – деревянной решетки – резины – асфальта Нижняя критическая температура, t кр , С Для двухнедельных телят 10,0 Для десятинедельных телят –3,0 17,0 7,0 6,0 –8,0 10,0 –3,0 Физиобиологические требования свиней к параметрам микроклимата. На критическую температуру окружающей среды для свиней влияют масса тела, теплоизоляционные свойства тканей, упитанность животных и размеры групп. Значение tкрmax среды для содержащегося новорожденного поросенка 32…34 С, а для свиней массой 20, 60 и 100 кг, соответственно, 21, 20 и 18 С при скорости движения воздуха 0,1…0,2 м/с [3]. Размеры групп и связанные с этим формы поведения животных сильно изменяют выработку теплоты и критическую температуру среды для свиней. Если размеры группы увеличиваются с 1 до 4 или до 9 животных, то критическая температура понижается, соответственно, до 19, 16 и 14 С. Влияние скорости движения воздуха на критическую температуру зависит от возраста животных, температуры воздуха и способа обдува. Так, для содержащихся в одиночку свиней массой 60 кг увеличение скорости воздуха на 0,1 м/с вызывает увеличение tкрmin на 1 С. Если скорость движения воздуха вокруг группы 24 свиней увеличивается с 0,15 до 0,45 м/с, то критическая температура повышается на 1,4 С. Теплоизоляционные свойства пола могут значительно изменять критическую температуру окружающей среды для свиней и их теплоотдачу. Показано [6], что при содержании группы поросят массой 40 кг на соломенной подстилке, бетонном и асфальтовом полу нижние критические температуры составляют, соответственно, 11…13 С, 14…15 С, 19…20 С. Относительная влажность воздуха влияет на критическую температуру для свиней в той мере, в которой она изменяет отдачу теплоты. В термонейтральной зоне относительная влажность влияет на теплоотдачу очень незначительно. Учитывая, что в производстве свинины около 70 % составляют расходы на корма, следует стремиться к созданию таких параметров микроклимата, которые бы способствовали оптимизации кормового рациона. Следует учитывать, что при температуре ниже оптимальной, каждый градус снижения температуры увеличивает кормовую потребность на 0,33 г/кг массы у животных, которые содержатся группами, и на 0,7…0,4 г/кг массы – у отдельно содержащихся животных [6, 48]. Физиобиологические требования птиц к параметрам микроклимата. При разведении домашней птицы, также как и при производстве свинины, до 70 % расходов связано с кормообеспечением. Поэтому важное значение имеет оптимизация параметров микроклимата в птичниках, позволяющих эффективнее использовать кормовые единицы. Потребление кормов курами-несушками может считаться оптимальным в температурном интервале 15,0…25,0 С. При температуре выше 25 С необходимое количество кормов в день на одну птицу снижается на 1,5 г/С. Взаимосвязь между температурой окружающей среды и яйценоскостью кур показана в таблице 1.4 [6]. Из нее следует, что масса яиц находится в обратной зависимости от температуры внешней среды. При температуре выше 30 С наблюдается снижение яйценоскости кур и массы яиц. Относительная влажность воздуха при температуре ниже 28…29 С не влияет существенно на прирост массы и яйценоскости кур. При более высокой 25 Таблица 1.4 – Влияние температуры окружающей среды на яйценоскость Средняя температура воздуха, С 16 18 21 24 27 29 32 Относительная продуктивность, % 100 100 100 100 99…100 97…100 94…100 Относительная масса яиц, % 100 100 100 99 96 93 86 температуре и значениях относительной влажности выше 80 % и ниже 40 % снижается прирост массы мясных птиц. Физиобиологические требования СРС к параметрам микроклимата. Основной задачей при хранении картофеля и овощей является обеспечение необходимого качества продукции при минимуме потерь, что возможно лишь при учете и поддержании в них биохимических процессов на протяжении всего периода хранения. Подготовка и процесс хранения СРС подразделяется на ряд периодов с различными требованиями к параметрам окружающей среды. В лечебный период сразу после уборки, длительностью 15…20 суток, происходит заживление элементами СРС ран и травм, полученных в процессе уборки. В этот период параметры воздуха не оказывают определяющего влияния на биохимические процессы, происходящие в продукции, и, как правило, соответствуют параметрам атмосферного воздуха (tв = 10…20 С). В следующий период – период охлаждения – осуществляется постепенное снижение температуры в насыпи. Темп охлаждения здоровой продукции составляет Z = 0,5 С/сут., травмированной – до Z = =1 С/сут. После периода охлаждения наступает период покоя (основной период хранения), когда температура воздуха поддерживается равной или ниже биологического нуля. Пределом снижения температуры хранения считается температура замерзания воды в сырье равная tз = – 1,0…– 2,5 С. Оптимальный влажностный режим насыпи сочного растительного сырья – это режим, формируемый под влиянием теплоты дыхания и испарительной способности продукта при полной его защите от внешних теплопритоков [53]. Равно- 26 весная относительная влажность воздуха р над поверхностью СРС определяется по коэффициенту депрессии раствора [53]: к = pп.н / pп.р = 103/(103+tз), (1.2) где pп.н и pп.р – соответственно, насыщающие упругости пара над чистой водой и над раствором, Па. Значение к по (1.2) лежит в пределах 0,985…0,995, что соответствует данным отечественных и зарубежных авторов: для СРС к = 0,990…0,995, что соответствует равновесной относительной влажности р = 99,0…99,5 %. На поверхности картофеля и овощей насыщающая упругость водяного пара, соответствующая температуре поверхности продукта, превышает упругость пара в окружающей среде [47, 53, 74, 139]. Живая ткань, выделяя биологическую теплоту, имеет температуру выше, чем окружающая среда. Это вызывает испарение влаги с ее поверхности даже при в = 100 %. Влагообмен идет медленно, углубление зоны испарения в элементах продукции не происходит [53]. Значения подвижности воздуха в насыпях СРС лежат в пределах u = =0,04…0,2 м/с и не должны превышать 0,4…0,5 м/с, чтобы предотвратить вырывание воды из продукции воздухом [79]. 1.2. Параметры микроклимата сельскохозяйственных зданий 1.2.1. Животноводческие и птицеводческие помещения В процессе жизни крупный рогатый скот (КРС) от 180 до 240 дней в году, а некоторые виды животных и птиц круглогодично, находятся в замкнутых помещениях. В течение всего этого периода в помещениях необходимо создавать температуру tв, относительную влажность в, подвижность в и газовый состав воздуха, способствующие высокой продуктивности при минимуме затрат кормов, времени и средств на их выращивание и уход [5, 44]. Исключительно важное значение по физическому влиянию на продуктивность скота имеет организация естественного освещения животноводческих помещений [56, 90, 128]. Зоной размещения (рабочей зоной, участок D–E на рисунке 1.1) КРС, свиней и овец считается пространство до 1,0 м, лошадей – до 1,6 м от уровня пола. Рабочая зона в помещениях для содержания кур и индеек при клеточном содер- 27 жании занимает всю высоту клеточных батарей, при напольном содержании – 0,8 м над уровнем пола. Анализ результатов исследований температурного режима животноводческих помещений (верхней и нижней критических температур и оптимальных производственных температур, согласно терминологии приведенной в разделе 1.1.1) показал, что его можно разбить на следующие зоны: удовлетворительного общего теплового баланса (tв = 5…15 С); экономически целесообразной эксплуатации из условий расхода и стоимости кормов (tв = 12…20 С); снижения продуктивности (tв = 0…12 С) из-за увеличения расхода кормов и числа случаев заболеваний; низкой продуктивности (tв < 0 С), характеризующейся большим количеством заболеваний и падежом животных; пониженной продуктивности (tв = 20…30 С) изза апатии животных и нарушения их систем терморегуляции; низкой продуктивности и падежа вследствие перегрева (tв > 30 С). Параметры внутреннего воздуха в сельскохозяйственных помещениях различного функционального назначения регламентируются нормами технологического проектирования [82…89]. В основных помещениях овцеводческих предприятий значения температуры tв и относительной влажности воздуха в не нормируются. Для теплотехнических расчетов теплового контура принимаются следующие величины: tв = 2 С, в = 85 %. Расчетная температура внутреннего воздуха помещений для содержания взрослых кур и уток составляет tв = 12…16 С, для гусей tв = 7 С, относительная влажность в = 60…80 % [87]. Допустимые пределы относительной влажности воздуха в помещениях для содержания КРС и свиней составляют: в = 85 % при tн > – 15 С, в = 80 % при –15 С < tн < –25 С, в = 75 % при tн < –25 С [82, 83]. Значения величин подвижности воздуха в в рабочих зонах животноводческих и птицеводческих помещений приведены в таблице 1.5. К основным газообразным вредностям, содержащимся в зданиях для содержания животных и птицы, относятся аммиак (NH3), сероводород (H2S) и углекислый газ (CO2). Наиболее токсичным из них является аммиак. Он образуется в ре зультате разложения подстилки, навоза, остатков кормов. Сероводород образуется 28 Таблица 1.5 – Подвижность воздуха в зоне размещения животных и птиц Наименование помещений Коровники Телятник, доильное отделение Помещение для холостых и супоросных маток и хряков То же, для ремонтного молодняка и поросят-отъемышей Помещение для откорма молодняка Помещение для опороса и содержания подсосных маток с поросятами Для кур, индеек, цесарок, перепелов Для уток и гусей Для молодняка кур, уток, гусей, индеек, цесарок, перепелов Скорость движения воздуха, в, м/с расчетная в холодный и допустимая в теплый переходный периоды года период года 0,5 1,0 0,3 0,5 0,3 1,0 0,2 0,6 0,3 0,15 1,0 0,4 0,3 0,5 1,0 1,2 0,2 0,6 при гниении органических веществ, содержащих серу (помет, остатки кормов), а также выделяется с кишечными газами. Углекислый газ поступает в воздух помещений при дыхании животных и птиц. Значения предельно допустимых концентраций (ПДК) углекислого газа, аммиака и сероводорода в различных сельскохозяйственных помещениях приведены в таблице 1.6. Таблица 1.6 – ПДК в сельскохозяйственных помещениях Газ Помещения для животных: – углекислый газ – аммиак – сероводород Помещения для птиц: – углекислый газ – аммиак – сероводород Предельно допустимая концентрация % л/м3 мг/м3 0,25 – – 2,5 0,026 0,0064 4940 20 10 0,18…0,20 – – 1,8…2,0 0,013 0,0032 3560…3950 10 5 1.2.2. Зона максимальной продуктивности животных Жизнедеятельность животных в зоне удовлетворительного теплового баланса (термонейтральная зона, участок D–E на рисунке 1.1.) сопровождается отдачей в окружающую среду общего количества теплоты Q0, которое складывается из теплоотдачи конвективным путем Qк, теплоотдачи путем лучеиспускания Qл и теплоотдачи, необходимой для испарения влаги с поверхности тела Qи. Конвек- 29 тивная и лучистая составляющие в сумме дают явную теплоотдачу Qя, а теплоотдача при испарении – скрытую теплоотдачу Qск. Оптимальным для протекания физиологических процессов в организме животного считается следующее соотношение составляющих их общего теплового баланса (положение стоя), %, [4, 27, 49, 95]: Qл : Qк : Qи = 30 : 30 : 40. (1.3) Изменения общей теплоотдачи Q0, составляющих Qл, Qк и Qи животных в зависимости от температуры внутреннего воздуха tв, соответствующие теплоотдаче коровы молочного направления массой 300 кг, приведены на рисунке 1.3 [4, 49]. Уравнение лучисто-конвективного теплообмена поверхности тела животного с i-поверхностью имеет вид [25]: Qлжк ρ л Fлж сж i α ж ibж i (t в.п t R ) ρ к Fкж α жк (tв.п t в ) . (1.4) В (1.4) ρл и ρк – поправочные коэффициенты, учитывающие суточную активность и долю участия площади поверхности животного в том или ином виде теплообмена. Площадь фактически излучающей поверхности тела животного равна: Fлж 0,8 Fж , (1.5) где Fж – площадь поверхности тела свиней и коров массой p, т, в м2, соответственно: Fж 9,2 p 2 3 ; Fж 10,5 p 2 3 . Коэффициент облученности φж-i из-за взаимного затенения поверхностей животного с ограждениями в коровниках может быть принят φж-i = 0,76, в свинарниках φж-i = 0,93…0,95. Величина переводного температурного коэффициента bж-i определяется по графикам на рисунке 1.4. Температура поверхности тела животного tж в общем случае представляет температуру волосяного покрова tв.п, которая значительно ниже температур животных tт, приведенных в таблице 1.1. На рисунке 1.5 представлено изменение температуры tв.п коров и свиней от температуры воздуха в помещении tп. Аналитически температура tв.п для коров в диапазоне температур tп = 0…25 ºС имеет вид 30 Q, Вт/гол b 1,10 935 ºС 20 t Q0 в.п 1,06 700 Qл º 15 Qи 465 С ºС 10 1,02 5 ºС º С 0 t в.п 230 Qк Qя 0,98 tв, ºС 0,94 0 +10 Зона Б Зона А +20 +30 0,90 20 Рисунок 1.3 – Зависимость теплоотдачи животного от температуры воздуха в помещении: А – зона теплового баланса животного (верхней и нижней критических температур); Б – климатическая зона максимальной продуктивности вид [49]: 24 28 32 36 tж , ºС Рисунок 1.4 – Значения температурного коэффициента b при различных температурах тела животного tж и ограждений τв.п tв.п 20,7 0,128tп1,46 . (1.6) Для практических расчетов величина температуры помещения равна tп kt R 1 k t в , коэффициент k для животноводческих помещений равен k ≈ 0,5. Графически взаимосвязь температур tв.п, tв и tR показана на рисунке 1.6. Решение (1.4) относительно tR при Qяжmin и Qяжmax , приведенное в [49], дает диапазон температур климатической зоны максимальной продуктивности животных: – для подсосных свиноматок t R 30,6 0,69t в 3,2 о С ; – для свиноматок супоросных t R 24,5 0,75tв 4,5 о С ; – для новорожденных поросят tR 47,6 0,46tв 4,2 о С ; – для двухнедельных поросят tR 44,3 0,61tв 4,2 о С ; – для 45-дневных поросят t R 38,8 0,73tв 4,2 о С ; – для коров t R 20,9 0,78tв 4,1 о С ; – для телят до 15 дней t R 32,1 0,62tв 0,6 о С . 31 tв.п, ºС 36 tв.п, ºС 32 31 1 32 30 29 28 27 2 28 24 20 0 4 8 12 16 20 25 t в= 24 ºС 20 ºС 15 10 t 26 28 25 24 23 22 21 20 0 ºС ºС 0 t в= С 5º ºС tR 5 10 15 20 25 Рисунок 1.5 – Изменение темпера- Рисунок 1.6 – Зависимость между tв.п туры волосяного покрова: 1 – коров; и tR для коров при tв = 0...25 ºС 2 – свиней Условия зоны максимальной продуктивности имеют общие диапазоны температур, показывающие, что животные различных возрастных групп могут находиться в одном помещении при одинаковых условиях, и это не приводит к снижению продуктивности в какой-либо группе. Однако, например, при содержании со свиноматкой растущих поросят или при содержании коров с новорожденными телятами невозможно найти общих условий содержания, которые удовлетворяли бы обеим группам животных. 1.2.3. Хранилища картофеля и овощей Обобщенные по литературным данным нормативные и рекомендуемые значения температур и относительной влажности воздуха в хранилищах картофеля и некоторых видов СРС с естественным и искусственным охлаждением приведены в таблице 1.7. Там же указана биологически обоснованная продолжительность хранения продукции [21]. Следует отметить, что рекомендуемые значения относительной влажности воздуха ниже значений равновесной относительной влажности воздуха р над поверхностью СРС, полученных по формуле (1.2). Это вызвано практической 32 Таблица 1.7 – Рекомендуемые параметры хранения картофеля и овощей Вид продукции 2…4 –1,0…–1,5 Относительная влажность воздуха, % 90…95 85…95 Продолжительность хранения с момента сбора, мес. до 12 2…4 0…1,0 0…2,0 –3,0…–2,0 –3,0…–1,0 85…95 85…95 70…80 70…80 4…8 5…10 6…10 4…7 Температура воздуха, ºС Картофель продовольственный Капуста белокочанная Корнеплоды: – морковь, петрушка – свекла столовая Лук Чеснок невозможностью поддержания относительной влажности воздуха в хранилищах близкой к 100 % без появления локальных очагов конденсации как в насыпях СРС, так и на поверхностях наружных ограждающих конструкций. Повышенное содержание углекислого газа и низкое содержание кислорода в воздухе хранилищ приводит к снижению интенсивности дыхания СРС. Данное обстоятельство используется при проектировании холодильных камер с регулируемой газовой средой. В этом случае концентрация углекислого газа принимается равной 5±1%, кислорода 3±1%, азота 92±1%. Указания по применению регулируемой газовой среды в хранилищах без искусственного охлаждения в отечественных [88] и зарубежных (английских) нормах [131] отсутствуют. 1.3. Основные физиобиологические и теплофизические показатели Физиобиологические и теплофизические количественные показатели животных и птиц необходимы для расчетов наружных ограждений и составления тепловых, влажностных и воздушных балансов помещений по периодам года. Количество явной и полной теплоты qж, qпт, углекислого газа и водяных паров jж, jпт, выделяемых одним животным или одной птицей, приведены в приложении А [49] при температуре tв = 10 ºС и относительной влажности воздуха φв = 70 %. Количество теплоты и водяных паров, выделяемых животными в зависимости от температуры воздуха в помещении, определяется с учетом коэффициентов, приведенных в таблице 1.8 [49]. Выделения углекислого газа и водяных паров птицами в ночное время сос- 33 Таблица 1.8 – Поправочные коэффициенты на температуру воздуха Температура воздуха в помещении, ºС 0 4 6 10 15 20 25 Коэффициент для определения изменения норм общих тепловыделеявных тепловыделеводяных паров ний ний 1,10 1,21 0,83 1,07 1,13 0,90 1,04 1,08 0,94 1,00 1,00 1,00 0,94 0,87 1,12 0,93 0,73 1,43 0,91 0,56 1,93 тавляет 60 % от приведенных в приложении А значений. Физическая плотность клубней картофеля, корнеплодов свеклы и моркови составляет ρф = 1060…1100 кг/м3, их насыпная плотность ρн = 600…680 кг/м3. Пористость насыпей для картофеля и лука П = 0,38…0,43, для свеклы и моркови П = 0,45…0,50. Усадка насыпей и увядание сырья уменьшает значение пористости на 25…35 % [53, 88, 148]. Используемая в практике максимальная высота насыпи картофеля составляет hн 5…6 м, капусты и моркови hн 2,8 м, столовой свеклы hн 4…5 м, лука hн 3,6…4,0 м [88]. Аэродинамическое сопротивление при турбулентном режиме течения продувочного воздуха в насыпях (u 0,05…0,30 м/с) равно p0 Au 1,8 [147]. Удельное сопротивление среднереализуемых в практике хранения насыпей, Па/м, в конце хранения при фильтрационной (набегающей на слой) скорости воздуха uф, м/с, для клубней и кочанов капусты равно, соответственно, [26]: p0 135uф ; p0 104uф . (1.7) Значения теплофизических показателей СРС (массовой теплоемкости ск, кДж/(кг∙С), коэффициента теплопроводности к, Вт/(м∙С), температуропроводности ак, м2/с, приведены в таблице 1.9. Таблица 1.9 – Значения ск, λк и ак для СРС Продукция Картофель Капуста Морковь Свекла столовая Лук ск, кДж/(кг∙С) 3,3…3,8 3,49…3,97 3,61…3,82 3,61…3,82 3,78 к, Вт/(м∙С) 0,52…0,66 0,34 0,48…0,66 0,48…0,66 0,50…0,60 ак, м2/с 12,27…15,9 12,2…13,9 12,7…15,9 12,0…18,0 13,9 34 Удельные явные тепловыделения qСРС для среднереализуемых в практике хранения убранных машинным способом насыпей клубней картофеля в основной период хранения составляют: qСРС = 12,0 Вт/м3 = 17,6 Вт/т; для насыпи кочанов qСРС = 3,9…4,7 Вт/м3 = 9,7…11,7 Вт/т; для моркови и свеклы столовой, соответственно, qСРС = 7,3 Вт/м3 = 10,4 Вт/т, qСРС = 5,3 Вт/м3 = 9,0 Вт/т [22, 26]. 1.4. Нормирование и расчет сопротивления теплопередаче наружных ограждений Производственные сельскохозяйственные здания выделены в особый класс сооружений из-за наличия в них постоянно действующих в процессе эксплуатации явных тепловыделений, влаговыделений, сравнительно низкой температуры tв и высокой относительной влажности в воздуха. Эти особенности не позволяют рассчитывать теплотехнические характеристики ограждающих конструкций сельскохозяйственных зданий по аналогии с гражданскими и промышленными согласно действующих норм [106] из-за больших (до 200…250 %) погрешностей в расчетах даже при принятии технологических параметров внутреннего воздуха. На это обстоятельство указывают как отечественные, так и зарубежные исследователи [20, 32, 49, 53, 57, 59, 92, 136, 152]. Однако эти факты не нашли отражения в действующих нормах по расчету теплотехнических характеристик наружных ограждений сельскохозяйственных зданий. Согласно [106], приведенное сопротивление теплопередаче R0, м2·°С/Вт, ограждающих конструкций зданий следует принимать не менее нормируемого значения R0норм , м2·°С/Вт, определяемого по формуле: R0 R0норм ntв tн , t н в (1.8) где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху; Δtн – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха tв и температурой внутренней поверхности τв.п ограждающей конструкции, °С; 35 αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·°С). Толщина утепляющего слоя в наружных ограждениях определяется, исходя из формулы [106]: R0 1 1 Rs , αв s αн (1.9) где н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций, Вт/(м2°С); Rs – термическое сопротивление однородного слоя конструкции или замкнутой воздушной прослойки, м2°С/Вт, определяемое для материальных слоев толщиной s, м, с коэффициентом теплопроводности s, Вт/(м°С), по формуле: Rs s s . (1.10) Нормируемой величиной в (1.8) для жилых, общественных и производственных зданий является удельный тепловой поток через ограждение q н t н в , Вт/м2, т.к. основной функцией их наружных ограждающих конструкций является защита температурных параметров внутренней среды от нестационарных внешних воздействий. Из анализа формулы (1.9) видно, что влияние величины αв на значение сопротивления теплопередаче ограждения R0 незначительно. Однако при нормировании сопротивления теплопередаче значение коэффициента теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций αв является определяющим. В помещениях сельскохозяйственных зданий величина αв в зависимости от колебания температур tв и τв.п, а также наличия или отсутствия конденсата на внутренних поверхностях ограждения имеет переменные значения. В результате наблюдается несоответствие реальных и расчетных значений αв, на что указывается в ряде работ [4, 26, 32, 36]. Таким образом, можно сделать вывод, что нормирование сопротивления теплопередаче наружных ограждений по (1.8) не может быть принято за основу при расчетах теплотехнических характеристик теплового контура производственных 36 сельскохозяйственных зданий, как по точности инженерных расчетов, так и с методической точки зрения. Профессором В.И. Бодровым [20, 26] обоснована методология нормирования сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций производственных сельскохозяйственных зданий. За основу нормирования принят удельный тепловой поток qбн , Вт/м2, одновременно учитывающий физиологические и биологические тепловыделения от животных, птицы, хранящейся продукции и объемно-планировочные решения здания. Сформулирована следующая трактовка энергетического баланса сельскохозяйственных зданий, обосновывающая предложенную методику нормирования: «При наличии в неотапливаемых сельскохозяйственных зданиях в холодный период года постоянно действующих биологических тепловыделений (Qб) теплотехнические характеристики наружных ограждений должны обеспечивать такой удельный тепловой поток qбн через них, чтобы предотвратить переохлаждение животных, птиц или СРС ( Q 0 при расчетной температуре tн)». Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных ограждений сельскохозяйственных зданий R0тр , м2∙°С/Вт, согласно данной методике, определяется по формуле: R0тр (tв tн )n , qбн (1.11) где q бн – нормируемый удельный тепловой поток, Вт/м2: qбн (1 m)Qб , F (1.12) где F Fст Fпокр – площадь надземных стен и покрытия, м2; m – коэффициент, учитывающий долю теплопотерь через полы, подземные и обвалованные части наружных ограждений (m = 0,03…0,05 для надземных зданий; m = 0,08…0,10 для зданий с обваловкой на 0,50 наружных стен по высоте; m = = 0,25…0,30 для заглубленных зданий и буртов) [21]. 37 Явные тепловыделения животных Qбж , Вт, при их расчетном количестве z, шт., в помещении равны: Qбж qж zk1k 2 k3 , (1.13) где qж – явная теплота, выделяемая одним животным, Вт/гол., (приложение А); k1 – коэффициент отклонения тепловыделений животных в зависимости от температуры воздуха в помещении (таблица 1.8); k2 – коэффициент, учитывающий фактическое число животных в помещении по сравнению с расчетным; k3 – коэффициент, учитывающий тепловыделения животных, находящиеся в состоянии покоя (в ночное время); для КРС и свиней k3 = 0,8; для птиц k3 = 0,6. Количество теплоты, выделяемое птицами: Qбпт zpq пт k1k 2 k 3 , (1.14) где р – масса одной птицы, кг; qпт – тепловыделения одной птицей, Вт/кг, (приложение А). Явные тепловыделения сочного растительного сырья при расчетной вместимости хранилища Gр, т, составляют: QбСРС qСРС Gр , (1.15) где qСРС – удельные явные тепловыделения СРС, Вт/т, (раздел 1.3.2). Преимуществом изложенной методики нормирования сопротивления теплопередаче наружных ограждений является одновременный учет объемнопланировочных решений зданий и индивидуальных биологических и теплофизических показателей животных, птицы, хранящегося сырья. Также следует отметить, что при расчете по формуле (1.11), не требуется определять нормируемый температурный перепад Δtн между температурой внутреннего воздуха tв и температурой внутренней поверхности τв.п ограждающей конструкции, а также коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограждающей конструкций αв в нестационарных условиях тепломассообмена, тем самым, добиваясь объективных значений теплозащитных свойств теплового контура. 38 Рассчитанная по (1.11) и (1.12) величина требуемого сопротивления теплопередаче R0тр представляет собой осредненное значение сопротивления теплопередаче стен и покрытий. Определение толщины утеплителя наружной стены осуществляется по (1.9) с учетом равенства R0 ст R0тр с дальнейшим ее округлением в большую сторону при наличии утеплителя из штучного материала до величины R0д ст . Сопротивление теплопередаче покрытия R0 покр определяется из соотношения [26]: R0тр F Fпокр . Fпокр R0 покр ст F ст R0дст (1.16) Рассматриваемая методика нахождения величин R0тр , R0д ст , R0д покр в общем случае приводит к их увеличению по сравнению с действующими типовыми проектами. Этот факт согласуется с современной тенденцией снижения энергозатрат зданиями [51, 52, 106, 110]. Одновременно уменьшается вероятность появления конденсата на внутренних поверхностях наружных ограждений. Однако предложенная методика расчета теплотехнических характеристик наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий не в полной мере учитывает динамику влажностного режима наружных ограждений в круглогодичном цикле эксплуатации сооружений. Исследования по разработке методики нормирования и расчета влажностного режима теплового контура зданий данного класса следует продолжить. 1.5. Условная расчетная температура наружного воздуха Сельскохозяйственные производственные здания не являются полностью неотапливаемыми (без подачи искусственно генерируемой теплоты извне) даже при наличии наружных ограждений, теплотехнические характеристики которых соответствуют значениям, определенным по вышеприведенной методике. Это вызвано необходимостью удалять влагу, выделяемую в процессе жизнедеятельности. Количество выделяемой каждым животным jж, г/ч, и птицей jпт, г/(чкг), влаги 39 приведено в приложении А. Влаговыделения в процессе хранения среднереализуемых насыпей, с учетом стехиометрического значения уравнения (1.1) [26], для картофеля составляют jСРС = 10 г/(тч), для капусты jСРС = 20,3 г/(тч), для моркови jСРС = 8,8 г/(тч), для свеклы jСРС = 7,6 г/(тч). Минимальное количество наружного воздуха Lн.min, м3/ч, для ассимиляции избытков влаги в помещении Gвл, г/ч, равно: Lн. min Gвл / в (d уд d пр ) , (1.17) где Gвлж jж z , г/ч, Gвлпт j пт pz , г/ч, GвлСРС jСРСG p , г/ч, dуд и dпр – влагосодержания удаляемого и приточного воздуха, г/кг сух. в-ха. Затраты теплоты на нагрев этого количества наружного воздуха Qнаг, Вт, и наружная температура tнр , С, начиная с которой начинается дефицит теплоты в неотапливаемом сооружении (рисунок 1.7), определяется из теплового баланса каждого здания: Qнаг св в Lн min (t нр tн ) , t нр t в Qб , F R0тр св в Lн min (1.18) (1.19) где св – массовая теплоемкость воздуха, Втч/(кгС). Физический смысл величины t нр следующий: до температуры наружного воздуха tнр в помещении имеются избытки биологической теплоты. При понижении температуры наружного воздуха от tнр до расчетной холодного периода tн имеется дефицит теплоты, затраты теплоты на нагрев приточного воздуха увеличиваются от 0 Вт при tнр до Qнаг при tн. Аналогичные исследования, проведенные для коровников [32], представлены на рисунке 1.8. Показана зависимость значений температуры tнр от удельных потерь теплоты через тепловой контур помещения Рогр, Вт/м2. В животноводческих зданиях повышение теплозащиты наружных ограждений существенно не сказывается на общем тепловом балансе здания, т.к. до 70 % расхода теплоты используется на подогрев наружного воздуха. Кроме того, изме- 40 р tн, ºС -20 Рогр = 10 Вт/м 2 -21 -22 t, ºС Q , Вт -23 1 март 1 ноябрь Qнаг 0 –tнр –tн Рогр = 5 -24 январь 2 мес. -25 Рогр = 3 -26 -26,4 -27 -28 0 Рогр = 0 5 10 15 tв , ºС Рисунок 1.7 – К определению теплово- Рисунок 1.8 – Условная температура tнр го баланса неотапливаемого сельскохо- при различных уровнях теплозащиты зяйственного здания: 1 – теплоизбыт- коровника ки, 2 – теплонедостатки нение теплопотерь через наружные ограждения связано с их сопротивлением теплопередаче гиперболической зависимостью (рисунок 1.9) и повышение его целесообразно лишь до определенного предела. Например, увеличение сопротивления теплопередаче R0 наружных стен в животноводческом здании (т.п. №801-99) в два раза (с 1,03 до 2,06 м2∙ºС/Вт) приводит к сокращению общих теплопотерь здания на 2,6 %. Дальнейшее увеличение значений R0 с 2,06 до 3,09 м2∙ºС/Вт дает сокращение теплопотерь лишь на 0,9 %. Аналогичное повышение теплотехнических качеств покрытия с 1,36 до 2,72 м2∙ºС/Вт для того же типового проекта снижает общие теплопотери здания на 6,7 %, а при дальнейшем увеличении с 2,72 до 5,44 м2∙ºС/Вт – на 2,4 %. Зарубежные авторы также рекомендуют учитывать биологические тепловыделения в тепловом балансе сельскохозяйственных зданий. На рисунке 1.10 приведены зависимости коэффициентов теплопередачи наружных ограждений от планировочных решений хранилищ (отношения массы хранящейся продукции к суммарной внешней поверхности всех наружных ограждений GF = GP/F, т/м2 [152]. Общий коэффициент теплопередачи kср = 1/R0ср приведен при температуре 41 2 2 Вт/м 80 kср, Вт/(м ∙ ºС) 1,2 1 – t = 20 ºС 2 – t = 30 ºС 3 – t = 47 ºС 60 1 1,0 2 0,8 3 40 0,6 3 2 0,4 20 0 1 4 0,2 1 2 3 4 2 R0 , м ∙ºС/Вт 0 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 GF, т/м 1,4 2 Рисунок 1.9 – Удельные теплопотери Рисунок 1.10 – Зависимость коэффиздания при различных температурных циентов теплопередачи ограждений от перепадах объемно-планировочных решений хранилищ: 1 – корневой сельдерей; 2 – лук; 3 – картофель; 4 – общий коэффициент теплопередачи tн = –15 ºC. При такой температуре только в небольших картофелехранилищах с GF < 0,9 необходим подогрев приточного воздуха. 1.6. Воздухопроницаемые наружные ограждения Некоторые сельскохозяйственные здания возводятся из воздухопроницаемых конструкций (пенобетон, керамзитобетон и др.). Определенный интерес представляет способ снижения энергозатрат при использовании физического эффекта поровой инфильтрации. Температурный режим воздухопроницаемых наружных ограждений в холодный период года изучен достаточно подробно [19, 28, 32, 73, 117]. Влажностный режим воздухопроницаемых ограждений практически не изучен и требует дальнейших исследований для получения реальных теплофизических характеристик материалов в процессе их круглогодичной эксплуатации. Тепловой эффект от поровой инфильтрации заключается в возврате трансмиссионных потерь теплоты, т.е. наружное ограждение превращается в своеобразный регенеративный теплообменник. При инфильтрации наружного воздуха 42 одновременно происходит осушение наружных ограждений. Температура инфильтрующегося воздуха во всех сечениях ограждений практически равна температуре каркаса (Re ≈ 0,5). При отсутствии инфильтрации воздуха (υи = 0) через ог0 раждение тепловой поток постоянен ( qвх0 qвых ) (рисунок 1.11, а). При наличии инфильтрации часть теряемой через наружное ограждение теплоты идет на нагрев и поступающего в помещение наружного воздуха (рисунок 1.11, б), т.е. q вых q вхи . Возможен случай полного отсутствия потерь теплоты через наружное ограждение (рисунок 1.11, в), когда теплота полностью используется на нагрев наружного и воздуха ( qвых 0 ). а) + qвх0 0 qвых б) + и и qвых qвхи в) + и qивых= 0 qвхи Рисунок 1.11 – Интенсивность тепловых потоков при отсутствии (а) и при наличии (б, в) инфильтрации воздуха 43 Зависимость между расходом инфильтрующегося воздуха (υи) и сопротивлением теплопередаче воздухопроницаемого ограждения R0.и в конечном виде приведена ниже [32]: R0.и 1 τ в.п tв ln . св υ и τ в.п t н t в tн exp cв υ и Rв (1.20) Величина требуемого сопротивления теплопередаче ограждения при инфильтрации воздуха равна: 1 t н R0.и ln н . св υ и t tв tн exp cв υи Rв 1 тр (1.21) Максимальная расчетная величина инфильтрующегося воздуха равна: υ иmax 1.7 τ t 1 ln в.п в . cв Rв t в t н (1.22) Методы расчета влажностного режима наружных ограждений С повышением влажности строительных материалов увеличивается их теплопроводность и происходит снижение теплозащитных свойств. Нормальный влажностный режим обеспечивает долговечность ограждающих конструкций. Следовательно, при проектировании наружных ограждений необходимо особое внимание уделять предотвращению переувлажнения строительных конструкций. На необходимость учета влажностного режима наружных ограждений зданий при расчете теплотехнических характеристик материалов из отечественных ученых одним из первых указал В.Д. Мачинский [77, 78], показавший, что движение влаги сквозь ограждающие конструкции осуществляется за счет разности упругостей водяных паров по обе стороны ограждения. В последующих работах К.Ф. Фокина [119], А.М. Шкловера [124], Ф.В. Ушкова [116], В.М. Ильинского [54, 55], Ф.У. Франчука [121] разработана методика расчета интенсивности переноса влаги через ограждение в стационарных условиях. Аналогичные работы проводились в США [146, 151], в Германии [134, 135]. Следует отметить, что во всех 44 исследованиях в качестве главного механизма влагопереноса рассматривается диффузия водяного пара (паропроницаемость). Перемещение сквозь строительные конструкции не только парообразной, но и жидкой влаги описывает теория влагопроводности, предложенная А.В. Лыковым [72, 73], согласно которой общий поток влаги складывается из изотермического и термоградиентного, движущими силами влагопереноса являются, соответственно, градиенты влажности материала и температуры. Как видно из вышеизложенного, вопросы, касающиеся защиты ограждающих конструкций зданий и сооружений от переувлажнения, решались на основе расчета динамики потоков водяных паров при стационарных условиях. Данное обстоятельство объясняется сложностью аналитического решения дифференциальных уравнений диффузии водяного пара и влагопроводности сквозь ограждения при нестационарных условиях парциальных давлений пара и температур. Применение способов расчета влажностного режима ограждающих конструкций, нашедших свое отражение в трудах многочисленных отечественных, например, А.С. Эпштейна [126], К.Ф. Фокина [119], О.Е. Власова [34, 35], В.Г. Гагарина [99], А.У. Франчука [121], Р.Е. Брилинга [30], и зарубежных [133, 137, 141, 143] ученых, возможно лишь в конкретных частных случаях, при которых проводились исследования. Ниже нами приведены основные положения теорий диффузии водяного пара и влагопроводности, а также метод нормирования сопротивления паропроницанию наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений. 1.7.1. Диффузия водяного пара через ограждение Теория диффузии водяного пара предполагает, что перемещение водяного пара через ограждение происходит посредством диффузии, а движущей силой влагопереноса является разность величин упругости водяного пара с одной и другой стороны ограждения [119]. Удельный поток влаги i, кг/(м2·ч), в любом сечении конструкции пропорционален градиенту упругости водяного пара: 45 i e , (1.23) где μ – коэффициент паропроницаемости материала, кг/(м ּ◌ч ּ◌Па); е – градиент упругости водяных паров, Па/м. Процесс паропроницания проходит одновременно с процессом сорбции или десорбции влаги материалом в зависимости от увеличения или уменьшения упругости водяных паров в порах материала. Влажность материала меняется вслед за изменением упругости водяного пара в его порах [119]. Зависимость между массовой влажностью материала ωв, %, и относительной влажностью воздуха φ, %, изображается графически в виде изотерм сорбции. На рисунке 1.12 приведена изотерма сорбции бетона, а на рисунке 1.13 изотермы сорбции и десорбции водяного пара пеносиликата. Изучению процессов сорбции водяного пара строительными материалами посвящено множество работ отечественных и зарубежных авторов [1, 46, 70, 119, 122, 129, 130, 140, 149]. Аналитически эта зависимость выглядит следующим образом [119]: u e , (1.24) где Δu – изменение влажности в произвольном сечении материала, г/кг сух. в-ва; ξ – удельная пароемкость материала, равная тангенсу угла наклона касательной к изотерме сорбции (десорбции), г/(кг∙Па); Δe – изменение упругости водяного пара в том же сечении материала, Па. Дифференциальное уравнение для диффузии пара, полученное на основе проведенной аналогии между теплопроводностью и диффузией при нестационарных условиях, имеет вид [119]: e 2e , z 10000 x 2 (1.25) где ρ0 – плотность материала в сухом состоянии, кг/м3; z – продолжительность диффундирования водяного пара, ч. Величина удельной пароемкости материала ξ, г/(кг∙Па), зависит от температуры и относительной влажности воздуха и не является постоянной для данного 46 wв, % 4 3 2 1 , % 0 40 20 60 100 80 Рисунок 1.12 – Изотерма сорбции бетона [119] wв, % 10 8 6 2 4 2 1 0 20 40 , % 60 80 100 Рисунок 1.13 – Изотерма сорбции (1) и десорбции (2) пеносиликата [119] 47 материала, поэтому уравнение (1.25) решить аналитическими методами невозможно. Для его решения используют расчетные приемы с применением конечных разностей. Уравнение (1.25) характеризует процесс переноса пара только при гигроскопической влажности строительных материалов. В случае необходимости определения влагопередачи при сверхгигроскопической влажности прибегают к использованию уравнений теории влагопроводности [72]. 