Методика расчета электрообогреваемого пола

Расчет нагревательного устройства ведется по удельной поверхностной мощности Pо на площади клеток для животных, при этом температурный режим поверхности пола должен отвечать зоогигиеническим требованиям. В табл. 1 приведена рекомендуемые параметры обогреваемого пола [3, 4].

Таблица 1

Расчетные удельные показатели для обогрева животных

Животные	Рекомендуемая температура пола, °С	Удельная поверхностная мощность, Вт/м2
Поросята-сосуны	29 - 31	200 - 400
Поросята-отъемыши	22 - 26	150 - 200
Поросята на откорме, кг:
15 - 30	22 - 26	90 - 150
30 - 45	20 - 22
45 - 60	15 - 20
Свиноматки	18 - 20	80 - 150
Телята в возрасте 10 - 20 дней	22 - 26	200 - 300
Телята второго периода доращивания от 10 - 20 до 120 дней	17 - 23	30 - 150
Коровы больные (мастит, артрит)	26 - 29	150 - 200
Коровы дойные	10 - 13	100 - 150
Цыплята суточные	35 - 40	300 - 350
Цыплята в возрасте 30 - 40 дней		200 - 250
Цыплята в возрасте 60 - 70 дней		150 - 200

Соединение нагревателей производится по схеме «звезда» (рис. 1).

Рис. 1. Схема установки электрообогреваемого пола с нагревателями из стальной неизолированной проволоки на пониженном напряжении

Расчет нагревательных элементов производится по показанному на рис. 2 графику [4, 5]

ΔU = f(Jпр),

где ΔU - погонное падение напряжения на 1 м проволоки, В/м;

Jпр - ток, проходящий через одну проволоку, А.

Заштрихованная часть соответствует оптимальному режиму нагрева проволоки диаметром 6 мм (см. рис. 2).

Рис. 2. Зависимость тока от погонного падения напряжения на 1 м проволоки

Длина нагревательной проволоки зависит от размеров помещения и схемы укладки проволоки на обогреваемой площади, а схема ее укладки - от необходимости обеспечения заданной удельной поверхностной мощности в клетках.

Для расчета нагревательных элементов электрообогреваемого пола необходимы план размещения и размеры клеток с привязкой к установленному технологическому оборудованию и размерам помещения. В качестве примера приведен план свинарника-маточника (рис. 3). Клетки могут иметь различную форму. Ширина обогреваемой площади B принимается в зависимости от размеров клетки и вида животных. В процессе расчета величину B уточняют, округляя до целого рассчитанное количество параллельных проволок на ширине обогреваемой полосы.

Рис. 3. План свинарника-маточника:

1 - клетки для свиноматок; 2 - клетки для поросят; М - ширина клетки; Г - ширина необогреваемой (дефекационной) полосы; В - ширина обогреваемой полосы; А - длина клетки свиноматки; А - длина клетки поросят; Б - длина помещения; Ж1 и Ж2 - длина рядов клеток; Д - ширина поперечного прохода между клетками

На рис. 4 и 5 показаны возможные расположения фазных и нулевых шинных каналов в помещении с электрообогревом полов и схемы соединения экранных сеток.

Рис. 4. Схема соединения экранных сеток с контуром заземления и расположение шинных каналов:

1 - шинные каналы; 2 - экранный сетки; 3 - электроды-заземлители; 4 - контур здания; а - расстояние между электродами; h - расстояние между контуром заземления и стеной помещения, h ≥ 1 м

Рис. 5. Схема соединения экранных сеток с контуром заземления:

1 - фазные шинные каналы; 2 - нулевые шинные каналы; 3 - экранные сетки; 4 - контур здания; 5 - контур заземления

В свинарниках-маточниках проволока укладывается по схеме, показанной на рис. 6.

Рис. 6. Схема укладки нагревательной проволоки в клетках для свиноматки и поросят:

1 - нагревательная проволока; 2 - клетки для поросят; 3 - клетки для свиноматок; у - шаг укладки проволоки в клетках для поросят; и - шаг укладки проволоки в клетках для свиноматок; В - ширина обогреваемой полосы; Г - ширина полосы дефекации

После определения длины проволоки L определяется падение напряжения на 1 м проволоки по формуле

где U - линейное напряжение источника, В;

Uф - фазное напряжение на нагревательном элементе, В.

По графику ΔU = f(Jпр) (см. рис. 2) определяем значение тока проводника нагревательного элемента Jпр.

По зоотехнически требуемой удельной поверхностной мощности Pо и площади обогреваемого участка Fi определяется мощность нагревателя на этом участке Pi по формуле

Pi = Po · Fi,

а фазный ток нагревателей

где cos φ = 0,8 - 0,9 - коэффициент мощности, высшее значение принимается при выполнении шин из алюминия или меди, а низшее - из стали.

Зная значение тока одного проводника, определяем количество нагревательных проводов одной фазы обогреваемого участка по формуле

Если планируется обогревать все рассчитанные участки пола от одного трансформатора, то необходимо определить суммарные ток и мощность нагревателей

ΣJ = J1 + J2 + J3 +... + Ji;

при этом необходимо учитывать, что

ΣJ ≤ Jн; ΣP ≤ Pн,

где Jн - номинальный вторичный ток трансформатора обогрева, А;

Pн - номинальная мощность трансформатора обогрева, кВт.

Иногда мощность может получиться ΣP ≤ Pн, а ΣJ > Jн. В этом случае расчет необходимо повторить при более высоком напряжении источника или при меньшем сечении нагревательной проволоки, или при том и другом.

Шаг укладки проволоки на обогреваемом участке определяется по формуле

При возникновении трудности размещения проволоки (у ≤ 50 мм) следует изменить схему укладки с целью уменьшения ее длины между шинами источника или обогреваемую площадь разделить на две части (не обязательно равные), но для каждого участка провести отдельный расчет по схеме соединения нейтралей (рис. 7).

Рис. 7. Схема электрообогрева двух участков пола от одного трансформатора