1.7.2. Теория влагопроводности Движущей силой влагопереноса согласно теории влагопроводности является градиент массосодержания (влагосодержания) материала u , кг/(м∙кг сух.в-ва) [72]. В изотермических условиях удельный поток влаги i, кг/(м2·ч), равен сумме потоков пара iп и жидкости iж и определяется уравнением: i iп iж amρ 0u , (1.26) где am – коэффициент потенциалопроводности молекулярного переноса влаги в материале, м2/ч; u – градиент влагосодержания материала, кг/(м∙кг сух. в-ва). В неизотермических условиях удельный поток влаги i определяется через градиент влагосодержания материала u , кг/(м∙кг сух. в-ва), и градиент температуры t , ºС/м: i a m 0 u a m 0 t t , (1.27) где δt – коэффициент термовлагопроводности, 1/ ºС. При наличии температурного градиента в материале происходит движение жидкости в направлении снижения температуры, поскольку повышение температуры приводит к уменьшению поверхностного натяжения жидкости и увеличению ее давления [72]. Дифференциальное уравнение термовлагопроводности имеет вид: u 2u 2t k 2 k 2 . z x x (1.28) Зависимость (1.28) для расчета потока влаги в материале используется редко, поскольку применима лишь для однослойных ограждающих конструкций. Ее 48 используют только для расчета влагопереноса при сверхгигроскопической влажности, пренебрегая при этом вторым слагаемым уравнения, поскольку градиент температур в конструкциях обычно небольшой. Решение данного уравнения, также как и уравнения (1.25), осуществляется с использованием методов, основанных на применении конечных разностей. 1.7.3. Нормирование сопротивления паропроницанию ограждающих конструкций зданий и сооружений Согласно СП [106], нормируемое сопротивление паропроницанию Rптр , м2 ּ◌ч ּ◌Па/мг, определяется по двум показателям. 1. Из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации: Rп1тр e в E Rп.н . E eн (1.29) 2. Из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха: Rп2тр 0,0024z0 eв E0 . w w w (1.30) В уравнениях (1.29) и (1.30) упругость водяного пара внутреннего воздуха eв, Па, при расчетной температуре tв и относительной влажности этого воздуха φв, %, равна: ев (в 100) Eв , (1.31) Eв – максимальная упругость водяного пара, Па, при температуре внутреннего воздуха tв, ºС. Приведенное сопротивление паропроницанию Rп, м2∙ч∙Па/мг, ограждающей конструкции должно быть не менее наибольшего из значений, полученных по формулам (1.29) и (1.30). При этом независимо от результатов расчета нормируемые сопротивления паропроницанию Rп1тр и Rп2тр во всех случаях должны приниматься не более 5 м2чПа/мг [106]. 49 Сопротивление паропроницанию Rпi, м2чПа/мг, однослойной или одного слоя многослойной ограждающей конструкции равно: Rпi i i , (1.32) где i – толщина слоя ограждающей конструкции, м; i – коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/(мчПа). Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев. Сопротивлениями влагообмену у внутренней и наружной поверхностей ограждения пренебрегают ввиду их малой величины. Изложенная методика нормирования, а также произведенный на ее основе расчет ограждающих конструкций зданий, предполагает в качестве главного механизма влагопереноса паропроницаемость, т.е. перемещение влаги только в виде пара. В то время как проектирование наружных ограждений с повышенными теплозащитными качествами диктует необходимость учета переноса не только парообразной влаги, но и капельной. Основным недостатком нормирования сопротивления паропроницанию наружных ограждений производственных сельскохозяйственных зданий, как и зданий иного функционального назначения, по предлагаемой в [106] методике является физическая неопределенность, многочисленность и отсутствие логической связи между входящими в нее величинами. Особенно данные недостатки проявляются при расчете нестационарных процессов переноса влаги, когда субъективные факторы сводят на нет точность определения искомых величин. Поэтому предлагаемая в [106] методика при инженерных расчетах требует уточнения и точной количественной апробации входящих в нее физических величин. 1.8. Теория потенциала влажности Процессы переноса теплоты и влаги через строительные материалы определяются разностью потенциалов переноса. Потенциалом переноса теплоты являет- 50 ся температура. На основе термодинамической аналогии между переносом теплоты и влаги А.В. Лыковым был введен термин потенциала переноса вещества θ, представляющий собой потенциал переноса влаги, измерять который было принято в массообменных градусах (ºМ). В своих исследованиях он руководствовался тем, что перенос влаги в материалах неотделим от переноса теплоты и явления переноса теплоты и влаги должны рассматриваться в их неразрывной связи. Такая постановка вопроса позволила применить к переносу влаги те же методы и ту же систему понятий, что и к явлениям переноса теплоты, которые в достаточной степени изучены. По аналогии с основным законом теплопроводности удельный поток влаги i, кг/(м2∙ч), пропорционален градиенту потенциала переноса влаги: i m , (1.33) где m – коэффициент пропорциональности, аналогичный коэффициенту теплопроводности в законе Фурье, названный коэффициентом массопроводности, кг/(м∙ч∙ºМ); – градиент потенциала переноса влаги, ºМ /м. Значение градиента потенциала переноса влаги определяется в зависимости от факторов, вызывающих перемещение влаги в материале. Так, в случае диффузионного переноса пара, градиент пропорционален градиенту упругости водяного пара е , а при диффузионном переносе жидкости – градиенту осмотического давления. Если потенциал переноса влаги является функцией удельного массосодержания u, кг/кг сух. в-ва, то подразумевается, что влагоперенос осуществляется за счет градиента массосодержания (градиента влажности материала) u , лежащего в основе теории влагопроводности. Согласно теории А.В. Лыкова, градиент потенциала переноса влаги равен: θ 1 u , сm где cm – удельная изотермическая массоемкость (влагоемкость), кг/(кг∙ ºМ); u – градиент влагосодержания материала, кг/( м ∙кг сух. в-ва). (1.34) 51 Принимая во внимание соотношение (1.34), основной закон переноса влаги может быть выражен следующим образом: i m u . cm (1.35) Результатом преобразования зависимости (1.35) является закон влагопроводности при изотермическом переносе влаги: i m 0 u a m 0 u , cm 0 (1.36) где am – коэффициентом потенциалопроводности, аналогичный коэффициенту температуропроводности, м2/ч, равный am m ( cm 0 ) . На основании экспериментальных данных А.В. Лыковым была построена шкала потенциала переноса вещества при изотермических условиях. Метод построения шкалы заключается в определении удельных массосодержаний (влагосодержаний) исследуемого и эталонного тела, приведенных в непосредственное соприкосновение друг с другом и находящихся в состоянии влажностного равновесия. Т.е. используется аналогия с определением удельной теплоемкости тела, приведенного в тепловое равновесие с эталонной жидкостью, удельная теплоемкость которой принимается равной единице. Для перехода к шкале потенциала задается величина удельной массоемкости эталонного тела, равная одной сотой максимального сорбционного массосодержания (максимальная гигроскопическая влажность): сэ uс , 100 (1.37) где сэ – удельная изотермическая массоемкость эталонного тела, кг/(кг∙ ºМ); uс – максимальное сорбционное массосодержание (максимальная сорбционная влажность), кг/кг сух. в-ва. Тогда потенциал переноса вещества будет равен: θ u э 100u э . cэ uc (1.38) 52 Из формулы (1.38) вытекает, что при влажности эталонного тела uэ, равной максимальной гигроскопической uc, потенциал переноса вещества равен 100 единицам. В качестве эталонного тела принята фильтровальная бумага, имеющая большую гигроскопичность. Максимальная сорбционная влажность фильтровальной бумаги равна uc = 0,267 кг/кг сух. в-ва при температуре t = 22 ºC. На рисунке 1.14 приведена зависимость между удельными массосодержаниями торфа и фильтровальной бумаги и шкала потенциала переноса влаги. На рисунке 1.15 приведены экспериментальные кривые для песка, древесины и красной глины. Метод построения шкалы потенциала влажности для неизотермических условий обоснован в работах В.Н. Богословского. Ниже приведены основные положения предложенной им теории потенциала влажности [12, 14, 13, 18]. Влажный материал рассматривается как открытая гетерогенная система, компонентами которой являются скелет материала и поглощенная влага, находящаяся в виде нескольких фаз. Для описания вещества В.Н. Богословский использовал аппарат термодинамики необратимых процессов. Состояние каждого компонента и фазы влажного материала описывается характеристической функцией, определяемой тремя независимыми переменными. В качестве такой функции принимается изменение свободной энергии F, в роли независимых переменных выступают масса m, объем V и температура T: dFi где Fi F F dTi i dVi i dmi , Ti Vi mi (1.39) Fi Si – энтропия i-го компонента или фазы; Ti Fi Pi – давление i-го компонента или фазы; Vi Fi i – химический потенциал i-й фазы. mi Уравнение (1.39) можно записать: dFi S i dTi Pi dVi i dmi . (1.40) 5 500 4 400 3 300 2 200 1 100 100 200 0 1 2 Удельное массосодержание эталона u, кг/кг сух. в-ва 0 370 Потенциал вещества , ºМ Влажность торфа U , % Удельное массосодержание торфа u, кг/кг сух. в-ва 53 0 740 1,0 0,3 3 3 2 2 0,2 1 0,1 0 1 100 200 400 500 600 300 Потенциал вещества , ºМ 700 800 Удельное массосодержание древесины u, кг/кг сух. в-ва Удельное массосодержание песка и глины u , кг/кг сух. в-ва Рисунок 1.14 – Зависимость между удельными массосодержаниями торфа и фильтровальной бумаги в состоянии термодинамического равновесия [73] Рисунок 1.15 – Зависимость удельных массосодержаний от потенциала переноса вещества: 1 – песка; 2 – древесины (сосна); 3 – красной глины [73] 54 Изменение свободной энергии применительно к жидкой фазе влаги равно: dFж S ж dT Pж dVж ж dmж жj dmж Г dmж , (1.41) где μжj – химический потенциал жидкой фазы влаги, обусловленный наличием в ней растворенного вещества j; Θг – потенциал гравитационного поля, действующего на жидкую влагу в строительных конструкциях. Учитывая постоянство плотности жидкой влаги ρж, равенство (1.41) путем умножения и деления второго слагаемого правой части на ρж приведено к виду: P dFж S ж dT ж ж жj Г dmж . ж (1.42) Из уравнения (1.42) видно, что перенос массы жидкой влаги происходит под действием величины, стоящей в скобках и являющейся по физическому смыслу полным термодинамическим потенциалом жидкой влаги Θж: ж Pж ж жj Г . ж (1.43) Поскольку движение жидкой влаги в строительных материалах происходит очень медленно, считается, что все фазы влаги находятся в термодинамическом равновесии между собой, и, соответственно, имеют одинаковые значения температуры и потенциалов. Последнее обстоятельство, а также аддитивный характер емкостных показателей (F, S, V) рассматриваемой гетерогенной системы позволяют избежать написания уравнений состояния отдельно для каждого компонента и фазы и перейти к одному уравнению состояния следующего вида [13, 18]: dF SdT dm , (1.44) где S – удельная энтропия влажного материала, Дж/(кгК); Θ – потенциал влажности материала, ºВ. Для практического применения потенциала влажности была введена специальная шкала, построение которой основано на следующем постулате: два влажных тела, находясь во влажностном равновесии с третьим влажным телом, сами находятся во влажностном равновесии [18]. Величиной, равной для всех тел и характеризующей их влажностное равновесие, как это следует из уравнения (1.44), 55 является потенциал влажности Θ. Равенство потенциалов влажности во всех точках системы, состоящей из нескольких влажных тел, представляет собой первый закон положения о потенциале. Потенциал влажности материала принято измерять равновесной влажностью эталонного материала, находящегося с ним в состоянии влажностного равновесия. За эталонный материал принята фильтровальная бумага при температуре +20 ºС, единицей измерения потенциала влажности является градус влажности, ºВ. Началу шкалы потенциала соответствует нулевая влажность материала 0 ºВ, за 100 ºВ принимается максимальная гигроскопическая влажность материала. Для приведения результатов измерений в неизотермических условиях к единой шкале равновесной влажности при эталонной температуре (+20 ºС) используется графическая зависимость между потенциалом влажности Θ, ºВ, и влажностью фильтровальной бумаги uф.б., кг/кг сух. в-ва, при различных температурах, построенная Е.И. Тертичником [112] и изображенная на рисунке 1.16. а) б) uф .б, кг/кг сух. в-ва uф .б, кг/кг сух. в-ва 1,6 -10 ºC -5 0 5 10 11 12 2,0 13 1,4 1,5 15 t= 5 10 15 1,0 20 0,8 16 25 t= 0 º C 14 1,2 ºC 0,6 30 1,0 0,4 35 0,5 100 200 300 400 500 600 700 18 19 20 0,2 0 40 50 0 17 8 16 24 32 40 48 , ºВ , ºВ Рисунок 1.16 – Шкала потенциала влажности – зависимость между потенциалом влажности и влажностью фильтровальной бумаги при различных температурах: а) в диапазоне 0–700 ºВ; б) в диапазоне 0–50 ºВ [112] 56 Второй закон положения о потенциале гласит, что перенос влаги происходит в направлении от большего потенциала к меньшему. Удельный поток влаги i, кг/(м2·ч), в материале пропорционален градиенту потенциала влажности i , (1.45) где χ – коэффициент влагопроводности, кг/(м ּ◌ч ּ◌°В); – градиент потенциала влажности, °В/м. Процесс влагопроводности в материале описывается следующим дифференциальным уравнением поля потенциала влажности [18]: , t 0 , t , z x x (1.46) где η – влагоемкость материала, кг/(ºВ кг сух. в-ва), при данной температуре: du d , (1.47) где u – влагосодержание материала, кг/кг сух. в-ва. Расчет влагопередачи через ограждающие конструкции на основе теории потенциала влажности обладает рядом преимуществ [А5]. Во-первых, теории диффузии пара и влагопроводности позволяют описать влагопередачу только при положительных температурах, в то время как использование потенциала влажности дает возможность проводить расчет и в положительном, и в отрицательном диапазонах температур [113]. Во-вторых, представляется возможным рассчитывать перемещение влаги при сверхгигроскопической влажности материала. Втретьих, данная теория предполагает расчет влажностного режима многослойных конструкций. Исследование сложных процессов тепло- и массообмена в наружных ограждающих конструкциях зданий на основе теории потенциала влажности является одной из актуальных проблем строительной теплофизики. Развитию теории и практики потенциала влажности посвящены работы А.Г. Перехоженцева [91, 63], В.Г. Гагарина [14], Е.И. Тертичника [111, 112, 113], А.С. Микшера [16], С.В. Корниенко [63, 64, 65, 66], А.Н. Гвоздкова [15, 17, 38], Б.В. Абрамова [11], В.И. Бодрова [26], М.Н. Кучеренко [69], К. Kieβl [142], H.M. Кunzel [144, 145]. 57 Однако на сегодняшний день проектирование строительных конструкций на основе теории потенциала влажности затруднено отсутствием для большинства строительных материалов теплофизических характеристик в шкале потенциала влажности. В технической литературе имеются лишь экспериментальные зависимости коэффициента влагопроводности χ, кг/(м·ч·°В), от потенциала влажности Θ, °В, полученные В.Н. Богословским [18] для пенобетона и кирпича (рисунок 1.17). Существует необходимость в определении значения коэффициента влагопроводности χ, кг/(м·ч·°В), для различных строительных материалов в шкале потенциала влажности с целью дальнейшего его использования в расчетах теплофизических характеристик наружных ограждающих конструкций. С целью практического применения теории потенциала влажности в инженерных расчетах были получены аналитические зависимости для определения значений потенциала влажности воздуха [11, 69]. Согласно [11], потенциал влажности воздуха является функцией четырех переменных: температуры tн, относительной влажности воздуха φн, интенсивности солнечной радиации qр, скорости ветра υн: н f tн , н , qр , н . Экспериментальные зависимости в различных диапазонах температур на наружного воздуха имеют вид [11]: 5 ·10 , кг/(м ·ч·В) 2,5 2,0 1 1,5 1,0 2 0,5 , В 0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 Рисунок 1.17 – Экспериментальная зависимость коэффициента влагопроводности от потенциала влажности: 1 – для пенобетона; 2 – для кирпича [18] 58 н 3.81 0,195tн 0,164н 0,0027qр 0,035н ; (1.48) 20 C tн 10 C н 6,027 0,227tн 0,046н 0,00143qр 0,0483н ; (1.49) 10 C tн 0 C н 2,86 0,219tн 0,09651н 0,00349qр 0,0081н ; (1.50) н 4,01 0,488tн 0,169н 0,00468qр 0,0165н ; (1.51) н 13,6 1,22tн 0,204н 0,0026qр 0,022н . (1.52) tн 20 C 0 C tн 10 C 10 C tн 20 C Примечание: интенсивность солнечной радиации qр в [11] измеряется в ккал/(м2ч). Уточнение и расширение области применения Θ и аналитических зависимостей для определения потенциала влажности воздуха осуществлено в работе [69]. Формулы выведены путем аппроксимации кривых постоянных потенциалов влажности Θ = const, нанесенных на i–d-диаграмму влажного воздуха (рисунок 1.18) в исследованиях [15, 17]. В различных диапазонах температур и относительных влажностей воздуха потенциал влажности воздуха определяется из следующих соотношений: при t 10 C не зависимо от φ lgΘ 0,057d 0,829 ; (1.53) при t 10 C и φ ≥ 80% lgΘ 0,12d 0,049t 1,056 ; (1.54) при t 10 C и φ < 80% lgΘ 0,096d 0,082 lgΘ 0,057 d 0,829 20 d 30 ; 0 d 20 ; (1.55) (1.56) где d – влагосодержание воздуха, г/кг сух. в-ха. Влагосодержание определяется исходя из зависимости [69]: kt d , (1.57) где kt – угловой коэффициент, который при различных значениях температуры может быть определен по формуле: kt=24,39е–0,062t. (1.58) Таким образом, определить потенциал влажности наружного воздуха Θн можно по расчетным формулам (1.48…1.52) в зависимости от параметров наружного климата tн, φн, qр, υн, значения которых берутся по данным метеорологических наблюдений в различных районах строительства, либо по зависимостям 59 0 Θ 0 0,5 1 1,5 10 20 30 5 = 50 40 10 10 % d 2 2,5 3 50 90 70100 20 15 3,5 200 4 300 400 25 кПа В г/кг сух. возд. % 30 = 40 Θ = const 0 Θ = const e 45 50 60 70 40 80 90 35 = 100% 100 30 90 95 85 25 80 70 20 75 65 60 55 15 50 45 10 40 35 30 i= ns co 5 t 25 0 20 15 -5 10 5 0 Рисунок 1.18 – i–d–-диаграмма влажного воздуха [15, 17] 60 (1.53…1.56), где потенциал влажности является функцией двух переменных параметров воздуха – t и φ. Выводы по главе 1 1. На основе анализа научной, технической, специальной и справочной отечественной и зарубежной литературы: – обоснованы физиологические закономерности процессов тепломассообмена животных, птиц, хранящегося сочного растительного сырья с окружающей средой и влияние динамики параметров микроклимата на продуктивность животных, птиц и качество хранения продукции; – обоснованы физиобиологические требования к параметрам микроклимата; приведены оптимальные (зона максимальной продуктивности) и допустимые (нормативные) параметры микроклимата помещений различного функционального назначения. 2. Результатом отнесения производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений к специальному классу по нормированию и расчету сопротивления теплопередаче наружных ограждений явилась возможность круглогодичной эксплуатации помещений без подачи в них искусственно генерируемой теплоты извне. Поддержание теплового баланса осуществляется за счет утилизации явной биологической теплоты животных, птиц, хранящейся продукции. 3. Обосновано понятие условной температуры наружного воздуха, начиная с которой для поддержания температурного режима помещений в холодный период года требуется нагрев наружного приточного воздуха. 4. Анализ существующих методов расчетов влажностного режима наружных ограждений: диффузии водяных паров и теории влагопроводности показал, что влажностный режим наружных ограждений в нестационарных условиях влагопереноса возможно рассчитать только на основе полного термодинамического потенциала переноса теплоты и влаги – потенциала влажности. Обосновано применение современных теоретических разработок, касающихся физических процессов переноса влаги через наружные ограждения, основанных на теории потен- 61 циала влажности, в том числе аналитических зависимостей по определению величин потенциалов влажности воздуха. 5. На основе анализа современного состояния исследований и практики по энергоэффективности систем обеспечения параметров микроклимата в помещениях производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений сформулирована цель и поставлены задачи исследований, приведенные во введении. 62 ГЛАВА 2. НОРМИРОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВЛАГОПЕРЕДАЧЕ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ НЕОТАПЛИВАЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ Проведение аналитических исследований по расчету сопротивления влагопередаче наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий вызвано особенностями формирования температурновлажностных параметров в данном классе сооружений при круглогодичной эксплуатации. В результате исследований должны быть получены новые или уточнены имеющиеся методики расчета влажностного режима теплового контура зданий на основе полного термодинамического потенциала фаз (потенциала влажности). Физико-математическое обоснование теории потенциала влажности основывается на единстве явлений тепло- и массообмена. В исследованиях [12, 18, 73] доказана возможность применения классических термодинамических представлений к явлениям переноса вещества. 2.1 Анализ аналогии процессов переноса теплоты и влаги через наружные ограждения 2.1.1. Использование аналогии процессов тепло- и влагопереноса для расчета требуемого сопротивления влагопередаче Проведем теоретическое сопоставление особенностей динамики тепло- и влагопереноса между воздухом и поверхностью строительных конструкций, приняв в качестве основной функции механизма влагопереноса разность потенциалов влажности. Теплопроводность и влагопроводность. Основной закон теплопроводности (закон Фурье) устанавливает прямую пропорциональность между удельным потоком теплоты q, Вт/м2, и градиентом температур: q t grad t . x (2.1) 63 По аналогии с основным законом теплопроводности удельный поток влаги i, кг/(м2ч), пропорционален градиенту потенциала влажности [18]: i grad . x (2.2) Рассмотрим однослойную плоскую стену толщиной δ с коэффициентом теплопроводности λ и коэффициентом влагопроводности χ (рисунок 2.1). Температуры и потенциалы влажности на внутренней и наружной поверхностях стены равны, соответственно, τв.п, τн.п, Θв.п, Θн.п. Зависимости (2.1) и (2.2) для слоя толщиной dx можно привести к виду: q dt dx ; i d dx . (2.3) Проинтегрировав уравнения (2.3), получим: t q x C; i x C , (2.4) где С – константа интегрирования. Из уравнений (2.4) видно, что температура и потенциал влажности изменяются по толщине стены по линейному закону. Константа интегрирования С определяется из условий на границах стены. t, С Θ, В τв.п Θв.п – + q τн.п Θн.п i dх х 0 х δ Рисунок 2.1 – К определению интенсивности тепло- и влагопроводности в однослойной плоской стене 64 Для параметров температуры: – при х = 0 t = τв.п, следовательно С = τв.п; q – при x = δ t = τн.п, уравнение (2.4) принимает вид: τ н.п δ τ в.п . λ Таким образом, удельный тепловой поток q, Вт/м2, определяется по известному выражению: q λ τ в.п τ н.п . δ (2.5) Для параметров интенсивности потоков влаги: – при х = 0 Θ = Θв.п, следовательно С = Θв.п; i – при x = δ Θ = Θн.п, уравнение (2.4) принимает вид: н.п δ в.п . χ Следовательно, величина удельного потока влаги i, кг/(м2ч), определяется из выражения: i χ в.п н.п . δ (2.6) Конвекция. Удельный тепловой поток q, Вт/м2, передаваемый при конвективном теплообмене воздуха с ограждающей конструкцией, определяется по формуле Ньютона: q t t , (2.7) где α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2∙ºС); t – температура воздуха, ºС; τ – температура поверхности стены, ºС. Для процесса влагообмена на внутренней поверхности ограждения уравнение (2.7) представим в виде: i β в в в.п ; (2.8) на наружной поверхности ограждения: i β н н.п н , (2.9) где β в – коэффициент влагообмена внутренней поверхности ограждающей конструкции, кг/(ч∙м2∙ºВ); 65 β Θн – коэффициент влагообмена наружной поверхности ограждающей конструкции, кг/(ч∙м2∙ºВ); Θв – потенциал влажности внутреннего воздуха, ºВ; Θн – потенциал влажности наружного воздуха, ºВ. По формулам (2.8) и (2.9) определяется удельный поток влаги i, кг/(м2ч), в процессах увлажнения или сушки наружных ограждений. Рассмотрим процессы тепло- и влагопередачи через плоскую однослойную стену с коэффициентом теплопроводности и коэффициентом влагопроводности (рисунок 2.2). Температуры и потенциалы влажности внутреннего и наружного воздуха равны, соответственно, tв, tн, Θв, Θн, коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены составляет αв, наружной поверхности αн, Вт/(м2С), коэффициенты влагообмена внутренней и наружной поверхностей стены равны β в и β Θн , кг/(ч∙м2∙ºВ). Передача теплоты в рассматриваемом примере при постоянном удельном тепловом потоке q, Вт/м2, складывается из теплоотдачи от внутреннего воздуха внутренней поверхности стены, теплопроводности через стену и теплоотдачи от наружной поверхности стены наружному воздуху. Удельный тепловой поток равен: t в tн t t в н. 1 δ 1 R0 αв λ αн q t, С Θ, В (2.10) tв Θв τв.п Θв.п τн.п Θн.п tн + q i – Θн х δ Рисунок 2.2 – Тепло- и влагопередача через плоскую стену 66 Величина, стоящая в знаменателе уравнения (2.10), представляет собой сопротивление теплопередаче глади ограждения и обозначается R0, м2∙ºС/Вт. Величина R0 оценивает теплозащитные характеристики ограждения и показывает разность температур в градусах, при которой через 1 м2 ограждения проходит 1 Вт теплоты. Рассмотрим физические явления при процессе влагопередачи через плоскую однослойную стену. Процесс влагопередачи осуществляется в три этапа: влагообмен внутреннего воздуха с внутренней поверхностью стены; влагопроводность через стену; влагообмен наружной поверхности стены с наружным воздухом. Запишем соответствующие закономерности переноса влаги за счет разности потенциалов влажности между внутренним и наружным воздухом в холодный период года, учитывая равенство удельных потоков влаги i в каждом из трех указанных этапов. Имеем закономерности: – влагообмена внутреннего воздуха с внутренней поверхностью стены: i β Θв в в.п ; (2.11) χ в.п н.п ; δ (2.12) – влагопроводности через стену: i – влагообмена наружной поверхности стены с наружным воздухом: i β Θн н.п н . (2.13) Решим уравнения (2.11…2.13) относительно разностей потенциалов влажности: в в.п i в.п н.п 1 ; β Θв δ н.п i ; χ н i 1 . β Θн (2.14) 67 Из системы уравнений (2.14) имеем зависимость для определения удельного потока влаги i, кг/(м2ч): i в н н . в 1 δ 1 R , 0 β Θв χ β Θн (2.15) Величина R , 0 , м2∙ч∙ºВ/кг, называется приведенным сопротивлением влагопередаче, которое равно: R, 0 1 δ 1 . β Θв χ β Θн Значения сопротивлений влагообмену на поверхностях ограждения (2.16) 1 1 и Θ, Θ в н м2∙ч∙ºВ/кг, пренебрежимо малы, поэтому в инженерных расчетах для определения сопротивления влагопередаче R , 0 однослойной или многослойной ограждающей конструкции используют зависимость [А9, А11]: i . i 1 i n R ,0 (2.17) Величина сопротивления влагопередаче R , 0 оценивает влагозащитные характеристики наружных ограждений и показывает количественно разность потенциалов влажности , В, при которой через 1 м2 стены в течение 1 ч передается 1 кг влаги. 2.1.2. Аналитическое определение коэффициентов влагопроводности строительных материалов в шкале потенциала влажности Имеется ограниченное количество конкретных значений коэффициентов влагопроводности строительных материалов в шкале потенциала влажности. На основе экспериментальных данных приводятся графические зависимости (н) для красного кирпича и пенобетона (рисунок 1.17). Для возможности практического применения зависимости (2.17) определенный интерес представляет аналитический способ определения коэффициента влагопроводности χ, кг/(мчВ), для любого строительного материала в шкале потен- 68 циала влажности. Вывод зависимости осуществлялся, исходя из равенства удельного количества влаги i, кг/(м2ч), проходящего сквозь плоскую стену площадью 1 м2, рассчитанного на основе двух теорий влагопереноса в ограждающих конструкциях зданий: теории диффузии водяного пара; теории потенциала влажности [А1, А10]. При диффузии пара удельный поток влаги i, кг/(м2ч), в любом сечении однородного материала, пропорционален градиенту упругости водяного пара: i μe eв eн μ/δ . (2.18) Согласно теории потенциала влажности, удельный поток влаги i, кг/(м2ч), проходящей сквозь плоскую стену, принимается равным: i χ в н χ/δ . (2.19) Принимая равенство количеств влаги i, полученных по (2.18) и (2.19), имеем систему уравнений для однослойной конструкции: i eв eн μ δ ; (2.20) i в н χ δ . Из (2.20) выведем зависимость для расчета коэффициента влагопроводности конкретного материала конструкции χ, кг/(м∙ч∙ºВ): χ e eн μ, в н в (2.21) где – коэффициент паропроницаемости материала, кг/(мчПа). На основании формулы (2.21) на рисунке 2.3 построена графическая зависимость между коэффициентом влагопроводности пенобетона χ и разницей потенциалов влажности внутреннего и наружного воздуха ΔΘ, В. Значения упругости водяного пара eв и потенциала влажности внутреннего воздуха Θв рассчитывались при tв = 20 С и φв = 55 % по зависимостям (1.31) и (1.53…1.56), соответственно. Величины eн и Θн вычислялись при температурах наружного воздуха tн = = 10…–50 С и значении относительной влажности наружного воздуха φн = 80 %, характерном для наиболее холодного месяца в большинстве городов России. Из сравнения графических зависимостей, изображенных на рисунке 1.17 [18] и ри- 69 5 ·10 , кг/(м ·ч· В) 2,1 2,0 1,9 1,8 1,7 1,6 1,5 2,0 ∆, В 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 Рисунок 2.3 – Зависимость коэффициента влагопроводности пенобетона от разности потенциалов влажности внутреннего и наружного воздуха сунке 2.3, вытекает, что значения коэффициентов влагопроводности пенобетона χ, кг/(м∙ч∙ºВ), полученные экспериментальным [18] и аналитическим путем по (2.21), имеют достаточную сходимость и лежат в пределах от 1,010-5 до 2,510-5 кг/(мчВ). Для многослойных конструкций наружных ограждений система уравнений (2.20) усложняется на количество слоев конструкции, как по разности парциальных давлений, так и по разности потенциалов влажности. Например, для трехслойной конструкции наружной стены (рисунок 4.3, б) имеем три взаимосвязанные системы: i eв eII μ 1 δ1 ; (2.22) i в II χ 1 δ1 ; i eII eIII μ 2 δ 2 ; (2.23) i II III χ 2 δ 2 ; i eIII eн μ 3 δ 3 ; (2.24) i III н χ 3 δ 3 . 70 При равенстве удельного потока влаги через каждый из слоев конструкции стены имеем аналитические зависимости коэффициентов влагопроводности в размерности потенциала влажности: χ 1 eв eII μ 1 / в II ; (2.25) χ 2 eII eIII μ 2 / II III ; (2.26) χ 3 eIII eн μ 3 / III н . (2.27) Определение парциальных давлений водяных паров в толще наружной стены проводится по общепринятой в строительной теплофизике методике [106]: ex eв eв eн Rп, х / Rп , (2.28) где eв – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па; eн – парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па; Rп , х – сопротивление паропроницанию части многослойной ограждающей конструкции, считая от внутренней поверхности до плоскости, отстоящей от внутренней поверхности на расстоянии х; Rп – cопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции, м2чПа/мг. Конкретный пример расчета парциальных давлений водяных паров в толще наружной стены (рисунок 4.3, б) приведен в разделе 4.4. Для определения значений потенциалов влажности в толще многослойного ограждения все толщины конструктивных слоев приводятся к эквивалентной толщине основного конструктивного слоя, как показано на рисунке 2.7 (раздел 2.2.3). Тогда задача определения потенциала влажности в любом сечении толщи стены сводится к построению графической зависимости, аналогичной приведенной на рисунке 2.2 для однослойной конструкции. Толщина ограждения для примера, приведенного в разделе 4.4, равна δ δ ж/б δ*ут δ*шт. . Толщины утеплителя и штукатурки приведены к эквивалентной толщине слоя железобетона с коэффициентом паропроницаемости ж.б.. На рисунке 2.4 построена графическая зависимость = f() для условной однослойной железобетонной конструкции. Нахож- 71 , В I II III в II III н I ж/б II III * ут * шт , м Рисунок 2.4 – Определение значений потенциалов влажности в толще наружной стены дение величин потенциалов влажности на границах слоев показано на рисунке стрелками. При переходе к реальным толщинам наружной стены и коэффициентам паропроницаемости слоев значения потенциалов влажности определяются интерполированием при постоянстве разностей потенциалов влажности на границах слоев, полученных для условной однослойной конструкции. 2.2. Ограничения при расчете сопротивления влагопередаче наружных ограждений Физико-математические ограничения при расчете сопротивления влагопередаче наружных ограждений производственных сельскохозяйственных зданий на основе разности потенциалов влажности R , 0 в принципе отсутствуют. Однако имеются ограничения, связанные с функциональным назначением здания, техно- 72 логией производства, способами поддержания оптимальных и допустимых параметров микроклимата. 2.2.1. Ограничения по использованию энергии В разделе 1.4 показано, что производственные сельскохозяйственные здания, исходя из условий энергосбережения, не должны использовать в процессе эксплуатации искусственно генерируемую теплоту, подаваемую извне. Нормирование сопротивления теплопередаче R0тр осуществляется по зависимостям (1.11) и (1.12). Этим достигается полная утилизация явной биологической теплоты животных, птиц, хранящегося сочного растительного сырья в холодный и переходный периоды года. Поэтому учет требуемого R0тр и действительных сопротивлений теплопередаче наружных стен R0дст и покрытий R0 покр (1.16) является обязательным условием при разработке методики нормирования и последовательности расчетов сопротивлений влагопередаче Rтр теплового контура зданий. В реальных условиях использование естественных источников энергии для обеспечения температурно-влажностных режимов животноводческих помещений базируется на зависимости [50]: Qб Qп G 1000 Qв вл , iв iн iв iн d уд d пр (2.29) где Qп – суммарные явные теплопотери помещением, Вт; Qв – максимальные теплозатраты на нагрев наружного вентиляционного воздуха, необходимого для ассимиляции выделяемой животными влаги, без подвода искусственно генерируемой теплоты, Вт; Gвл – количество влаги выделяемой животными в помещение, кг/ч; iв, iн – удельная энтальпия, соответственно, внутреннего и наружного (приточного) воздуха, Вт∙ч/кг; dуд, dпр – влагосодержание, соответственно, удаляемого и приточного воздуха, г/кг сух. в-ва. Физический смысл уравнения (2.29) формулируется следующим образом: ограждающие конструкции неотапливаемых сельскохозяйственных помещений 73 должны обладать таким сопротивлением теплопередаче, чтобы теплопотери через них не превышали доли биологической теплоты, оставшейся после нагрева расчетного количества наружного вентиляционного воздуха. Уточненные графические зависимости, позволяющие определить зоны естественной и механической вентиляции, отсутствия и наличия искусственного подогрева приточного наружного воздуха для сельскохозяйственного здания, приведены на рисунке 2.5. По оси ординат отложен относительный расход воздуха G/Gн.min – отношение реального расхода воздуха в помещении к минимальному требуемому расходу для удаления влаги. Значения расходов воздуха Gн.min обычно превышают количество воздуха, необходимого для дыхания животных, птиц, хранящегося СРС. На этой же оси показан относительный расход теплоты Qб/Qнаг – отношение явных биологических тепловыделений к расходу теплоты на нагрев приточного воздуха. Отношение Qб/Qнаг = 1,0 для неотапливаемых помещений при условной температуре наружного воздуха t нр , определяемой по (1.19). Недостаток или избыток теплоты в помещении показан кривой Q, которая характеризует тепловой баланс неотапливаемого сооружения и является функцией: трансмиссионных потерь теплоты, климата местности, степени заполняемости помещений. Прямые Gн.min и GO показывают необходимый воздухообмен по удалению 2 влаги и кислороду. Воздухообмен по этим показателям определяется только количеством животных, продукции, находящейся в помещении. Кривые GQ, Gвл и Gм показывают необходимый воздухообмен в цикле круглогодичной эксплуатации помещений. Они строятся по балансовым уравнениям, соответственно, явной теплоты Qя, влаги Gвл, вредных газов Gм и зависят от физиологических процессов при различных параметрах внутреннего и наружного воздуха. Прямая Gp показывает величину максимального воздухообмена в помещеe нии системами естественной вентиляции за счет гравитационного pt и ветрового p давлений. Точка А на пересечении кривой Q с кривыми GQ или Gвл является характерной точкой, определяющей границу минимальной наружной температуры для не- Pe Pe )2 G )1 А1 Pe р (tн)1 t р н А р (t н)2 t нА 2 р А2 Естественная вентиляция 0 C tн е t не+ tн е - Б' max Б Б2' Б2 Б1 Активная естественная аэрация Б1' Q GQ Gм G вл GО2 tн ,C Qб Q наг +35 C G н.min Зона механической вентиляции В' t не В GQ Рисунок 2.5 – Анализ параметров микроклимата сельскохозяйственных помещений tн А1 р Искусственный подогрев воздуха -35 C 1 2 3 (G (G Gлв G 4 Gн .min 74 75 отапливаемого помещения, при которой еще возможно поддержание допустимых внутренних параметров воздуха за счет естественных факторов. Она соответствует условной температуре наружного воздуха tнр , ниже которой требуется подогрев поступающего в помещение наружного воздуха. Границы зоны вентиляции помещений без подогрева наружного воздуха р могут быть расширены на величину tнр 1 tнр tнА 1 в сторону более низких тем- р ператур наружного воздуха, например, до tнА (кривая Q проходит через точку A1). 1 Такой процесс возможен при увеличении сопротивления теплопередаче наружных ограждений путем дополнительного их утепления. Предел такого расширения зоны естественной вентиляции должен быть экономически обоснован. Конструкции наружных ограждений с пониженными сопротивлениями теплопередаче приводят к повышению значений условной температуры наружного воздуха до р величины tнА (точка А2). Зона естественной вентиляции помещений без подогре2 р ва наружного воздуха сужается на величину tнр 2 tнА tнр . 2 Точка Б, лежащая на пересечении кривой GQ с прямой Gp (точка Б при пеe ресечении Gвл с Gp , когда Gвл > GQ), определяет ту наивысшую наружную темпеe max ратуру tн.е , при которой естественное давление pe = pt + p обеспечивает по- дачу в помещение расчетное количество наружного воздуха. Таким образом, интервал наружных температур между точками А и Б является зоной естественной вентиляции помещений. Количество явной биологической теплоты в этом интервале достаточно для подогрева приточного воздуха, а естественное давление обеспечивает необходимый воздухообмен. Положение точки Б (Б) на графике может быть смещено в сторону более высоких температур наружного воздуха на величину t н.е. в следующих случаях. Зона естественной вентиляции расширяется при уменьшении потерь давления циркулирующего в помещении воздуха, чему соответствует прямая Gp e 1 и ее пересечение с кривой GQ (точка Б1) или Gвл (точка Б1 ). Любое дополнительное со- 76 противление в системе естественной вентиляции, например, линия Gp e 2 приво- дит к сужению зоны естественной вентиляции (точка Б2 или Б2 ) на величину t н.е. . Зона естественной вентиляции при повышении значений температур наружного воздуха расширяется за счет применения активной естественной аэрации, в том числе за счет ветрового давления, рациональных объемнопланировочных решений построек. Эта возможная зона на рисунке 2.5 располагается между точками Б и В. Возникающий дополнительный воздухообмен выражается величиной GQ (Gвл). Он расширяет область естественной вентиляции до максимально возможной температуры наружного воздуха tн.е, выше которой необходимо прибегать к использованию систем механической вентиляции. Рассмотренные основные ограничения по использованию энергии обязательны при выборе расчетных характеристик для нормирования сопротивления влагопередаче наружных ограждений производственных сельскохозяйственных зданий. 2.2.1. Ограничения по интенсивности естественной вентиляции Методологические особенности проектирования неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий, как особого класса сооружений, предусматривают применение естественной вентиляции: гравитационной, ветровой, активной аэрации. Данные ограничения накладывают определенные требования при расчете влажностных режимов наружных ограждений животноводческих помещений, особенно в холодный период года. Холодный период года. Под холодным периодом года считаем период года с температурой наружного воздуха ниже условной температуры, начиная с которой физиологических явных тепловыделений недостаточно для подогрева наружного воздуха ( tн tнр ). На рисунке 2.5 этот период назван зоной искусственного подогрева воздуха. Отметим обобщенность качественных закономерностей графоаналитического комплексного решения теплофизических задач теплового, влажностного и воздушного балансов производственных сельскохозяйственных зданий, 77 которые, несмотря на однотипность указанных зданий по объемно- планировочным решениям, не учитывают принципы организации воздухообменов и особенностей содержания в них животных (привязное, беспривязное, свободновыгульное и т.п.). В наиболее распространенных типовых проектах коровников на 200 голов КРС в климатической зоне с tн = –30 С условная наружная температура наружного воздуха лежит в пределах t нр 14... 16 С . С учетом того, что расчетная температура наиболее холодного месяца (января) в центральной части России t нI 12 С , то период времени в течение года с tнI tнр не превышает 8…10 суток. В этот период температура внутреннего воздуха при расчетном воздухообмене Gн.min (Lн.min), определяемом по (1.17), может понизиться до tв = 5…6 С. Однако такое относительно кратковременное понижение температуры tв практически не приводит к снижению удоев (рисунок 2.6, таблица 2.1) и не отражается на жизнедеятельности КРС. По данным [50] возможно содержание в помещениях без систем отопления коров массой 500 кг при tн = –17,3 С; массой 600 кг при tн = –19 С. 25 25 Удои молока, кг 20 20 2 Потребление корма, кг 1 15 15 10 10 0 0 40 tв, ºС -20 -10 0 10 20 30 Рисунок 2.6 – Влияние температуры среды: 1 – на потребление корма, 2 – на молочную продукцию коров 78 Таблица 2.1 – Влияние температуры окружающего воздуха на продуктивность молочных коров Источник [60] [60] [61] [61] [61] [61] [9] [93] [37] [32] [32] tв, С –1,0…–3,9 ниже –12,2 –18,0 Продуктивность (удои) не снижается значительное снижение снижение до –21,0 до –25,0 до –26,0 –40,0 –13,0 –10,0 –27,0 –32,0 –25,0…–35,0 0…–9,0 0 –5,0…–10,0 –15,0 –21,0 –29,0 –40,0 не снижается незначительное снижение снижение не наблюдалось прекращение удои 5,9 кг удои 10 кг снижение до 90 % снижение до 67 % резкое снижение снижение 100% снижение до 95 % снижение до 86 % снижение до 76 % снижение прекращение Примечания Увеличение потребления кормов Дополнительное кормление предотвращает снижение удоев Увеличение потребления кормов Расход кормов возрос на 23 % Для конюшен, по данным [85], в наиболее холодный период, когда тепловыделений животных недостаточно для возмещения потерь, допускается уменьшать подачу приточного воздуха до объема, необходимого для поддержания минимально нормируемой внутренней температуры tв, не поддерживая в этот период относительную влажность приточного воздуха. В холодный период года допускается снижение удельных воздухообменов до 2,5…3,0 м3/(чц) и даже ниже [97]. В реальных условиях России по литературным данным и нашим собственным исследованиям коровников организованная естественная или механическая вентиляция, как правило, отсутствуют полностью. Как отмечается в [32], даже полное отсутствие вентиляции практически не меняет газовый состав воздуха в коровниках. В то же время даже при t нр t н в коровниках наблюдается туманообразование (особенно вблизи регулярно открываемых ворот), конденсация водяных паров на внутренних поверхностях ограждений, льдообразование на окнах. Отметим, что некоторые исследователи допускают временную конденсацию водяных паров на внутренних поверхностях [127]. 79 Проведенный анализ обосновывает предположение, что даже в холодный период года при искусственном подогреве воздуха ( tнр tн ) в животноводческие неотапливаемые помещения должно подаваться минимальное количество наружного воздуха за счет естественных источников. Гравитационные системы вентиляции должны быть закрыты, подача воздуха возможна за счет ветрового давления при строгом регулировании воздухораспределения в рабочей зоне помещения. Переходный период года. Переходными периодами года считаем периоды года со стороны осени или весны, когда температура наружного воздуха лежит в пределах от tнр до tнmax (на рисунке 2.5 этот промежуток назван зоной естественной .е вентиляции). Температура tнmax соответствует допустимой температуре внутренне.е го воздуха tв, начиная с которой возможна активная аэрация помещений (открытые окна, ворота и т.п.) при привязном содержании животных. При свободновыгульном содержании температура tнmax соответствует времени начала выпаса жи.е вотных. Наибольшая нагрузка на системы естественной вентиляции наблюдается при удалении теплоизбытков в период, близкий к температурам tнmax (точка Б на .е пересечении Gp и GQ на рисунке 2.5). Естественный воздухообмен в помещении e осуществляется при совместном действии гравитационной и горизонтальной систем вентиляции. Теплый период года. Теплым является период года с температурой наружного воздуха выше tнmax (рисунок 2.5). В этот период в помещениях находятся только .е животные с привязным содержанием. Для снижения температуры воздуха в помещении используются все доступные способы естественной вентиляции: гравитационная, ветровая, активная аэрация. Основная нагрузка ложится на системы активной организованной аэрации через открытые окна, ворота, технологические проемы. Начиная с температуры наружного воздуха tн.е, необходимо использовать механическую вытяжную вентиляцию (при неорганизованной подаче приточного 80 воздуха). Возможности естественной вентиляции в этот период полностью задействованы, но недостаточны для удаления из помещения избытков теплоты. В некоторых случаях при привязном содержании высокопродуктивных или элитных животных, особенно в южных районах страны, возможно искусственное охлаждение приточного воздуха. 2.2.1. Ограничения по влажностному режиму многослойных конструкций Теплофизические характеристики конструкций наружных ограждений зависят от влажностного состояния материальных слоев. Выбор состояния ограждения проводят в зависимости от влажностного режима помещений и зоны строительства. Определяющее влияние на влажностный режим ограждений оказывает наружная среда и степень влажности помещений. Для однородных конструкций таких сооружений теплофизические характеристики материалов следует принимать по графе Б* СНиП [105] (расчетные величины коэффициентов теплопроводности строительных материалов, соответствующие условию Б, следует увеличивать на 10 % ). В нормативном методе расчета влажностного режима наружных ограждений не учитывается расположение материального слоя в конструкции, поэтому его можно применять только для однослойного ограждения. Нами обоснована и предложена методика расчета влажностного режима многослойного ограждения путем замены его однослойным по аналогии с методом конечных разностей температур при нестационарной теплопередаче через ограждение [А4]. На рисунке 2.7 показана конструкция ограждения: конструктивный слой толщиной 1, м, (1), имеющий коэффициент паропроницаемости 1, г/(мчПа); тепловая изоляция 2 и 2 (2), конструктивный слой 3, 3 = 1 (3). Слой тепловой изоляции приводим к эквивалентной толщине конструктивного слоя δ*2 δ 2μ 1 /μ 2 , м. Полная толщина ограждения в координатах p– составит δ об δ1 δ*2 δ 3 . Таким образом, многослойное ограждение приведено к однослойному. 81 p, Па 1 , 1 2 , 2 3 , 3 1 pв pн 1 , 1 об 3 , 1 * 2 , 1 , м Рисунок 2.7 – К расчету влажностного режима многослойного ограждения 3. Нормирование величины сопротивления влагопередаче 2.3.1. Общий методический подход За основу нормирования сопротивления теплопередаче неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий принят удельный тепловой поток qбн (1 m)Qб / F (1.11, 1.12). Требуемое сопротивление влагопередаче RΘтр , м2∙ч∙ºВ/кг, предлагается определять по следующей зависимости [А3, А8], аналогичной (1.11): RΘтр в н в н , iн нβ Θв (2.30) где н – перепад потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции, ºВ. За основу нормирования принят удельный поток влаги через ограждение iн, кг/(м2ч), равный i н Θ нβ Θв . (2.31) 82 Обоснование этого принципиального положения заключается в следующем. В главе 1 показано, что неотапливаемые производственные сельскохозяйственные здания и сооружения относятся к специальному классу по нормированию теплофизических характеристик наружных ограждений. В разделах 1.4 и 2.2.1 проведен анализ существующих методов нормирования сопротивления теплопередаче и показаны границы использования естественных источников энергии (утилизация биологической теплоты), а также области применения естественной вентиляции для поддержания допустимых параметров микроклимата в помещениях. Физический смысл принятого положения по нормированию рассеивания избытков влаги через наружные ограждения следующий. Через наружные ограждения должна удаляться влага, выделяющаяся в процессе жизнедеятельности животных, птиц, хранящейся продукции. Такая необходимость диктуется предотвращением увлажнения материала наружных ограждений, влекущего снижение их теплозащитных характеристик, подобранных в результате теплотехнических расчетов. Теплотехнические расчеты производственных сельскохозяйственных зданий различного функционального назначения позволяют обосновывать близкие к оптимальным объемно-планировочные решения зданий и конструкций наружных ограждений с учетом технологических и технико-экономических показателей. Необходимость нормирования требуемого сопротивления влагопередаче RΘтр заключается в важности поддержания круглогодичного влажностного режима ограждений при расчетных условиях для предотвращения снижения теплотехнических показателей теплового контура здания. Таким образом, нормирование сопротивления теплопередаче R0тр и сопротивления влагопередаче RΘтр наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий являются едиными взаимозависимыми процессами. Они могут быть решены только комплексно на основе выявленных и наперед заданных конструктивных особенностей наружных ограждающих конструкций. Приоритетным является расчет сопротивления теплопередаче наружных ограждений (для стабилизации температуры внутреннего воздуха). Расчетное сопротивление влагопередаче 83 должно способствовать поддержанию теплофизических характеристик ограждений в холодный период года в диапазоне принятых в теплотехнических расчетах величин. В практике проектирования и эксплуатации наружных ограждающих конструкций неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий могут наблюдаться конкретные случаи преобладания требований ограничения влагопередачи через ограждение по отношению к потерям теплоты. Изменение конструкций наружных ограждений по требованиям RΘтр не должно приводить к снижению теплотехнических характеристик ограждений, к изменению тепловых балансов помещений в сторону увеличения дефицита теплоты. Принятие за основу переноса влаги разности потенциалов влажности, как обобщающей силы переноса теплоты и влаги, позволили рассматривать как стационарные, так и нестационарные процессы в ограждающих конструкциях. Перепад потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции н , В, определялся нами экспериментально (глава 3). 2.3.2. Коэффициент влагообмена внутренней поверхности ограждения Точное определение коэффициента влагообмена внутренней поверхности ограждения β Θв , кг/(ч∙м2∙ºВ), является сложной задачей. Для оценки величины β Θв была сделана попытка взять за основу результаты исследований процессов тепло- и массообмена при обработке воздуха в контактных аппаратах [62]. При адиабатном процессе увлажнения и молярном переносе отношение коэффициентов теплоотдачи и массообмена (число Льюиса) равно: α t / α d cв . (2.32) Для характеристики различных сочетаний начальных состояний воздуха и влажной поверхности (воды) введен параметрический критерий [62]: О т Т м.т Tпов / Tв Tм.т . (2.33) 84 В холодный период года доминирующий температурный режим внутренней поверхности наружного ограждения Tпов характеризуется Tпов > Тм.т (Тм.т – температура мокрого термометра поверхности), температура внутреннего воздуха Tв > Тпов. В результате тепломассообмена повышается энтальпия воздуха и понижается температура поверхности ограждения. На рисунке 2.8 показаны сочетания начальных параметров воздуха и влажной внутренней поверхности наружного ограждения, характерных для возможных процессов тепломассообмена на поверхности, а на рисунке 2.9 – фрагмент графика изменений соотношений опытных значений переноса для различных сочетаний начальных параметров внутреннего воздуха и влажной внутренней поверхности наружного ограждения, выраженных через критерий Oт. Пользуясь рисунком 2.9, можно применительно к ограждающим конструкциям оценить границы, в которых возможно использовать методы расчетов, основанные на постоянстве коэффициентов тепло- и массопередачи (числа Льюиса). Имеет место аналогия между тепло- и массообменном при в100 % (случаи В-1, В-3 на рисунках 2.8 и 2.9), т.е. отношение (2.32) выполняется и теплооб- = n co st 3 В 2 1 % t = const tм.т co ns t d = const i = 00 =1 Рисунок 2.8 – Сочетания начальных параметров для процессов тепломассообмена на поверхности ограждения t /d 0,5 1 2 2– 3 Случай 3 0,4 0,3 0,2 0,1 0,04 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 От Рисунок 2.9 – Фрагмент отношений опытных коэффициентов переноса для различных режимов тепломассообмена на поверхности наружных ограждений 85 менное число Нуссельта равно диффузионному ( Nu t Nu d ). Такое же явление имеет место при отсутствии в начальный момент температурного напора (Тпов = =Тв), когда величина критерия От = –1. Данное положение подтверждается также исследованиями, приведенными в [42, 58, 80]. Нестационарные условия тепломассообмена на поверхностях наружных ограждений, наличие очагов локальной конденсации водяных паров на внутренних поверхностях ограждений, отсутствие случаев совпадения с термодинамическими процессами обработки воздуха, показанными на рисунках 2.8 и 2.9, не позволяют использовать число Льюиса (2.32) для определения коэффициентов массообмена на поверхности при перемещении водяных паров через конструкции. Другими словами, коэффициент массообмена не может быть определен из равенства теплообменных и диффузионных чисел Нуссельта. Для аналитического определения коэффициента массообмена было проведено сопоставление диффузионного Nud и массообменного Nu чисел Нуссельта. Число Nu аналогично диффузионному числу Nud, но учитывает в качестве движущей силы разность потенциалов влажности [15, 17]: β в l Nu , χВ (2.34) где l – определяющий размер поверхности в направлении потока воздуха, м. Коэффициент влагопроводности воздуха χв, кг/(м∙ч∙ºВ), определяется по графической зависимости χв(Θ) (рисунок 2.10), приведенной в [17]. Неизвестным в уравнении (2.34) является величина массообменного числа Нуссельта Nu . Вопрос массообмена в процессе увлажнения мало изучен. В работе [73] приведена графическая зависимость между lgNu d и lg[Grd Prd 1в.44 ] (рисунок 2.11), построен1.15 ная на основе экспериментальных данных. По графической зависимости определяем значения Nu d в процессе увлажнения, которые лежат в пределах от 1,6 до 7,9. Аналитическая зависимость, соответствующая графику, приведенному на рисунке 2.11, имеет вид: Nu d 0,45 105 Grd Prd 1в, 44 , 1,15 (2.35) 86 7 χв·10 , кг/(м·с·º В) lgNud 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0 Θ, ºВ 50 100 150 200 250 300 0, 9 0, 8 0, 7 0, 6 0, 5 0, 4 0, 3 0, 2 5, 6 5, 7 5, 8 5, 9 6, 0 6, 1 6,2 1,15 1,44 lg[(Grd ∙Prd ) φв ] Рисунок 2.10 – Зависимость коэффи- Рисунок 2.11 – Зависимость между lgNud в циента влагопроводности воздуха от процессе увлажнения и lg[(Grd∙Prd)1,15в1,44] потенциала влажности [17] [73] где Grd – диффузионное число Грасгофа; Prd – диффузионное число Прандтля; φв – относительная влажность воздуха у поверхности увлажняемого материала, доли. Пределы изменения величины Grd Prd представляется возможным определить путем подстановки в (2.35) последовательно минимальных и максимальных значений диффузионного числа Нуссельта Nud и относительной влажности воздуха φв, при которой проводились исследования: при Nud = 1,6 и φв = 0,45 произведение Gr d Gr d Prd 182438 ; при Nud = 7,9 и в = 0,1 произведение Prd 269107 . Среднее из полученных значений Grd Prd 225773 . Подставив осредненную величину Grd Prd 225773 в (2.35), имеем зави- симость: Nu 0,45 105 2257731,15 в 1, 44 ; Nu 6,46 в 1, 44 . (2.36) Зависимость (2.36) качественно и количественно описывает физические процессы тепломассообмена на основе градиента потенциала влажности. По известной величине числа Nu возможно аналитическое нахождение коэффициента 87 влагообмена внутренней поверхности ограждения Θв , кг/(м2чВ). Такой расчет возможен только при равенстве по абсолютной величине диффузионного и массообменного чисел Нуссельта ( Nu d Nu Θ ). Однако закономерностей и условий выполнения такого равенства нами в технической и специальной литературе не обнаружено. Таким образом, не представляется возможным определять аналитически коэффициент влагообмена Θв , а, следовательно, и требуемое сопротивление влагопередаче наружных ограждений производственных сельскохозяйственных зданий RΘтр по зависимости (2.30). 2.3.3. Методика расчета коэффициента влагообмена Неотапливаемые производственные сельскохозяйственные здания по нормированию теплофизических характеристик теплового контура выделены в специальный класс (раздел 1.4). Особенностью формирования в них температурновлажностных параметров микроклимата является как наличие постоянных круглогодичных явных тепловыделений теплоты, так и постоянных биологических и физиологических выделений влаги от животных, птиц, хранящейся продукции (раздел 1.5, приложение А). Поэтому через наружные ограждения должна удаляться не только избыточная теплота, но и накапливающаяся в помещении влага. Расчет количества физиологической и биологической влаги, выделяемой животными, птицей, сочным растительным сырьем Gвл, кг/ч, приведен в разделах 1.4, 1.5. Определение дополнительного количества испаряющейся в помещении влаги от навоза, помета, подстилки, пола, поилок, систем навозоудаления Gвлд , кг/ч, дано в [21, 24]. Общее количество выделяемой в воздух помещения влаги составляет: Gвло Gвл Gвлд . Естественная вентиляция производительностью Gн. (2.37) min, кг/ч, (Lн. min, м3/ч), определяемой по (1.17), обеспечивает в расчетных условиях удаление выделяющихся водяных паров до температуры наружного воздуха t нр , С, начиная с которой в помещении наблюдается дефицит теплоты (формула 1.19, рисунок 2.5). В 88 этот интервал времени (до 15 суток в год), когда tн tнр , подача наружного воздуха практически прекращается. В помещении начинает скапливаться влага, относительная влажность воздуха повышается практически до в = 95…100 %, происходит интенсивная конденсация водяных паров на внутренних поверхностях ограждений, увлажнение последних и образование наледи на окнах. Именно данные экстремальные температурно-влажностные условия в помещениях неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений следует принимать за расчетные. Рассматриваемые здания обычно одноэтажные, прямоугольной в плане формы, бесчердачные. При закрытых воротах, дверях и окнах при отсутствии вентиляции влага может удаляться только через наружные стены и покрытия площадью F = Fст + Fпокр, м2. Поэтому расчетный (нормируемый) удельный поток влаги через них iн, кг/(м2ч), составляет: i н Gвло F . (2.38) Приравнивая значения iн по (2.31) и (2.38), имеем: н Θв Gвло F . (2.39) Коэффициент влагообмена Θв , кг/(чм2В), равен: Gвло . F н Θ в (2.40) Полученная аналитическая зависимость (2.40) по определению коэффициента влагообмена Θв однозначно характеризует требуемую интенсивность влагообмена на внутренних поверхностях наружных ограждений [A4]. Она взаимоувязывает температурно-влажностные параметры среды и наружных ограждений (н, В): с объемно-планировочными и конструктивными решениями зданий (F, м2); с технологией производства, видом животных, птиц, хранящегося сырья, режимами эксплуатации ( Gвло , кг/ч). Рассчитанные по (2.30) значения требуемого сопротивления влагопередаче RΘтр , м2чВ/кг, однозначно характеризуют и учитывают индивидуальные особен- 89 ности каждого из видов неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений, их индивидуальное функциональное назначение. 2.4. Анализ зависимостей по расчету потенциала влажности Расчет значений потенциалов влажности Θ, ºВ, может быть осуществлен на основе аналитических зависимостей (1.48…1.52) и (1.53…1.56), представленных в работах [11] и [69]. С целью дальнейшего использования одной из указанных зависимостей нами был проведен сравнительный анализ результатов, рассчитанных по формулам (1.48…1.52) (потенциал Θ1, ºВ) и (1.53…1.56) (потенциал Θ2, ºВ) для воздуха на основе климатических данных г. Тольятти [A7]. Исходные данные получены в Тольяттинской специализированной гидрометеорологической обсерватории (приложение Б). Расчет потенциалов влажности наружного воздуха проводился по среднесуточным значениям температуры tн, °C, и относительной влажности φн, %, наружного воздуха для периода с 1997 по 2007 гг.. Расчет по зависимостям (1.48…1.52) осуществлялся без учета последних двух слагаемых ввиду незначительного их влияния на конечные результаты (невязка до 4 %). На основании выполненных расчетов Θ1 и Θ2, ºВ, были построены зависимости годового хода потенциалов влажности наружного климата г. Тольятти (рисунок 2.12). Из представленных графиков можно сделать вывод, что значения потенциалов влажности наружного воздуха н, В, вычисленные как по зависимоΘн, °В 30,0 Θ1, В Θ2, В 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 мес. декабрь ноябрь октябрь сентябрь август июль июнь май апрель март февраль январь 0,0 Рисунок 2.12 – Годовой ход потенциалов влажности 1 и 2 наружного климата г. Тольятти 90 стям (1.48…1.52), так и по зависимостям (1.53…1.56) в холодный период года практически совпадают. Это подтверждает возможность использования в инженерных расчетах влажностного режима ограждений производственных сельскохозяйственных зданий обеих видов зависимостей. Расхождения значений потенциалов влажностей в теплый период года были обусловлены влиянием на величину потенциала влажности солнечной радиации, которая не учитывалась нами при расчете характеристик Θ1. Зависимости потенциалов влажности Θ1 и Θ2 от температуры наружного воздуха tн, ºС, и его относительной влажности н, %, в г. Тольятти даны на рисунках 2.13…2.16. Где также наблюдается достаточная для инженерных расчетов сходимость полученных результатов значений потенциалов влажности Θ1 и Θ2, рассчитанных по предлагаемым аналитическим зависимостям. Максимальная невязка для холодного периода года не превышает 12,2 % при н = 50 %; 10,8 % при н = 60 %; 9,2 % при н = 70 %; 8,6 % при н = 80 %. Поскольку величина потенциала влажности будет применяться при расчете ограждающих конструкций сельскохозяйственных зданий в холодный период года, а расчет по формулам (1.48…1.52) ограничен температурой воздуха tн = = –20 ºС, в дальнейших расчетах будем использовать зависимости (1.53…1.56), пригодные для определения значений потенциалов влажности воздуха в любых диапазонах температур и относительных влажностей. Θн,°С 20,0 Θ1 φн = 50 % Θ2 φн = 50 % 15,0 10,0 5,0 t н, °C 0,0 -30 -20 -10 0 10 20 Рисунок 2.13 – Зависимость потенциалов влажности наружного воздуха 1 и 2 от температуры tн при относительной влажности воздуха н=50 % 91 Θ н,°С 25,0 Θ1 φн = 60 % Θ2 φн = 60 % 20,0 15,0 10,0 5,0 t н, °C 0,0 -30 -20 -10 0 10 20 Рисунок 2.14 – Зависимость потенциалов влажности наружного воздуха 1 и 2 от температуры tн при относительной влажности воздуха н=60 % Θн,°С 30,0 Θ1 φн = 70 % Θ2 φн = 70 % 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 t н, °C 0,0 -30 -20 -10 0 10 20 Рисунок 2.15 – Зависимость потенциалов влажности наружного воздуха 1 и 2 от температуры tн при относительной влажности воздуха н=70 % Θ н,°С 30,0 Θ1 φн = 80 % Θ2 φн = 80 % 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 t н, °C 0,0 -30 -20 -10 0 10 20 Рисунок 2.16 – Зависимость потенциалов влажности наружного воздуха 1 и 2 от температуры tн при относительной влажности воздуха н=80 % 92 Выводы по главе 2 1. Математические закономерности теории влагопереноса через наружные ограждения производственных сельскохозяйственных зданий на основе понятия потенциала влажности основываются на единстве и аналогии физических явлений тепло- и массопереноса. 2. Приведены теоретические обоснования и получены аналитические зависимости для расчетов коэффициентов влагопроводности любого строительного материала в шкале потенциала влажности. Разработанная методика позволяет определять коэффициент влагопроводности как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации однослойных (2.21) и многослойных наружных ограждений (2.25…2.27). 3. Обоснованы ограничения при расчете сопротивления влагопередаче наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий, связанные с особенностями функционального назначения помещений, технологиями производства, способами поддержания оптимальных или допустимых параметров микроклимата: – по использованию энергии; – по интенсивности естественной вентиляции; – по влажностному режиму многослойных конструкций. 4. В разработанной методике нормирования требуемого сопротивления влагопередаче ограждений за основу принят нормируемый удельный поток влаги. Необходимость однозначного, объективного по конечным теплофизическим показателям нормирования требуемого сопротивления влагопередаче заключается в обязательном поддержании круглогодичного влажностного режима наружных ограждений для предотвращения снижения теплотехнических показателей теплового контура зданий. Нормирование сопротивления теплопередаче и сопротивления влагопередаче наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий является единым взаимосвязанным процессом. 5. Расчетными при определении сопротивления влагопередаче (2.30) являются параметры наружного воздуха в холодный период года с температурой ниже 93 условной температуры t нр для неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий. Разработанная методика нахождения коэффициента влагообмена внутренних поверхностей наружных ограждений (2.40) с учетом экспериментально полученных значений разностей потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренних поверхностей наружных ограждений однозначно характеризует количественные показатели сопротивления влагопередаче наружного ограждения неотапливаемого сельскохозяйственного здания любого функционального назначения. 6. Сравнительный анализ аналитических зависимостей по расчету величин потенциалов влажности воздуха, имеющихся в литературе, показал, что предпочтение в инженерных расчетах следует отдавать зависимостям (1.53…1.56) из-за возможности определения значений потенциалов влажности воздуха в любом диапазоне температур и относительных влажностей. 94 ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ Разработанная и уточненная методика нормирования тепловых и влажностных характеристик наружных ограждающих конструкций производственных сельскохозяйственных зданий на основе теории потенциала влажности в качестве основной величины, оценивающей влагозащитные свойства ограждений, включает величину нормирования удельного потока влаги через ограждение i н ΔΘ нβ Θв , кг/(ч∙м2). Ввиду недостаточной изученности и отсутствия необходимых в инженерных расчетах данных о величине нормируемого перепада потенциалов влажности н , ºВ, задачей проводимых экспериментальных исследований является определение значения перепада потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции здания коровника, Э , ºВ, в холодный период года. 3.1. Объект исследования и план проведения экспериментов Объектом исследования является здание коровника №11 круглогодичного беспривязного содержания на 200 коров молочного направления, расположенного в с. Васильевка Ставропольского района Самарской области (рисунки 3.1 и 3.2). Продольная ось здания ориентирована в направлении «СВ–ЮЗ», окна обращены на северо-запад и юго-восток. Здание коровника одноэтажное, со стоечно-балочным каркасом, в плане однопролетное длиной 78,0 м, шириной 21,0 м, шаг стоек 6,0 м. Высота помещения в коньке 4,15 м. Здание коровника представляет единый строительный объем (6984 м3), площадь пола 1684 м2. В торцах здание снабжено распашными металлическими воротами размером 3,0х3,0 м, в продольных стенах предусмотрены окна размером 1,8х0,6 м в количестве 24 шт. с открывающимися фрамугами. Оконные проемы с двойным остеклением в спаренных деревянных переплетах. 95 Рисунок 3.1 – Внешний вид здания коровника в с. Васильевка Рисунок 3.2 – Помещение коровника в с. Васильевка 96 Наружные стены здания железобетонные каркасно-панельные толщиной 0,4 м; полы бетонные; бесчердачное покрытие из железобетонных сборных плит толщиной 0,03 м. Кровля двухскатная из профилированной стали толщиной 0,9 мм. Вдоль конька по всей длине здания расположен светоаэрационный фонарь. Конструкции пола, наружной стены и бесчердачного покрытия коровника приведены на рисунках 4.3, 4.4, 4.6. Коровник неотапливаемый. Система вентиляции естественная: приток в холодный и переходный периоды года осуществляется через неплотности наружных ограждений, в теплый период года применяется активная аэрация через открытые оконные фрамуги, ворота; вытяжка осуществляется через светоаэрационный фонарь. Проводимые экспериментальные исследования по определению перепада потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренних поверхностей наружных ограждающих конструкций представляют собой пассивный эксперимент (наблюдение). При его проведении внешние климатические условия, в которых находился объект исследования, изменялись естественным образом, целенаправленные внешние воздействия на объект исследования с целью изменения его состояния не организовывались. Конкретные эксперименты проводились в холодный период года, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха равной +10 °C и ниже, один раз в неделю с 15.10.2010 г. по 22.04.2011 г.. Общие наблюдения за особенностями динамики формирования параметров микроклимата в коровнике осуществляются с 2009 г. по настоящее время. В процессе исследования выполнялись следующие замеры: температура наружного воздуха tн, ºС, температура внутреннего воздуха в помещении коровника по показаниям сухого и мокрого термометров tс и tм, ºС, температура внутренней НС поверхности наружной стены τ в.п , ºС, температура внутренней поверхности бесБП чердачного покрытия τ в.п , ºС, а также температура внутренней поверхности окон- ного остекления τ Ов.п , ºС. 97 Замеры температуры и относительной влажности внутреннего воздуха проводились в центре помещения коровника в верхней части рабочей зоны на высоте 1,5 м от уровня пола при помощи аспирационного психрометра МВ-4М. Температура наружного воздуха определялась вблизи здания коровника при помощи аспирационного психрометра МВ-4М. Температуры внутренних поверхностей наружной стены, покрытия и оконного остекления находились инфракрасным термометром DT8859, при этом количество контрольных точек составляло 25, 24 и 12, соответственно, за один опыт (рисунок 3.3). Определение необходимого количества измерений приведено в разделе 3.4 и приложении Г. 3.2. Характеристики контрольно-измерительных средств Психрометр аспирационный МВ-4М (рисунок 3.4), заводской номер №4662, год выпуска 1991 имеет диапазон измерения относительной влажности воздуха от 10 до 100 % при температуре окружающей среды –10…40 ºС. Диапазон измерения температуры от –10 до 51 ºС, максимальная возможная погрешность прибора ± 0,1 ºС. Вычисление относительной влажности воздуха осуществляется по психрометрическим таблицам [7] и ГОСТ 8.524-85 [45]. Инфракрасный термометр DT8859 (рисунок 3.5), заводской номер №0.06023213, год выпуска 2011 предназначен для бесконтактного измерения температуры поверхностей с больших расстояний при помощи встроенного лазерного указателя. Диапазон измерения температуры от –50 до 1600 ºС, время измерения 1 с, максимальная возможная погрешность прибора 2 ºС. Порядок работы с прибором: выбирается режим измерения средней температуры объекта (AVG); устанавливается коэффициент теплового излучения материала, температура которого измеряется (для бетона – 0,94, для стекла – 0,92); лазерный луч направляется на измеряемый объект; считывается показание температуры с дисплея прибора. 98 Бесчердачное покрытие 39 38 ,0 11 м 2,0 м 56 Окно 1,8х0,6 м 51 50 31 1 29 30 6 28 26 27 11 37 16 35 36 21 34 32 33 58 57 2 7 12 17 22 5 3 4 10 9 8 15 13 14 20 19 18 25 23 24 54 53 52 59 47 46 45 44 60 40 61 41 48 42 43 49 55 Точки замеров Наружная стена 6,0 м Рисунок 3.3 – Контрольные точки замеров температур внутренних поверхностей ограждающих конструкций помещения коровника Рисунок 3.4 –Психрометр аспирационный МВ-4М Рисунок 3.5 – Инфракрасный термометр DT8859 99 3.3. Проверка результатов наблюдений на соответствие их нормальному закону распределения Использование методов статистической обработки результатов наблюдений правомерно лишь в случае их нормального распределения. Для оценки отклонения эмпирического распределения от нормального вводятся специальные характеристики – асимметрия и эксцесс. В случае нормального распределения обе эти характеристики должны быть малы, о чем судят по сравнению с их среднеквадратичными погрешностями, равными: 6n 1 ; n 1n 3 (3.1) 24nn 2 n 3 , n 12 n 3n 5 (3.2) для асимметрии as для эксцесса ek где n – объем выборки (количество измерений). Если ни одна из указанных характеристик по абсолютному значению не превышает в 2…3 раза свою среднеквадратичную погрешность, вычисленную по (3.1) и (3.2), то можно предположить близость этого распределения к нормальному [76]. Асимметрия эмпирического распределения определяется равенством as m3 σ 3B , (3.3) где m3 – центральный эмпирический момент третьего порядка; σ В – выборочное среднеквадратичное отклонение. Эксцесс эмпирического распределения определяется равенством: ek m4 σ 4B 3 , (3.4) где m 4 – центральный эмпирический момент четвертого порядка. Эмпирические моменты 3-го и 4-го порядков вычисляются методом произведений по формулам [40, 41]: m3 [ M 3* 3M 1* M 2* 2M 1* ]h3 ; 3 (3.5) m4 [ M 4M M 6M * 4 * 1 * 3 M * 2 1 * 2 3M ]h , * 4 1 4 100 где M k* – условный эмпирический момент порядка k, вычисленный для условных вариант: M k* ni uik n , (3.6) ui хi C h , (3.7) где ni – частота варианты; n ni – объем выборки; ui – условная варианта: где xi – наблюдаемая варианта; С – ложный нуль (новое начало отсчета), в качестве которого принимается любая варианта, расположенная примерно в середине вариационного ряда, (часто такая варианта имеет наибольшую частоту); h – шаг, т.е. разность между двумя соседними вариантами. Выборочное среднеквадратичное отклонение равно квадратному корню из выборочной дисперсии: σ В DВ . (3.8) Для вычисления выборочной дисперсии по условным моментам первого и второго порядков используется формула: DВ [ М 2* ( М 1* ) 2 ]h 2 . (3.9) Метод произведений предполагает вычисление условных моментов различных порядков вариационного ряда с равноотстоящими вариантами. На практике данные наблюдений не являются равноотстоящими числами, и требуется сведение первоначальных вариант к равноотстоящим. Для этого интервал, в котором заключены все наблюдаемые варианты, делится на несколько равных частичных интервалов, содержащих не менее 8…10 вариант. Затем находятся середины частичных интервалов, образующие собой последовательность равноотстоящих вариант. В качестве частоты каждой середины интервала принимается сумма частот вариант, попавших в соответствующий частичный интервал. С целью уменьшения ошибки, вызванной группировкой, при вычислении выборочной дисперсии делают поправку Шеппарда: 101 DB DB ( 1 / 12 )h 2 . (3.10) Проверка нормальности распределения результатов измерений температуры внутренней поверхности наружной стены осуществлялась по данным предварительных наблюдений за 15.10.2010 г., которые приведены в таблице 3.1. Количество выполненных замеров составляло n = 30. Таблица 3.1 – Результаты предварительных измерений температуры внутренней поверхности наружной стены № точек 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 τв.п, ºС 15,2 16,5 16,5 16,0 15,7 16,3 16,0 16,2 16,6 16,3 № точек 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 τв.п, ºС 16,2 15,9 16,3 16,5 16,2 17,2 17,6 17,4 17,3 17,0 № точек 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 τв.п, ºС 17,0 17,4 16,9 17,0 17,3 16,5 16,8 17,0 16,5 15,7 Ниже представлена выборочная совокупность объема n = 30: варианта xi 15,2 15,7 15,9 16,0 16,2 16,3 16,5 16,6 частота ni 1 2 1 3 2 3 5 1 варианта xi 16,8 16,9 17,0 17,2 17,3 17,4 17,6 частота ni 1 1 4 1 2 2 1 Далее первоначальные варианты сводятся к равноотстоящим, для чего интервал от 15,2 до 17,6 разбивается на четыре частичных интервала: 15,2…15,8; 15,8…16,4; 16,4…17,0; 17,0…17,6. Середины частичных интервалов образуют новые равноотстоящие варианты yi: y1 = 15,5; y2 = 16,1; y3 = 16,7; y4 = 17,3. В качестве частоты n1 варианты y1 принимается сумма частот, попавших в первый интервал: n1 = 1 + 1 = 2. Аналогично вычисляются частоты остальных вариант, и получается распределение равноотстоящих вариант: варианта yi: частота ni: 15,5 3 16,1 9 16,7 12 17,3 6 102 Для удобства расчета составляется расчетная таблица 3.2, в качестве ложного нуля выбирается варианта 16,7, которая имеет наибольшую частоту. niui3 –24 –9 0 6 niui4 48 9 0 6 ni(ui + 1)4 3 0 12 96 ∑ ni(ui + 1)4 = 111 ni(ui + 1)2 3 0 12 24 ∑ niui4 = 63 niui2 12 9 0 6 ∑ niui3 = –27 niui –6 –9 0 6 ∑ ni(ui + 1)2 = 39 ui –2 –1 0 1 ∑ niui2 = 27 ni 3 9 12 6 ∑ ni = 30 yi 15,5 16,1 16,7 17,3 ∑ niui = –9 Таблица 3.2 – Расчет асимметрии и эксцесса эмпирического распределения значений температуры внутренней поверхности наружной стены Далее вычисляются условные моменты первого, второго, третьего и четвертого порядков: M * 1 nu M * 4 nu i i n i n 4 i 2 3 i i 9 ni u 27 0,9 ; M * ni u 27 0,9 ; 0,3 ; M 2* 3 30 n 30 n 30 63 2,1 . 30 Определяются центральные эмпирические моменты третьего и четвертого порядков (шаг h = 0,6): m3 [ M 3* 3M 1* M 2* 2M 1* ]h3 [0,9 3 (0,3) 0,9 2 (0,3) 3 ]0,63 0,0311; 3 m4 [ M 4* 4 M 1* M 3* 6M 1* M 2* 3M 1* ]h 4 [2,1 4 (0,3) (0,9) 6 (0,3) 2 0,9 2 4 3 (0,3) 4 ] 0,6 4 0,192. После этого вычисляется выборочная дисперсия с учетом поправки Шеппарда: DВ [ M 2* M 1* ]h 2 [0,9 (0,3) 2 ] 0,62 0,292 ; 2 DB DB (1 / 12)h 2 0,292 (1 12) 0,6 2 0,262 . Находятся искомые асимметрия и эксцесс: 103 as ek m3 m3 0,0311 3 3 0, 232 ; 3 В 0,262 DВ m4 3 4В 3 0,203 . 0,192 0,262 4 Среднеквадратичные погрешности этих характеристик при числе измерений n = 30, равны: для асимметрии as для эксцесса ek 6n 1 n 1n 3 630 1 0,412 ; 30 130 3 24nn 2 n 3 24 3030 2 30 3 0,749 . 2 n 1 n 3n 5 30 12 30 330 5 Поскольку ни асимметрия, ни эксцесс по абсолютной величине не превосходят в 2…3 раза своих среднеквадратичных погрешностей (0,232 < 0,412; 0,203 < 0,749), следовательно, можно считать, что результаты измерений соответствуют нормальному закону распределения случайных величин и для их обработки возможно применение методов математической статистики. Нормальность распределения результатов измерений температур внутренних поверхностей оконного остекления и бесчердачного покрытия подтверждена путем проведения аналогичных расчетов, которые приведены в приложении В. Асимметрия и эксцесс эмпирического распределения температур на поверхности оконного остекления равны: a s 0,387 , ek 0,848 . Среднеквадратичные погрешности этих характеристик составляют as 0,582 , ek 0,917 . Для бесчердачного покрытия a s 0,057 , ek 0,811 ; as 0,386 , ek 0,711. Сравнение полученных величин (0,387 < 0,582; 0,848 < 0,917;0,057 < 0,386; 0,811/0,711= = 1,14 < 2) подтверждает, что результаты измерений подчиняются нормальному закону распределения. 3.4. Определение необходимого количества измерений Количество проводимых измерений n зависит от точности δ, с которой необходимо решить поставленную задачу. Количественной оценкой точности явля- 104 ется доверительный интервал для определения действительного значения измеряемой величины (математического ожидания Мх). При заданной доверительной вероятности Р и требуемой точности измерения δ, необходимое количество измерений можно определить заранее, при условии, что известно действительное значение среднеквадратичного отклонения σх, а экспериментальные данные подчиняются нормальному закону распределения. Количество измерений n, можно определить из выражения [108]: 2 n z 2 1 где z 1 2 2 2 x z 2 , 1 2 (3.11) x ; – квантиль нормированного нормального закона распределения порядка P 1 , определяемый по таблице П.2 [108]; 2 α – уровень значимости результата измерений, равный 1 P , где Р – доверительная вероятность, наиболее часто принимаемая равной P = 0,95; σх – действительное значение среднеквадратичного отклонения; δ – половина ширины доверительного интервала, т.е. требуемая точность определения измеряемой величины. На практике, как правило, число измерений не превышает 30 и, следовательно, значение фактической дисперсии σ 2х неизвестно, поэтому для расчетов используют исправленную дисперсию S х2 . В этом случае следует воспользоваться критерием Стьюдента и необходимое количество измерений определять из соотношения: 2 nt где 2 ,m S 2 x t2 ,m , (3.12) Sx ; t ,m – коэффициент Стьюдента (значение квантили статистики t порядка P 1 2 105 для числа степеней свободы m = n – 1), определяемый по таблице П.6 [108]; Sх – исправленное среднеквадратичное отклонение, определяемое по формуле: Sx 2 1 n xi xВ , n 1 i 1 (3.13) где n – количество измерений; xi – результат измерения i-ой величины; хВ – выборочное среднее арифметическое, определяемое по формуле: n хВ xi n . (3.14) i 1 Поскольку значение критерия Стьюдента tα,m зависит не только от уровня значимости α, но и от числа степеней свободы m, в свою очередь зависящего от количества измерений, уравнение (3.12) необходимо решать методом последовательных приближений. В качестве начального приближения задается число измерений, рассчитанных по формуле (3.11). Доверительный интервал для математического ожидания Мх случайной величины с нормальным законом распределения, построенным с доверительной вероятностью Р = 1 – α при неизвестном значении фактической дисперсии 2х определяется из неравенства [108]: хВ t α , m Sx S M x хВ t α , m x . n n (3.15) Из (3.15) следует, что половина ширины доверительного интервала равна t ,m Sx . n (3.16) Ниже приводится расчет необходимого количества измерений температуры НС внутренней поверхности наружной стены τ в.п , ºС, здания коровника на основании предварительных замеров, результаты которых приведены в таблице 3.1. 1. Определяется среднее арифметическое значение измеренных величин: n t В ti n 496,8 30 16,6 ºС. i 1 106 2. Рассчитывается значение исправленного среднеквадратичного отклоне- ния: Sx 3. 1 n ti t В n 1 i 1 2 1 9,95 0,59 ºC. 30 1 Вычисляется половина ширины доверительного интервала при уровне значимости α = 0,05 (доверительная вероятность Р = 0,95) и числе степеней свободы m = n – 1 = 30 – 1 = 29: t 0, 05; 29 Sx 0,59 S 0,59 2,045 0,22 ºC; x 2,68 . 0,22 n 30 Таким образом, точность определения измеряемой величины при количестве измерений n = 30 составляет δ = 0,37Sx. Максимально возможной погрешностью в научных работах принято считать величину δ = Sx [101, 102]. Зададимся точностью измерения равной δ = 0,42Sx (ε = 2,40). 4. Рассчитывается количество измерений n, задаваемое в качестве началь- ного приближения, по формуле (3.11): n z 2 0 ,05 ε 1,96 2 2,4 2 22 . 2 1 2 Затем, при m = n – 1 = 22 – 1 = 21 и t0,05;21 = 2,080 по формуле (3.12): n t02, 05; 22 2,0802 2,42 25 . 2 На следующей итерации t0,05;24 = 2,064, n t02, 05; 24 2,0642 2,42 25 . 2 Поскольку результаты двух последних итераций близки по значению, принимаем за искомое значение количество измерений n = 25. В результате аналогично проведенных расчетов, представленных в приложении Г, получены следующие значения необходимого количества измерений температур внутренней поверхности бесчердачного покрытия и внутренней поверхности остекления оконного проема: nпокр. = 24; nокна = 12. 3.5. Обработка результатов натурных экспериментов 3.5.1. Результаты обработки температурно-влажностных параметров Полные результаты замеров температур наружного воздуха, внутреннего воздуха по сухому и мокрому термометрам, вычисленная на основании психро- 107 метрических таблиц [7] относительная влажность внутреннего воздуха, а также температуры внутренних поверхностей наружной стены, бесчердачного покрытия и оконного остекления здания коровника приведены в приложении Д. В качестве примера приведены результаты замеров изучаемых параметров, полученные 19.01.2011 г. при температуре наружного воздуха tн = –14 C (таблица 3.3). Графическое изображение результатов экспериментов приведено на рисунках 3.6…3.8. Как видно из графиков, зависимости температур внутренних поНС верхностей от температуры наружного воздуха τ в.п f (tн ) , τ Ов.п f (tн ) , τ вБП f (tн ) близки к линейным (невязка не превышает 7 %). Отклонения экспериментальных Таблица 3.3 – Результаты натурных исследований температурно-влажностного режима коровника Дата: 19.01.2011 Параметры наружного и внутреннего воздуха tн = –14 ºС; tс = 8,4 ºС; tм = 7,7 ºС; φв = 90 %. Температура внутренних поверхностей ограждений стена окно покрытие № точек НС tв.п , С № точек tОв.п , С № точек t БП , ºС в.п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 2,7 3,0 2,4 2,1 2,0 2,8 2,4 3,0 3,5 3,0 3,5 3,5 5,0 4,9 4,2 6,7 7,1 7,2 7,2 6,0 8,0 7,8 7,7 7,1 6,6 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 0,5 1,0 2,1 2,0 2,3 2,5 1,5 1,8 2,4 1,4 1,5 3,0 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 7,7 7,7 7,7 8,0 8,0 7,9 8,1 8,4 8,4 8,3 8,4 8,3 8,2 8,5 8,5 8,6 8,6 8,6 9,0 9,1 9,1 9,1 9,0 8,7 108 О τ НС в.п. τ , С, ºС y = 0,63x + 10,36 в.п 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 -5,0 t н, ºС -10,0 -25,0 -20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 Рисунок 3.6 – Результаты измерений температуры внутренней поверхности стены здания коровника в зависимости от температуры наружного воздуха О , С τOв.п. τ в.п , ºС y = 0,63x + 10,36 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 -5,0 t н, ºС -10,0 -25,0 -20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 Рисунок 3.7 – Результаты измерений температуры внутренней поверхности остекления оконного проема здания коровника в зависимости от температуры наружного воздуха 109 БП БП С ττ в.п.в.п, ,ºС y = 0,5627x + 16,602 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 t н, ºС 0,0 -25,0 -20,0 -15,0 -10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 Рисунок 3.8 – Результаты измерений температуры внутренней поверхности бесчердачного покрытия здания коровника в зависимости от температуры наружного воздуха точек от прямой линии объясняется нами возможными колебаниями температур внутреннего воздуха в помещении коровника (раздел 4.2). Зависимости температур внутренних поверхностей могут быть описаны линейными уравнениями вида y = kx + b: – для внутренних поверхностей наружных стен (рисунок 3.6): t НС 0,57tн 12,39 ; в.п (3.17) – для внутренних поверхностей остекленных оконных проемов (рисунок 3.7): t Ов.п 0,63t н 10,36 ; (3.18) – для внутренних поверхностей бесчердачного покрытия (рисунок 3.8): t БП 0,56tн 16,60 . в.п (3.19) Зависимости (3.17…3.19) являются основными при аналитическом расчете потенциалов влажности в.п на внутренних поверхностях теплового контура коровника. 110 Анализ графиков (рисунки 3.6…3.8) показывает, что наиболее низкую температуру внутренних поверхностей имеет остекление окон. Температура поверхностей наружных стен из железобетонных панелей более высокая. Наибольшую температуру имеет поверхность бесчердачного покрытия, что можно объяснить наличием «тепловой подушки» у перекрытия. По данным проведенного наблюдения значения относительной влажности в исследуемом коровнике колеблются в пределах 81…99 %. Графическая зависимость значений относительной влажности от температуры наружного воздуха φв = f(tн), построенная по результатам эксперимента, приведена на рисунке 3.9. Наибольшие значения φв наблюдаются при температурах наружного воздуха ниже tн < 0 ºС. При относительной влажности φв > 85 % имеет место конденсация водяных паров на стенах, покрытии. В зимний период при температуре наружного воздуха tн ≤ –15 ºС в помещении коровника наблюдается туман (приложение Е), происходит обледенение окон и ворот (приложение Ж). Согласно нормам технологического проектирования максимальное значение относительной влажности внутреннего воздуха в коровнике может достигать φв = 75 %. Однако, как показали наблюдения, в холодный период года среднее значение относительной влажности воздуха равно φв ≈ 90 %. Высокий уровень относительной влажности в исследуемом коровнике можно объяснить использованием бетонных конструкций без утепляющего слоя в качестве наружных ограждений. Данный материал характеризуется высокой теплопроводностью и низкой φв, % 100 95 90 85 80 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 tн, ºC 15 Рисунок 3.9 – Зависимость относительной влажности воздуха в коровнике от температуры наружного воздуха 111 воздухопроницаемостью, что в совокупности с отсутствием естественной вентиляции (закрытые окна и ворота) при tн tнр приводит к повышению относительной влажности в помещении коровника. Еще одним фактором, приводящим к увеличению величины φв, является отсутствие впитывающей влагу подстилки, и, как результат, наличие постоянно мокрых бетонных полов. 3.5.2. Экспериментальное определение разности потенциалов влажности Определение экспериментальных перепадов потенциалов влажности э, В, между внутренним воздухом и внутренними поверхностями наружных ограждений осуществляется в следующей последовательности. Рассчитывается потенциал влажности внутреннего воздуха Θв, ºВ, по зависимостям (1.53…1.56). По тем же зависимостям определяется потенциал влажности внутренней поверхности ограждения в.п, ºВ, при этом относительная влажность приповерхностного слоя воздуха в.п, %, рассчитывается из отношения упругостей водяного пара в воздухе помещений eв, Па, и максимальной упругости водяных паров, соответствующих температуре внутренней поверхности ограждения Eв.п, Па: в.п eв Eв.п 100% . (3.20) Расчет по (3.20) осуществляется, когда значения температур внутренних поверхностей наружных ограждений превышают значения температур точки росы tр, ºС. В противном случае имеет место конденсация водяного пара на поверхности ограждений, и относительная влажность приповерхностного слоя воздуха принимается равной 100%. В качестве температур внутренних поверхностей наружных ограждений приняты средние температуры τ в.п τ в.п n , где n – количество точек замера (приложение Г). Рассчитывается перепад потенциалов влажности Э , ºВ, по формуле: Э в в.п . (3.21) В таблицах 3.4 и 3.5 приведены результаты расчетов, выполненных для наружных стен и бесчердачного покрытия здания коровника. Расчеты перепада по- 112 Таблица 3.4 – Расчет перепадов потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружной стены здания коровника Дата: tс = tв, ºС tм, ºС φв, % Θв, ºВ 1 2 3 4 5 15.10.2010 15,3 13,5 81 21,6 23.10.2010 15,6 14,1 84 23,9 30.10.2010 13,1 11,6 83 21,6 02.11.2010 13,5 12,6 90 26,1 09.11.2010 14,9 13,8 88 26,1 17.11.2010 15,8 14,4 85 24,9 09.12.2010 12,1 11,2 89 24,6 16.12.2010 10,0 9,8 97 17,8 22.12.2010 10,7 9,9 90 24,6 24.12.2010 9,8 9,6 97 17,6 12.01.2011 10,0 9,5 93 17,1 19.01.2011 8,4 7,7 90 15,2 22.01.2011 5,0 4,6 94 13,4 03.02.2011 8,6 8,5 99 16,7 08.02.2011 9,4 8,7 91 16,2 14.02.2011 9,0 8,8 97 16,8 24.02.2011 8,0 7,3 90 14,9 05.03.2011 10,0 9,1 88 16,3 11.03.2011 11,5 10,6 89 24,3 16.03.2011 12,6 11,8 90 25,5 21.03.2011 11,7 10,8 89 24,4 31.03.2011 14,2 13,4 91 27,5 09.04.2011 14,5 13,3 87 25,0 22.04.2011 16,1 14,5 83 23,7 НС τ в.п , ºС tр, ºС φв.п, % Θв.п, ºВ 6 7 8 9 16,5 12,0 75 20,7 17 12,9 77 22,1 14 10,0 78 18,4 14,8 11,8 83 22,4 16,2 12,9 81 22,4 17,4 13,3 77 22,8 12,9 10,1 84 22,3 9,3 9,2 100 17,9 10,9 8,8 89 24,0 7,0 9,0 100 15,5 7,3 8,6 100 15,7 4,8 6,4 100 13,9 0,9 3,6 100 11,9 5,4 8,0 100 14,3 6,6 7,6 100 15,2 6 8,2 100 14,7 3,1 5,9 100 12,9 8,1 7,7 100 16,4 11,4 9,4 89 24,5 13,6 10,8 84 22,6 12,1 9,7 87 23,2 15,2 12,7 85 24,4 15,8 12,3 80 21,4 17,9 13,2 74 22,6 Э , ºВ 10 0,8 1,8 3,2 3,8 3,7 2,1 2,3 -0,1 0,6 2,1 1,4 1,3 1,5 2,4 1,0 2,1 2,0 -0,2 -0,2 2,9 1,2 3,1 3,6 1,1 Таблица 3.5 – Расчет перепадов потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности бесчердачного покрытия здания коровника Дата: 1 15.10.2010 23.10.2010 30.10.2010 02.11.2010 09.11.2010 17.11.2010 09.12.2010 16.12.2010 22.12.2010 24.12.2010 12.01.2011 19.01.2011 22.01.2011 tс = tв, ºС tм, ºС φв, % Θв, ºВ 2 15,3 15,6 13,1 13,5 14,9 15,8 12,1 10,0 10,7 9,8 10,1 8,4 5,0 3 13,5 14,1 11,6 12,6 13,8 14,4 11,2 9,8 9,9 9,6 9,6 7,7 4,6 4 81 84 83 90 88 85 89 97 90 97 93 90 94 5 21,6 23,9 21,6 26,1 26,1 24,9 24,6 17,8 24,6 17,6 26,1 15,2 13,4 БП τ в.п , ºС tр, ºС φв.п, % Θв.п, ºВ 6 7 8 9 20,6 12,0 58 20,7 21,2 12,9 59 22,1 17,8 10,0 61 18,3 18,2 11,8 67 20,4 21,2 12,9 59 22,1 21,4 13,3 60 22,8 16,8 10,1 66 18,4 14,0 9,2 74 17,5 14,7 8,8 92 28,8 12,0 9,0 84 21,7 12,6 8,6 100 32,6 8,4 6,4 100 16,7 5,2 3,6 100 14,2 Э , ºВ 10 1,0 1,9 3,3 5,7 4,0 2,1 6,2 0,3 -4,2 -4,1 -6,5 -1,4 -0,7 113 Продолжение табл. 3.5 1 2 3 03.02.2011 8,6 8,5 08.02.2011 9,4 8,7 14.02.2011 9,0 8,8 24.02.2011 8,0 7,3 05.03.2011 10,0 9,1 11.03.2011 11,5 10,6 16.03.2011 12,6 11,8 21.03.2011 11,7 10,8 31.03.2011 14,2 13,4 09.04.2011 14,5 13,3 22.04.2011 16,1 14,5 4 99 91 97 90 88 89 90 89 91 87 83 5 16,7 16,2 16,8 14,9 16,3 24,3 25,5 24,4 27,5 25,0 23,7 6 9,4 11,5 10,4 7,0 13,1 15,7 17,2 16,1 19,2 19,6 22,5 7 8,0 7,6 8,2 5,9 7,7 9,4 10,8 9,7 12,7 12,3 13,2 8 94 79 88 96 72 68 67 67 66 63 56 9 16,6 16,1 23,7 15,0 16,1 17,7 19,2 17,9 21,8 21,1 22,6 10 0,1 0,1 -6,9 -0,1 0,2 6,6 6,2 6,5 5,8 3,8 1,1 тенциалов влажности Э , ºВ, для внутренней поверхности остекления оконного проема не проводились, поскольку стекло является влагонепроницаемым материалом. По результатам расчетов построены экспериментальные зависимости ΔΘНС = f(tв) и ΔΘБП = f(tв) для наружной стены и бесчердачного покрытия здания коровника (рисунки 3.10, 3.11). В качестве аппроксимирующих функций, наиболее вероятно показывающих расчетные точки, выбраны логарифмические, описываемые следующими уравнениями: – для наружных стен: ΔΘНС = 1,23ln(tв) – 1,16; (3.22) – для бесчердачного покрытия: ΔΘБП = 4,74ln(tв) – 8,98. (3.23) Разброс точек на графиках 3.10 и 3.11 объясняется отклонением экспериментальных значений температуры и относительной влажности внутреннего воздуха от расчетных, а величина потенциала влажности зависит от этих двух параметров. Наличие отрицательных значений перепадов потенциалов влажности свидетельствует о направлении движения влаги внутрь помещения. Данное обстоятельство имеет место при повышенной относительной влажности ограждающих конструкций. Графические зависимости ΔΘНС = f(tв) и ΔΘБП = f(tв), соответствующие уравнениям (3.22) и (3.23), дают возможность аналитического определения осредненных значений перепадов потенциалов влажности [А2]. 114 НС ΔΘ , ºВ 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 -1,0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 tв, ºС 17,0 Рисунок 3.10 – Зависимость перепада потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружной стены здания коровника от температуры внутреннего воздуха БП ΔΘ , ºВ 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 -2,0 5,0 7,0 9,0 11,0 13,0 15,0 tв, ºС 17,0 Рисунок 3.11 – Зависимость перепада потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности бесчердачного покрытия здания коровника от температуры внутреннего воздуха Таким образом, экспериментально получена вторая недостающая величина для нормирования сопротивления влагопередаче – нормативное значение перепада потенциалов влажности Э н , В, между внутренним воздухом и внутренней поверхностью ограждающих конструкций зданий (коровников) при определении удельного потока влаги через наружные ограждения i н ΔΘ нβ Θв , входящего в зависимость (2.30). Для наглядности представления изменения значений потенциалов влажности на внутренней поверхности наружной стены НС , ºВ, по данным эксперимента в.п c помощью программы Origin 8.1 было построено поле потенциала влажности при самой низкой (наиболее близкой к расчетной) температуре наружного воздуха за 115 наблюдаемый период tн = –23 ºС (рисунок 3.12). Как видно из рисунка, наибольшие значения потенциала влажности наблюдаются в нижних участках стены и постепенно уменьшаются в направлении вверх. Данное обстоятельство объясняется увеличением температуры внутренней поверхности наружной стены по направлению к полу, а, соответственно, и влагосодержания приповерхностного слоя воздуха dв.п, г/кг сух. в-ха, при φв.п ≈ 97 %. Поскольку максимальное значение τ НС 5,6 ºС (22.01.2011 г.), расчет потенциала влажности проводился по зависив.п. мости (1.53), согласно которой величина потенциала влажности прямо пропорциональна влагосодержанию воздуха. 1600 13,00 12,75 12,50 12,25 1400 12,00 11,75 11,50 11,25 1200 11,00 10,75 B 10,50 10,25 1000 10,00 800 600 400 400 600 800 1000 1200 1400 1600 A Рисунок 3.12 – Поле потенциала влажности на внутренней поверхности наружной стены здания коровника при температуре наружного воздуха tн = –23 ºС Выводы по главе 3 1. Обоснованы характеристики контрольно-измерительных средств для экспериментального определения в натурных условиях потенциалов влажности внутреннего и наружного воздуха. 2. Показано соответствие результатов натурных экспериментов нормальному закону распределения, а, следовательно, доказана возможность использования методов статистической обработки результатов наблюдений. Расчет количества необходимых измерений показал, что в каждой серии замеров их должно быть не 116 менее 25 для наружных стен, 24 для бесчердачного покрытия и 12 для окон неотапливаемого коровника. 3. По результатам натурных исследований температурно-влажностного режима коровника в процессе круглогодичной эксплуатации получены аналитические и графические расчетные зависимости: – температур внутренних поверхностей от температуры наружного воздуха: наружных стен (формула 3.17, рисунок 3.6); остекления оконного проема (формула 3.18, рисунок 3.7); бесчердачного покрытия (формула 3.19, рисунок 3.8), необходимые для аналитического расчета величин потенциалов влажности на внутренних поверхностях теплового контура; – относительной влажности внутреннего воздуха, которая в 96 % случаев была выше нормативных величин и находилась в пределах 81…91% (рисунок 3.9), от температуры наружного воздуха; – перепада потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждения для наружной стены ΔΘНС = f(tв) (рисунок 3.10) и бесчердачного покрытия ΔΘБП = f(tв) (рисунок 3.11) от температуры внутреннего воздуха, которые аппроксимированы в аналитические уравнения (3.22) и (3.23). 4. В процессе эксперимента на внутренних поверхностях наружных стен и бесчердачного покрытия происходило выпадение конденсата; при температурах наружного воздуха ниже –15 С в помещении коровника наблюдался туман (приложение Е); имело место обледенение окон и ворот (приложение Ж), что объясняется недостаточными теплотехническими характеристиками теплового контура коровника. 5. Экспериментально полученные значения перепада потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции, Э , ºВ, необходимы для расчета требуемого сопротивления влагопередаче наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий различного функционального назначения на основе теории потенциала влажности. 117 ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ НЕОТАПЛИВАЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ 4.1. Общие положения Динамика формирования параметров микроклимата в производственных сельскохозяйственных зданиях принципиально отличается от учитываемой методиками расчетов по созданию, поддержанию и управлению температурными, влажностными и воздушными режимами в промышленных и гражданских зданиях. Это вызывает необходимость выявить и количественно обосновать теплофизические характеристики движущих сил переноса теплоты и влаги в объеме помещений и в тепловом контуре сооружений. Производственные сельскохозяйственные здания эксплуатируются без подачи извне искусственно генерируемой тепловой энергии. Они относятся, как показано в главе 1, к специальному классу зданий по нормированию и расчету теплофизических характеристик теплового контура (наружных стен, покрытий, пола), основной задачей которого является удаление в атмосферу явной физиологической и биологической теплоты в количестве q бн , Вт/м2. Таким образом, создание и поддержание расчетного температурного режима в них обеспечивается уже на стадии проектирования сооружений. В процессе эксплуатации сельскохозяйственных зданий в них возможно возникновение дефицита теплоты из-за снижения теплозащитных характеристик наружных ограждений, вызванных их увлажнением и соответствующим увеличением коэффициентов теплопроводности материалов конструкций. Для предотвращения этих негативных явлений необходимо четко знать и учитывать не только в период эксплуатации, но и при проектировании динамику влажностного режима наружных ограждений. Требуемое нормируемое R0тр и действительное R0д сопротивления теплопередаче каждого конкретного из наружных ограждений неотапливаемых производ- 118 ственных сельскохозяйственных зданий и их конструктивные особенности по теплотехническим требованиям определяются по методике, изложенной в разделе 1.4. Действительное сопротивление паропроницанию каждого из ограждений Rп , м2чПа/мг, определяется после теплотехнического расчета по полученным конструктивным характеристикам ограждений. Величина Rп должна быть, согласно требованиям СП [106], больше требуемого сопротивления паропроницанию Rптр . Однако, как показано в разделе 1.7.3, нормирование сопротивления паропроницанию наружных ограждений неотапливаемых ПСЗ по предлагаемой в [106] методике является неприемлемым из-за недостаточной точности расчета, а также с методической точки зрения, т.к. данный процесс не связан с теплотехническими требованиями к ограждениям. Нормирование теплофизических характеристик ограждений неотапливаемых сельскохозяйственных зданий по теплотехническим требованиям ( R0тр ) и по требованиям сопротивления влагопередаче ( RΘтр ) является единым теплофизическим взаимосвязанным процессом, комплексно решающим задачу создания и поддержания расчетных (допустимых) параметров микроклимата в помещениях различного функционального назначения. Невыполнение одного из них влечет отклонение параметров микроклимата от допустимых, повышает затраты энергии, что снижает рентабельность сельскохозяйственного производства. Обеспечением требуемого сопротивления теплопередаче на стадии проектирования решается задача энергосбережения за счет утилизации физиологической и биологической теплоты животных, птиц, хранящегося сочного растительного сырья, т.е. за счет использования естественных источников энергии. Обеспечение требуемого сопротивления влагопередаче гарантирует поддержание температурного режима в помещении в процессе круглогодичной эксплуатации сооружений за счет стабильности количественных теплотехнических показателей наружных ограждений, заложенных при проектировании. Движущей силой переноса теплоты при решении задачи расчета энергоэффективных сельскохозяйственных сооружений является традиционная в тепло- 119 технических исследованиях разность температур с обеих сторон наружных ограждений. Для решения второй задачи (расчета интенсивности переноса влаги через ограждение) потребовалось введение относительно новой для нормативной и методической литературы разности переноса вещества – обобщенного термодинамического потенциала переноса влаги (потенциала влажности). В данной главе приводятся: общая методика и последовательность расчетов теплофизических характеристик теплового контура неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий (на примере коровника на 200 голов); конкретные методики расчетов наружных стен, бесчердачного покрытия, окон и полов исследованного нами коровника. Результаты расчетов воздухообмена типового коровника на 200 голов (т.п. 801-99) приведены в приложении И. 4.2. Теплоустойчивость наружных ограждений неотапливаемых сельскохозяйственных зданий При расчете теплового режима производственных сельскохозяйственных зданий наиболее характерен случай теплопередачи через наружные ограждения при переменной температуре наружного воздуха tн и относительно постоянной температуре внутреннего воздуха tв. При правильных гармонических колебаниях в течение суток величина tн изменяется около своего среднего значения tн.0 с периодом Т, так что в любой момент времени z, ч, ее величина равна [18]: tн tн.0 Аt cos н 2π z, T (4.1) где Аt – амплитуда колебания температуры наружного воздуха, С. н Теплоустойчивость животноводческих и птицеводческих помещений рассчитывается так же, как для гражданских и промышленных зданий [18, 68]. Этот вывод базируется на относительном постоянстве в течение суток поступления теплоты в помещения. Соотношение между колебаниями теплового потока и температуры на поверхности ограждения определяется показателем теплоусвоения Y, Вт/(м2∙ºС). Зависимость теплового потока от температуры воздуха выражается ко- 120 эффициентом теплопоглощения ограждением B Aq / Аt . Затухание амплитуды в колебания температуры внутреннего воздуха Аt при переходе тепловой волны от в помещения к внутренней поверхности ограждения, на которой амплитуда колебания равна Аt , определяется по формуле: в Аt / Аτ 1 Y1 / α в , в в (4.2) где Y1 – показатель теплоусвоения внутренней поверхности ограждения, Вт/(м2∙ºС), равный Y1 Aq / Аτ ; индекс у коэффициента показывает порядок отсчев та слоев в ограждении по направлению теплового потока. Коэффициент теплопоглощения В, Вт/(м2∙ºС), выражает амплитуду колебания теплового потока Aq , проходящего через поверхность ограждения при амплитуде колебания температуры воздуха Аt 1 ºС: в В Aq / Аt Y1 Aτ / Аt Y1 / 1 Y1 / α в 1/ 1/ Y1 1 / α в . в в в (4.3) Амплитуда изменения теплового потока Аq, поглощаемого поверхностью при колебаниях температуры среды Аτ , равна: в Aq В Аt . (4.4) в В животноводческих и птицеводческих помещениях амплитуда колебания температуры воздуха для всех ограждающих поверхностей одинакова. В каждый момент времени между количеством теплоты, подаваемым в помещение и поглощаемым его поверхностями площадью F, существует равенство. Амплитуда теплопоступлений АQ равна амплитуде теплопоглощений всеми поверхностями: AQ ВFАt . в (4.5) Из (4.5) имеем основное уравнение теплоустойчивости: Аt AQ / Р , в (4.6) где P BF – показатель теплопоглощения помещения, равный суммарной теплопоглощающей способности всех поверхностей в помещении. Особое внимание следует уделять расчету теплоустойчивости поверхности полов животноводческих и птицеводческих зданий, несмотря на то, что потери 121 теплоты через полы в их энергетическом балансе не превышают 4…5 %. Необходимо учитывать особенности выбора теплофизических характеристик теплоусвоения полов, т.к. отдых и сон КРС, свиней, птиц (при напольном содержании) проходит непосредственно на полу, что повышает возможность простудных заболеваний и предопределяет продуктивность и жизнеспособность животных. Основы нормирования и расчета теплоусвоения поверхности полов животноводческих и птицеводческих помещений, базирующиеся на исследованиях отечественных ученых [32, 4, 18, 127, 39, 100], приведены в [82, 83, 106, 21, 104]. Показатель теплоусвоения деревянных решетчатых полов помещений содержания крупного рогатого скота, птиц, овец не нормируется. Верхний слой пола в местах отдыха животных и птиц при содержании их без подстилки определяется показателем теплоусвоения поверхности пола Yпол , который должен быть не более нормированной величины тр Yпол . В СП 50.13330.2012 [106] указаны следующие рекомендуемые нормативные величины тр показателей теплоусвоения полов Yпол : для коров и нетелей за 2…3 месяца до оте- ла, быков-производителей, телят до 6 месяцев, ремонтного молодняка КРС, свиней-маток, хряков и поросят-отъемышей 11,0 Вт/(м2С); для стельных и новотельных коров, молодняка свиней и свиней на откорме 13,0 Вт/(м2С); для КРС на откорме 14,0 Вт/(м2С). Показатель теплоусвоения поверхности полов Yпол находится в следующей последовательности. Если покрытие пола (первый слой конструкции пола) имеет тепловую инерцию D1 R1 s1 0,5 , то величина Yпол равна: Yпол 2s1 , (4.7) где R1 – термическое сопротивление первого слоя конструкции пола, м2С/Вт, равное R1 1 1 ; s1 – расчетный коэффициент теплоусвоения материала первого слоя конструкции пола, Вт/( м2С). Если первые п слоев многослойной конструкции пола имеют суммарную тепловую инерцию D1 + D2 + ... + Dn < 0,5, но тепловая инерция (n + 1) слоев 122 D1 + D2 + ... + Dn+1 0,5, то показатель теплоусвоения поверхности пола Yпол следует определять последовательно расчетом показателей теплоусвоения поверхностей слоев конструкции, начиная с n-го до 1-го: для n-го слоя 2 Rn sn2 sn1 Yn ; 0,5 Rn sn1 (4.8) для i-го слоя (i = n – 1; п – 2; ...; 1) 4 Ri si2 Yi1 Yi . 1 RiYi1 (4.9) Показатель теплоусвоения поверхности пола Yпол принимается равным показателю теплоусвоения поверхности 1-го слоя Y1. Расчетные коэффициенты теплопроводности, теплоусвоения и другие теплофизические характеристики материалов слоев конструкций пола помещений в местах отдыха животных следует принимать при условии эксплуатации Б*. В качестве примера проанализируем теплотехнические характеристики полов при содержании КРС в помещении без подстилки. Показатели отдельных слоев конструкции пола (при их нумерации сверху вниз) даны в таблице 4.1. Тепловая инерция: первого слоя D1 = R1s1 = 0,04316,43 = 0,706; второго слоя D2 = R2s2 = 0,3137,91 = 2,476. Тепловая инерция первого слоя пола D1 > 0,5, поэтому показатель теплоусвоения поверхности пола определяется по (4.7): Yпол 2 s1 2 16,43 32,86 Вт/(м2С). Полученное значение Yпол явно больше нортр мируемых величин теплоусвоения поверхности полов Yпол 11,0...14,0 Вт/(м2С) для всех видов животных. Требуется подстилка из соломы или опилок (для птиц). Если в качестве первого (верхнего слоя) принять слой из досок (таблица 4.1), то D1 = R1s1 = 0,1504,54 = 0,681, т.е. D1 > 0,5 и Yпол 2 s1 2 4,54 9,08 Вт/(м2С). Таблица 4.1 – Теплофизические характеристики слоев конструкции пола Материал Асфальтобетон Песок Доски Толщина слоя , м 0,05 0,20 0,03 Плотность материала в сухом естественном состоянии 0, кг/м3 2100 1600 500 Коэффициенты при условии эксплуатации Б* , Вт/(мС) s, Вт/(м2С) Термическое сопротивление R, (м2с)/Вт 1,16 0,64 0,20 16,43 7,91 4,54 0,043 0,313 0,150 123 Такая конструкции пола из деревянного настила удовлетворяет нормируемым показателям теплоусвоения полов для всех взрослых категорий КРС, свиней и птиц при напольном содержании и подстилки из соломы или опилок не требуется. 4.3. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха Для практического применения разработанной методики нормирования сопротивления влагопередаче наружных ограждающих конструкций неотапливаемых сельскохозяйственных зданий на основе теории потенциала влажности необходимо иметь расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха в шкале потенциала влажности. В качестве характеристики наружного климата принимается потенциал влажности наружного воздуха н, В. Выбор параметров наружного климата для расчета теплофизических характеристик наружных ограждающих конструкций должен проводиться с учетом требований обеспеченности расчетных условий. В качестве показателя, позволяющего оценить вероятность отклонения значения потенциала влажности наружного воздуха Θн от расчетного, используется традиционный для строительной теплофизики коэффициент обеспеченности kоб, определяемый по формуле: k об N n N , (4.10) где N – общее число случаев; n – количество случаев отклонения условий от заданных. Для получения расчетного значения потенциала влажности наружного воздуха Θн при разных коэффициентах обеспеченности kоб за ряд случаев были приняты все сутки отопительных периодов с 1997 по 2007 гг.. по данным метеорологических наблюдений Тольяттинской специализированной гидрометеорологической обсерватории (приложение Б). Количество отсчетов по указанному сроку наблюдения N = 2150. Расчетные условия для холодного периода года должны быть определены наиболее невыгодным сочетанием климатических параметров. Поэтому за расчетный случай были приняты самые холодные сутки (tн = –31 С; н = 124 = 73 %) с наименьшим значением потенциала влажности наружного воздуха Θн = = 7,1 ºВ, рассчитанным по (1.53…1.56), которому соответствует величина коэффициента обеспеченности равная kоб = 1. Значения потенциалов влажности наружного воздуха были расположены в возрастающий статистический ряд. На рисунке 4.1 приведено графическое изображение статистического ряда для принятого срока наблюдения. На основе полученной графической зависимости представляется возможным определить величину расчетного потенциала влажности наружного воздуха при заданном значении коэффициента обеспеченности kоб [A7]. За расчетный параметр внутреннего воздуха принимается значение потенциала влажности Θв, ºВ. Он является функцией температуры и относительной влажности воздуха, значение которых для помещений сельскохозяйственных зданий регламентируются нормами технологического проектирования [82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89]. По зависимостям (1.53…1.56) определяются расчетные значения Θв [А6]. В таблице 4.2 приведены нормируемые значения потенциалов влажности внутреннего воздуха для сельскохозяйственных помещений различного функционального назначения. Полученные в натурных условиях значения температур, относительных влажностей и потенциалов влажности воздуха в рабочей зоне коровника в с. Васильевка приведены на рисунке 4.2. Θн, ºВ 30 25 20 15 10 5 Число отсчетов 0 0 500 0,20 1000 0,40 1500 0,60 0,80 0 2000 2150 kоб , n 1,00 Рисунок 4.1 – Статистический ряд среднесуточных значений потенциала влажности (отопительный период) 125 Таблица 4.2 – Нормируемые параметры внутреннего воздуха для сельскохозяйственных помещений № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Наименование помещений Расчетная температура tв, °С Относительная влажность воздуха φв, % Потенциал влажности в, В 10 60 12,3 12 15 3 16 20 18 60 60 65 60 55 55 13,3 15,3 10,3 16,1 18,8 16,6 17 65 18,4 27 70 50,3 14 75 17,6 20 70 24,8 4 1 0 90 90 80 12,5 11,3 10,4 Коровники, помещения для молодняка старше года, скота на откорме, быков Телятники Родильное отделение Помещения для скота мясных пород Помещения для хряков Помещения для маток подсосных с поросятами Помещения для свиней на откорме Помещения для взрослых кур (напольное содержание) Помещения для цыплят-бройлеров, крупных мясных цыплят в возрасте 1 недели (напольное содержание) Помещения для взрослых уток (напольное содержание) Помещения для молодняка уток в возрасте 2…4 недель (напольное содержание) Помещения для хранения картофеля Помещения для хранения капусты, моркови Помещения для хранения лука, чеснока tв, ºС Θв, ºВ 30,0 φв, % 100 25,0 120 100 0 0,0 0 tв Θв 09.04 20 21.03 5,0 11.03 20 24.02 40 08.02 10,0 22.01 40 12.01 60 22.12 15,0 09.12 60 09.11 80 30.10 20,0 15.10 80 дата φв Рисунок 4.2 – Ход температур, относительных влажностей и потенциалов влажностей в рабочей зоне коровника 126 4.4. Методика расчета теплотехнических характеристик наружных ограждений неотапливаемых сельскохозяйственных зданий Общие исходные данные. Объект расчета наружных ограждающих конструкций. Физиологические характеристики животных. Объемно-планировочные решения объекта. Конструкции наружных ограждений: наружные стены, покрытие, окна, две- ри (ворота), полы. Климатические характеристики района строительства [107]: – средняя температура наиболее холодной пятидневки tн, С (kоб = 0,92); – средняя относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца н, %; – зона влажности района строительства (влажная, нормальная, сухая). Параметры внутреннего воздуха [82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 106]: – расчетная температура в помещении tв, С; – относительная влажность воздуха в рабочей зоне помещения в, %; – влажностный режим помещения (сухой, нормальный, влажный, мокрый); – условия эксплуатации ограждающих конструкций (А, Б, Б*). Теплотехнический расчет наружных стен, покрытий, ворот. Рассчитывается требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен неотапливаемого сельскохозяйственного здания R0тр при 100 % заполняемости по (1.11). В животноводческих и птицеводческих помещениях явные физиологические тепловыделения Qб следует уменьшить на величину потерь теплоты через наружные ограждения с заранее известными площадями и сопротивлениями теплопередаче (окна, двери, ворота). Соответственно, на сумму площадей окон, дверей, ворот следует уменьшать площадь F надземных стен и покрытий в (1.12). Сопротивление теплопередаче и толщина утеплителя наружных стен находится по (1.9) при подстановке вместо R0 величины R0тр , полученной по формуле (1.11). Действительное сопротивление теплопередаче стены R0дст из штучного материала принимается с учетом кратности действительных толщин утеплителя. 127 Сопротивление теплопередаче покрытия неотапливаемых сооружений находится из (1.16). Задаются конструкцией наружных стен и покрытий, по (1.9) находится толщина утеплителя каждого элемента, с учетом выбранного способа защиты утеплителя от атмосферной влаги. Конструкции окон являются заранее фиксированными и их сопротивление теплопередаче R0 ок принимается в соответствии с действующими нормативными документами. Ворота помещения должны быть утеплены до величины сопротивления теплопередаче R0 вор , при котором выполняется условие t в.п tр . Проверка полов на теплоустойчивость. Расчет на теплоустойчивость помещений и наружных ограждений, включая поверхность полов, изложен в разделе 4.2. При новом проектировании проводят расчеты теплоустойчивости и конструктивное исполнение поверхности полов животноводческих и птицеводческих тр помещений принимают в соответствии с требованием Yпол Yпол . При реконструкции проверяют теплоустойчивость существующих полов на тр условие Yпол Yпол . Если данное условие не выполняется, то проводится конструк- тивное изменение полов, чтобы показатель теплоустойчивости поверхности пола тр Yпол был меньше нормативной величины Yпол для соответствующего вида живот- ных и птиц, либо предусматривают подстилку из соломы или опилок. Удовлетворение требованиям теплового баланса неотапливаемых помещений. Находим по (1.19) условную температуру наружного воздуха tнр , до которой при расчетной (100 %) заполняемости помещения не требуется нагрев минимального количества приточного воздуха, определяемого по (1.17). Проводим сопоставление температур tнр со средней температурой самого холодного месяца (января) tнI . Делается вывод об отсутствии или необходимости искусственного подогрева подаваемого в помещение наружного воздуха в соответствии с выводами раздела 1.1.1 и 2.2.2. 128 Аналогичные расчеты и анализ теплового режима проводим при 50 % (от расчетной) заполняемости помещения. Определяется условная температура наружного воздуха tн.р 0,5 : t р н. 0,5 0,5Qбж tв . F R0тр свρ в Lн.min (4.11) Величина tн.р 0,5 сопоставляется со средней температурой января tнI и выявляется минимальное количество голов КРС, птиц, хранящегося сырья, при которых помещение может эксплуатироваться без подачи тепловой энергии извне в холодный период года или рассчитывается мощность систем резервного отопления. 4.5. Методика расчета влажностного режима наружных ограждений неотапливаемых сельскохозяйственных зданий Наружные стены. Условия эксплуатации материальных слоев Б* (раздел 2.2.3, 4.6.1). По зависимостям (1.53…1.56) находятся значения потенциалов влажности внутреннего в и наружного н воздуха, В. По графику 3.10 или зависимости (3.22) находится перепад потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружной стены НС, В. По (2.40) с учетом объемно-планировочных решений помещений и общих физиологических, биологических и технологических влаговыделений рассчитывается коэффициент влагообмена β Θв , кг/(ч∙м2∙ºВ). По (2.30) вычисляется нормируемое значение сопротивления влагопередаче RΘтр , м2чºВ/кг. Определяются значения коэффициентов влагопроводности χ, кг/(м∙ч∙°В), для однослойной конструкции стены по (2.21). Для многослойной стены графоаналитическим методом находятся значения потенциалов влажности , ºВ, в толще конструкции, а также осуществляется расчет величин парциальных давлений 129 е, Па, на границах слоев наружной стены (раздел 2.1.2). По полученным значениям парциальных давлений и потенциалов влажности в каждом из сечений рассчитываются коэффициенты влагопроводности χ, кг/(м∙ч∙ºВ), материалов каждого слоя конструкции стены по (2.25…2.27). Находятся приведенные сопротивления влагопередаче R , 0 , м2∙ч∙ºВ/кг, для однослойной или многослойной стен по (2.17). Теплофизический расчет теплового контура неотапливаемых сельскохозяйственных зданий считается выполненным при соблюдении теплотехнических ( R0 R0тр ) и влажностных ( R , 0 RΘтр ) условий. Выполнение первого требования заложено в основу теплотехнических расчетов и всегда выполняется. Задача состоит в выполнении второго требования по влажностному режиму обеспечивающего удаление через наружные ограждения (стены, покрытие) излишек влаги в атмосферу. Аналогично проводятся теплотехнический расчет и расчет влажностного режима бесчердачного покрытия. Приведенная методика расчетов теплофизических показателей наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий на основе понятия полного термодинамического потенциала переноса (потенциала влажности) в полном объеме характеризует физические явления переноса теплоты и влаги через ограждающие конструкции. Она однозначно определяет и характеризует правильность инженерных решений по конструктивным особенностям наружных ограждений и их эксплуатационные показатели в процессе круглогодичной эксплуатации помещений. 4.6. Расчет теплофизических характеристик теплового контура неотапливаемых сельскохозяйственных зданий при реконструкции 4.6.1. Общие исходные данные Коровник на z = 200 голов коров с беспривязным содержанием в с. Василь- евка Самарской области (рисунки 3.1, 3.2). Масса одной коровы 500 кг, уровень лактации 10 л, удельные явные тепловыделения qж = 723 Вт/гол, влаговыделения 130 jж = 455 г/ч (приложение А). Помещение наземное, неотапливаемое, одноэтажное, размером 78,0х21,0 м, высота наружных стен 2,0 м, высота в коньке 4,15 м. В продольных стенах имеется по 12 окон размером 1,8х0,6 м. В торцах помещения предусмотрены транспортные ворота. Ориентация продольной оси здания «СВ– ЮЗ». Вентиляция помещения коровника естественная, осуществляемая в теплый период года за счет активной аэрации через фрамуги окон, ворота; в холодный период года – через светоаэрационный фонарь, предусмотренный по всей длине конька здания. Конструкции наружных ограждений реального коровника. Наружные стены (рисунок 4.3, а): железобетонные панели: ж/б = 0,4 м, ж/б = 2500 кг/м3, ж/б,(Б*) = = 2,24 Вт/(м∙ºС), ж/б = 0,03 мг/(м∙ч∙Па). Перекрытие бесчердачное двускатное, уклон кровли 0,18 (рисунок 4.4, а): железобетонные сборные плиты: ж/б = 0,03 м; ж/б = 2500 кг/м3;ж/б,(Б*) = = 2,24 Вт/(м∙ºС); ж/б = 0,03 мг/(м∙ч∙Па). Водоизоляционная кровля выполнена из листовой стали: ст = 0,0009 м, ст = 7850 кг/м3, ст = 58 Вт/(м∙ºС), ст = = 0 мг/(м∙ч∙Па) по обрешетке из досок размером 100х30 мм. Остекление двойное в спаренных деревянных переплетах. Ворота металлические, распашные, неутепленные. Полы бетонные. Климатические характеристики района строительства. Район строительства – Ставропольский район Самарской области. Параметры наружного воздуха [107]: средняя температура наиболее холодной пятидневки (kоб = 0,92) tн = –30 C; средняя относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца (января) н = 84 %. Зона влажности района строительства – сухая. Параметры внутреннего воздуха [82]: расчетная температура в помещении tв = 10 C; относительная влажность воздуха в рабочей зоне помещения в = 60 %. 131 1 1 а) б) + + I II I 400 2 II 400 3 III III δут 20 Рисунок 4.3 – Конструкция наружной стены коровника: а) до реконструкции: железобетонная плита: ж/б = 2500 кг/м3, ж/б,(Б*) = = 2,24 Вт/(м∙ºС), ж/б = 0,03 мг/(м∙ч∙Па); б) после реконструкции: 1 – железобетонная плита: ж/б = 2500 кг/м3, ж/б,(Б*) = 2,24 Вт/(м∙ºС), ж/б = 0,03 мг/(м∙ч∙Па); 2 – керамзитобетонные панели: ут = = 800 кг/м3, ут,(Б*) = 0,34 Вт/(м∙ºС), ут = 0,19 мг/(м∙ч∙Па); 3 – цементно-песчаная штукатурка: шт = 1800 кг/м3, шт,(Б*) = 1,02 Вт/(м∙ºС), шт = 0,09 мг/(м∙ч∙Па). Рисунок 4.4 – Конструкция бесчердачного покрытия коровника: а) до реконструкции: 1 – железобетонная плита: ж/б = 2500 кг/м3, ж/б,(Б*) = = 2,24 Вт/(м∙ºС), ж/б = 0,03 мг/(м∙ч∙Па); 2 – вентилируемая воздушная прослойка; 3 – листовая сталь: ст = 7850 кг/м3, ст = 58 Вт/(м∙ºС), ст = 0 мг/(м∙ч∙Па); б) после реконструкции: 1 – железобетонная плита: ж/б = 2500 кг/м3, ж/б,(Б*) = 2,24 Вт/(м∙ºС), ж/б = 0,03 мг/(м∙ч∙Па); 2 – минераловатная плита на битумном связующем: ут = 250 кг/м3, ут,(Б*) = 0,09 Вт/(м∙ºС), ут = 0,41 мг/(м∙ч∙Па); 3 – вентилируемая воздушная прослойка; 4 – листовая сталь: ст = 7850 кг/м3, ст = 58 Вт/(м∙ºС), ст = 0 мг/(м∙ч∙Па). 132 Согласно [106] влажностный режим в коровнике – нормальный, поэтому условия эксплуатации ограждающих конструкций – А. Однако, натурные замеры относительной влажности воздуха (таблицы 3.4, 3.5) и графическая зависимость φв = f(tн) на рисунке 3.9 показывают, что в переходный и холодный периоды года величина в в среднем близка к 90 %. Такие значения в соответствуют влажностному режиму мокрых помещений (бани, прачечные). В действующих нормах по строительной теплотехнике [106] упразднена градация влажностного состояния материалов – по сравнению с ранее действующими нормами [105] отсутствует графа Б*. Отсутствие условий состояния материалов, соответствующих графе Б*, и принятие в процессе проектирования условий состояния по графе Б приводят к неизбежному увлажнению наружных конструкций в процессе эксплуатации и снижению их теплотехнических характеристик. На данный недостаток действующих норм и его последствиях, на необходимость восстановления в нормативных документах графы состояния материалов Б* указывается в последних исследованиях ряда авторов [23]. Учитывая вышесказанное, нами при выборе расчетных величин коэффициентов теплопроводности строительных материалов принимались условия эксплуатации ограждающих конструкций, соответствующие графе Б*. 4.6.2. Анализ теплового баланса коровника Рассчитываем осредненное для наружных стен и покрытий требуемое сопротивление теплопередаче по (1.11) и (1.12): R0тр qбн (tв tн )n 10 (301,0 0,8 м2С/Вт; н qб 49,5 (1 m)Qбж 1 0,05107850 49,5 Вт/м2. F 2070 Биологические тепловыделения животных вычисляются по (1.13): Qбж qж zk1k 2 k3 723 200 0,96 1,0 0,8 111053 Вт. С учетом дополнительных фиксированных теплопотерь через окна, двери, ворота Qпот 3203 Вт, действительные явные тепловыделения в коровнике составляют Qбж 111053 3203 107850 Вт. Площадь наружных наземных ограждений (с учетом уклона кровли) 133 равна F Fст Fпокр Fок Fвор Fдв 399 1718 26 18 3 2070 м2. Коровник наземный, коэффициент m = 0,05, бесчердачный, n = 1,0. Теплотехнические показатели существующей железобетонной стены: 1 – ж/б = 0,4 м, ж/б = 2500 кг/м3, ж/б,(Б*) = 2,24 Вт/(мС), ж/б = 0,03 мг/(мчПа); 2 – шт = 0,02 м, шт = 1800 кг/м3, шт,(Б*) = 1,02 Вт/(мС), шт = 0,09 мг/(мчПа); существующего бесчердачного покрытия: ж/б = 0,03 м, ж/б = 2500 кг/м3, ж/б,(Б*) = 2,24 Вт/(мС), ж/б = 0,03 мг/(мчПа). Определим приведенные сопротивления теплопередаче наружных стен и покрытия исследуемого коровника по (1.9): R0сущст 1 0,4 0,02 1 0,36 м2С/Вт; 8,7 2,24 1,02 23 R0сущпокр 1 0,03 1 0,17 м2С/Вт. 8,7 2,24 23 Из сравнения полученных значений R0сущ R0сущ ст и покр с величиной требуемого сопротивления теплопередаче R0тр видно, что ни одно из наружных ограждений существующего коровника не удовлетворяет теплотехническим требованиям (0,36 < 0,8 м2С/Вт; 0,17 < 0,8 м2С/Вт). Следовательно, для решения задачи энергосбережения, необходимо проведение реконструкции теплового контура здания. Задаемся конструкцией наружной стены после реконструкции (рисунок 4.3, б). В качестве конструктивно-утепляющего слоя принимаем керамзитобетонные панели плотностью ут = 800 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности ут(Б*) = = 0,34 Вт/(мС) и коэффициентом паропроницаемости ут = 0,19 мг/(мчПа). С наружной стороны панель защищена от атмосферной влаги фактурным слоем из цементно-песчаного раствора толщиной шт = 0,02 м, плотностью шт = 1800 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности шт,(Б*) = 1,02 Вт/(мС) и коэффициентом паропроницаемости шт = 0,09 мг/(мчПа). По (1.9) определяем толщину керамзитобетонной панели: δ ут λ ут [ R0тр (1 α в δ ж/б λ ж/б δ шт λ шт 1 α н )] 0,34[0,8 (1 8,7 0,4 2,24 0,02 1,02 1 23)] 0,151 м. 134 Принимаем толщину типовой керамзитобетонной панели δдут 0,16 м. Действительное сопротивление теплопередаче наружной стены с учетом принятой δдут , м, равно: R0д ст 1 8,7 0,4 2,24 0,16 0,34 0,02 1,02 1 23 0,83 (м2С)/Вт. Сопротивление теплопередаче покрытия из (1.16) составляет: F F F 1718/ 352 1718 352 0,79 (м2С)/Вт. R0 покр Fпокр / ст тр покр покр д R0 ст 0,8 0,83 R0 Для утепления перекрытия приняты минераловатные плиты на битумной основе: ут = 250 кг/м3, ут,(Б*) = 0,09 Вт/(мС), ут = 0,4110-6 кг/(мчПа). Конструкция покрытия после реконструкции приведена на рисунке 4.4, б. Толщина утеплителя покрытия равна: δ ут λ ут [ R0 покр (1 α в δ ж/б λ ж/б 1 н )] 0,09[0,79 (1 8,7 0,03 2,24 1 12)] 0,052 м. Принимаем типовую толщину утеплителя покрытия δ дут 0,06 м и находим величину действительного сопротивления теплопередаче покрытия: R0д покр 1 α в δ ж/б λ ж/б δ дут λ ут 1 н 1 8,7 0,03 2,24 0,06 0,09 1 12 0,88 (м2С)/Вт. Остекление окон двойное, в спаренных деревянных переплетах. Их сопротивление теплопередаче R0 ок 0,4 м2°С/Вт [106]. Металлические распашные ворота по торцам неотапливаемого коровника необходимо утеплить до величины сопротивления теплопередаче R0 вор 0,6 R0д ст 0,6 0,83 0,50 м2°С/Вт. Если в качестве утеплителя принять минераловатные плиты на битумной основе (рисунок 4.5), то их толщина составит δ ут 0,09[0,50 (1 8,7 0,02 0,2 0,003 58 1 23)] 0,022 м. С учетом реальной толщины минераловатных плит толщина утепляющего слоя ворот принимается δ дут 0,04 м. Конструкция пола в существующем коровнике приведена на рисунке 4.6. 135 1 2 3 1 100 + 0,3 δут 20 Рисунок 4.5 – Утепление ворот: Рисунок 4.6 – Конструкция пола ко1 – металлические ворота: ст = 7850 ровника до реконструкции: 3 кг/м3; ст = 58 Вт/(м∙ºС); ст = 0 1 – бетон: бет = 2400 кг/м ; бет, (Б*) = мг/(м∙ч∙Па); 2 – минераловатная плита на =2,05 Вт/(м∙ºС); бет = 0,03 мг/(м∙ч∙Па) битумном связующем: ут = 250 кг/м3; ут,(Б*) = 0,09 Вт/(м∙ºС); ут = 0,41 мг/(м∙ч∙Па); 3 – доски: д = 500 кг/м3; д,(Б*) = 0,2 Вт/(м∙ºС); д = 0,06 мг/(м∙ч∙Па). Тепловая инерция бетонного пола в коровнике D R s1 0,1 18,95 0,92 . 2,05 Расчетный коэффициент теплоусвоения бетона s1 = 18,95 Вт/(м2С) [2]. Поскольку показатель тепловой инерции D > 0,5, то показатель теплоусвоения поверхности пола определяется по формуле (4.7): Yпол 2 s1 2 18,95 37,9 Вт/(м2С). Полученная величина теплоусвоения Yпол примерно в 3 раза превышает тр нормируемые значения ( Yпол 11,014,0 Вт/(м2С)) и требуется утепление полов. Если в качестве верхнего слоя конструкции пола принять доски (s1 = = 4,54 Вт/(м2С)), то D1 R1 s1 0,03 4,54 0,68 ; показатель теплоусвоения 0,2 тр Yпол 2 s1 2 4,54 9,08 Вт/(м2С), что удовлетворяет нормам ( Yпол Yпол ). Таким образом, в процессе реконструкции здания коровника, необходимо выполнить верхний слой конструкции пола из дерева. Иначе требуется постоянно меняемая подстилка из соломы. 136 Определим температуру наружного воздуха tнр по (1.19), начиная с которой требуется его подогрев при tв = 10 С и φв = 60 % с учетом полной (100 %) заполняемости коровника (z = 200 голов): Qбж 107850 t tв 10 10 10,3 0,3 С. тр F R0 св в Lн min 2070 0,8 0,279 1,247 22707 р н Минимальный расход воздуха рассчитывается по (1.17) для удаления влаги (приложение И) и равен Lн min = 22707 м3/ч, удельная теплоемкость воздуха св = 0,279 Втч/(кгС), плотность воздуха при tв = 10 С равна в = 1,247 кг/м3 [33]. Определим температуру tнр 0,5 при заполнении коровника на 50 % (100 голов) по (4.11). Явные тепловыделения в коровник равны Qбж0,5 0,5 107850 53925 Вт. Количество приточного воздуха остается неизменным Lн min = 22707 м3/ч. t нр 0,5 10 53925 10 5,1 4,9 С. 2070/0,8 0,279 1,247 22707 При заполнении на 50 % температура наружного воздуха, начиная с которой необходим подогрев приточного воздуха повысилась с –0,3 до 4,9 С. Анализ теплового баланса реконструируемого коровника на 200 голов позволил сделать ряд практических выводов. 1. Коровник следует эксплуатировать при расчетном количестве животных (z = 200 голов). При этом максимальная мощность резервной системы отопления рассчитанная по (1.18), составляет Qнаг св в Lн min (tнр t н ) 0,279 1,247 22707 (0,3 (30) 234632 Вт. При содержании в этом же коровнике 100 голов КРС мощность системы резервного отопления увеличивается и равна Qнаг 0,279 1,247 22707(4,9 (30)) 275712 Вт, т.е. на 17,5 % больше. Если допустить подачу минимального удельного расхода наружного воздуха в холодный период года в объеме 2,5 м3/(ч∙ц) [97], то условные температуры наружного воздуха соответственно составят: при 200 головах tнр 21,2 С, при 100 головах tнр 5,6 С. Максимальные расходы теплоты на нагрев наружного воздуха (мощность систем резервного отопления) равны: 137 при 200 головах Qнаг 0,279 1,247 2500( 21,2 ( 30)) 7654 Вт; при 200 головах Qнаг 0,279 1,247 2500( 5,6 ( 30)) 21223 Вт. 2. Необходимо эксплуатировать животноводческие помещения с макси- мальной расчетной заполняемостью. Этого можно достигнуть или снижением единичной вместимости помещения (в допустимых или рациональных пределах) или выполнять коровники в секционном исполнении. 3. Продолжительность периода с температурой наружного воздуха ниже условной расчетной температуры tнр , когда требуется подогрев приточного воздуха, зависит от климатических характеристик района строительства. В частности в Тольятти для рассматриваемого коровника этот период составляет 137 суток, для такого же коровника, расположенного в г. Краснодаре – 56 суток. 4.7. Расчет влажностного режима наружных ограждений Целью расчета является выявление соответствия условий эксплуатации наружных стен и покрытий и теплофизических показателей слоев ограждений в неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданиях в холодный период года принятым при разработке проекта. Обязательным условием должно соблюдаться соотношение: сопротивление влагопередаче R , 0 должно быть меньше требуемого RΘтр , т.е. R, 0 RΘтр при расчетной температуре наружного воздуха tн. Наружные стены Конструкция наружной стены, разработанная в результате теплотехнического расчета, приведена на рисунке 4.3, б. Условия эксплуатации ограждающих конструкций Б*. Расчет влажностного режима проводим для реконструированного коровника при tв = 10 C и φв = 60 %, а также (в квадратных скобках) приводятся результаты расчетов для существующего в с. Васильевка обследованного нами коровника до реконструкции при tв = 10 C и φв = 90 %. 138 Определяются потенциалы влажности внутреннего в, В, и наружного н, В, воздуха по зависимостям (1.53…1.56) при конкретных температурах и относительных влажностях воздуха. Для воздуха внутри помещения при tв = 10 C и в = 60 % расчет осуществляется по формуле lg 0,057 d 0,829 . Влагосодержание d, г/кг сух. в-ха, рассчитывается по (1.57), угловой коэффициент kt по (1.58): kt 24,39 e 0,062 t 24,39е 0,06210 13,1 ; d kt 60 13,1 4,58 г/кг сух. в-ха; в 10 0, 0574,580 ,829 12,3 В; [tв = 10 C, в = 90 %; kt 24,39e 0.062 t 24,39е 0, 06210 13,1; d kt 90 13,1 6,87 г/кг сух. в-ха; в 10 0 ,0576,87 0,829 16,6 В]. При расчете потенциала влажности наружного воздуха (tн = –30 C, н = = 84 %) имеем: kt 24,39e 0.062 t 24,39е 0 ,062( 30 ) 156,7 ; d kt 84 156,7 0,54 г/кг сух. в-ха; н 10 0, 0570,54 0,829 7,2 В. По графику 3.10 или по зависимости (3.22) находится перепад потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружной стены коНС ровника ΔΘНС Θ в ΘНС 1,7 В. в.п . При tв = 10 C ΔΘ Далее по (2.40) рассчитывается значение коэффициента влагообмена β Θв , кг/(ч∙м2∙ºВ): Gвло 118,36 0,034 кг/(ч∙м2∙В); НС F (1718 352)1,7 Θ в Gвло 97,84 [ 0,028 кг/(ч∙м2∙В)]. НС F (1718 352)1,7 Θ в Количество физиологической влаги, выделяемой животными, составляет Gвл jж z 455 200 91000 г/ч. Количество дополнительной влаги, испаряющейся с мокрой поверхности пола в коровнике, при tв = 10 С, tм = 6,8 С, φв = 60 %, Fпола = 1368 м2 равно [10]: Gвлд (6...6,5)(tв tм ) F 6,25(10 6,8)1368 27360 г/ч; 139 [при tв = 10 С, tм = 9,2 С, φ = 90 % Gвлд (6...6,5)(tв tм ) F 6,25(10 9,2)1368 6840 г/ч]. Общее количество выделяемой в воздух помещения влаги определяется по (2.37): Gвло Gвл Gвлд 91000 27360 118360 г/ч; [ Gвло Gвл Gвлд 91000 6840 97840 г/ч]. Определяется нормируемое сопротивление влагопередаче по (2.30): RΘтр н 12,3 7,2 88 м2∙ч∙ºВ/кг; н Θ βв 1,7 0,034 в н 16,6 7,2 197 м2∙ч∙ºВ/кг]. н Θ βв 1,7 0,028 [ RΘтр в Вычисляются значения коэффициентов влагопроводности χ, кг/(м∙ч∙ºВ) для каждого из слоев наружной стены. Для однослойной конструкции величина χ определяется по (2.21). Упругость водяного пара внутреннего воздуха ев, Па, находится по (1.31), наружного воздуха (средняя за январь) ен, Па, – по [107]. В многослойной конструкции наружной стены значения коэффициентов влагопроводности χ различны для каждого из слоев. Они находятся по зависимостям (2.25…2.27). Методика определения значений парциальных давлений водяного пара е в толще многослойных ограждений приведена в разделе 2.1. Там же дан графоаналитический метод нахождения потенциалов влажности в толще многослойного ограждения. При tв = 10 C максимальная упругость водяных паров равна Eв = 1228 Па, ев в Eв 100 60 1228 / 100 736,8 Па, потенциал влажности в 12,3 В. Для наружного воздуха ен = 220 Па, н 7,2 В [ ев в Eв 100 90 1228 / 100 1105,2 Па; в 16,6 В]. Для однослойной наружной стены до реконструкции (рисунок 4.3, а) по (2.21): [ χ ж/б eв eн / в н 1105,2 220 0,03 10 6 / 16,6 7,2 2,83 10 6 кг/(мчВ)]. 140 Для многослойной наружной стены после реконструкции (рисунок 4.3, б) определим значения парциальных давлений на границах слоев по (2.28): eII eв eв eн Rп, II / Rп, 0 736,8 736,8 2200,4 0,03/14,4 258,3 Па; eIII eв eв eн Rп, III / Rп, 0 736,8 736,8 2200,4 0,03 0,16 0,19/14,4 228,1 Па. Сопротивление паропроницанию многослойного ограждения равно: Rп i i 0,4 0,03 0,16 0,19 0,02 0,09 14,4 м2чПа/мг. Рассчитываются значения потенциалов влажности на границах слоев многослойного ограждения. Для этого толщины слоев утеплителя и штукатурки приводятся к эквивалентной толщине основного конструктивного слоя – железобетона: δ*ут μ ж/б 0,03 μ 0,03 δ ут 0,16 0,0253 м; δ*шт ж/б δ шт 0,02 0,0067 м. μ ут 0,19 μ шт 0,09 Таким образом, многослойная конструкция наружной стены приведена к однослойной, толщина которой составляет для расчетов потенциалов влажности δΘ δ ж/б δ*ут δ*шт 0,4 0,0253 0,0067 0,432 м. Далее строится графическая зависимость = f() (рисунок 4.7), по которой определяются значения потенциалов влажности на границах слоев: II 7,6 В; III 7,3 В. По полученным значениям парциальных давлений е, Па, и потенциалов влажности , В, в каждом из сечений реконструированной наружной стены коровника рассчитываются коэффициенты влагопроводности χ, кг/(мчВ), всех слоев конструкции (рисунок 4.3, б) по (2.25…2.27): χ ж/б eв eII μ ж/б / в II 736,8 258,30,03 10 6 / 12,3 7,6 3,05 10 6 кг/(мчВ); χ ут eII eIII μ ут / II III 258,3 228,10,19 10 6 / 7,6 7,3 19,13 10 6 кг/(мчВ); χ шт eIII eн μ шт / III н 228,1 220 0,09 10 6 / 7,3 7,2 7,29 10 6 кг/(мчВ). Рассчитываются приведенные сопротивления влагопередаче R , 0 , м2∙ч∙ºВ/кг, по (2.17): 141 , ºВ II III I 13,0 в12,3 ºВ 12,0 11,5 11,0 10,5 10,0 + 9,5 9,0 II=7,6 ºВ III=7,3 ºВ н 7,2 ºВ 7,0 6,5 6,0 II III I * ж/б 0,4 м шт0,0067 м * ут0,0253 м 5,5 5,0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 , м Рисунок 4.7 – Определение значений потенциалов влажности на границах cлоев наружной стены после реконструкции – для однослойной стены из железобетона до реконструкции: [ RΘ, 0 δ ж/б χ ж/б 0,4/2,83 10 6 141343 м2∙ч∙ºВ/кг]; 142 – для многослойной стены после реконструкции: RΘ, 0 δ ж/б χ ж/б δ ут χ ут δ шт χ шт 0,4/3,05 10 6 0,16 19,13 10 6 0,02 7,29 10 6 142255 м 2 ч В/кг . Далее проверяется выполнение обязательного требования по влажностному режиму ( RΘ, 0 RΘтр ): – для однослойной конструкции наружной стены коровника до реконструкции: [ RΘ, 0 141343 м2∙ч∙ºВ/кг, RΘтр 197 м2∙ч∙ºВ/кг], т.е. условие не выполняется; – для многослойной наружной стены коровника после реконструкции: RΘ, 0 142255 м2∙ч∙ºВ/кг, RΘтр 88 м2∙ч∙ºВ/кг, т.е. условие также не выполняется. Бесчердачное покрытие Расчет влажностного режима бесчердачного покрытия осуществляется аналогично проведенному расчету для наружных стен. Конструкция покрытия, разработанная в результате теплотехнического расчета, приведена на рисунке 4.4, б. Потенциалы влажности внутреннего в, В, и наружного н, В, воздуха определены нами выше. Для внутреннего воздуха при tв = 10 C и в = 60 % в 12,3 В [при tв = 10 C и в = 90 % в 16,6 В], для наружного воздуха при tн = –30 C, н = 84 % имеем н 7,2 В. По графику 3.11 или по зависимости (3.23) находится перепад потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренней поверхности бесчердачного покрыБП тия коровника ΔΘБП Θ в Θв.п . При tв = 10 C БП 1,9 В. Значение коэффи- циентов влагообмена внутренней поверхности бесчердачного покрытия равно: Gвло 118,36 0,030 кг/(ч∙м2∙В); БП F (1718 352)1,9 Θ в Gвло 97,84 [ 0,025 кг/(ч∙м2∙В)]. БП F (1718 352)1,9 Θ в Вычисленная по (2.30) величина Rтр является осредненным требуемым сопротивлением влагопередаче для наружных стен и покрытия. 143 Вычисляются значения коэффициентов влагопроводности χ, кг/(м∙ч∙ºВ), для каждого из слоев бесчердачного покрытия по зависимостям (2.25…2.27). Для однослойной конструкции величина χ определяется по (2.21). Значения парциальных давлений водяного пара е, Па, на границах слоев ограждения рассчитываются по (2.28). Потенциалы влажности в толще многослойного ограждения определяются графоаналитическим методом, изложенным в разделе 2.1. Упругость водяного пара внутреннего воздуха ев, Па, находится по (1.31), наружного воздуха (средняя за январь) ен, Па, – по [107]. При tв = 10 C максимальная упругость водяных паров равна Eв = 1228 Па, ев 736,8 Па, потенциал влажности в 12,3 В. Для наружного воздуха ен = = 220 Па, н 7,2 В. [ ев 1105,2 Па; в 16,6 В]. Для конструкции бесчердачного покрытия реального коровника (рисунок 4.4, а) определим значение коэффициента влагопроводности слоя железобетона по (2.21): [ χ ж/б eв eн / в н 1105,2 220 0,03 10 6 / 16,6 7,2 2 ,83 10 6 кг/(мчВ)]. Для конструкции бесчердачного покрытия коровника после реконструкции (рисунок 4.4, б) определим значения парциального давления на границе слоев по (2.28): eII eв eв eн Rп, II / Rп, 0 736,8 736,8 2200,03 0,03/1,15 287,4 Па. Сопротивление паропроницанию покрытия после реконструкции равно: Rп , 0 δi μ i 0,03 0,03 0,06 0,41 1,15 м2чПа/мг. Рассчитывается значения потенциала влажности на границе слоев бесчердачного покрытия после реконструкции. Для этого толщина слоя утеплителя приводится к эквивалентной толщине железобетона: δ*ут μ ж/б 0,03 δ ут 0,06 0,0044 м. μ ут 0,41 144 Многослойная конструкция бесчердачного покрытия после реконструкции приведена к однослойной, толщина которой составляет δΘ δ ж/б δ*ут 0,03 0,0044 0,0344 м. Строится графическая зависимость = = f() (рисунок 4.8), по которой определяется значение потенциала влажности на границе слоев: II 7,9 В. По полученным значениям парциальных давлений е, Па, и потенциалов влажности , В, рассчитываются коэффициенты влагопроводности χ, кг/(мчВ), слоев конструкции бесчердачного покрытия после реконструкции по (2.25…2.27): χ ж/б eв eII μ ж/б / в II 736,8 287,4 0,03 10 6 / 12,3 7,9 3,05 10 6 кг/(мчВ); χ ут eII eн μ ут / II н 287,4 2200,41 106 / 7,9 7,2 39,48 10 6 кг/(мчВ). Рассчитываются приведенные сопротивления влагопередаче R , 0 , м2∙ч∙ºВ/кг, по (2.17): – для бесчердачного покрытия до реконструкции: [ RΘ, 0 δ ж/б χ ж/б 0,03/2,83 106 10600 м2∙ч∙ºВ/кг]; – для бесчердачного покрытия после реконструкции: RΘ, 0 δ ж/б χ ж/б δ ут χ ут 0,03/3,05 106 0,06 39,48 106 11356 м2∙ч∙ºВ/кг. , ºВ II I 13,0 в 12,3 ºВ 11,0 10,0 9,0 II = 7,9 ºВ н 7 ,2 ºВ 6,0 I 5,0 4,0 0,01 II ж/б 0,03 м 0,03 0,05 * ут 0,0044 м 0,07 , м Рисунок 4.8 – Определение значения потенциала влажности на границе слоев бесчердачного покрытия после реконструкции 145 На рисунках 4.9 и 4.10 приведены графики распределения потенциалов влажности в толще многослойной наружной стены и бесчердачного покрытия после реконструкции, построенные с учетом постоянства значений потенциалов влажности на границах слоев, полученных для условной однослойной конструкции. Как видно из графиков, значения потенциалов влажности в толще наружных ограждений изменяются от величины в до н. При этом наибольшая разность потенциалов наблюдается в слое железобетона, имеющего наименьшее значение коэффициента влагопроводности, а наименьшая – в слое утеплителя, коэффициент влагопроводности которого наибольший по сравнению с остальными слоями рассматриваемой конструкции. По результатам расчета проверяется выполнение необходимого требования по влажностному режиму ( RΘ, 0 RΘтр ): – для бесчердачного покрытия до реконструкции: [ RΘ, 0 10600 м2∙ч∙ºВ/кг, RΘтр 197 м2∙ч∙ºВ/кг], т.е. условие не выполняется; – для бесчердачного покрытия после реконструкции: RΘ, 0 11356 м2∙ч∙ºВ/кг; RΘтр 88 м2∙ч∙ºВ/кг, что также не удовлетворяет условию. , ºВ 18,0 I II , ºВ 13,0 III 16,0 10,0 10,0 + 0 + 9,0 7,6 6,0 2,0 в12,3 ºВ 11,0 в12,3 ºВ 8,0 4,0 II 12,0 14,0 12,0 I I ж/б 0,4 м II 7,3 н 7,2 ºВ III шт0,02 м ут0,16 м 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,7 , м 8,0 7,9 7,0 I 6,0 н 7,2 ºВ II ут 0,06 м ж/б 0,03 м 5,0 4,0 0 0,03 0,06 0,09 0,12 0,15 , м Рисунок 4.9 – График распределения по- Рисунок 4.10 – График распределетенциалов влажности в толще наружной ния потенциалов влажности в толще стены после реконструкции бесчердачного покрытия после реконструкции 146 Таким образом, ни существующие наружные ограждения реального коровника, ни предложенные при реконструкции ограждающие конструкции не обеспечат удаление излишек влаги в атмосферу, что говорит о необходимости применения других строительных материалов для выполнения наружных стен и покрытия, либо использования систем вентиляции или осушения внутреннего воздуха. 4.8. Анализ результатов реконструкции теплового контура здания коровника Проведенная реконструкция (утепление теплового контура) здания коров- ника в с. Васильевка Самарской области позволила увеличить период его эксплуатации без систем отопления с поддержанием расчетных параметров воздуха в помещении за счет утилизации естественной физиологической теплоты, выделяемой животными. С точки зрения энергосбережения при реконструкции соблюдены все необходимые условия, и наружные стены и бесчердачное покрытие конструктивно удовлетворяют теплотехническим требованиям. Однако реконструкция теплового контура здания оказалась нецелесообразной в плане поддержании требуемого влажностного режима помещения. Согласно проведенным расчетам при отключении систем вентиляции в период с температурой наружного воздуха ниже tнр в помещении коровника будет накапливаться выделяемая животными влага, поскольку материалы наружных ограждений не являются достаточно влагопроводными, чтобы обеспечить удаление необходимого количества влаги. Это в результате приведет к увлажнению ограждающих конструкций с последующим увеличением их коэффициентов теплопроводности и длительным периодом естественной сушки, а, следовательно, к увеличению трансмиссионных теплопотерь и нарушению температурного режима в помещении. Следовательно, на стадии проектирования неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий необходимо с теплофизической точки зрения рассчитывать и подбирать конструкции наружных ограждений с учетом рассеивания влаги. Ниже приводится пример расчета наружных стен и бесчердачного 147 покрытия коровника выполненных из дерева. Расчетные параметры внутреннего воздуха: tв = 10 ºС, φв = 60 %; наружного: tн = –30 ºС, φн = 84 %. Наружные стены Конструкция наружной стены (рисунок 4.11): деревянный брус: д = 500 кг/м3, д = 0,35 Вт/(м∙ºС), ж/б = 0,32 мг/(м∙ч∙Па). Определим толщину наружной стены по (1.9), учитывая, что требуемое сопротивление теплопередаче R0тр 0,8 м2С/Вт: δ д λ д ( R0тр 1 α в 1 α н ) 0,35(0,8 1 8,7 1 23) 0,225 м. Принимаем стандартную толщину деревянного бруса 230х230 мм и находим действительное сопротивление теплопередаче наружной стены: R0дст 1 8,7 0,23 0,35 1 23 0,82 (м2С)/Вт. Далее рассчитывается коэффициент влагопроводности χ, кг/(мчВ), для однослойной наружной стены из дерева по (2.21): χ д eв eн μ д / в н 736,8 2200,32 106 / 12,3 7,2 32,43 106 кг/(м∙ч∙В). Приведенное сопротивление влагопередаче R , 0 , м2∙ч∙ºВ/кг, наружной стены по (2.17) равно: RΘ, 0 δ д χ д 0,23/32,43 106 7092 м2∙ч∙ºВ/кг. Из сравнения результатов влажностных расчетов наружной стены, выполненной из железобетона и дерева, имеем: величина приведенного сопротивления влагопередаче деревянной конструкции в 20 раз меньше, чем железобетонной ( Rд ,0 7092 м2∙ч∙ºВ/кг; Rж/б,0 142255 м2∙ч∙ºВ/кг). Исходя из формул (2.30) и (2.40) максимальное количество влаги, удаляемое через наружное ограждение, Gвлогр , кг/ч, равно: Gвлогр ( в н ) F . R ,0 Количество влаги, удаляемое через стену из железобетона: 148 Gвлж/б (12,3 7,2)2070 0,074 кг/ч. 142255 Количество влаги, удаляемое через стену из дерева: Gвлдер (12,3 7,2)2070 1,489 кг/ч. 7092 Из расчета видно, что деревянные конструкции в большей степени обеспечивают удаление избытков влаги в атмосферу, чем железобетонные. Бесчердачное покрытие Конструкция бесчердачного покрытия (рисунок 4.12): доски δд = 0,05 м, д = = 500 кг/м3, д = 0,35 Вт/(м∙ºС), д = 0,32 мг/(м∙ч∙Па); минераловатные плиты на битумной основе: ут = 250 кг/м3, ут,(Б*) = 0,09 Вт/(мС), ут = 0,4110-6 кг/(мчПа); вентилируемая воздушная прослойка; 2 слоя рубероида: δр = 0,008 м, д = = 600 кг/м3, д = 0,17 Вт/(м∙ºС), ж/б = 0 мг/(м∙ч∙Па); листовая сталь: ст = 0,0009 м; ст = 7850 кг/м3, ст = 58 Вт/(м∙ºС), ст = 0 мг/(м∙ч∙Па) по обрешетке из деревянно го бруса размером 80х80 мм. Определим толщину утеплителя по (1.9), учитывая, что сопротивление теп- II 8 5 4 3 2 II 1 50 δут 30 0,09 лопередаче покрытия R0 покр 0,79 м2С/Вт: + δд Рисунок 4.11 – Конструкция на- Рисунок 4.12 – Конструкция бесчердачного поружной стены из дерева крытия с использованием дерева: 1 – доски, 2 – минераловатные плиты на битумном связующем, 3 – вентилируемая воздушная прослойка; 4 – рубероид, 5 – листовая сталь 149 δ ут λ ут ( R0тр (1 α в δ д λ д 1 α н ) 0,09(0,79 (1 8,7 0,05 0,35 1 12) 0,0404 м. Принимаем стандартную толщину минераловатных плит δут = 0,05 м, находим действительное сопротивление теплопередаче бесчердачного покрытия: R0д покр 1 8,7 0,05 0,35 0,05 0,09 1 12 0,90 (м2С)/Вт. По (2.28) определяется значение парциального давления на границе слоев бесчердачного покрытия: eII eв eв eн Rп, II / Rп, 0 736,8 736,8 2200,05 0,32/0,28 448,4 Па. Сопротивление паропроницанию многослойного ограждения равно: Rп δi μ i 0,05 0,32 0,05 0,41 0,28 м2чПа/мг. Рассчитывается значение потенциала влажности на границе слоев многослойного ограждения. Для этого толщина слоя утеплителя приводится к эквивалентной толщине основного конструктивного слоя – дерева: δ*ут μд 0,32 δ ут 0,05 0,04 м. μ ут 0,41 Многослойная конструкция наружной стены приведена к однослойной, толщина которой составляет для расчета потенциала влажности δΘ δ д δ*ут 0,05 0,04 0,09 м. По графической зависимости = f() (рисунок 4.13), определяется значение потенциала влажности на границе слоев: II 9,5 В. По (2.25…2.27) рассчитываются коэффициенты влагопроводности χ, кг/(мчВ), всех слоев конструкции: χ д eв eII μ д / в II 736,8 448,40,32 10 6 / 12,3 9,5 32,96 10 6 кг/(мчВ); χ ут eII eн μ ут / II н 448,4 2200,41 10 6 / 9,5 7,2 40 ,71 10 6 кг/(мчВ). Рассчитывается приведенное сопротивление влагопередаче R , 0 , м2∙ч∙ºВ/кг, по (2.17): RΘ, 0 δ д χ д δ ут χ ут 0,05/32,96106 0,05 40,71 2745 м2∙ч∙ºВ/кг. 150 , ºВ I 13,0 в 12,3 ºВ II 11,0 10,0 II = 9,5 ºВ 9,0 8,0 н 7,2 ºВ 6,0 I 5,0 4,0 0,01 д 0,05 м 0,03 II 0,05 ут* 0,04 м 0,07 , м Рисунок 4.13 – Определение значений потенциала влажности на границе слоев бесчердачного покрытия из дерева Как видно из расчета, у бесчердачного покрытия, выполненного из дерева, величина R ,0 в 4 раза меньше, чем у железобетонного ( Rд ,0 2745 м2∙ч∙ºВ/кг, Rж/б,0 11356 м2∙ч∙ºВ/кг), а, значит, удаление влагоизбытков будет происходить интенсивнее. Таким образом, необходимо предусматривать наружные ограждающие конструкции из строительных материалов, обладающих большим коэффициентом влагопроводности , чтобы через них в рассматриваемый период эксплуатации удалялись излишки влаги. В частности, коэффициент влагопроводности дерева в 11 раз больше, чем у железобетона (д = 32∙10-6 кг/(м∙ч∙В), ж/б = 3∙10-6 кг/(м∙ч∙В)). Следовательно, использование дерева для выполнения наружных ограждений предпочтительней. Применение влагопроницаемых ограждающих конструкций животноводческих, птицеводческих зданий, хранилищ СРС позволяет использовать их как неотапливаемые даже в холодный период года, когда температура наружного воздуха tн ниже условной t нр , за счет практически полного отключения систем вентиля- 151 ции и удаления избытков влаги через наружные стены и покрытия. Согласно проведенным расчетам наружные ограждения из влагопроницаемых материалов полностью удовлетворяет теплотехническим требованиям. Экономическая эффективность производственных сельскохозяйственных зданий с влагопроницаемыми наружными ограждениями, в частности из дерева, достигается за счет повышения теплозащитных качеств ограждающих конструкций в результате предотвращения их увлажнения и поддержания круглогодичного влажностного режима ограждений при расчетных условиях; уменьшения затрат на искусственные системы обеспечения микроклимата. 4.9. Влияние влажности материала на долговечность конструкций Отрицательное влияние повышенной влажности материалов ограждающих конструкций на их морозо- и термостойкость общеизвестно и бесспорно [29, 31, 71, 114, 119, 120, 132, 133, 150, 153]. Повышенным значениям влажности материалов наружных ограждений способствуют специфические особенности параметров микроклимата животноводческих и птицеводческих помещений, хранилищ сочного растительного сырья. При высоких значениях относительной влажности внутреннего воздуха как на внутренних поверхностях, так и в толще ограждений возможно выпадение конденсата, который впитывается материалом. После насыщения ограждений влагой конденсат продолжительное время сохраняется на их внутренних поверхностях. Ограждения, имеющие плотные фактурные слои, за лето не просыхают до равновесной влажности и остаются на зиму переувлажненными. Поэтому влажность материалов наружных ограждений животноводческих зданий в 1,5…2,0 раза превышает норму. По результатам натурных исследований [32], влажность стен из ячеистого и легкого бетонов к концу зимы достигает, соответственно, 24…30 % и 15…19 %, кирпичных стен – 27,8 %. Это ведет в условиях знакопеременных температурных воздействий к резкому снижению морозостойкости и общей долговечности конструкций. Как правило, наибольшие разрушения наблюдаются во внутреннем фактурно-защитном слое ограждений: трещины, отслаивание, шелушение и т.п. 152 В то же время недостаточно изученным является фактор влияния агрессивных газов (углекислый газ, хлор, сероводород, аммиак) на долговечность ограждающих конструкций. Газы, растворяясь во влаге ограждающих конструкций, образуют водные растворы. Над этими растворами происходит понижение давления насыщенного пара, что обусловлено осмотическими свойствами растворов. Повышенная разность давлений над раствором и парциальным давлением водяного пара увеличивают поглощение влаги из воздуха. Установлено, что присутствие хлористых солей в ограждающих конструкциях увеличивает их влажность на 5…7 % даже при нормальном влажностном режиме помещений [103]. Водяные пары вместе с молекулами хлоропроизводных, проникая внутрь ограждающих конструкций, взаимодействуют с материалами элементов этих конструкций, вызывая коррозию. Коррозия несущих ограждений охватывает как цементную часть бетона, так и металлическую часть конструкций, что приводит к снижению их прочности и долговечности. В качестве примера на рисунке 4.14 приведены результаты имеющихся в литературе расчетов влияния водопроводной воды и воды с различным содержанием NaCl на коррозию арматуры в бетоне [103]. Скорость коррозии, мм/год 8 7 6 5 4 3 2 1 t , ºС 0 20 25 30 портландцемент 35 40 45 50 портландцемент сульфатостойкий Рисунок 4.14 – Коррозия низкоуглеродистой стали-3 в растворе NaCl в зависимости от температуры 153 Максимальная скорость коррозии возникает при использовании низкоуглеродистой стали. В таблицах 4.3 и 4.4 приведены данные о снижении несущей способности стальной арматуры железобетонной конструкции и балки двутаврового сечения при температуре 32 С с учетом факторов газового режима животноводческих помещений в результате коррозии [103]. Из таблицы 4.3 видно, что при применении низкоуглеродистой стали уже через 5…7 лет наступает аварийное состояние несущей способности ограждения. Из данных таблицы 4.4 можно сделать вывод, что даже открыто расположенные металлические конструкции из стали Ст3сп, содержащей 0,15…0,22 % углерода, более долговечны и надежны. Полученные данные говорят о необходимости учета качества стали, применяемой для арматуры или металлических конструкций наружных ограждений в животноводческих зданиях, характеризующихся агрессивной газовой средой. Таблица 4.3 –Стальная арматура круглого сечения длиной 1,0 м Характеристика стержня Диаметр стержня начальный, мм Диаметр стержня конечный, мм Уменьшение диаметра, мм Уменьшение несущей способности, % Диаметр стержня начальный, мм Диаметр стержня конечный, мм Уменьшение диаметра, мм Уменьшение несущей способности, % Низкоуглеродистая сталь 5 лет 10 лет 30 лет Сталь с содержанием углерода 0,1% 5 лет 10 лет 30 лет 20 20 20 20 20 20 17 14 10 19,1 18,0 13,5 3 6 10 0,9 2,0 6,5 30 60 100 9 20 65 10 10 10 10 10 10 7 4 - 9,1 8,5 5 6 3 - 0,9 1,5 5 30 60 - 9 15 50 Таблица 4.4 – Балки двутаврового сечения Характеристика двутаврового сечения Начальная площадь сечения двутавра, см2 Двутавр № 30 по ОСТ-16 5 лет 10 лет 30 лет Двутавр № 22 по ОСТ-16 5 лет 10 лет 30 лет 60,696 60,696 60,696 41,715 41,715 41,715 Толщина коррозии, мм 0,25 1 3 0,25 0,5 3 Уменьшение несущей способности, % 1 5 16 1 5 17 154 4.10. Эффективность инженерных решений по управлению параметрами микроклимата Проектирование теплового контура производственных сельскохозяйственных зданий по предложенной нами методике, основанной на взаимосвязи процессов нормирования сопротивлений тепло- и влагопередаче наружных ограждающих конструкций, позволяет решить задачу энергосбережения во-первых, за счет утилизации физиобиологической теплоты, выделяемой животными и растительным сырьем, во-вторых, за счет удаления избытков влаги сквозь наружные ограждения и, соответственно, продления периода отопления зданий за счет естественных источников, а также сокращения количества нагреваемого приточного воздуха для ассимиляции влагоизбытков. Экономическая эффективность принятых инженерных решений будет определяться расходами на энергоноситель для нагрева минимального количества приточного воздуха для ассимиляции избытков влаги в помещениях сельскохозяйственных зданий. Для исследуемого нами коровника до реконструкции условная наружная температура, начиная с которой требуется подогрев приточного воздуха, определяется по (1.19): tнр 10 107850 10 7,7 2,3 С. 2070 0,34 0,279 1,247 22707 Минимальное количество приточного воздуха с учетом удаления части вла- , м3/ч, равен: ги Gвл , г/ч, сквозь наружные ограждения Lн.min Lн. min Gвл / в (d уд d пр ) (118360 79) / 1,247(4,58 0,40) 22692 м3/ч. Количество, влаги, удаляемое через наружные ограждения: Gвл ( в н ) F (12,3 7,2)2070 0,079 кг/ч. δ ж/б χ ж/б δ шт χ шт 0,4 3,05 10 6 0,02 7,29 10 6 рассчитыЗатраты теплоты на нагрев наружного воздуха в количестве Lн.min вается по (1.18): Qнаг св в Lн min (tнр tн ) 0,279 1,247 22692(2,3 30) 255003 Вт. 155 Для коровника после реконструкции (утепление теплового контура) tнр равна: tнр 10 107850 10 10,3 0,3 С. 2070 0,8 0,279 1,247 22707 Минимальное количество приточного воздуха с учетом удаления части влаги сквозь наружные ограждения – из железобетона в качестве основного конструктивного слоя: Lн. min Gвл / в (d уд d пр ) (118360 74) / 1,247(4,58 0,40) 22693 м3/ч; – из дерева: Lн. min Gвл / в (d уд d пр ) (118360 1489) / 1,247(4,58 0,40) 22421 м3/ч. Затраты теплоты на нагрев этого количества наружного воздуха равны: – при наружных стенах из железобетона: Qнаг св в Lн min (tнр tн ) 0,279 1,247 22693(0,3 30) 234487 Вт. – при наружных стенах из дерева: Qнаг св в Lн min (tнр tн ) 0,279 1,247 22421(0,3 30) 231677 Вт. Затраты теплоты зданием за период, когда требуется подогрев приточного воздуха, определяются по формуле: год Qнаг Qнаг 3600 24 zнаг tв tнаг , tв t н (4.12) где zнаг – продолжительность периода нагрева приточного воздуха, сут, принимаемая по [75]; tнаг – средняя температура наружного воздуха в период нагрева приточного воздуха, °С (рассчитывается на основе данных, представленных в приложении Б). При наружных стенах из железобетона до реконструкции: год Qнаг 255003 3600 24 157 10 (6,2) 1,4 1012 Дж 1,4 10 6 МДж . 10 30 При наружных стенах из железобетона после реконструкции: год Qнаг 234487 3600 24 137 10 (6,7 ) 1,2 1012 Дж 1,2 10 6 МДж . 10 30 156 При наружных стенах из дерева: год Qнаг 231677 3600 24 137 10 (6,7) 1,1 1012 Дж 1,1 10 6 МДж . 10 30 Общее количество электроэнергии, необходимое для нагрева приточного воздуха N, кВт∙ч: – до реконструкции: N ж/б 1,4 106 / 3,6 390000 кВтч; – после реконструкции: 1,2 106 / 3,6 330000 кВтч; N ж/б N дер 1,1 10 6 / 3,6 305000 кВтч. Затраты денежных средств на электроэнергию при стоимости 1 кВт∙ч, равной 2 рубля: – до реконструкции: Сж/б 390000 2 780000 руб.; – после реконструкции: 330000 2 660000 руб.; Сж/б Сдер 305000 2 610000 руб. Экономическая эффективность от проведения реконструкции теплового контура коровника составляет: – при наружных стенах из железобетона в качестве основного конструктивного слоя: 780000 660000 120000 руб. (в ценах 2015 г.); С ж/б – при наружных стенах из дерева: С дер 780000 610000 170000 руб. (в ценах 2015 г.). Приведенные выше расчеты подтверждают целесообразность использования при проектировании наружных ограждений производственных сельскохозяйственных зданий влагопроницаемых строительных материалов. 157 Выводы по главе 4 1. Нормирование теплофизических характеристик наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий по теплотехническим требованиям и по требованиям влагопроводности является единым физическим процессом. Невыполнение любого из них влечет отклонение параметров микроклимата от допустимых. Обеспечение требуемого сопротивление влагопередаче гарантирует поддержание температурного режима в помещении в процессе круглогодичной эксплуатации за счет стабилизации теплотехнических показателей наружных ограждений. 2. Проведенные аналитические исследования теплоустойчивости полов животноводческих и птицеводческих помещений позволили получить практические рекомендации по повышению теплоустойчивости полов и их конструктивному исполнению при содержании животных и птиц без подстилки. 3. Разработанная методика расчетов теплофизических характеристик теплового контура неотапливаемых сельскохозяйственных зданий при новом проектировании включает: выбор общих исходных данных, в том числе климатических характеристик района строительства; теплотехнический расчет наружных стен, покрытий, окон; проверку соответствия характеристик наружных ограждений требованиям теплового баланса неотапливаемых помещений в холодный период года; расчет полов на теплоустойчивость и их конструктивное исполнение; расчет влажностного режима наружных ограждений с учетом теплотехнических требований. 4. На основе понятия потенциала влажности приводятся основные положения по реконструкции теплового контура неотапливаемых сельскохозяйственных зданий для повышения их энергоэффективности. Приведен конкретный пример мероприятий по реконструкции ограждений помещения коровника с учетом теплофизических, конструктивных и технологических требований по снижению энергоемкости и повышению долговечности здания. Рекомендовано снижение единичной вместимости или возведение секционных неотапливаемых сельскохо- 158 зяйственных зданий и сооружений, сопровождающееся снижением их общей энергоемкости и конечным повышением эффективности производства. 5. Разработанная на основе теоретических и натурных исследований методика нахождения значений потенциалов влажности в сечениях многослойных ограждений позволяет определять коэффициенты влагопроводности материалов слоев ограждений в размерности потенциала влажности. 6. Приведена качественная и количественная оценка снижения долговечности строительных конструкций неотапливаемых животноводческих и птицеводческих зданий при повышенных значениях влажности материалов ограждающих конструкций. 7. Приведено сравнение экономической эффективности инженерных решений по управлению параметрами микроклимата на примере коровника на 200 голов при принятии в качестве основного конструктивного слоя наружных ограждений железобетона или дерева. Экономический эффект при использовании дерева составляет до 170000 рублей в год. 159 ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ 1. На основе обзора научной, технической, специальной и справочной литературы обоснованы особенности формирования температурно-влажностных параметров микроклимата в неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданиях с учетом физиобиологических закономерностей процессов тепломассообмена животных, птиц, хранящейся продукции с окружающей средой; изучено влияние динамики параметров микроклимата на продуктивность сельскохозяйственного производства; обоснованы физиобиологические требования к параметрам микроклимата. 2. Сравнительный анализ известных теорий влагопереноса через наружные ограждения показал обоснованность применения при расчетах сопротивлений влагопередаче и влажностного состояния наружных ограждений полного термодинамического потенциала переноса фаз (потенциала влажности), комплексно учитывающего особенности переноса теплоты и влаги, а также формирование температурно-влажностных режимов в помещениях неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий. 3. Анализ существующих методов нормирования и расчета сопротивлений тепло- и влагопередаче наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий выявил необходимость более полного учета динамики влажностного режима наружных ограждений в круглогодичном цикле эксплуатации сооружений. 4. Разработана методика нормирования сопротивления влагопередаче наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий. За основу нормирования принят удельный поток влаги через ограждение, взаимоувязывающий температурно-влажностные параметры среды и наружных ограждений, физиобиологические влаговыделения, объемно-планировочные и конструктивные решения зданий. 5. Получена аналитическая зависимость (2.21) для определения коэффициентов влагопроводности строительных материалов в шкале потенциала влажности 160 в однослойных конструкциях. Коэффициенты влагопроводности слоев ограждений определяются по выведенным зависимостям (2.25…2.27) в соответствии с разработанной графоаналитической методикой нахождения значений потенциалов влажности в сечениях многослойных ограждений. 6. В результате натурных экспериментальных исследований тепловлажностных характеристик внутренних поверхностей наружных ограждений получены графические (рисунки 3.10, 3.11) и аналитические (3.22, 3.23) зависимости перепадов потенциалов влажности внутреннего воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций коровника. 7. Разработана методика расчета требуемых влажностных характеристик наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий как единых биоэнергетических комплексов, основанная на взаимосвязи процессов нормирования сопротивлений теплопередаче R0тр и сопротивлений влагопередаче RΘтр наружных ограждений. Обеспечением требуемого сопротивления теплопередаче решается задача энергосбережения за счет утилизации физиобиологической теплоты. Обеспечением требуемого сопротивления влагопередаче достигается поддержание в процессе эксплуатации температурного режима в помещении за счет стабильности количественных показателей теплотехнических характеристик наружных ограждений, заложенных при проектировании. 8. Разработанная методика расчета требуемых влажностных характеристик наружных ограждений производственных сельскохозяйственных зданий пригодна как при новом строительстве, так и при реконструкции сооружений. Предложены варианты реконструкции теплового контура коровника с учетом теплофизических, конструктивных и технологических требований по снижению энергоемкости и повышению долговечности здания, экономический эффект от внедрения которых составляет до 170000 рублей в год. 161 Список литературы 1. Авгуль, Н.Н. Адсорбция газов и паров на однородных поверхностях / Н.Н. Авгуль. – М.: Химия, 1975. – 384 с. 2. Аликаев, В.А. Зоогигиена / В.А. Аликаев, В.Ф. Костюнина. – М.: Колос, 1983. – 239 с. 3. Аликаев, В.А. Зоогигиена и ветеринарная санитария в промышленном животноводстве / В.А. Аликаев, Г.К. Волков, И.Д. Гришаев. – М.: Колос, 1982. – 414 с. 4. Ануфриев, Л.Н. Теплофизические расчеты сельскохозяйственных производственных зданий / Л.Н. Ануфриев, И.А. Кожинов, Г. М. Позин. – М.: Стройиздат, 1974. – 216 с. 5. Баланин, В.И. Микроклимат животноводческих зданий / В.И. Баланин. – С.-П.: Издательство «Профикс», 2003. – 140 с. 6. Баротфи, И. Энергосберегающие технологии и агрегаты на животноводческих фермах / И. Баротфи, П. Рафаи. – М.: Агропромиздат, 1988. – 228 с. 7. Беспалов, Д.П. Психрометрические таблицы /Д.П. Беспалов, Л.Т. Матвеев, В.Н. Козлов, Л.И. Наумова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 270 с. 8. Биохимическая термодинамика. – М.: Мир, 1982. – 440 с. 9. Бланке, В. Микроклимат помещений и его влияние на животных / В. Бланке // Сельское хозяйство за рубежом. – 1974. – № 7. – С. 17-18. 10. Богословский, В.Н. Внутренние санитарно-технические устройства: в 3 ч. Ч. 3. Кн. 1. Вентиляция и кондиционирование воздуха (Справочник проектировщика) / В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин; под ред. Н.Н. Павлова, Ю.И. Шиллера. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1992. – 320 с. 11. Богословский, В.Н. К определению потенциала влажности наружного климата / В.Н. Богословский, Б.В. Абрамов // Оптимизация систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и теплогазоснабжения : Сб. науч. тр. МИСИ. – 1980. – №176. – С. 33–41. 12. Богословский, В.Н. О потенциале влажности / В.Н. Богословский // Инж.физ. журнал. – 1965. – т. 8. – № 2. – С. 216-222. 162 13. Богословский, В.Н. Основы теории потенциала влажности материала применительно к наружным ограждениям оболочки зданий / В.Н. Богословский. – М.: изд-во МГСУ, 2013. – 112 с. 14. Богословский, В.Н. Потенциал влажности. Теоретические основы / В.Н. Богословский, В.Г. Гагарин // Российская академия архитектуры и строительства. Вестник отделения строительных наук. – 1996. – № 1. – С. 12-14. 15. Богословский, В.Н. Применение потенциала влажности к расчету теплообмена между воздухом и жидкостью / В.Н. Богословский, А.Н. Гвоздков // Водоснабжение и санитарная техника. – 1985. – № 10. – С. 8-9. 16. Богословский, В.Н. Расчет влагопередачи ограждений на основе потенциала влажности с использованием влажностных характеристик, полученных способом разрезной неизотермической колонки / В.Н. Богословский, А.М. Микшер // Теплогазоснабжение и вентиляция : Сб. науч. тр. МИСИ. – 1977. – №144. – С. 7985. 17. Богословский, В.Н. Расчет тепловлагообмена между воздухом и жидкостью с позиции теории потенциала влажности / В.Н. Богословский, А.Н. Гвоздков // Вентиляция и кондиционирование воздуха промышленных и сельскохозяйственных зданий : Сб. науч. тр. – Рига: Риж. политехн. ин-т. – 1986. – С. 25-37. 18. Богословский, В.Н. Строительная теплофизика / В.Н. Богословский. – М.: Высшая школа, 1982. – 415 с. 19. Богословский, В.Н. Тепловой режим зданий / В.Н. Богословский. – М.: Стройиздат, 1979. – 248 с. 20. Бодров, В.И. Микроклимат зданий и сооружений / В.И. Бодров, М.В. Бодров, Н.А. Трифонов, Т.Н. Чурмеева. – Н. Новгород : Арабеск, 2002. – 394 с. 21. Бодров, В.И. Микроклимат производственных сельскохозяйственных зданий и сооружений / В.И. Бодров, М.В. Бодров, Е.Г. Ионычев, М.Н. Кучеренко. – Н. Новгород: Изд-во ННГАСУ, 2008. – 623с. 22. Бодров, В.И. Нормирование сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций овощекартофелехранилищ / В.И. Бодров, П.И. Зелинский // Водоснабжение и санитарная техника. – 1987. – №7. – С. 19-20. 23. Бодров, В.И. Нормирование теплового контура сельскохозяйственных зданий / В.И. Бодров, М.В. Бодров, М.Н. Кучеренко, М.Н. Лазарев // С.О.К. – 2013. – №10. – С. 44-47. 163 24. Бодров, М.В. Отопление и вентиляция животноводческих и птицеводческих зданий / М.В. Бодров. – Н. Новгород: Изд-во ННГАСУ, 2012. – 145 с. 25. Бодров, В.И. Отопление и вентиляция сельскохозяйственных зданий / В.И Бодров, А.Г. Егиазаров, Е.С. Козлов. – Н. Новгород: Изд-во НГАСА, 1995. – 130 с. 26. Бодров, В.И. Хранение картофеля и овощей: Инженерные методы создания и поддержания технологического микроклимата / В.И. Бодров. – Горький: ВолгоВятское книжное изд-во, 1985. – 220 с. 27. Брадт, Г. Проектирование животноводческих комплексов / Г. Брадт. – М.: Стройиздат, 1985. – 256 с. 28. Брилинг, Р.Е. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций и материалов / Р.Е. Брилинг. – М.: Стройиздат, 1968. – 103 с. 29. Брилинг, Р.Е. Исследования морозостойкости строительных материалов в наружных ограждениях / Р.Е. Брилинг // Исследования по строительной физике: Сб. науч. ст. / ЦНИИПС. – М.;Л. – 1951. – № 4. – С. 60-84. 30. Брилинг, Р.Е. Миграция влаги в строительных ограждениях / Р.Е. Брилинг // Исследования по строительной физике : Сб. науч. тр. / М.: ЦНИИПС. – 1949. – № 3. – С. 85-120. 31. Важенин, Б.В. Замерзание влаги в строительных материалах при отрицательных температурах / Б.В. Важенин // Строительные материалы – 1965. – № 10. – С. 24-25. 32. Валов, В.М. Энергосберегающие животноводческие здания (физикотехнические основы проектирования) / В.М. Валов. – М.: Изд-во АСВ, 1997. – 310 с. 33. Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей / Н.Б. Варгафтик. – M.: Наука, 1972. – 720 с. 34. Власов, О.Е. Долговечность ограждающих и строительных конструкций / О.Е. Власов. – М.: НИИСФ, 1963. – 116 с. 35. Власов, О.Е. Основы строительной теплотехники / О.Е. Власов. – М.: ВИА РККА, 1938. 36. Волков, М.А. Тепло- и массообменные процессы при хранении пищевых продуктов / М.А. Волков. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 272 с. 164 37. Гауптман, Я. Этология сельскохозяйственных животных / Я. Гауптман, Б. Чумливски, Я. Душек [и др.]. – М.: Колос, 1977. – 304 с. 38. Гвоздков, А.Н. Особенности протекания процессов тепло- и влагообмена в контактных аппаратах с позиции теории потенциала влажности / А.Н.Гвоздков // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды: Материалы Международной научной конференции, 25-29 сентября 2002 г., Волгоград / ВолгГАСА. – Волгоград, 2002. – С. 101-105. 39. Гиндоян, А.Г. Тепловой режим конструкций полов / А.Г. Гиндоян. – М.: Стройиздат, 1984. – 222 с. 40. Гмурман, В.Е. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике / В.Е. Гмурман. – 4-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 1997. – 400 с. 41. Гмурман, В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика / В.Е. Гмурман. – 11-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 2005. – 279 с. 42. Гоголин, А.А. О применении уравнения Льюиса при расчете поверхностных воздухоохладителей / А.А. Гоголин // Холодильная техника. – 1976. – №2. – С. 12-14. 43. Голиков А.Н. Физиология сельскохозяйственных животных / А.Н. Голиков, Н.У. Базанова, З.К. Кожебеков [и др.]. – М.: Агропромиздат, 1991. – 432 с. 44. Голосов, И.М. Микроклимат животноводческих ферм / И.М. Голосов. – Л.: Лениздат, 1974. – 120 с. 45. ГОСТ 8.524-85 Таблицы психрометрические. Построение, содержание, расчетные соотношения – М. : Изд-во стандартов, 1986. – 34 с. 46. Грег, С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость / С. Грег, К. Синг. – М.: Мир, 1970 – 407 с. 47. Гусев, Н.А. Некоторые закономерности водного режима растений / Н.А. Гусев. – М.: Изд-во АН СССР, 1959. – 158 с. 48. Егиазаров, А.Г. Общая теплотехника, теплоснабжение и вентиляция / А.Г. Егиазаров. – М.: Стройиздат, 1982. – 216 с. 49. Егиазаров, А.Г. Отопление и вентиляция зданий и сооружений сельскохозяйственных комплексов / А.Г. Егиазаров. – М.: Стройиздат, 1981. – 239 с. 165 50. Егиазаров, А.Г. Отопление и вентиляция сельскохозяйственных зданий / А.Г. Егиазаров, О.Я. Кокорин, Ю.М. Прыгунов. – Киев: Будiвельник, 1976. – 223 с. 51. Еремкин А.И. Тепловой режим зданий / А.И. Еремкин, Т.И. Королева. – Ростов: Изд-во «Феникс», 2008. – 368 с. 52. Еремкин А.И. Экономика энергосбережения в системах отопления вентиляции и кондиционирования воздуха / А.И. Еремкин, Т.И. Королева, Г.В. Данилин, В.В. Бызеев, А.Г. Аверкин. – М.: Изд-во АСВ, 2008. – 184 с. 53. Жадан, В.З. Влагообмен в плодоовощехранилищах / В.З. Жадан. – М.: Агропромиздат, 1985. – 197 с. 54. Ильинский, В.М. Коэффициент переноса водяного пара для расчета влажностного состояния ограждающих конструкций / В.М. Ильинский // Инж.-физ. журнал – 1965. – т. 8. – № 2. – С. 223-228. 55. Ильинский, В.М. Строительная теплофизика / В.М. Ильинский. – М.: Высшая школа, 1974. – 320 с. 56. Казаков, А.В. Влияние светового режима на продуктивность лактирующих коров / А.В.Казаков // Молочное и мясное скотоводство. – 2009. – № 3. – С. 12-13. 57. Калашников, М.П. Обеспечение параметров микроклимата для хранения картофеля и овощей в условиях резкоконтинентального климата / М.П. Калашников. – Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 1999. – 235 с. 58. Карпис, Е.Е. Изменение отношения Льюиса для политропических процессов в форсуночных кондиционерах / Е.Е. Карпис // НИИсантехники. – 1963. – Сб. 15. – С. 68-81. 59. Карпис, Е.Е. Энергосбережение в системах кондиционирования воздуха / Е.Е. Карпис. – М.: Стройиздат, 1986. – 258 с. 60. Киселев, Ю.А. Исследования по теплоустойчивости домашних животных / Ю.А. Киселев // Тепло- и холодоустойчивость домашних животных. – Новосибирск: Наука. – 1976. – С. 10-31. 61. Ковальчук, М. Адаптация и стресс при содержании и разведении сельскохозяйственных животных / М. Ковальчук, К. Ковальчук. – М.: Колос, 1978. – 272 с. 166 62. Кокорин, О.Я. Установки кондиционирования воздуха. Основы расчета и проектирования / О.Я. Кокорин. – М.: Машиностроение, 1978. – 264 с. 63. Корниенко, С.В. Новая шкала потенциала влажности для прогноза влажностного режима ограждающих конструкций зданий / С.В. Корниенко, А.Г. Перехоженцев // Известия вузов. Строительство. – 2002 – №3. – С. 4-8. 64. Корниенко, С.В. Потенциал влажности / С.В. Корниенко // Жилищное строительство. – 2005. – №7. – С. 16-18. 65. Корниенко, С.В. Потенциал влажности для определения влажностного состояния материалов наружных ограждений в неизотермических условиях / С.В. Корниенко // Строительные материалы. – 2006 – № 4. – С. 88-89. 66. Корниенко, С.В. Потенциал влажности. Сравнительный анализ / С.В. Корниенко // Труды международного форума по проблемам науки, техники и образования. – М.: Академия наук о Земле. – 2003. – т. 1 – С. 88-90. 67. Кошич, И.И. Зоогигиена / И.И. Кошич, Н. С. Калюжный, Л. А. Волчкова, В. В. Нестеров. – СПб: Изд-во "Лань", 2008. – 464 с. 68. Кувшинов, Ю.А. Развитие теории теплоустойчивости / Ю.В. Кувшинов // Сб. трудов II съезда АВОК. – 1992. – т. 1 – С. 35-43. 69. Кучеренко, М.Н. Термодинамическое обоснование графоаналитического решения задачи влагопереноса в слое биологически активной продукции : дис. … канд. техн. наук : 05.23.03 / Кучеренко Мария Николаевна. – Н. Новгород, 2005. – 134 с. 70. Литвинова, Т.А. Адсорбция паров воды капиллярно-пористыми телами / Т.А. Литвинова // Производственный НИИ по Инженерным изысканиям в строительстве. – 1974. – вып. 44. 71. Лукьянов, В.И. Нестационарный массоперенос в строительных материалах при решении проблемы повышения защитных качеств ограждающих конструкций зданий с влажным и мокрым режимом : автореф. дис. … докт. техн. наук : 05.23.01 / Лукьянов Вениамин Иванович. – М., НИИСФ, 1993. – 48 с. 72. Лыков, А.В. Теоретические основы строительной теплофизики / А.В. Лыков. – Минск.: Издательство АН БССР, 1961 – 520 с. 73. Лыков, А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах / А.В. Лыков. – М.: Гостехиздат, 1954 – 296 с. 167 74. Максимов, Н.А. Краткий курс физиологии растений / Н.А. Максимов. – М.: Гос. изд-во сельскохозяйственной литературы, 1958. – 559 с. 75. Манюк, В.И. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж, А.И. Манюк, В.К. Ильин. – М.: Стройиздат, 1988. – 432 с. 76. Маркин, Н.С. Основы теории обработки результатов измерений / Н.С. Маркин. – М.: Издательство стандартов, 1991. – 176 с. 77. Мачинский, В.Д. О конденсации паров воздуха в строительных ограждениях / В.Д. Мачинский // Строительная промышленность. – 1927. – № 1. – С. 6062. 78. Мачинский, В.Д. Теплотехнические основы строительства / В.Д. Мачинский. – М.: Стройиздат, 1949. – 327 с. 79. Метлицкий, Л.В. Биохимия плодов и овощей / Л.В. Метлицкий. – М.: Экономика, 1970. – 272 с. 80. Нестеренко, А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха / А.В. Нестеренко. – М.: Высшая школа, 1971. – 459 с. 81. Никитченко, И.Н. Адаптация, стрессы и продуктивность сельскохозяйственных животных / И.Н. Никитченко. – Минск: Ураджай, 1988 – 198 с. 82. НТП-АПК 1.10.01.001-00. Нормы технологического проектирования ферм крупного рогатого скота крестьянских хозяйств [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/10/10194/ 83. НТП-АПК 1.10.02.001-00. Нормы технологического проектирования ферм свиноводческих ферм крестьянских хозяйств [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/10/10196/index.php 84. НТП-АПК 1.10.03.001-00. Нормы технологического проектирования овцеводческих предприятий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/10/10195/index.php 85. НТП-АПК 1.10.04.001-00. Нормы технологического проектирования коневодческих предприятий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/10/10173/ 168 86. НТП-АПК 1.10.06.001-00. Нормы технологического проектирования звероводческих и кролиководческих ферм [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.docload.ru/Basesdoc/10/10197/ 87. НТП-АПК 1.10.05.001-01. Нормы технологического проектирования птицеводческих предприятий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/10/10094/index.php 88. НТП-АПК 1.10.12.001-02. Нормы технологического проектирования предприятий по хранению и обработке картофеля и плодоовощной продукции [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/39/39091/ 89. НТП-АПК 1.10.06.002-00. Нормы технологического проектирования предприятий малой мощности звероводческих и кролиководческих ферм [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ohranatruda.ru/ot_biblio/normativ/data_normativ/10/10198/ 90. ОСН АПК 2.10.24.001-04 Нормы освещения сельскохозяйственных предприятий, зданий, сооружений [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.znaytovar.ru/gost/2/OSN_APK_2102400104_Normy_osves.html 91. Перехоженцев, А.Г. Потенциал переноса влаги влажных капиллярнопористых материалов / А.Г. Перехоженцев // Известия вузов. Строительство. – 1992. – №2. – С. 101-104. 92. Пирог, П.И. Теплоизоляция холодильников / П.И. Пирог – М.: Пищевая промышленность, 1966. – 272 с. 93. Плященко, С.И. Предупреждение стрессов у сельскохозяйственных животных / С.И. Плященко, В.Т. Сидоров. – Минск: Урожай, 1983. – 136 с. 94. Плященко, С.И. Стрессы у сельскохозяйственных животных / С.И. Плященко, В. Т. Сидоров. М.: Агропромиздат, 1987. – 192 с. 95. Прыгунов, Ю.М. Микроклимат животноводческих и птицеводческих зданий / Ю.М. Прыгунов, В.А. Новак, Г.П. Серый. – Киев.: Будiвельник, 1986. – 80 с. 96. Пшеченков, К.А. Технологии хранения картофеля / К. А. Пшеченков, В.Н. Зейрук, С.Н. Еланский, С.Н. Мальцев. – М.: изд-во «Картофелевод», 2007. – 192 с. 169 97. Раяк, М.Б. Естественная вентиляция коровников с электронагревом воздуха / М.Б. Раяк, В.А. Шмидт, В.И. Родин // Животноводство. – 1982 – № 6. – С. 5253. 98. Российская Федерация. Законы. Об энергосбережении : федер. закон от 03.04.96 № 28-ФЗ: [принят Гос. Думой 13 марта 1996 г. : одобр. Советом Федерации 20 марта 1996 г.]. – М.: Кремль, 1996. 99. Руководство по расчету влажностного режима ограждающих конструкций зданий. Госстрой СССР, НИИСФ / В.И.Лукьянов, В.Р. Хлевчук, В.Г. Гагарин, В.А. Могутов. – М.: Стройиздат, 1984. – 168 с. 100. Сандер, А.А. Аналитическое решение задачи определения теплопотерь через стены и полы заглубленных в грунт зданий и сооружений / А.А. Сандер // Сб. науч. тр. МИСИ. – 1957. – № 21, вып. 1. – С.115-129. 101. Светозаров, В.В. Основы статистической обработки результатов измерений / В.В. Светозаров. – М.: Изд-во МИФИ, 1983. – 40 с. 102. Светозаров, В.В. Элементарная обработка результатов измерений / В.В. Светозаров. – М.: Изд-во МИФИ, 1983. – 52 с. 103. Смирнов, В.В. Исследование влияния параметров микроклимата на долговечность несущих конструкций помещения бассейна : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.23.03 / Смирнов Владимир Викторович. – М., МГСУ, 2009. – 17 с. 104. СНиП 2.10.03-84 Животноводческие, птицеводческие и звероводческие здания и помещения (с изм. 1 от 24.02.2000) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/871001006 105. СНиП II-А.7-71 Строительная теплотехника. Нормы проектирования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200043247 106. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200095525 107. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200095546 170 108. Спирин, Н.А. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента / Н.А. Спирин, В.В. Лавров. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУУПИ, 2004. – 257 с. 109. Стоянов, П. Зоологические требования при промышленном животноводстве / П. Стоянов // Международный сельскохозяйственный журнал. – 1982. – № 3. – С.89-91. 110. Табунщиков, Ю.А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений / Ю.А. Табунщиков, Д.Ю. Хромец, Ю.А. Матросов. – М.: Стройиздат, 1986. – 373с. 111. Тертичник, E. И. Определение влажностных характеристик строительных материалов способом разрезной колонки / Е.И. Тертичник // Инж.-физ. журнал. – 1965. – т. 8. – № 12. – С. 247-250. 112. Тертичник, Е.И. Шкала потенциала влажности для изотермических и неизотермических условий влагопередачи / Е.И. Тертичник // Некоторые вопросы теплового режима зданий : Сб. науч. тр. МИСИ. – 1967. – № 52. – С. 55-60. 113. Тертичник, Е.И. Шкала потенциала влажности для расчетов влагопередачи при отрицательных температурах / Е.И. Тертичник // Теплоснабжение и вентиляция : Сб. науч. тр. МИСИ. – 1977. – № 144. – С. 86-93. 114. Третьяков, А. Сырость и меры борьбы против нее в жилищах / А. Третьяков // Инж. журнал. – 1916. – № 4. – С. 311–347; № 5.– С. 415–460. 115. Угаров, Г.С. Особенности физиологических процессов у организмов при низких положительных температурах / Г.С. Угаров. – Якутск: ЯГУ, 1979. – 35 с. 116. Ушков, Ф.В. Метод расчета увлажнения ограждающих частей зданий / Ф.В. Ушков. – М.: МКХ РСФСР, 1955. – 104 с. 117. Ушков, Ф.В. Теплопередача ограждающих конструкций при фильтрации воздуха / Ф.В. Ушков. – М.: Стройиздат, 1973. – 287 с. 118. Физиология сельскохозяйственных растений : в 12 т. Том 3. Физиология водообмена растений. Устойчивость растительных организмов. Природа иммунитета / под ред. Б.А. Рубина. – М.: Изд-во МГУ, 1970. – 654 с. 119. Фокин, К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / К.Ф. Фокин. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2006. – 256 с. 171 120. Фоломин, А.И. Вопросы влажностного режима элементов ограждающих конструкций жилых и общественных зданий / А.И. Фоломин, Л.А. Кузина, Т.И. Костылева // Сборные железобетонные крыши : Сб. науч. тр. ЦНИИЭП жилища. – 1975. – вып. 5. – С. 73-115. 121. Франчук, А.У. Вопросы теории и расчета влажности ограждающих частей зданий / А.У. Франчук. – М.: Стройиздат, 1957. – 188 с. 122. Франчук А.У. Определение сорбционной влажности строительных материалов / А.У. Франчук // Исследования по строительной физике : Сб. науч. тр. ЦНИИПС – 1949. – № 3. – С. 163-192. 123. Широков, Е.П. Технология хранения и переработки плодов и овощей / Е.П. Широков. – М.: Колос, 1978. – 310 с. 124. Шкловер, А.М. Основы строительной теплотехники жилых и общественных зданий / А.М. Шкловер, Б.Ф. Васильев, Ф.В. Ушков. – М.: Госстройиздат, 1956. – 350 с. 125. Шмидт-Ниельсен, К. Физиология животных. Приспособление и среда: в 2 кн. / К. Шмидт-Ниельсен. – М.: Мир, 1982. – 2 кн. – 416 c. 126. Эпштейн, А.С. Расчет конденсационного увлажнения конструкций / А.С. Эпштейн // Проект и стандарт. – 1936. – № 11. – С. 10-14. 127. Юргенсон, Л.К. Расчет режима животноводческих помещений с учетом тепла искусственного отопления / Л.К. Юргенсон // Сб.науч. тр. ТПИ. – Таллин. – 1960. – Серия А, № 177. – 32 с. 128. Юрков, В.М. Влияние света на продуктивность животных / В.М. Юрков. – М.: Россельхозиздат, 1980. – 125 с. 129. Brunauer S., Deming L.S., Teller E.J. On a theory of the van der Waals adsorption of gases // J. Am. Chem. Soc. 1940. V. 62. P. 172. 130. Brunauer S., Emmet P.H., Teller E.J. Adsorption of gases in multimolekular layers // J. Am. Chem. Soc. 1938. V. 60. P. 309-319. 131. Buting M. Design of Buildings for Crop Storage // Farm Buildings and Engineering. 1984. – vol. 1. – № 1. – P. 9-16. 132. Christian J. E. Chapter 8: moisture sources. Moisture Control in Buildings. ASTM Manual 18. ed. H Trechsel. West Conshocken, PA: ASTM, 1994. P. 176–182. 172 133. Gertis К. Zur praktischen Aussagekraft von Feuchtemessimgen bei Baustoffen. // Technologic und Anwendung der Baustoffe. – Berlin, 1992. – P. 1-7. 134. Glaser H. Die Brauchbarkeit des graphischen Verfahrens nach DIN 4108 zur Untersuchung von Diffiisionsvorgangen. Warmeschutz-Kaltechutz-SchallchutzBrandchutz. – Sonderausgabe, 1985. – P. 42-49. 135. Glaser H. Grafisches Verfahren zur Untersuchung von Diffiisionsvorgangen. // Ibid. -1959. – Jg. 11. – H. 10. – P. 345-349. 136. Gunzel W. Ergebnisse der Untersuchungen zur Beluftung ein- und zwei kanaligen Grossmiten fur Kartoffeln. // Agratechnik. 1980, Jg.30, H.80. – Р. 351-354. 137. Haupl P., Stopp H. Zur Einflub der Schwerkraft auf den verticalen Feuchtetransport. // Ibid. – 1988. – Heft 28. – P. 105-126. 138. Hlawitschka E. Die theoretischen Grundlagen und die praktische Durchfuhrung der Beluftungstockung von Heu, Getreide und Hackfruchten. – Deutsche Agrartechnic, 1958, № 5. – P. 203-209. 139. Hylmo B., Johansson A., Wikberg G. Potato storage in Sweden. // Research and Practice. ASAE and CSAE – paper № 49-4038. – 1979. 140. Juga G., Harkins W. A new adsorption isotherm which is valid over a very wide range of pressure // J. Chem. Phys. 1943. V.11. № 9. P. 430-431. 141. Kieβl K., Gertis K. Feuchtetransport in Baustoffen. Eine Literaturauswertung zur rechnerischen Erfassung hygrischer Transportphanomene. Universitat Essen Gesamthochschule. Forschungsberichte uas dem Fachbereich Bauwesen. № 13, 1980. 142. Kieβl K. Kapillarer und dampfformiger Feuchtetransport in mehrschitigen Bauteilen. Diss. – Essen, 1983. 143. Kunzel Н. Berechnung des zweidimensionalen, nichtisothermen Feuchtetransports in mehrschichtigen Bauteilen mit einfachen Speicher- und Transportfimktionen und bauphysikalische Anwendung. Diss. – Stuttgart, 1994. 144. Kunzel H. Gasbeton, Warme – und Feuchtigkeitsverhalten (Aerated Concrete. Heat and moisture Aspect), Bauverlag GmbH, Wiesbaden and Berlin,1971. S. 25. 145. Кunzel H.M. Simultaneous Heat and Moisture Transport in Building Components. – Stuttgart, 1995. 146. Miller L. G. Calculating Vapor and Heat Transfer Through Walls // Heat. Ventil. 1938. – Vol. 35. – № 11. – P. 56-58. 173 147. Neale M., Messer H. Resistance of root and bulb vegetables to airflow. // Journal Agr. Eng. Res. 1976, 21.3. – P. 221-231. 148. Pratt P., Buelow F. Behavior of potatoes under various storage conditions // Am. Soc. Agric. Eng., 1978. Paper 78-4058. 149. Schwarz B. Kapillare Wasseraufnahme von baustoffen //Gesundheits-ingenieur 1972. – B. 93. № 7 – P. 206-211. 150. Straube. J. F. Влага в зданиях / J.F. Straube // АВОК. – 2002. – № 6. – С. 3040. 151. Teesdale L. V. How to Overcome Condensation in Building Walls and Attics // Heat. Ventil. 1939. – Vol. 36. – № 4. – P. 36-40. 152. Van Ouwerkerk, E.N. Bewaarpaatsisolate. – Landbouwmechanisate. 1978, v. 29, № 7. – Р. 795-796. 153. Wilson A. G. Condensation in insulated masonry walls in the summer. Proceedings of RILEM/CIB Symposium. Helsinki, 1965. P. 2–7. 174 Список авторских публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России A1. Чиркова, Е.В. Термодинамическое обоснование определения коэффициента влагопроводности строительных материалов / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Приволжский науч. журн. – 2010. – № 4. – С. 129-135. A2. Чиркова, Е.В. Экспериментальное исследование тепловлажностных характеристик внутренних поверхностей ограждающих конструкций сельскохозяйственных зданий / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Вестник ВСГУТУ. – 2013. – № 2. – С. 45-50. A3. Чиркова, Е.В. Применение теории потенциала влажности для расчета переноса влаги через наружные ограждения / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Известия вузов. Строительство. – 2013 – № 5. – С. 63-67. A4. Чиркова, Е.В. Теплофизические характеристики теплового контура производственных сельскохозяйственных зданий / В.И. Бодров, М.Н. Кучеренко // Приволжский науч. журн. – 2014. – № 3. – С. 59-66. Другие публикации по теме диссертации A5. Чиркова, Е.В. Проблемы теплотехнического расчета наружных ограждений сельскохозяйственных зданий / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов : Сб. тр. Международ. науч.-техн. конф. студентов, магистрантов, аспирантов 10-12 ноября 2009 г. – Тольятти, ТГУ, 2009. – С. 281-284. A6. Чиркова, Е.В. Решение вопроса энергосбережения в сельскохозяйственных зданиях с позиции теории потенциала влажности / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии : Сб. материалов Всеросс. науч.-практич. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых 14-18 декабря 2009 г. – Екатеринбург, УГТУ-УПИ, 2009. – С. 320-323. A7. Чиркова, Е.В. Определение потенциала влажности наружного воздуха для тепловлажностного расчета ограждающих конструкций сельскохозяйственных 175 зданий / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Промышленная безопасность : Сб. науч.-производств. статей – Н. Новгород, НГАСУ, 2010. – С. 225-229. A8. Чиркова, Е.В. Учет влажностного режима помещений при проектировании наружных ограждающих конструкций сельскохозяйственных зданий на основе теории потенциала влажности / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Строительная индустрия: вчера, сегодня, завтра: Сб. статей Международ. науч.-практич. конф. – Пенза, ПГСХА, 2010. – С. 53-56. A9. Чиркова, Е.В. Снижение энергоемкости сельскохозяйственных зданий путем повышения надежности и эффективности ограждающих конструкций / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии : Сб. материалов Всеросс. науч.-практич. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых 22-26 ноября 2010 г. – Екатеринбург, УрФУ, 2010. – С. 204-206. A10. Чиркова, Е.В. Учет влажностного режима наружных ограждающих конструкций сельскохозяйственных зданий как способ повышения их энергоэффективности / М.Н. Кучеренко, Е.В. Чиркова // Энерго- и ресурсосберегающие технологии в системах теплогазоснабжения и вентиляции : Сб. тр. XIII Международ. науч.-техн. конф. – Пенза: ПГУАС, 2011. – С. 259-262. A11. Чиркова, Е.В. Прогнозирование динамики влажностного режима наружных ограждений неотапливаемых производственных сельскохозяйственных зданий / Е.В. Чиркова // Актуальные проблемы развития науки и образования : Сб. науч. трудов Международ. науч.-практич. конф. 5 мая 2014 г. : в 7 ч. Ч. VI. – М.: «АР-Консалт», 2014. – С. 151-153. 176 Приложение А Таблица А.1 – Физиобиологические и теплофизические показатели животных и птиц Тепловыделения qж, qпт, Вт Животные и птицы 1 Коровы стельные, нетели Коровы лактирующие 10 л Коровы лактирующие 15 л Быки откормочные Телята до 1 месяца Телята 3…4 месяца Молодняк от 4-х месяцев и старше Хряки - производители Матки холостые и супоросные Ремонтный и откормочный молодняк Масса, кг общие, Вт 2 3 Крупный рогатый скот 300 700 400 915 600 1074 800 1260 300 747 400 887 500 998 600 1108 300 861 400 1005 500 1113 600 1205 400 1139 600 1315 800 1571 1000 1859 30 116 40 163 50 201 60 296 120 358 150 443 200 583 130 374 180 530 250 648 350 755 Свиньи 100 342 200 442 300 599 100 281 150 325 200 374 50 214 60 257 80 299 90 316 Выделения явные, Вт СО2, л/ч 4 5 водяной пар jж, г/ч, jпт, г/(кгч) 6 510 638 777 904 541 642 723 809 624 728 807 880 777 951 1136 1345 83 118 143 214 256 320 426 269 372 450 552 100 118 153 179 106 126 141 158 122 148 158 171 154 187 223 264 16 23 28 42 51 63 89 53 67 82 107 319 380 489 574 340 404 455 505 392 458 507 549 493 599 715 846 53 74 92 135 195 202 265 170 216 261 344 248 321 433 204 235 299 156 185 219 230 44 57 77 25 42 48 27 33 38 41 123 161 216 101 118 134 77 92 107 114 177 Продолжение таблицы А.1 1 Взрослые свиньи на откорме 2 100 200 300 3 367 481 641 4 267 357 769 Овцы 50 169 123 80 222 160 100 285 172 Матки холостые 40 149 110 50 169 125 60 182 130 Матки суячные 40 149 110 50 169 125 60 182 130 Матка подсосная с приплодом 40 295 214 два ягненка 50 318 229 60 347 252 Молодняк 20 96 64 30 110 80 40 145 102 Взрослые птицы (на 1 кг массы) Куры, клеточное содержание 1,5…1,7 11,4 7,9 Куры, напольное содержание: – яичных пород 2,0 13,1 9,2 – мясных пород 1,8 12,0 8,4 Индейки 1,7 11,2 7,8 Утки 1,2 7,2 5,6 Бараны 5 47 68 83 6 132 175 230 25 33 35 19 22 28 22 25 28 44 47 52 14 17 21 70 93 98 52 62 78 62 70 78 112 133 145 39 46 58 1,7 5,1 2,0 1,8 1,7 1,2 5,8 5,2 5,0 3,6 178 Приложение Б 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 –14,4 –13,9 –17,4 –15,7 –13,3 –18,7 –24,9 –19 –13,1 –19,8 –13,5 –15,3 –18,9 –15,3 –9,3 –8,2 –4,3 –11,4 –15,8 –9,2 –6 80 80 79 82 75 80 79 79 78 83 79 83 83 82 85 84 86 75 78 81 87 –4,1 –8,9 –7,5 –6,1 –4,3 –4,1 –9,3 –8 –6,3 0,5 –2,8 –3,7 –3,8 –7,3 –11 –18,4 –20,4 –19,4 –19 –18,7 –20,2 90 89 88 85 91 92 88 84 83 94 90 90 89 90 83 80 81 81 82 85 85 –15,8 –10,5 –14,8 –9,8 –7,1 –7,7 –0,9 1,5 –1,6 –13,4 –8,5 –12,2 –20,1 –14 –5,3 –4,3 –7 –10 –6,4 –2,4 –1,9 75 84 79 88 92 90 92 89 72 79 90 87 79 83 87 81 77 93 96 91 82 –3,8 –5,2 –8,5 –8,9 –14,8 –7,8 –2,1 –4,5 –2,3 –0,5 –0,4 –1,1 –2,6 –3,4 –3 –5,5 –7,8 –5,6 –3,1 –3,7 –10,1 9 76 83 84 87 88 86 82 82 86 85 83 68 83 80 78 86 87 87 83 89 80 10 11 –1,3 –1,5 0,3 –1,4 –0,2 –1 0,4 1,4 1,7 1,6 1,8 –1,8 –4 –12,4 –16,4 –4,4 –0,3 –3,3 –5,3 –8,8 –6,7 83 90 96 88 98 95 98 90 79 91 95 87 91 73 76 82 79 76 79 77 78 12 13 январь –4,4 68 –12,3 79 –18,9 80 –21,6 82 –16,5 80 –13,1 85 –9,8 85 –19,9 81 –21,9 78 –11,4 87 –3,2 91 0,6 92 1,2 86 0,8 79 –2,8 81 –1,1 77 –3,6 87 –3,1 84 –4,4 87 –4,5 90 –5,8 87 14 –12,1 –15,6 –9,8 –3,9 –1,6 –2,3 –14,2 –20,1 –21,5 –18,3 –12,2 –24,5 –20,4 –11,2 –12,9 –2 1,3 –1,2 –1,1 –1,1 –1,6 15 16 17 68 –7,4 92 75 –8,9 90 71 –4,3 90 87 –5,3 85 93 –5,4 83 83 –3,5 89 80 –3,7 84 80 –3,6 84 83 –8,2 85 83 –16,3 78 86 –18,7 77 78 –10,6 74 79 –11 72 83 –9,7 70 86 –8,1 56 90 –6,9 79 87 –1,8 88 73 –1,2 88 85 –1,1 88 84 –3,9 82 82 –3,3 86 н, % t н, 2007 н, % 2006 t н, н, % 2005 t н, н, % 2004 t н, н, % 2003 t н, н, % t н, 2002 н, % t н, 2001 н, % t н, 2000 н, % t н, 1999 н, % t н, 1998 н, % 1997 t н, Число Таблица Б.1 – Среднесуточная температура и относительная влажность наружного воздуха по Самарской области (по данным Тольяттинской гидрометобсерватории) 18 19 20 21 22 23 –9,8 –2,7 –4,4 –6,4 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 80 77 81 79 89 87 85 91 88 78 78 79 78 79 85 90 81 86 85 81 79 –4,7 –9,2 –15,2 –16,6 –18,2 –20,5 –17,6 –11,1 –11,4 –4,5 –1,9 –2 –1,7 –0,5 –9,1 –20,4 –31 –27,5 –25,5 –27,3 –24 71 77 73 79 80 83 81 82 82 85 74 81 84 80 75 77 73 74 77 78 70 –8 0,5 1,6 0,5 0,5 –0,8 –2,6 –1,5 –0,3 –2,2 0,2 2,1 2,3 1,7 1,1 0,5 0,1 0,4 0,8 3,5 0,4 86 89 88 91 93 77 80 90 91 89 90 91 93 93 94 94 88 79 88 80 85 179 Продолжение таблицы Б.1 1 3 5 2 4 22 –18,4 79 –16,9 87 23 –1,5 85 –10,7 86 24 –1,3 85 –11,5 83 25 –3,2 93 –11,8 76 26 –8,3 84 –11,7 82 27 –11,2 83 –10,3 84 28 –18,1 79 –7,9 79 29 –14,8 75 –7,8 84 30 –16 76 –7,2 86 31 –17,6 70 –9,2 89 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 –14 –7,2 –15,6 –13,5 –9,6 –12,8 –6,5 –10,3 –11 –11,2 –16,8 –9,9 –0,6 –0,5 1,7 1,2 –5,7 –12,4 71 75 84 72 76 76 86 83 82 69 64 84 85 89 88 85 81 73 –10,1 –14,5 –18,8 –13,9 –8,5 –10,5 –8,6 –20,1 –17,8 –7 –0,9 –1,5 –10,2 –24,4 –25,9 –25,2 –17,1 –19,9 88 75 76 75 83 84 92 77 74 82 88 84 87 69 69 69 79 74 6 0,9 0,2 –1,1 –3,9 –8,4 0,3 –6,7 0,5 –1 –2,2 7 88 82 83 90 88 87 75 89 85 92 –3,2 –6,1 –22,3 –28,2 –19,9 0,8 1,0 0,7 –6,9 –11,7 –4,8 –1,4 –3,4 –6,4 –8 –7,4 –7,2 –4,8 94 –0,1 90 –3,3 93 91 –6,9 82 –2,3 86 75 –5 87 –5,5 84 73 –1,3 88 –9 59 78 –10,8 82 –14,6 45 91 –5,5 83 –18,1 54 92 –6 86 –21,4 68 97 –5 89 –21,3 73 79 –1,4 89 –10,3 80 83 1,4 90 –3 92 84 0,3 89 –0,1 92 82 0,3 86 –9 78 93 0,1 84 –7 80 82 –0,5 78 –3,6 83 90 –1,5 82 –13,4 85 79 –2,3 91 –2,2 92 72 –6,2 86 –7,8 74 82 –9,4 89 –4,7 62 8 –6,2 –7,7 –18,1 –14,3 –7 –19,4 –13,7 –5,2 –1,4 –0,6 9 82 73 82 85 83 82 87 90 91 89 10 –15,1 –16,8 –8,5 –13,5 –11,2 –7,4 –5,4 –1,9 0,2 –0,9 11 67 78 77 71 59 75 83 93 99 88 12 13 –5,4 90 –3,4 89 0,1 88 1,4 88 1,3 90 –3 78 1,3 90 –3,4 69 0 93 –2,7 86 февраль –13,9 78 –13,1 71 –16,1 75 –5,9 80 –4,5 77 0,5 82 –1,6 96 –1,3 96 1,2 87 0,2 94 0,4 90 1 93 –0,3 89 1,5 90 1 92 –1,7 71 –1,7 78 2,4 72 14 –3,5 –5,4 –12,9 –15,8 –11,9 –7,1 –5,5 –7,6 –1,9 0,9 15 80 82 81 83 85 87 92 89 89 85 16 0,2 –2,8 –8,3 –9,8 –10,4 –15,4 –9,8 –12,2 –11,1 –9 17 91 83 83 92 89 85 83 78 73 60 18 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 –3,8 19 68 54 49 44 57 76 67 72 65 57 20 –19,4 –20 –23,6 –27,3 –21,7 –14,4 –13,7 –12 –15,6 –7,4 21 22 23 74 0,6 83 80 0,5 77 78 –4,8 75 76 –4 89 76 –1,5 71 75 –11,1 84 72 –9,4 88 80 –6,7 85 81 –8,4 80 86 –5,8 78 –2,3 –6,2 –11 –15,5 –11,6 –10,3 –5,2 –9 –14,8 –11,9 –15,9 –16,7 –11 –10,6 –14,8 –22,7 –15 –10,9 89 85 82 79 82 85 84 71 66 49 54 60 58 87 77 75 73 83 –8,4 –11,7 –15,6 –16 –15,6 –5 –2,4 –2 –4,3 –11 –3,8 –9,5 –6,3 –5,3 –10,1 –17,4 –16,7 –14,2 70 66 80 86 85 86 85 90 72 78 84 74 72 76 83 77 74 80 –10,1 –9,7 –15,1 –17,1 –17,5 –17,2 –13,3 –9,1 –8,8 –6,8 –8,4 –12,8 –16,5 –19,4 –14,8 –7,1 –9,4 –9,6 47 48 70 74 76 77 73 80 83 84 78 77 78 79 75 50 54 67 –12,3 –17 –22,5 –23,5 –21,4 –16,6 –21 –19,9 –23,8 –22,1 –18,6 –9,7 –6,1 –6,5 –10,7 –12,3 –10,6 –9,9 77 78 80 77 81 80 78 78 73 73 76 54 84 87 85 84 82 72 –13 –14,3 –18,4 –17,5 –11,9 –8,2 –3,1 –4,8 –14,3 –7,7 –1,6 –13,7 –19 –12,6 –1,9 –2,8 –14,4 –17,2 79 79 83 78 80 83 80 81 78 88 80 79 85 86 89 87 70 79 180 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 19 –17,8 70 –20,6 74 20 –16,7 62 –4,4 86 21 –13,5 63 –14,4 69 22 –13,4 65 –4,2 85 23 –10,1 78 2,4 88 24 –3,7 81 1,5 89 25 0,8 80 –0,3 87 26 –3,4 83 –15,8 69 27 –4,6 87 –16,4 70 28 –4 75 –8,6 83 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 –5 –3,6 –2,3 1,2 0,4 –0,4 0,1 –3,4 –6,2 –4,2 1,8 0,7 1,0 2,1 1,6 –3,2 2,2 78 80 86 86 78 87 90 88 81 77 64 76 67 78 74 59 86 0,7 0,4 –1,7 –2,5 –5,2 0,3 –0,9 –2,2 –3,3 –0,9 –2,9 –2,1 –1,8 –2,3 –3,3 –5,6 –7 93 95 92 80 86 95 95 92 82 82 79 73 66 65 60 56 57 6 –7,7 –0,3 1,2 1,1 –2,4 –0,9 0,8 –0,5 –0,2 –1,7 7 79 94 95 82 84 85 75 83 88 92 8 –1,9 –1,8 –5,1 –3,2 –3,7 –5 –9,5 –10,7 –12,6 –15,6 –6,2 9 85 78 80 78 72 77 76 80 81 76 76 10 –6,4 –3,9 –7,4 –11,1 –7,7 –1,8 –5,2 –12,3 –13,1 –6,2 11 70 86 75 73 84 84 86 76 74 84 –3 –5,8 –2,3 –0,1 0,2 0,7 –4 –14,1 –14,4 –13,4 –10,6 –5,9 –11,8 –14,1 –14,7 –12,1 –7,2 83 80 87 88 93 92 85 72 65 71 72 79 85 81 75 77 72 –0,8 –2,8 –2,2 0,5 –2,2 –0,8 2,0 –1,2 –0,6 1,9 –1,4 –5,1 –4,6 –8,5 –7,9 –5,1 –2,4 75 86 85 66 75 90 82 84 85 93 82 80 81 86 82 78 67 –6,4 –6,1 –0,5 0,9 1,2 2,8 –1,3 –1,5 –4,4 –8,5 –2,2 0,3 1,5 2,2 3,1 2,9 2 66 57 63 83 93 98 74 83 83 66 63 80 92 87 67 74 88 12 –0,8 1,5 1,7 1,2 2,2 –0,6 1,9 –0,1 0,2 0,3 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 82 –15,9 87 –18,8 82 –4,3 87 –13,8 80 –6,3 73 78 –11,6 82 –21,9 79 –2,7 83 –15,8 79 –4,4 80 88 –16 84 –20,3 73 –1,9 86 –9,7 79 –16,5 70 87 –6,2 76 –13,2 64 –8,7 76 –8,3 77 –15,7 77 83 –4,3 72 –11,4 69 –14,9 72 –7,2 72 –16,2 78 76 –8,6 76 –8 83 –19,1 76 –9,3 82 –17,7 76 61 –6,6 85 –4,4 82 –16,8 70 –5,6 85 –16,8 77 80 –4,6 86 –2,4 88 –14,6 70 –4,3 89 –20,6 71 87 –7,3 76 1,4 87 –11,5 68 –4,8 88 –17,8 69 81 –14,8 72 2,3 80 –7,9 89 –1,5 91 –16,1 74 2 81 март 2,1 87 –14,8 67 3,1 76 –2,7 72 –3,6 72 –12,4 71 2,1 77 –12,8 78 0,3 83 –11,1 68 –7,8 80 –8 82 0,7 78 –10,4 81 1,3 68 –12,4 65 –4 79 –3,4 82 –2,3 71 –11,2 84 0,1 77 –14,6 73 –6,4 84 –6,1 67 –3,3 62 –11,3 81 –0,9 88 –11 64 –4,4 86 –8,9 66 0 80 –11,6 83 –5,1 70 –9,9 70 –4,9 72 –8,9 76 2,5 85 –13,5 85 –7,3 67 –9,9 73 –6,1 78 –4,7 68 4,5 85 –8,8 79 –2,6 65 –3,7 76 1,2 83 –2,9 73 –2,1 62 –6,1 74 –1,8 67 –4 80 –1 93 –2,1 84 –2,2 68 –6,4 80 –1,1 78 –1,7 85 –4 83 –1 89 2,3 76 –5,2 77 –2,5 75 –8,5 72 –6,9 62 0,5 93 0,8 68 –6 83 0,6 81 –6,2 75 –5,6 60 –2,4 82 3 76 –3,6 80 –2,6 78 –4,2 79 –2,3 52 –4,1 80 3,4 77 –3,5 77 –0,1 80 1,5 85 –3,3 64 –5,8 77 5,1 69 –5,5 69 –2,9 70 –0,9 66 –4,3 66 –0,5 89 –0,1 67 –6,2 76 –2,6 73 –1,9 74 –4,2 78 1,5 82 –0,1 60 –4,7 76 –2,1 75 –6,3 76 –2,4 73 0,7 81 181 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 6 7 8 18 0,2 79 –5 49 –3,8 59 –3 19 –2,6 74 –4,6 63 –3,9 69 –0,9 20 –3,1 69 –1 59 –3,3 87 –1,3 21 –3,4 66 –1,73 69 –7,5 69 –2 22 –1,6 68 –0,1 69 –15,4 65 –0,1 23 –3,1 67 –2,3 71 –10 68 0,3 1,0 24 –3,2 89 –4,6 71 –1 60 25 –3,6 83 –4,6 72 –0,7 65 2,4 26 –4,2 76 –3,7 73 –1,9 75 –0,2 27 –5,8 75 –1,9 68 2,4 78 –1,1 28 –3,2 73 –1,4 71 3,2 78 –0,9 29 –0,5 82 –2,3 82 3,2 75 –2,9 30 0,6 87 –1,3 60 4,6 69 –1,5 1,4 31 2,8 73 0,3 57 5,6 69 9 55 60 74 80 81 79 92 83 66 70 68 75 66 66 10 2,5 0,1 –0,1 1,4 1,6 –0,8 –3,2 –2,8 –0,6 –0,3 –2,5 –5,3 –7,3 –5,9 11 69 86 66 78 80 61 69 60 64 75 74 59 66 68 2,2 5,8 7,0 8,4 3,7 2,4 6,3 7,5 8,7 9,3 5,9 4,1 3,4 7,9 74 71 70 80 87 81 77 75 76 70 78 93 86 67 –2,5 0,1 2,8 4,2 7,8 6,8 4,2 8,5 7,1 5,9 4 6,6 8,7 7,7 52 59 68 66 55 63 65 57 77 74 79 72 71 72 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2,7 4,9 6,6 5,7 10,1 9,4 5,6 2,2 –1,1 –3 –1,4 1,9 4,1 5,3 73 77 67 57 62 57 71 80 93 88 65 83 80 71 2,0 –1,3 –7,2 –6,2 –5,2 –4,6 –1,8 3,4 2,4 4,4 –0,5 –0,3 3,1 5,4 75 54 61 66 74 72 79 88 84 85 65 64 84 79 5,4 4,6 2,2 2,8 –3,2 –5 –1,6 1,0 4,9 4,7 8,1 10,3 12,0 10,5 74 76 83 82 80 68 70 85 86 84 75 76 73 80 12 13 3,7 55 4,5 53 4,2 57 5,3 58 3,7 83 3,4 79 4,2 66 2 81 1,7 66 1,6 67 2,7 53 –0,1 46 4,2 71 –2 71 апрель –4,7 49 –4,1 70 0,8 73 3,8 52 2,5 51 3,6 50 2,9 55 4,5 62 5,5 65 6,6 53 4,2 56 4,6 61 6,7 45 8 63 14 –6,3 –3,9 –3,1 –2 –1,1 –1,2 –2,5 –5,2 –4,3 –4,7 –2,4 0 0,9 0,5 15 71 85 75 88 85 88 81 84 87 81 67 71 68 75 16 –0,4 0,6 1,4 2,3 2,9 3 4 3,9 5,7 4,1 5,1 6,5 4,6 3,6 17 18 19 70 –10,7 75 79 –2,9 78 91 –4,6 78 79 –8,8 71 88 –8,2 65 82 –4,7 70 71 –6,4 70 71 –9,4 75 60 –3,8 79 74 –2 84 85 –5,7 63 82 –9,8 61 67 –8,2 58 66 –7,8 59 20 –1,9 –1,9 1,1 –0,5 –5,1 –4,6 2,4 –0,5 –2,9 –1,9 –3,7 –1,7 3,5 5,3 21 69 70 79 75 78 77 78 66 65 73 59 70 72 70 22 0,6 0,6 1,7 3,2 4,5 3,7 1,9 1,1 0,1 –0,4 4,6 6,8 6,2 8,8 23 78 67 77 81 76 69 83 77 72 66 61 67 72 63 1,9 4 1 0,9 1,8 4 3,9 5,1 5,8 6,3 5,6 5,5 8,7 7,8 77 66 80 65 71 61 79 75 61 63 79 88 73 58 0,3 –4,2 –5,2 –5,6 –3 –2,6 0,3 0,3 3,8 10,4 10 9,1 7,4 4,4 71 68 78 71 77 77 76 71 69 71 68 69 77 58 4,6 3,2 4,8 3,5 3,4 3 2,6 3,4 6,1 7,4 6,8 10,4 11 11,7 86 90 92 93 85 65 81 69 66 83 73 67 72 64 6,1 3,4 6 8,7 9,4 9,1 5,8 2,7 2 2,1 3,5 8,7 6,4 4,8 71 62 51 59 56 62 74 67 76 56 79 51 84 85 –5,6 –7,1 –4,1 –0,4 –1,5 3,3 5,7 3,4 6,1 8,4 6,6 6,6 5,4 8,3 69 69 64 66 57 63 65 71 66 53 63 65 65 53 182 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 15 11,1 51 2,7 76 16 12,3 53 –0,5 65 17 10,6 68 1,5 62 18 10,6 66 4,5 64 19 11,1 62 1,9 66 20 9,5 72 3,8 61 21 8,7 75 4,0 56 22 9,2 79 4,8 65 23 6,6 63 5,2 67 24 12,7 67 7,8 60 25 8,2 53 5,7 79 26 9,5 53 6,2 77 27 8,2 65 6,6 62 28 5,9 52 11,5 40 29 7,9 47 13,9 44 30 11,3 52 7,4 54 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13,4 15,5 15,4 13,4 7,7 9,1 12,5 16,8 15,0 15,5 16,3 17,1 54 55 52 69 70 49 69 66 66 61 64 68 4,8 9,2 15,1 11,5 15,2 18,6 20,1 14,3 14,4 15,1 8,0 10,8 52 43 36 44 49 44 41 71 52 51 59 52 6 11,3 11,0 9,7 8,3 9,0 7,8 6,5 12,3 13,4 14,3 14,6 15,3 15,6 15,4 18,8 18,7 7 79 73 71 70 64 57 55 44 54 53 46 54 52 56 44 45 8 12,1 12,3 12,0 12,1 15,1 13,6 14,5 17,7 20,0 16,5 14,9 16,3 19,0 15,0 9,3 8,4 9 55 60 68 73 61 62 61 55 58 73 59 60 66 70 59 72 10 7,9 10,6 12,8 11,4 13 13,3 14,2 15,2 14,6 15,4 19,2 18,2 21,2 17,6 15,1 16,8 11 70 62 46 39 35 40 45 46 59 52 43 51 43 40 47 55 13,7 10,8 8,8 5,2 2,3 1,7 4,0 8,0 5,1 5,5 9,6 11,9 78 62 65 67 73 61 63 67 83 62 73 81 2,0 0,9 3,5 4,7 9,2 11,2 12,9 9,2 10,0 9,1 9,6 13,3 73 89 78 71 62 70 66 76 58 77 69 62 16,8 16,7 19 14,7 12,3 16,2 18 13,4 11,3 10,2 14 16,1 62 49 42 67 68 57 59 69 49 48 45 58 12 13 8,8 61 8,9 64 10,3 47 9,5 56 9 57 7,2 38 7,3 41 8,4 46 9,8 46 10,7 53 10,7 61 11,7 51 13,4 44 13,4 53 14 55 13,2 52 май 14,4 48 14,1 52 14,6 47 14,1 62 15,9 64 18,4 45 14,7 49 7,8 42 12,3 43 14,8 57 10,5 63 5,3 60 14 4,6 4,7 6,4 6 9,7 10,5 10,2 12,7 12,6 13,1 12,2 3,7 0 1,4 5,1 9,3 15 53 59 58 56 55 58 60 55 55 51 64 86 70 62 71 68 16 3,7 4,7 6,6 5,1 7,2 11 12,2 10,4 5 3,1 3,8 2,2 9 12,6 16,2 15,2 17 70 69 67 63 53 50 49 65 65 54 54 54 43 53 39 58 18 11,4 12,4 13,8 12,3 6,7 11,8 9,2 14,6 19,2 18,5 8,2 8,9 9,7 10,3 10,2 8,8 19 52 48 55 72 79 73 66 60 43 47 60 53 54 51 58 91 20 13,7 9,5 5 8,1 12,4 13,1 11,5 12,3 10,9 6,5 8,6 8,6 6,1 4,8 4 4 21 71 88 75 52 44 46 51 52 76 73 72 54 50 55 39 50 22 5 4,7 6,1 7,4 10,1 7,1 8,2 6,5 6 6,3 5,9 8,3 11,2 12,5 8,5 3,9 23 62 72 65 55 48 73 73 82 72 78 72 58 49 55 79 71 13,8 14,8 12,6 10,1 12,4 11,3 13,1 14,8 14,6 13,9 16 16,4 70 63 55 57 67 78 54 55 69 59 53 62 14 13,5 11 12,5 14,1 14,5 11,4 12,6 14,4 18 19,7 20,2 67 72 91 58 53 56 54 59 57 57 53 58 10,6 11,8 12,5 10,1 11,4 12,7 15,1 17,7 17,4 17,8 18,9 18,6 80 77 64 59 53 47 53 47 52 46 57 55 8,1 10,7 11,7 12,7 12,4 12,1 13,4 15 15,1 18,5 15,5 14,6 48 40 38 43 45 43 43 41 50 48 67 54 6,2 5 6,5 8,3 7 6,1 8,3 10,2 13,6 13,8 12,4 13,7 50 56 55 59 66 76 48 53 54 73 66 66 183 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 13 15,3 57 16,4 41 14 12,1 82 16,0 56 15 14,1 68 15,5 47 16 13,7 74 13,3 42 17 11,4 66 9,6 44 18 6,3 58 9,9 44 19 7,4 51 14,7 39 20 9,5 67 15,9 41 21 10,6 68 18,3 41 22 12,3 73 22,4 34 23 21,0 58 22,6 39 24 23,1 49 17,0 72 25 20,1 69 15,7 60 26 12,2 77 15,7 54 27 11,4 88 18,0 52 28 6,8 77 22,0 42 29 7,9 88 23,6 46 30 11,7 66 24,4 48 31 15,2 59 22,7 59 1 2 3 4 5 6 7 8 9 22,1 25,3 23,7 21,6 21,4 20,5 20,1 22,6 22,1 51 58 61 73 76 81 84 77 67 14,0 15,5 18,6 22,2 23,5 22,0 19,7 18,1 20,8 61 56 57 53 65 76 66 46 55 6 11,2 9,0 9,4 9,7 11,2 11,2 5,2 6,6 8,3 8,7 12,9 15,5 17,0 19,7 21,4 22,5 16,1 12,3 20,1 7 91 72 67 75 68 73 89 73 80 62 61 62 68 63 58 52 69 61 57 8 7,6 4,9 4,4 4,3 4,0 5,0 6,9 9,9 13,5 13,7 12,2 14,3 16,2 18,3 19,5 20,2 18,8 17,7 20,1 9 75 68 78 82 79 73 72 68 55 65 78 81 68 67 59 57 54 60 57 10 15 14 11,7 13,8 14,3 16,2 20,4 21,6 20,1 16 14,7 12,8 12,6 12,5 10,6 11,6 14,9 14,3 13,6 11 78 87 70 68 76 70 61 56 58 70 65 75 92 68 77 64 62 68 82 16,2 12,8 13,3 16,3 18,9 21,1 22,7 23,6 23,8 62 63 56 53 56 56 56 60 59 21,4 22,7 23,9 20,8 20,3 18,4 16,1 16,7 20,2 59 58 59 74 68 53 58 63 53 11 12,7 11,2 12,8 16,2 17 18,7 18,7 18,6 87 80 83 70 63 58 51 63 67 12 13 8,3 62 5,7 57 5,7 44 13,8 40 17,1 36 16,7 45 15,4 62 9,6 69 4,8 70 6,4 49 8,2 53 11,4 48 11,9 83 6,9 60 8,7 50 7,8 68 13,6 59 8,1 49 10,5 55 июнь 12,9 58 17,4 45 16,9 62 19,6 50 14,4 81 11,3 86 10,2 79 13,5 55 14 51 14 17,9 17,1 11,2 9,2 10,7 11,1 13,6 15,5 18,6 20,3 21,7 23,3 22,5 18,8 15,6 17,2 16,8 11,2 10,3 15 64 66 81 96 85 89 68 60 55 60 64 57 65 64 56 58 77 87 62 16 18,5 13,4 8,9 10,1 6,2 10,5 14,6 13,8 10,5 11,1 13,2 18,6 22,2 23,8 14,9 14,4 17,3 19,4 22,9 17 73 81 67 60 87 71 64 73 88 69 73 67 46 42 82 91 84 77 54 18 19,5 21,1 19,8 12,4 16,4 19,5 23,4 23,8 22,5 21,9 21,9 22,6 22,2 20,4 19 19 18,9 18,1 17,2 19 49 43 41 81 70 60 40 38 41 48 54 59 63 63 58 56 51 52 52 20 13,2 13,2 16,1 15,9 11,2 14,1 12,2 10,9 16,1 18,3 15,9 16,9 18,2 16,5 17,7 14,8 14,1 12,5 14,2 21 75 67 51 57 60 56 62 50 65 68 75 63 65 77 68 83 62 75 66 22 15,8 13,7 11,9 13,8 21,4 21,7 21,2 22,8 24 23,1 24,4 24,7 21,4 19,7 22,9 25,5 25,5 25,5 26,5 23 70 71 55 49 43 43 43 45 41 55 49 49 49 53 53 44 48 51 48 15,8 17,5 9,2 8,5 8,6 10,8 11,9 13,3 15,3 59 62 72 68 66 79 72 62 62 26,2 22,3 12,5 10,1 12,3 16,4 16,9 19,1 18,6 41 60 90 56 57 67 71 62 66 19,1 23,4 22,8 16 14,5 15,8 20,2 21,3 20,3 58 56 63 84 64 60 59 55 58 18,3 23,9 18,9 21,1 27,1 28,1 23,1 19,8 22,7 61 52 56 50 48 43 58 65 64 26,5 12,5 11,6 11,6 13,3 10,6 14,2 13,7 13,4 55 59 52 50 58 49 56 72 64 184 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 10 22,7 64 25,4 53 11 22,6 66 26,9 53 12 25,1 66 28,4 53 13 25,8 70 30,2 44 14 22,8 70 30,4 46 15 22,9 63 29,0 52 16 24,1 65 29,3 52 17 23,1 72 26,7 57 18 19,2 67 25,1 53 19 19,1 65 25,7 53 20 15,3 86 26,7 54 21 15,3 78 28,9 50 22 17,6 72 32,3 41 23 19,1 67 27,2 55 24 21,5 62 21,8 58 25 22,0 66 20,0 64 26 22,7 67 16,8 76 27 23,8 62 15,5 72 28 24,6 67 14,5 71 29 25,8 65 16,4 76 30 24,1 70 20,3 59 1 2 3 4 5 6 7 21,1 18,6 21,4 23,5 22,2 19,0 15,3 80 77 65 68 76 81 67 20,6 19,8 20,9 19,4 21,8 22,9 19,2 62 60 73 72 56 54 80 6 21,6 20,4 20,2 20,7 13,1 18,3 18,9 22,8 19,9 16,8 17,8 17,9 20,8 23,1 22,6 20,9 20,3 22,5 22,1 22,5 22,9 7 66 58 60 61 48 68 67 63 64 65 62 57 56 54 62 69 67 65 68 65 63 8 15,4 10,9 14,0 16,7 17,6 19,5 20,4 21,8 18,3 22,9 22,4 19,8 18,0 19,2 20,3 20,3 23,5 21,6 20,0 20,8 19,9 9 69 76 61 63 70 62 62 62 78 68 71 74 68 69 68 73 73 68 73 72 61 10 17,9 16,6 17,4 17,2 16,1 16,3 16 17,8 17,8 19,3 20,7 21,3 22,7 20,7 20,5 18,7 17 20,3 21,4 20,4 17,9 11 69 81 74 70 66 64 66 67 69 63 65 71 68 77 75 71 76 69 66 62 61 22,7 23,4 23,9 24,2 24,5 23,1 23,1 67 58 56 54 60 51 55 19,2 18,0 17,2 18,2 16,1 16,6 17,6 64 71 80 72 75 74 64 19,2 20,9 20,9 20,6 21,8 20,2 21,3 60 67 62 56 56 55 55 12 13 15,6 49 18,2 50 18,5 49 17,5 50 20,3 52 19,8 58 15 84 16,4 73 17,6 76 16,4 83 20,1 64 21,2 60 20,3 56 20 64 16,1 74 17 64 17,5 66 17,5 60 17,3 65 19,8 59 21,6 56 июль 22,9 59 22,1 67 22,6 64 22,4 68 23,8 64 25,6 60 25,5 59 14 16,7 17,6 12,1 12,7 13,5 13,7 14,5 15,4 14,6 12,6 13,3 15,9 17,5 15,2 16,3 16,4 18 19,4 21,4 20 19,5 15 59 74 71 64 72 83 69 66 89 86 61 64 73 91 79 77 70 68 68 70 67 16 19,9 16,1 11,7 13,7 16,3 14,9 14,9 17,9 15,7 16,5 17,4 19 21,5 24,7 27,7 26,9 28,2 28 23,8 21,5 19,7 17 65 74 77 78 67 73 85 84 69 63 68 71 60 51 48 58 56 54 76 77 80 18 21,5 21,2 21,6 22,9 21,8 22,1 21,2 17,4 15,8 15,5 18,9 16,1 15 14,9 13,5 16,9 19,6 19,2 17,1 18,1 18,8 19 58 60 61 56 64 50 57 49 52 70 75 70 77 65 77 65 61 73 65 57 65 20 17,4 15,5 16,6 17 19,2 21,9 24,9 22,2 18,9 19,3 20,3 20 23 24,3 25,4 24,5 24,7 22,2 23,5 23,3 23,3 21 69 77 64 57 54 55 51 59 76 75 64 55 59 63 63 66 65 75 64 59 61 22 11,4 11 12,7 15,5 21,2 22,5 22,8 20 25,2 27,1 22,8 22,5 14,7 16,2 17,2 15,7 19,2 20,6 21,5 22,2 26,5 23 64 62 57 53 48 59 64 54 53 43 62 67 78 52 59 77 56 59 66 70 53 18,3 17,8 19,2 21,4 23,4 23,6 24,5 82 83 77 71 68 68 65 18,7 19,6 20 18,7 18,9 16,7 17,5 76 69 76 73 78 85 81 19 19,5 17,5 17,4 16,2 16,8 17,4 71 62 67 72 64 53 61 20,8 12,9 13,3 12,2 16,6 17,1 14,6 70 71 67 69 57 61 58 25,3 20,6 20,3 20,5 21,4 23,4 27,3 58 81 76 65 63 63 58 185 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 8 18,5 63 19,9 67 9 20,5 66 22,3 57 10 21,1 80 26,1 47 11 18,4 84 27,1 51 12 15,8 69 22,6 72 13 16,3 69 22,5 57 14 17,9 69 21,2 59 15 16,6 73 22,1 64 16 15,1 68 24,1 75 17 15,2 79 27,6 55 18 17,0 80 27,8 50 19 17,6 70 27,2 47 20 17,9 72 22,7 61 21 19,2 68 23,4 61 22 20,5 65 23,1 58 23 19,1 70 23,5 58 24 16,1 67 23,5 60 25 18,1 61 25,1 65 26 21,3 63 25,3 69 27 19,6 83 25,3 69 28 20,1 81 24,3 63 29 22,1 70 25,0 61 30 23,8 64 25,4 56 31 24,6 61 28,0 53 1 2 3 4 24,9 26,1 24,2 22,3 63 57 64 66 28,1 28,2 27,6 26,0 54 61 63 53 6 23,7 25,3 18,4 15,2 15,8 18,5 19,9 20,8 20,3 21,8 21,9 22,2 23,1 25,2 22,1 22,2 23,8 25,8 25,1 25,0 25,6 26,9 26,8 27,4 7 56 66 68 61 58 67 59 55 57 60 68 61 54 49 73 72 68 62 64 63 59 60 61 62 8 16,0 16,1 19,0 20,4 20,5 21,3 23,5 24,7 26,4 25,8 26,2 27,4 27,1 28,8 29,2 27,8 27,6 28,6 25,6 24,8 23,9 21,7 21,7 24,5 25,7 19,5 18,2 20,4 70 82 78 59 29,6 29,7 24,7 21,9 9 72 74 69 70 69 68 63 59 58 60 62 60 64 60 61 58 62 54 63 67 69 74 68 65 10 19,3 16,8 18,6 18,6 21,3 22,9 25 26,1 25,3 22,3 23,7 24,3 25,6 27,2 28,2 29 28 23,7 20,8 21,4 22,9 25,9 24,1 25 11 56 64 59 57 51 52 55 55 57 53 54 56 55 56 54 53 57 51 50 47 47 41 49 53 55 26 50 27 71 18,2 67 15,8 51 55 67 57 12 13 25,5 60 26,9 56 26,6 63 25,8 62 24 54 23 56 24,5 60 20,7 67 17,2 56 20,1 60 17,6 62 15,3 63 18 58 23,5 48 25,3 46 26,4 46 28,6 36 31,1 29 29,2 38 28,6 44 25,4 60 24,7 63 23,1 48 23,7 51 август 25,7 54 26,6 53 27,1 55 20,5 76 14 26,1 22,6 21,3 21,4 21,1 20,4 21,5 22,4 20,8 19 19,4 19,2 20,5 17,7 17,5 20,1 21,5 22,1 23,4 23 23,3 23,7 23,1 18,8 15 63 82 82 84 83 81 75 66 76 73 78 85 79 63 63 66 66 66 66 75 71 67 70 69 16 17,8 19,5 20,4 21,5 23,5 24,8 25,5 26,8 27,6 27 23,4 21,7 17,7 18,5 20 21,8 23,1 22,6 19,7 19,7 20,5 20,3 19,2 20,3 17 82 76 72 71 70 63 64 59 60 64 72 67 85 72 75 69 68 74 83 81 66 62 71 74 18 16,9 16 16,1 14,9 17,2 18,3 19,2 21,4 24,6 24 23,8 25,5 23,2 23,2 23,4 23,6 23,6 24,6 26,4 27,5 23,1 20,8 20,7 20,9 19 60 59 69 71 65 65 72 64 59 64 63 58 73 73 72 68 66 62 55 53 77 81 67 59 20 18,2 21,4 22,9 23 24,8 25,4 25,3 25,1 27,6 27,9 24,9 19,8 18,6 13,4 13,6 14,7 16,1 18 20,3 19,9 14,1 14,1 14,9 14,8 21 54 57 54 54 56 61 62 60 48 52 61 85 79 70 65 60 69 63 63 72 87 70 70 67 22 25,1 17,9 17,9 18,7 20,6 22,4 24,5 24,1 22,8 20,1 18,8 20,4 22,1 19,6 17,7 17 17,4 17,5 18,8 19,8 21,1 21 20,2 20,7 23 67 81 82 80 73 73 73 68 80 75 75 63 65 60 61 62 61 61 61 75 66 73 80 73 20,3 20,4 21,4 24,4 67 64 65 66 21,7 19 18,8 17,7 73 76 63 63 20,6 23,6 24,9 23,9 59 56 63 70 15,7 14 16,3 19,2 74 91 70 72 23 24,6 25,4 26,6 68 65 59 46 186 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 5 19,0 70 25,5 63 6 16,4 62 23,2 67 7 16,3 63 20,7 77 8 18,8 61 17,8 72 9 17,8 62 18,0 70 10 17,6 61 18,8 68 11 19,6 59 19,6 63 12 19,7 69 16,0 79 13 15,2 85 15,3 83 14 14,3 81 13,6 80 15 15,7 70 13,0 69 16 13,9 64 13,2 69 17 13,7 65 14,3 74 18 12,5 75 14,5 71 19 12,5 77 18,5 65 20 15,5 71 19,8 73 21 16,0 68 17,9 70 22 17,6 71 17,2 69 23 16,6 67 22,3 46 24 20,9 66 23,7 54 25 22,8 62 17,4 62 26 22,8 62 18,2 62 27 19,7 62 16,0 70 28 18,5 50 15,8 62 29 18,4 55 18,0 63 30 17,3 64 17,7 67 31 12,2 62 15,0 74 1 8,4 68 16,7 61 6 21,1 21,0 19,8 21,0 18,3 18,1 18,7 22,3 22,6 21,5 22,5 21,8 20,1 21,7 20,2 19,3 21,4 19,0 18,6 17,1 17,1 15,3 14,7 13,9 17,3 18,5 15,7 7 57 62 77 62 58 62 64 57 70 81 68 66 66 67 66 70 69 77 70 80 79 62 65 68 68 63 85 8 21,3 18,7 18,1 21,2 24,2 20,7 20,4 19,4 19,6 20,8 18,4 19,1 17,9 19,8 19,5 17,8 17,4 19,0 21,9 19,8 16,5 15,9 16,2 16,7 16,3 18,0 19,0 10,4 85 19,9 9 57 68 66 59 58 69 64 60 59 57 87 67 81 76 78 74 74 69 72 63 65 67 66 66 62 68 62 10 13,6 15 15,6 18 19,2 21,1 22,4 25,8 25,8 25,7 21 19,3 18,3 20,6 23,5 21,1 19,9 16,9 16,3 12,9 14,4 14,6 12,3 11,9 13,7 13,1 14,1 11 66 63 63 70 63 55 56 55 59 47 67 61 55 60 59 58 52 52 68 68 61 67 68 72 66 71 82 53 11,7 78 12 13 18,5 63 17,1 62 14,4 58 15,1 57 13,7 67 14,3 53 16,9 50 20,1 50 22,6 51 21,7 54 18,5 54 17,6 52 18,9 57 13,8 62 14,2 58 14,2 81 14,9 62 15,5 53 13,4 69 10,8 87 13,1 83 10,6 84 12 81 11 77 12,3 73 17,1 73 19,9 63 сентябрь 21,3 55 14 25 25,9 26 23,6 22,3 19,1 19,9 20,5 20,8 17,1 18,2 20,5 22,9 19,8 17,7 18,2 15,8 14,8 18,7 19 19,1 19,9 19,2 19,1 19,8 16,6 20,4 15 65 59 53 68 68 83 83 85 73 76 76 72 68 71 78 78 70 79 80 79 75 74 73 73 62 67 56 16 17,8 20,9 21,2 21,5 22 21,9 18,5 14,8 17,7 17,1 20,2 15,4 18,4 19,7 21,5 22,4 23,3 26,3 26,6 27,1 25,4 16,9 15,6 15,9 18,5 21,8 21 17 63 65 65 63 63 69 82 71 68 58 78 70 65 72 67 69 71 55 45 41 51 87 72 65 64 53 72 18 20,3 15,5 18,6 22,4 24,2 24,8 23,9 23,6 23,1 22,3 23,9 25,2 22,1 20 17,7 13,9 14,5 19,2 16,3 13,3 12,6 14,6 16,5 17,4 17,8 17,1 15,3 19 63 72 73 68 56 55 53 46 43 57 59 50 61 68 60 78 65 63 63 62 64 59 63 64 62 71 73 20 20,4 18,4 17,9 18,1 16 20,9 19,2 17,5 16,2 15,9 18,9 24,1 25,2 21,5 23,5 23 21 21,3 19 20,1 17,6 19,8 20,2 20,9 22,3 25,5 23,6 21 80 91 85 68 81 71 70 71 80 73 70 60 55 68 61 70 77 72 75 79 94 80 75 73 73 49 63 22 25,1 25 25,5 21,8 15,8 17,8 22,7 22,8 22,9 22,7 24,1 23,9 24 24,5 25,1 25,7 25,1 25,5 24 25,2 25,7 25,5 22 20,2 20 17,1 14,5 23 57 64 62 64 62 65 58 57 60 62 58 64 62 62 61 58 61 63 66 60 61 56 71 77 79 52 68 21,5 68 20,4 80 14,2 77 27,3 40 15,8 63 187 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 2 8,5 64 14,4 72 3 7,1 87 12,2 86 4 8,7 88 8,5 76 5 11,5 72 9,0 66 6 12,9 68 9,6 79 7 12,9 73 11,1 78 8 14,1 67 12,6 72 9 15,2 63 13,0 74 10 15,8 74 12,0 70 11 14,6 79 14,2 69 12 12,8 79 16,7 64 13 12,7 83 18,1 57 14 14,3 77 16,6 63 15 16,4 75 17,1 59 16 17,3 73 22,6 31 17 12,4 82 23,3 34 18 13,3 66 21,1 29 19 14,4 73 16,8 65 20 16,2 72 16,3 65 21 13,1 93 12,4 61 22 10,5 69 8,3 64 23 11,6 65 14,1 66 24 8,9 76 9,6 77 25 13,2 66 6,6 83 26 13,6 61 6,7 82 27 8,3 76 6,5 74 28 12,3 65 8,6 68 29 11,1 80 11,1 68 30 10,7 82 11,9 89 6 11,2 11,6 13,2 19,0 17,8 18,4 18,8 20,8 18,0 11,4 10,0 9,2 9,6 10,1 10,9 10,9 8,8 10,5 9,1 8,2 5,1 7,1 8,8 8,4 12,0 14,3 14,8 13,8 13,2 7 70 61 71 69 66 72 74 68 66 86 77 91 92 81 76 77 89 80 80 70 79 86 92 87 87 90 93 74 84 8 18,7 18,8 21,3 20,6 21,3 23,9 23,2 14,7 13,4 13,3 12,8 12,3 10,5 9,8 6,9 6,8 8,3 9,2 12,8 12,0 6,4 5,2 7,1 9,4 8,9 5,7 5,0 5,0 9,5 9 47 49 42 45 61 47 50 88 87 83 77 81 74 73 86 76 70 75 71 75 76 51 73 69 81 75 70 71 68 10 9,4 11,8 12,7 13,8 14,2 13,6 13,8 15,9 17,4 17,7 18,6 19,3 18,5 18,4 15,6 14,5 11,3 11,2 11,8 13,1 13,5 14,3 15,4 14,1 11 7,7 7,2 7,8 7,3 11 62 65 71 71 46 44 44 55 65 60 43 33 26 31 58 34 35 36 45 50 44 40 39 52 65 49 43 62 69 12 22,3 19,2 18,1 15,1 13,7 16,5 20,6 19,5 20,1 18,5 10,6 6,8 10,1 13,3 16,8 13,3 15,1 13,7 12,2 10 9,2 15,2 18,3 8,8 7 9,8 14,6 10,4 8,3 13 56 66 58 60 64 52 41 46 42 61 84 67 64 47 53 85 73 64 65 69 74 74 65 68 80 88 89 70 70 14 24,5 15,6 11,2 11,8 12,5 11,3 10,5 11,8 11,2 10 9,5 9,4 13,5 13,4 15,3 16,1 15,4 14,4 12,7 11,1 9,5 12,3 13,8 15,9 13,8 11,8 12,6 12,5 14,4 15 65 74 82 91 88 89 86 80 83 80 81 79 74 75 68 61 73 79 71 58 59 60 58 60 69 79 69 65 64 16 19,4 18,5 14,7 8,2 9 13,9 15,3 10,9 10,9 10,1 13,1 14,8 17,8 17 16,5 19,3 13,5 11,6 13,6 14,9 15 19,6 15,3 12,5 13,7 15,4 19 17,4 14,1 17 69 65 79 71 75 69 70 95 87 71 63 79 71 75 75 61 68 65 73 70 67 53 70 82 78 85 76 89 80 18 13,7 13,6 13,1 13,5 14 13,7 14,3 19,8 21,2 18 16,5 14,7 17,3 18,6 21,5 18,8 19,6 11,1 10 10,3 10,4 10,8 10,3 11,2 13,2 11 11,5 12,4 13,1 19 83 87 89 75 75 71 71 65 63 77 66 67 65 72 52 71 68 82 72 66 66 73 68 74 72 70 68 61 58 20 25,5 23,9 22,5 19,7 16,4 17,3 17,2 17,7 18,8 13,3 11,5 9,8 12,8 13,1 6,5 5,9 7,1 12,7 12,5 13,4 13,9 14,3 13,5 13,4 11 4,6 9,5 13,3 14,7 21 30 36 47 80 79 74 84 80 74 80 81 83 83 80 79 73 87 72 79 73 71 76 74 76 73 67 68 54 54 22 16,8 16,4 17,7 18,6 15,8 14,3 20,7 20,4 16 13 10,3 10,8 14,3 12,5 12,5 11,4 10 12,4 12,3 13,6 15,6 14,6 16,1 15,4 12,2 12 13,8 15,7 12,2 23 71 71 73 81 74 71 54 63 79 76 71 77 56 87 76 84 79 86 83 81 78 77 73 81 87 82 80 72 81 188 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 10,3 12,2 11,7 12,0 9,0 9,5 7,6 5,3 5,6 11,4 12,9 13,7 17,1 16,8 12,1 13,1 14,4 5,2 2,3 4,1 6,8 8,1 2,2 0,3 4,9 5,8 –0,8 –1,5 77 80 84 74 74 77 71 69 68 92 86 73 61 54 66 72 80 75 67 70 57 79 71 77 61 72 77 82 14,8 5,6 1,1 1,7 1,8 2,6 1,4 1,2 5,1 7,4 8,5 11,2 10,1 13,8 13,7 11,2 8,0 5,6 11,2 7,9 9,0 7,5 2,9 2,6 6,7 4,5 5,8 7,0 88 90 96 75 79 89 74 61 62 61 75 81 78 58 68 83 67 78 65 67 61 65 73 76 58 54 57 58 6 7 15,6 14,7 16,1 11,3 11,2 11,7 12,8 12,7 13,0 15,4 17,4 13,6 8,2 7,1 7,6 5,8 5,6 5,1 2,5 0,1 0,8 0,3 2,4 3,0 3,6 3,0 1,8 4,7 80 89 73 80 80 83 75 74 68 68 52 72 79 83 81 86 78 81 81 87 71 84 74 78 66 70 88 97 8 10,3 11,3 8,1 6,3 9,8 7,4 7,1 4,3 4,4 7,8 7,3 4,9 4,1 4,3 2,4 5,2 5,4 5,3 2,7 4,3 4,8 6,2 6,3 5,5 4,7 6,3 7,3 8,8 9 87 86 82 82 82 64 70 78 79 80 75 82 78 79 77 74 77 58 67 76 84 85 75 80 80 70 78 80 10 11 4 5,5 9,7 11,4 11 11,5 10,7 5 3,7 8,6 11,2 10,6 9,1 5,2 6,5 5,5 4,6 4,4 3,7 4,8 1,6 3,2 1,4 0 –0,9 –2,9 –0,6 3,9 70 65 80 79 84 85 86 70 66 72 68 92 92 94 90 87 85 72 72 89 77 89 70 64 62 61 65 73 12 13 октябрь 11,5 70 9,9 73 5,3 67 4,4 56 2,2 64 4,7 65 7,2 80 3,1 84 9,9 74 8,8 79 4,9 63 1,2 80 0,8 75 –0,4 60 0,2 73 0,7 73 2,6 82 6,7 92 11,1 91 11 81 10,3 80 4,7 78 1,9 77 6,1 80 8,3 95 8,6 92 5,9 84 5,9 88 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 14,7 11,1 10,8 11 13,1 13,5 16,1 12,6 13,5 17,3 15,1 15 14,2 13,6 9,5 6,2 6,5 4,5 6,4 5,8 5,4 7,7 1 –1,6 –1,1 –0,8 0,7 –0,2 58 70 64 62 53 79 52 68 83 41 43 38 35 37 83 86 79 72 59 68 78 86 77 75 83 71 79 82 13,2 10,4 6,4 4,9 5 4,9 7,7 10,2 10,2 12,4 9,4 2,1 0,3 2,5 4,9 4,3 2 6 6,3 6,3 6,3 3,5 0,4 4,9 6,2 4,2 8,4 10,3 95 97 79 85 86 77 68 68 67 68 89 85 74 76 75 74 81 59 81 88 82 86 92 86 77 66 91 87 12,4 11,3 10,6 11,4 11 10,6 9,5 9,1 7 7,4 6,4 7 7,2 7,4 7,4 12,1 13,1 12,3 9,1 2,6 0,3 1,9 6,7 11,4 9,6 1,4 1,8 –1,7 64 64 70 70 74 79 74 70 65 73 80 76 76 76 74 46 57 49 68 69 54 61 64 71 79 65 94 75 14,5 6,7 3,9 8,6 12,8 14,7 10,5 8,6 6,3 4,2 3,2 0,7 2,4 4,7 0,8 1,8 2,2 2,4 5,9 4,8 1,7 4,5 9,1 11,6 10,8 9,2 8,9 11,4 72 82 75 81 91 81 78 75 77 78 70 77 79 85 77 84 86 83 75 85 75 71 80 82 75 71 80 85 10,3 7,4 9 9,3 9,6 9,4 11,6 14,2 13,6 11,1 8,4 6,3 4,1 8,4 10,8 7,2 3,7 6,2 10,2 9,6 9,6 11 8,7 4,6 0,1 1 1,6 3 73 75 66 60 58 63 59 48 66 77 74 79 78 83 87 73 76 77 67 76 70 70 89 75 94 91 95 89 189 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 29 –0,9 62 6,4 88 30 –1,2 65 7,1 84 31 –1,2 82 8,5 70 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 –1,8 2,5 2,4 3,2 –2,8 –5,9 –5,1 0,9 3,4 6,2 5,0 0,8 0,3 0,7 –2,4 –9,3 –10,2 –6,1 –9,3 –6,4 –3,5 –5,2 –11,2 –8,5 –5,7 87 82 89 89 80 75 67 90 93 78 92 87 87 90 74 80 87 73 84 89 85 76 64 65 79 4,3 3,4 3,9 4,8 6,4 4,4 3,0 1,4 –1,6 –5,4 –11,4 –14,3 –11,3 –7,4 –4,2 –4,9 –15,1 –9,6 –7,1 –13,6 –19,7 –19,1 –8,8 –3,4 –5,4 84 90 83 79 92 92 71 90 80 82 83 75 81 68 80 85 84 83 90 85 83 84 75 80 86 6 4,9 5,1 3,5 7 96 92 90 8 7,1 3,3 7,2 9 79 77 79 10 4,1 3,7 2,7 11 70 66 86 3,4 5,2 5,7 7,0 0,3 –2,5 –7 –9,2 –10,4 –2,8 –2 –3,6 –4,7 –1,1 3,6 1,7 –7,4 –7,7 –10,1 –14,7 –12,7 –9,5 –14,2 –15,4 –14,9 78 84 88 83 73 65 80 79 73 46 61 85 84 86 93 81 77 69 77 75 80 80 84 79 85 6,4 7,9 4,0 3,4 1,6 2,7 1,5 –2,4 –2,7 –2,3 –2,6 –2,2 –1,8 –1,5 –1,2 –0,7 1,3 1,9 –0,9 2,8 –1,8 –11,7 –14,3 –12,8 –12,5 78 80 95 98 97 87 67 47 50 50 50 60 82 95 83 82 81 73 69 74 83 75 75 75 78 3,3 7 4,8 2,4 3,7 5,7 2,3 1 3,9 7,2 3,2 0 2,6 3,5 1,1 –2,3 –0,7 –5,6 –4,7 0,8 1,5 –0,4 –3,7 0,8 2,9 94 80 73 71 86 79 58 64 88 92 54 61 76 84 68 79 87 76 84 88 82 81 78 87 68 12 13 6,6 91 6,7 83 4,4 82 ноябрь 3,2 76 1,4 85 1,7 87 3,5 80 –1,1 62 –3,3 70 –2,5 71 –0,3 68 –0,3 80 2 78 1,9 84 1,8 88 –0,3 77 –2,9 74 0,8 88 2,6 93 6,8 90 4,5 93 5,9 77 3,1 78 4 88 4,9 85 0,7 84 –0,9 68 –5,5 82 14 –1,8 2,3 2 15 73 80 80 16 6,6 4,5 2,1 17 58 74 74 18 –4,1 1,9 3,6 19 77 54 43 20 8,1 4,4 5,2 21 69 66 69 22 2 1,4 0,5 23 90 91 97 2,1 2,6 3,5 3 0 –2 2,2 3 –0,6 –1,1 1,8 1,4 –0,7 1,5 1,1 0,8 0,9 –1 0,4 0,2 0,2 –1 –0,9 –3,9 –3,2 67 74 77 73 69 72 76 91 82 82 81 75 78 77 79 76 79 79 84 85 89 80 82 68 81 1,9 2,9 2,9 2,3 5,1 5,5 7,1 5,9 5,4 4,7 4,4 4 4,2 5,1 3,8 0,8 2,3 –0,6 1,3 3,7 3,5 0,1 –4 –6,5 –6,6 84 75 64 78 80 80 78 82 92 77 75 85 82 87 82 79 85 64 70 78 75 53 65 72 82 3,9 2 3 4,4 1 3,1 5,8 4,1 4,5 –1,8 0,7 1,5 1,3 0,7 0,3 –0,2 3,5 3 3 1,3 –2 –1,9 –3,4 –0,7 –2,5 51 3,4 76 69 6,6 84 89 11,4 88 90 11,8 92 87 7,6 93 89 0,2 87 67 –0,8 78 89 1,7 81 92 1,9 83 71 4,6 93 82 5,8 85 78 1,2 75 87 –1,3 67 87 1,7 72 75 –0,7 81 83 0,5 89 72 –0,5 89 72 –1,1 83 79 –7,4 79 76 –11,9 78 84 –8,2 79 94 –3,1 85 94 –2,4 72 82 –2,6 81 87 –2,1 90 1,1 4,6 5,9 2,1 –1 –2,9 –6,5 –7,1 –6,5 –4,2 –7,3 –5,3 –3,5 –0,6 –2,7 –3,8 1,4 –2,1 –8,5 –5,7 –4,6 –8,7 –5,9 –5,3 –5,2 95 91 89 78 88 76 76 73 69 78 80 73 68 79 92 91 90 72 74 82 77 83 84 81 85 190 Продолжение таблицы Б.1 1 2 3 4 5 6 7 8 26 –3,8 62 –6,7 89 –8,2 89 –13,1 27 –4,2 58 –7,2 96 –10,4 84 –9,8 28 –1 94 –9,7 77 –16,8 82 –7,8 29 –5 84 –17,7 61 –18,7 85 –3,4 30 –6,8 79 –20,7 77 –9,9 88 –5,1 9 76 66 76 71 81 10 0,3 –1,6 –5,1 –8,3 –6,7 –2,3 –1,9 –1,7 0,6 1,5 –11,6 –16,8 –11,4 –6,2 –4,2 –0,7 –2,3 –4,1 –3 0,1 0,6 0,9 1,1 –4,2 –5,1 –10,2 –15,6 –13,8 89 93 88 87 86 80 76 85 80 86 95 93 90 95 98 98 95 84 79 82 82 84 83 –10,5 –13,7 –12,1 –9,1 –9,4 –6,4 –6,5 –13,2 –12,6 –11 –9,6 –8,6 –11,9 –15,9 –16,5 –11,3 –10,8 –14,7 –15,7 –18,7 –17,8 –14,6 –3,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 –13,3 –17,8 –15,9 –11,9 –5,4 –5,2 –1,3 –1,3 –1,1 –1,8 –6,6 –4,6 –5,1 –19 –25,2 –28,5 –16,9 –8 –9,8 –10,4 –11,9 –19,4 –18,7 79 81 84 78 77 71 94 91 88 92 90 91 92 75 72 70 68 82 74 82 79 75 71 –22,5 –16,8 –8,1 –4,4 –8,6 –5,9 –1,3 –1,1 –2,6 –1,4 0,9 –3,3 –5,1 –7,5 –11,9 –12,7 –1,2 –2,1 –1,2 0,5 0,0 0,5 –9,8 78 70 58 69 77 71 86 81 93 91 86 85 80 88 73 85 91 89 88 95 88 86 83 –1,9 0,5 1,2 –0,4 0,6 1,1 –4,5 –11 –1,1 –2,9 0,1 0,4 –0,4 –2,5 –5,5 –7,5 0,0 –2,2 –7,7 –2,2 0,0 –0,6 –9,5 88 90 83 94 87 88 89 88 92 77 87 95 96 88 88 90 98 89 93 90 95 95 77 11 12 13 80 –6,1 87 79 –4,8 86 73 –2,7 86 71 –3,5 83 65 –18,4 75 декабрь 69 –20,4 76 79 –14,6 81 80 –16,1 84 76 –11,4 76 76 –8,4 71 66 –10,8 83 63 –12,8 79 76 –23,3 74 72 –20,8 75 49 –20,1 81 48 –12,8 79 64 –12,2 84 77 –10,3 86 86 –18,6 85 86 –19,9 85 86 –11,8 88 86 –9,4 84 82 –12,6 85 84 –15,9 87 85 –16,1 87 85 –18,4 82 79 –16,9 83 83 –15,7 86 14 2 0,8 –5,2 –3 0,5 15 16 17 95 –8,9 81 86 –6,8 74 77 –7,2 75 80 –10,9 74 86 –11,4 77 18 –3,5 0,8 1,6 –1,7 –2,6 19 20 21 93 –2,2 91 92 –8,9 81 94 –16 76 91 –16,6 84 89 –9,3 91 22 –3,1 –3,1 –1,8 –1,1 –3,8 23 90 76 88 91 88 0 –0,4 –2,7 –3,9 –5,1 –2,1 –0,4 –3,6 –3,6 –7,8 –7 –4,7 –1,7 –5,5 –1,9 –1,1 0,3 0,1 –3,1 –6,9 –0,3 –0,2 1,8 85 92 90 85 85 89 87 78 83 79 85 74 87 87 89 86 85 91 85 82 81 88 81 –1 –2,4 –2,2 –2,1 –2,3 –3,5 –4,3 –3,2 –1 –0,8 –7,8 –3,8 –1,2 0 –4,9 –1,1 0,6 1,1 1,7 0,2 –1,7 –4,6 –2,5 89 87 82 87 70 77 79 86 92 93 81 85 89 79 82 88 88 90 89 92 78 77 84 –0,6 –8,5 –18,5 –9,4 –8,6 –8,5 –11,5 –13,6 –11,2 –13,8 –16,9 –14,4 –10 –14 –17,3 –12,8 –13,7 –5,2 –1,1 –6,2 –1,9 –8 –11,1 93 85 87 84 86 89 85 85 82 87 89 88 81 88 88 88 89 91 86 80 91 83 77 –15,4 –13,1 –6,2 –0,3 –4,9 –6,1 0,3 0,8 0,5 0,7 –0,7 –4,1 –4,7 –5,1 –9,9 –13,3 –7,9 –2,8 –1,3 –5,8 –12,9 –8,7 –9,7 84 86 85 83 70 84 92 90 94 92 92 91 73 81 82 82 80 85 84 80 78 82 81 –2,8 1,7 2,2 1,9 2,4 1,4 1,9 1,9 2,3 2,3 1,2 0,6 –1 –3,6 –3 2,8 2,8 2,7 0,1 –3,8 –5,2 –6,3 –1,2 94 87 93 86 79 90 93 92 93 94 95 89 85 78 86 84 85 64 77 79 81 82 94 191 Окончание таблицы Б.1 1 2 3 4 24 –15,7 67 –15,6 25 –13,3 66 –15,2 26 –11 82 –10,6 27 –2,4 93 –5,4 28 1,4 94 –1,8 29 1,4 96 1,8 30 1,5 97 2,1 31 1,4 91 –4,1 5 71 63 77 84 87 84 79 81 6 –11,9 –9,8 –12,6 –13,9 –10,4 –8,2 –3,4 –0,8 7 80 76 82 79 80 77 87 79 8 –5,8 –5,4 –6,5 –3,2 –3,8 –5,4 1,7 0,8 9 87 88 84 92 95 88 93 89 10 –7,6 –7,8 –14 –8,7 –8,3 –5,6 –0,4 0,6 11 80 78 67 71 91 86 93 89 12 –17,1 –22,8 –28 –28,4 –26,4 –29,1 –21,5 –2,6 13 87 84 84 82 83 83 81 91 14 –1,6 –9,5 –9,7 –9,4 –2,4 –2,7 –1,6 –0,4 15 16 84 –8,8 77 –6,7 65 –3,3 83 –0,3 85 0,3 83 0,3 83 –6,9 84 –13,3 17 18 19 20 21 84 –4,2 83 –1 80 78 –4,2 66 –5,8 80 86 –6,4 86 –12,2 82 88 –9,8 85 –13,1 85 94 –15,6 84 –4,7 84 94 –18,6 82 –2,2 80 77 –9,5 85 –10,4 75 81 –5,8 74 –13,1 79 22 –14 –16,4 –14,7 –16,6 –15,8 –15,8 –17,9 –18,5 23 68 89 85 81 54 55 83 83 192 Приложение В Проверка соответствия результатов измерения температур внутренних поверхностей оконного остекления и бесчердачного покрытия нормальному закону распределения Данные предварительных наблюдений в объеме выборки n = 12 для оконного остекления и n = 35 для бесчердачного покрытия приведены в таблице В.1. Таблица В.1 – Результаты предварительных замеров температур внутренних поверхностей оконного остекления и бесчердачного покрытия № точек t Ов.п. , ºС 1 2 3 4 15,2 15,2 14,9 15,1 № точек 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t БП , ºС в.п. 20,3 20,4 20,3 20,0 20,4 20,1 20,3 20,4 20,2 20,3 19,9 19,8 О № точек t в.п. , ºС Оконное остекление 5 14,6 6 15,0 7 14,8 8 15,1 Бесчердачное покрытие № точек t БП , ºС в.п. 13 21,4 14 21,4 15 21,3 16 21,2 17 21,3 18 21,0 19 20,9 20 20,9 21 21,0 22 20,8 23 20,7 24 20,6 № точек t Ов.п. , ºС 9 10 11 12 15,0 14,9 15,1 14,8 № точек 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 t БП , ºС в.п. 20,5 21,1 20,4 21,3 20,8 21,0 20,6 21,2 20,4 20,0 20,9 Оконное остекление Распределение вариант выборки объема n = 12 для оконного остекления: варианта xi: 14,6 14,8 14,9 15,0 15,1 15,2 частота ni: 1 2 2 2 3 2 Разбив интервал 14,6…15,2 на 3 частичных интервала длиной h=4: 14,60…14,80; 14,80…15,00; 15,00…15,20, получим распределение равноотстоящих вариант: 193 варианта yi: 14,7 14,9 15,1 частота ni: 3 4 5 Определение асимметрии и эксцесса по полученному распределению осуществляется на основе метода произведений. Для удобства расчетов составляется расчетная таблица В.2; в качестве ложного нуля выбирается варианта равная 14,9. ni(ui + 1)2 0 4 20 niui3 –3 0 5 ∑niui3 = 2 niui4 3 0 5 ni(ui + 1)4 0 4 80 ∑ni(ui + 1)4 = 84 niui2 3 0 5 ∑niui4 = 8 niui –3 0 5 ∑ni(ui + 1)2 = 24 ui –1 0 1 ∑niui2 = 8 ni 3 4 5 ∑ni = 12 yi 14,7 14,9 15,1 ∑niui = 2 Таблица В.2 – Расчет асимметрии и эксцесса эмпирического распределения значений температуры внутренней поверхности оконного остекления Вычисляются условные моменты первого, второго, третьего и четвертого порядков: M * 1 nu M * 4 nu i i n i n 4 i 2 3 i i 2 ni u 8 0,67 ; M * niu 2 0,17 ; 0 ,17 ; M 2* 3 12 n 12 n 12 8 0 ,67 . 12 Определяются центральные эмпирические моменты третьего и четвертого порядков (шаг h = 0,2): m3 [M 3* 3M 1* M 2* 2M 1* ]h3 [0,17 3 0,17 0,67 2 0,173 ]0,23 0,00129 ; 3 m4 [M 4* 4 M 1* M 3* 6M 1* M 2* 3M 1* ]h 4 [0,67 4 0 ,17 0 ,17 6 0 ,17 2 0 ,67 2 4 3 0 ,17 4 ] 0 ,2 4 0 ,00107. Далее вычисляется выборочная дисперсия с учетом поправки Шеппарда: DВ [ M 2* M 1* ]h 2 [0,67 0,17 2 ] 0,2 2 0,0256 ; 2 DB DB (1 / 12)h 2 0,0256 (1 12) 0,2 2 0,0223. 194 Находятся искомые асимметрия и эксцесс: as ek m3 m3 0 ,00129 3 3 0 ,387 ; 3 Â 0 ,0223 DÂ m4 0 ,00107 3 4 3 0 ,848 . 4 Â 0 ,0223 Среднеквадратичные погрешности этих характеристик при числе измерений n = 12, равны: для асимметрии a s 6n 1 n 1n 3 612 1 0 ,582 ; 12 112 3 24 nn 2 n 3 24 1212 2 12 3 0 ,917 . 2 n 1 n 3n 5 12 12 12 312 5 для эксцесса e k Из расчета видно, что ни асимметрия, ни эксцесс по абсолютной величине не превосходят своих среднеквадратичных погрешностей. Следовательно, результаты измерений температур внутренней поверхности оконного остекления соответствуют нормальному закону распределения. Бесчердачное покрытие Распределение вариант выборки объема n = 35 для бесчердачного покрытия: варианта xi частота ni варианта xi частота ni варианта xi частота ni 19,8 1 20,4 5 21,0 3 19,9 1 20,5 1 21,1 1 20,0 2 20,6 2 21,2 2 20,1 1 20,7 1 21,3 3 20,2 1 20,8 2 21,4 2 20,3 4 20,9 3 Разбив интервал 19,80…21,40 на 4 частичных интервала длиной h=8: 19,80…20,20; 20,20…20,60; 20,60…21,00; 21,00…21,40, получим распределение равноотстоящих вариант: 195 варианта yi: 20,0 20,4 20,8 21,2 частота ni: 6 12 9 8 Определение асимметрии и эксцесса по полученному распределению осуществляется на основе метода произведений. Для удобства расчетов составляется расчетная таблица В.3; в качестве ложного нуля выбирается варианта равная 20,4. ni(ui + 1)2 0 12 36 72 niui3 –6 0 9 64 ∑niui3 = 67 niui4 6 0 9 128 ni(ui + 1)4 0 12 144 648 ∑ni(ui + 1)4 = 804 niui2 6 0 9 32 ∑niui4 = 143 niui –6 0 9 16 ∑ni(ui + 1)2 = 120 ui –1 0 1 2 ∑niui2 = 47 ni 6 12 9 8 ∑ni = 35 yi 20,0 20,4 20,8 21,2 ∑niui = 19 Таблица В.3 – Расчет асимметрии и эксцесса эмпирического распределения значений температуры внутренней поверхности бесчердачного покрытия Вычисляются условные моменты первого, второго, третьего и четвертого порядков: M * 1 nu M * 4 nu i i n i n ni u 2 47 ni u 3 67 19 * * 0 ,54 ; M 2 1,34 ; M 3 1,91 ; 35 n 35 n 35 i 4 i i 143 4 ,09 . 35 Определяются центральные эмпирические моменты третьего и четвертого порядков (шаг h = 0,2): m3 [ M 3* 3M 1* M 2* 2M 1* ]h 3 [1,91 3 0,54 1,34 2 0,543 ]0,43 0,00346 ; 3 m4 [ M 4* 4 M 1* M 3* 6M 1* M 2* 3M 1* ]h 4 [4,09 4 0 ,54 1,91 6 0 ,54 2 1,34 2 4 3 0 ,54 4 ] 0 ,4 4 0 ,0526. Далее вычисляется выборочная дисперсия с учетом поправки Шеппарда: DВ [ M 2* M 1* ]h 2 [1,34 0,54 2 ] 0,42 0,168 ; 2 DB DB ( 1 / 12 )h 2 0 ,168 ( 1 12 ) 0 ,4 2 0 ,155. 196 Находятся искомые асимметрия и эксцесс: as ek m3 m3 0,00346 3 3 0,057 ; 3 В 0,155 DВ m4 0,0526 3 4 3 0,811 . 4 В 0,155 Среднеквадратичные погрешности этих характеристик при числе измерений n = 35, равны: для асимметрии as для эксцесса ek 6n 1 n 1n 3 635 1 0,386 ; 35 135 3 24nn 2 n 3 24 3535 2 35 3 0,711 . 2 n 1 n 3n 5 35 12 35 335 5 Как видно из расчета, абсолютные величины асимметрии и эксцесса не превышают больше чем в 2…3 раза свои среднеквадратичные погрешности ( ek e 0 ,811 0 ,711 1,14 ), что позволяет считать результаты измерений темпеk ратур внутренней поверхности бесчердачного покрытия соответствующими нормальному закону распределения. 197 Приложение Г Расчет необходимого количества измерений температур внутренней поверхности оконного остекления и внутренней поверхности бесчердачного покрытия здания коровника Данные предварительных измерений температур внутренних поверхностей оконного остекления и бесчердачного покрытия, на основе которых осуществляются дальнейшие расчеты, приведены в таблице В.1. Оконное остекление 5. Определяется среднее арифметическое значение измеренных величин: n t В ti n 179,7 12 15,0 ºС. i 1 6. Рассчитывается значение исправленного среднеквадратичного отклоне- ния: S x 7. 1 n ti t В n 1 i 1 2 1 0,36 0,18 ºC. 12 1 Вычисляется половина ширины доверительного интервала при уровне значимости α = 0,05 (доверительная вероятность Р = 0,95) и числе степеней свободы m = n – 1 = 12 – 1 = 11 t0, 05;11 Sx 0,18 S 0,18 2,201 0,11 ºC; x 1,64 . 0,11 n 12 Таким образом, точность определения измеряемой величины при количестве измерений n = 12 составляет δ = 0,61Sx. Поскольку полученная ширина доверительного интервала на превышает стандартного для научных работ (δ = Sx), примем число измерений температур внутренних поверхностей оконного остекления равным n = 12. Бесчердачное покрытие 1. Определяется среднее арифметическое значение измеренных величин: n t В ti n 723,1 35 20,7 ºС. i 1 198 2. Рассчитывается значение исправленного среднеквадратичного отклоне- 1 n ti t В n 1 i1 ния: S x 2 1 7,26 0,46 ºC. 35 1 3. Вычисляется половина ширины доверительного интервала при уровне значимости α = 0,05 (доверительная вероятность Р = 0,95) и числе степеней свободы m = n – 1 = 35 – 1 = 34 t0, 05; 34 Sx 0,46 S 0,46 2,032 0,16 ºC; x 2,88 . 0,16 n 35 Таким образом, точность определения измеряемой величины при количестве измерений n = 35 составляет δ = 0,35Sx. Зададимся точностью измерения равной δ = 0,43Sx (ε = 2,35), принимая во внимание, что максимально допустимая погрешность в научных работах принимается равной δ = Sx. 4. Рассчитывается количество измерений n, задаваемое в качестве начального приближения, по формуле (3.11): n z 2 0 ,05 ε 1,96 2 2,35 2 21 . 2 1 2 При m = n – 1 = 21 – 1 = 20 и t0,05;20 = 2,086 по формуле (3.12): n t02, 05; 22 2,0862 2,352 24 . 2 На следующей итерации t0,05;23 = 2,069, n t02, 05; 24 2,0692 2,352 24 . 2 Поскольку результаты двух последних итераций близки по значению, принимаем за искомое значение количество измерений равное n = 24. 199 Приложение Д Таблица Д.1 – Результаты замеров температур наружного, внутреннего воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций здания коровника Дата: Параметры наружного и внутреннего воздуха 1 15.10.2010 2 tн = 7 ºС; tс = 15,3 ºС; tм = 13,5 ºС; φв = 81 %. 23.10.2010 tн = 8 ºС; tс = 15,6 ºС; tм = 14,1 ºС; φв = 84 %. Температура внутренних поверхностей ограждений стена окно покрытие НС О № точек t в.п , ºС № точек t в.п , ºС № точек t БП , ºС в.п 3 4 5 6 7 8 1 15,2 26 15,2 38 20,3 2 16,5 27 15,2 39 20,4 3 16,5 28 14,9 40 20,3 4 16,0 29 15,1 41 20,2 5 15,7 30 14,6 42 20,4 6 16,3 31 15,0 43 20,1 7 16,0 32 14,8 44 20,3 8 16,2 33 15,1 45 20,4 9 16,6 34 15,0 46 20,2 10 16,3 35 14,9 47 20,3 11 16,2 35 15,1 48 19,9 12 15,9 37 14,8 49 19,8 13 16,3 50 21,4 14 16,5 51 21,4 15 16,2 52 21,3 16 17,2 53 21,2 17 17,6 54 21,3 18 17,4 55 21,0 19 17,3 56 20,9 20 17,0 57 20,9 21 17,0 58 21,0 22 17,4 59 20,8 23 16,9 60 20,7 24 17,0 61 20,6 25 17,3 1 15,9 26 15,9 38 21,1 2 16,6 27 15,7 39 21,2 3 16,7 28 15,2 40 21,2 4 16,7 29 15,6 41 21,0 5 16,3 30 15,2 42 21,1 6 17,0 31 15,7 43 20,8 7 16,6 32 15,3 44 21,1 8 16,7 33 15,6 45 21,1 9 17,0 34 15,6 46 20,9 10 16,8 35 15,4 47 20,9 11 16,7 36 15,8 48 20,4 12 16,4 37 15,7 49 20,6 13 16,9 50 21,9 14 17,0 51 21,7 200 Продолжение таблицы Д.1 1 2 30.10.2010 tн = 2 ºС; tс = 13,1 ºС; tм = 11,6 ºС; φв = 83 %. 02.11.2010 tн = 3 ºС; tс = 13,5 ºС; tм = 12,6 ºС; φв = 90 %. 3 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 16,7 17,7 17,9 17,7 17,6 17,4 17,6 17,8 17,3 17,4 17,8 12,1 12,6 12,7 12,4 12,4 13,1 13,0 13,3 13,7 13,3 13,7 13,6 14,0 14,2 13,8 14,6 15,4 15,2 15,2 15,0 15,0 15,3 15,0 15,3 15,1 12,4 13,8 13,6 13,6 13,5 13,7 14,0 14,4 15,2 14,7 14,4 14,3 5 6 7 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 8 21,6 21,5 21,6 21,4 21,2 21,3 21,3 21,2 21,1 21,0 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 11,4 12,2 12,2 12,0 12,0 12,2 11,9 12,0 12,1 12,2 12,0 12,2 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 16,9 16,9 17,0 17,0 17,2 17,2 17,0 17,1 17,2 17,6 17,2 16,9 18,6 18,7 18,6 18,6 18,6 18,2 18,5 18,4 18,3 18,3 18,0 17,9 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 12,6 13,0 13,3 12,9 12,9 12,4 12,6 12,7 12,4 12,4 12,9 13,0 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 16,8 16,9 16,8 16,9 17,3 17,2 17,0 17,1 17,1 17,8 17,4 16,3 201 Продолжение таблицы Д.1 1 2 09.11.2010 tн = 6 ºС; tс = 14,9 ºС; tм = 13,8 ºС; φв = 88 %. 17.11.2010 tн = 9 ºС; tс = 15,8 ºС; tм = 14,4 ºС; φв = 85 %. 3 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 14,5 14,7 14,4 15,4 16,8 16,2 16,5 16,0 15,2 15,8 15,5 15,6 15,5 14,5 15,5 15,5 15,5 15,2 15,7 15,6 15,8 16,3 16,0 15,8 15,6 15,9 16,1 15,8 16,8 17,5 17,1 17,2 16,8 16,6 17,0 16,6 16,7 16,9 16,3 16,4 16,6 16,8 16,7 17,1 17,4 17,3 17,3 17,2 5 6 7 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 8 19,6 19,9 20,0 19,7 19,6 18,9 19,2 19,2 19,3 19,1 18,6 18,5 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 14,6 14,7 14,5 14,6 14,3 14,4 14,5 14,8 14,1 14,6 14,6 14,7 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 19,4 19,5 19,4 19,4 19,6 19,4 19,5 19,5 19,4 19,7 19,2 18,9 21,0 21,0 21,0 20,8 20,8 20,4 20,4 20,5 20,5 20,4 20,1 20,0 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 16,2 16,3 16,1 15,8 15,6 15,7 15,8 15,8 16,0 16,1 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 21,2 21,0 21,0 21,3 21,0 21,4 21,5 21,4 21,4 21,3 202 Продолжение таблицы Д.1 1 2 09.12.2010 tн = 0 ºС; tс = 12,1 ºС; tм = 11,2 ºС; φв = 89 %. 16.12.2010 tн = –4 ºС; tс = 10,0 ºС; tм = 9,8 ºС; φв = 97 %. 3 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 4 16,8 17,4 17,5 17,2 17,2 17,6 17,7 17,6 17,8 17,8 18,0 18,2 18,3 18,0 18,2 10,3 9,6 10,4 9,5 9,9 11,5 10,8 11,4 10,7 10,4 13,6 13,5 13,7 13,8 13,0 12,7 14,9 14,9 14,6 14,8 16,8 15,4 14,5 15,6 15,1 7,6 7,4 7,6 6,8 7,2 8,0 7,9 8,3 5 36 37 6 15,9 16,2 7 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 8 21,5 21,6 21,8 21,4 21,7 21,5 21,6 21,5 21,5 21,4 21,2 21,2 21,0 21,1 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 10,4 11,3 10,5 10,4 11,3 11,4 11,3 10,7 10,8 10,6 10,4 11,0 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 15,9 15,3 16,0 15,7 15,8 16,3 15,6 15,6 16,3 17,1 16,3 16,8 17,5 17,3 17,1 17,9 17,7 17,4 19,1 17,9 17,0 17,3 16,9 16,6 26 27 28 29 30 31 32 33 6,7 7,4 7,7 7,3 7,2 8,1 6,8 7,0 38 39 40 41 42 43 44 45 13,0 13,1 13,4 13,6 13,7 13,8 13,5 13,7 203 Продолжение таблицы Д.1 1 2 22.12.2010 tн = –3 ºС; tс = 10,7 ºС; tм = 9,9 ºС; φв = 90 %. 24.12.2010 tн = –7 ºС; tс = 9,8 ºС; tм = 9,6 ºС; φв = 97 %. 3 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 4 8,5 8,2 9,0 9,0 9,6 9,9 9,5 10,2 10,2 10,4 10,3 10,4 10,7 11,3 11,2 11,7 10,8 9,0 8,6 9,0 8,2 8,6 9,6 9,3 9,8 9,7 9,4 10,9 10,9 11,3 11,6 11,1 11,5 12,1 12,3 12,1 12,2 13,0 13,0 12,7 13,4 12,6 6,1 6,3 6,2 6,2 6,0 6,2 5 34 35 36 37 6 7,1 6,9 7,3 7,5 7 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 8 13,8 14,2 14,0 13,9 14,0 14,2 14,2 14,3 14,2 14,2 14,3 14,6 14,3 14,6 14,4 14,4 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 7,1 7,9 9,0 8,7 8,8 9,0 8,7 8,8 8,9 9,0 9,3 9,8 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 13,8 13,7 14,1 14,2 14,3 14,5 14,1 14,2 14,5 15,0 14,6 14,7 15,0 15,1 15,0 15,3 15,2 15,1 15,6 15,5 15,0 15,3 15,1 15,0 26 27 28 29 30 31 3,8 4,0 4,3 4,3 4,4 4,5 38 39 40 41 42 43 11,9 11,8 11,8 11,6 12,0 11,8 204 Продолжение таблицы Д.1 1 2 12.01.2011 tн = –6 ºС; tс = 10,0 ºС; tм = 9,5 ºС; φв = 93 %. 19.01.2011 tн= –14 ºС; tс = 8,4 ºС; tм = 7,7 ºС; φв = 90 %. 3 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 4 6,3 6,3 6,4 6,5 6,9 7,0 7,3 7,2 7,1 7,3 7,6 7,6 7,5 7,7 7,6 7,6 7,8 8,0 7,6 6,1 6,1 6,0 5,3 5,7 6,1 6,2 6,6 7,2 6,9 6,5 6,6 7,3 7,8 7,6 8,8 7,6 8,0 8,0 8,0 7,5 9,0 9,3 9,6 8,5 2,7 3,0 2,4 2,1 5 32 33 34 35 36 37 6 3,9 4,2 4,2 4,1 4,3 4,4 7 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 8 11,9 11,7 11,6 11,6 11,8 11,9 12,1 12,2 12,2 12,1 12,3 12,4 12,2 12,2 12,2 12,1 12,4 12,5 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 4,4 4,6 4,5 4,7 4,9 5,4 4,8 5,0 4,7 4,0 4,3 5,1 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 11,5 12,0 12,1 12,6 12,7 12,6 12,5 12,7 12,6 12,8 12,8 12,5 12,3 12,7 12,7 12,5 12,5 12,6 11,9 12,9 12,9 13,2 13,2 13,3 26 27 28 29 0,5 1,0 2,1 2,0 38 39 40 41 7,7 7,7 7,7 8,0 205 Продолжение таблицы Д.1 1 2 22.01.2011 tн = –23 ºС; tс = 5,0 ºС; tм = 4,6 ºС; φв = 94 %. 03.02.2011 tн = –12 ºС; tс = 8,6 ºС; 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 4 2,0 2,8 2,4 3,0 3,5 3,0 3,5 3,5 5,0 4,9 4,2 6,7 7,1 7,2 7,2 6,0 8,0 7,8 7,7 7,1 6,6 –3,0 –3,2 –3,5 –4,0 –4,1 –3,7 –3,3 –3,0 –2,0 –2,2 –1,0 0,8 1,0 2,4 2,0 4,5 4,8 4,7 4,6 3,2 6,1 6,0 5,6 5,6 5,0 3,5 3,8 5 30 31 32 33 34 35 36 37 6 2,3 2,5 1,5 1,8 2,4 1,4 1,5 3,0 7 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 8 8,0 7,9 8,1 8,4 8,4 8,3 8,4 8,3 8,2 8,5 8,5 8,6 8,6 8,6 9,0 9,1 9,1 9,1 9,0 8,7 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 –5,0 –3,1 –2,6 –2,5 –1,9 –1,6 –2,0 –1,8 –1,9 –2,2 –2,0 0,0 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 5,1 5,0 4,9 5,5 5,2 5,1 5,2 5,2 5,3 5,2 5,0 4,9 5,1 5,2 5,0 5,1 5,0 5,1 5,3 5,8 5,7 5,8 5,7 5,5 26 27 1,7 2,5 38 39 8,6 8,7 206 Продолжение таблицы Д.1 1 2 tм = 8,5 ºС; φв = 99 %. 08.02.2011 tн = –8 ºС; tс = 9,4 ºС; tм = 8,7 ºС; φв = 91 %. 3 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 4 3,3 2,9 2,9 3,6 3,3 3,9 4,4 4,0 4,2 4,3 5,6 5,6 5,0 7,2 7,2 7,4 7,4 6,5 7,9 8,1 8,1 7,7 7,1 5,2 5,3 5,0 4,4 4,7 5,2 5,2 5,6 6,2 5,9 5,7 5,8 6,7 7,0 6,7 8,2 7,5 7,8 7,8 7,5 7,6 8,7 8,9 8,9 8,0 5 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 6 3,1 2,3 2,0 2,5 2,2 3,0 2,6 2,8 2,9 2,8 7 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 8 8,8 9,1 9,1 9,0 9,2 9,4 9,4 9,4 9,5 9,3 9,2 9,5 9,5 9,6 9,6 9,6 9,7 10,0 10,0 10,1 10,0 9,8 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 3,4 3,9 4,6 3,9 3,5 4,2 3,8 4,2 4,1 4,0 3,9 3,9 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 10,5 10,8 10,9 11,4 11,4 11,3 11,3 11,5 11,5 11,6 11,6 11,4 11,2 11,6 11,6 11,5 11,5 11,5 11,1 11,9 11,9 12,1 12,1 12,1 207 Продолжение таблицы Д.1 1 14.02.2011 2 tн = –10 ºС; tс = 9,0 ºС; tм = 8,8 ºС; φв = 97 %. 24.02.2011 tн = –18 ºС; tс = 8,0 ºС; tм = 7,3 ºС; φв = 90 %. 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 4 4,4 4,5 4,2 3,7 3,8 4,4 4,3 4,8 5,3 4,9 5,0 5,0 6,1 6,3 5,9 7,7 7,3 7,6 7,6 7,0 7,8 8,4 8,5 8,3 7,5 0,2 0,2 –0,2 –0,6 –0,7 –0,1 –0,1 0,3 1,1 0,7 1,5 2,3 3,2 3,8 3,2 5,7 6,1 6,1 6,0 4,8 7,2 7,0 6,8 5 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 6 2,4 3,3 3,7 3,1 2,7 3,8 3,3 3,4 3,5 3,3 3,1 3,3 7 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 8 9,6 9,8 9,8 10,2 10,3 10,2 10,2 10,5 10,4 10,5 10,5 10,3 10,2 10,5 10,5 10,5 10,5 10,6 10,4 11,0 11,0 11,1 11,0 10,9 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 –1,9 0,0 0,7 –0,1 –0,2 1,5 –1,5 0,1 0,4 0,0 –0,1 1,3 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 6,5 6,5 6,5 6,9 6,8 6,7 6,8 7,0 7,0 6,9 6,9 6,8 6,8 7,0 6,9 7,0 7,0 7,0 7,4 7,6 7,6 7,6 7,5 208 Продолжение таблицы Д.1 1 2 05.03.2011 tн = –5 ºС; tс = 10,0 ºС; tм = 9,1 ºС; φв = 88 %. 11.03.2011 tн = –2 ºС; tс = 11,5 ºС; tм = 10,6 ºС; φв = 89 %. 3 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 4 6,4 5,9 7,0 6,9 7,0 6,6 6,5 6,6 7,0 6,8 7,6 7,4 7,4 8,0 8,3 8,7 8,7 9,4 9,1 8,5 8,9 8,9 8,7 9,1 9,7 9,8 9,8 9,5 9,3 9,4 9,4 8,8 10,1 9,9 9,8 10,2 10,3 10,8 11,3 11,6 11,7 11,8 12,0 12,5 12,8 12,9 13,0 13,1 5 6 7 61 8 7,3 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 5,1 5,2 5,2 5,7 5,4 5,8 5,3 5,0 5,4 5,7 5,5 6,0 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 12,9 12,8 12,9 13,0 12,7 12,6 12,6 12,9 12,9 13,0 13,1 12,8 13,2 13,3 13,6 13,7 13,0 13,3 13,3 13,6 13,7 13,6 13,6 13,2 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 9,4 9,8 10,1 10,3 10,2 10,4 9,7 10,0 10,4 10,5 10,3 10,6 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 14,6 14,3 14,5 14,5 15,1 15,0 15,0 15,3 15,4 15,8 15,6 15,7 16,4 16,2 16,0 15,9 16,3 16,3 16,6 16,5 16,4 209 Продолжение таблицы Д.1 1 2 16.03.2011 tн = 1 ºС; tс = 12,6 ºС; tм = 11,8 ºС; φв = 90 %. 21.03.2011 tн = –1 ºС; tс = 11,7 ºС; tм = 10,8 ºС; φв = 89 %. 3 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 4 13,5 13,6 14,1 14,2 11,8 12,1 12,3 11,9 12,0 12,7 12,5 12,9 13,2 12,8 13,5 13,4 13,7 14,0 13,6 14,3 15,0 14,9 14,9 14,7 14,9 15,2 14,8 15,2 14,9 10,1 10,2 10,5 10,6 10,6 11,0 11,1 10,9 11,5 11,4 11,6 12,0 12,2 12,1 12,6 12,7 13,0 13,2 13,3 5 6 7 59 60 61 8 16,3 16,5 16,6 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 10,5 11,6 11,6 11,4 11,4 11,8 11,5 11,4 11,4 10,9 11,6 11,3 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 16,3 16,3 16,4 16,5 16,7 16,7 16,5 16,6 16,7 17,1 16,7 16,5 17,9 18,0 17,9 18,0 17,9 17,6 17,9 17,9 17,7 17,7 17,5 17,4 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 9,7 9,9 10,4 10,9 10,6 10,5 10,1 10,3 10,2 9,9 10,4 10,5 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 15,1 15,3 15,3 15,4 15,2 15,6 15,5 15,7 15,7 16,2 16,2 15,7 16,0 16,2 16,5 16,7 16,7 16,6 17,2 210 Продолжение таблицы Д.1 1 2 31.03.2011 tн = 4 ºС; tс = 14,2 ºС; tм = 13,4 ºС; φв = 91 %. 09.04.2011 tн = 5 ºС; tс = 14,5 ºС; tм = 13,3 ºС; φв = 87 %. 3 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 4 13,3 13,1 13,5 13,4 13,7 13,7 13,7 13,9 14,0 14,4 14,3 14,2 14,5 14,9 15,0 14,9 15,3 15,3 15,4 15,2 15,1 15,7 15,8 15,7 15,8 15,8 16,1 16,2 16,1 16,1 16,4 13,9 15,0 14,9 14,9 14,7 15,1 15,1 15,4 16,0 15,6 15,4 15,2 15,5 15,7 15,4 16,4 17,3 5 6 7 57 58 59 60 61 8 17,1 17,1 17,0 16,8 16,7 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 13,4 13,6 13,7 13,4 13,5 13,3 13,0 13,3 13,3 13,6 13,8 13,9 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 18,5 18,5 18,6 18,9 18,7 18,6 18,7 18,8 18,6 18,8 18,7 18,6 19,2 19,5 19,5 19,6 20,0 20,1 19,8 19,8 19,9 20,0 20,1 19,8 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 14,1 14,3 14,3 14,2 14,0 13,9 13,7 14,0 14,1 13,9 14,2 14,4 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 18,7 18,8 18,7 18,7 19,0 18,8 18,8 18,9 18,8 19,2 18,8 18,2 20,7 20,8 20,8 20,6 20,6 211 Окончание таблицы Д.1 1 22.04.2011 2 tн = 10 ºС; tс = 16,1 ºС; tм = 14,5 ºС; φв = 83 %. 3 18 19 20 21 22 23 24 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 4 16,9 17,0 16,6 16,2 16,7 16,3 16,4 16,5 17,8 17,8 17,7 17,6 17,9 17,8 17,6 17,9 17,9 17,9 17,8 18,0 17,9 17,7 17,7 18,0 18,1 18,1 17,9 18,0 18,0 17,8 18,2 18,3 18,3 5 6 7 55 56 57 58 59 60 61 8 20,1 20,2 20,2 20,3 20,1 19,8 19,7 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 16,8 16,7 16,5 16,3 16,4 17,0 16,4 16,5 16,3 15,9 16,2 16,5 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 22,9 23,1 23,3 22,9 22,9 23,1 22,8 22,8 22,9 22,7 22,5 22,6 22,8 22,5 22,3 22,1 22,1 22,2 22,2 22,0 21,8 22,3 22,1 22,0 212 Приложение Е Туман в помещении коровника Рис. Е.1. Туман в помещении коровника (tн = –23 ºC) 213 Приложение Ж Обледенение окон и ворот в коровнике Рис. Ж.1. Обледенение ворот в коровнике 214 Рис. Ж.2. Обледенение окон в коровнике 215 Приложение И Расчет минимального количества воздуха, подаваемого в неотапливаемый коровник на 200 голов КРС в с. Васильевка По ветеринарным нормам для обеспечения животных кислородом минимальное количество наружного воздуха LОн.min , м3/ч, подаваемого в коровник в хо2 лодный период года, составляет не менее l = 15 м3/ч на 100 кг массы взрослого животного [82]: LОн.min lz mкор 100 15 200500 100 15000 м3/ч, 2 где mкор = 500 кг – средняя масса одной коровы; z = 200 голов – количество животных. Количество атмосферного воздуха для ассимиляции влаги, выделяемой жиО вотными, LНн.min , м3/ч, определяется по (1.17). При tв = 10 ºС и φв = 60 % влагосо2 держание удаляемого воздуха равно dуд = 4,58 г/кг сух. в-ха, влагосодержание наружного воздуха при tн = –30 ºС и φн = 84 % равно dн = dпр = = 0,40 г/кг сух. в-ха. Удельные влаговыделения животного составляют jж = = 455 г/ч (приложение А). О LНн.min Gвло / в d уд d пр (91000 27360) /1,2474,58 0,40 22707 м3/ч, 2 где Gвло Gвл Gвлдоп – общее количество выделяемой в воздух помещения влаги, г/ч. Количество физиологической влаги, выделяемой животными равно: Gвл jж z 455 200 91000 г/ч. Количество дополнительной влаги, испаряющейся с мокрой поверхности пола в коровнике, при tв = 10 С, tм = 6,8 С, φв = 60 %, Fпола = 1368 м2 равно [10]: Gвлд (6...6,5)(tв tм ) F 6,25(10 6,8)1368 27360 г/ч; Для удаления углекислого газа из коровника количество наружного воздуха определяется по зависимости: LСО н.min M / k уд k пр . Объем СО2, выделяемый одним 2 животным, равен 110 л/ч (приложение А), общий объем СО2 в коровнике состав- 216 ляет М = 141∙200 = 28200 л/ч. Количество СО2 в наружном воздухе сельской местности kпр = 0,33 л/м3; предельно-допустимая концентрация СО2 в коровнике kуд = 2,5 л/м3 (табл. И.1). LСО 28200 / 2,5 0,33 12995 м3/ч. н.min 2 В качестве расчетного принят воздухообмен для удаления влаги О LНн.min 22707 м 3 /ч , поскольку его величина наибольшая из полученных значений, 2 а также потому, что конечной целью является изучение динамики влажностного режима помещений и ограждающих конструкций. Таблица И.1 – ПДК в сельскохозяйственных производственных зданиях [2] Газ Помещения для животных: – углекислый газ – аммиак – сероводород Помещения для птиц: – углекислый газ – аммиак – сероводород Помещения для телят, ягнят: – углекислый газ – аммиак – сероводород % ПДК л/м3 мг/м3 0,25 – – 2,5 0,026 0,0064 4940 20 10 0,25 – – 2,5 – 0,0032 – 15 5 0,20 – – – – – – 10 5 217 Приложение К Акты внедрений результатов диссертационного исследования
