Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θέμα “Μετάδοση θερμότητας” Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Διδάσκων - Γεώργιος Δημόκας Επίλυση Συζήτηση Σημειώσεις Νικόλαος Κατσούλας Μαρία Κόκκορα

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θέμα Εισαγωγή Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Περιβαλλοντικές συνθήκες Θέμα Οι συνθήκες στα κτηνοτροφικά κτίρια προκύπτουν από την αλληλεπίδραση Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Των εξωτερικών κλιματικών συνθηκών Του ζωικού κεφαλαίου Του συστήματος αερισμού Των κτιριακών εγκαταστάσεων Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Η υγιεινή & η παραγωγικότητα των ζώων επηρεάζεται Θέμα Θερμοκρασία Υγρασία Θερμική ακτινοβολία Ταχύτητα του αέρα Ατμοσφαιρική πίεση Φωτοπεριοδισμός Χημικές ενώσεις Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Παρόλα αυτά, κατά την κατασκευή μιας σταβλικής εγκατάστασης και το σχεδιασμό του εξοπλισμού της, οι παράγοντες που θα πρέπει να λαμβάνονται ιδιαίτερα υπόψη είναι η θερμοκρασία, η υγρασία και η ταχύτητα του ανέμου.

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Παράγοντες άμεσης επίδρασης Θέμα Ποιότητα νερού & τροφής Αλληλεπίδραση ζώων Μικρό-οργανισμοί Ασθένειες Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Σύγχρονες απαιτήσεις Θέμα Βελτιστοποίηση της παραγωγικής διαδικασίας Εισαγωγή Θεωρία Κλιματικές Συνθήκες Συνθήκες Υγιεινής Βέλτιστο Σιτηρέσιο Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Βέλτιστες Κλιματικές Συνθήκες Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Προϋποθέτουν Άσκηση Συστήματα ελέγχου Αποτελεσματικές τεχνικές ελέγχου Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Βέλτιστες Κλιματικές Συνθήκες Θέμα Θερμοκρασία Υγρασία Συνθήκες Υγιεινής Εισαγωγή Θεωρία Ανθρώπους Ζώα Άσκηση Επίλυση Προϋποθέτουν Συζήτηση Βέλτιστο αερισμό Βέλτιστη θέρμανση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θερμοκρασία Τα ζώα για να αναπτυχθούν και να αποδώσουν σωστά, απαιτούν ορισμένη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Aν η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή, το ζώο δυσκολεύεται να αποβάλλει θερμότητα, ιδρώνει, επιταχύνει την αναπνοή του και μειώνει το μεταβολισμό. Εάν με αυτό το μηχανισμό δεν μειωθεί αρκετά η θερμοκρασία του σώματος, τότε αυτόματα λιγοστεύει η όρεξη του ζώου και μειώνεται η απόδοσή του. Σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες παρατηρείται υπερκατανάλωση τροφών καθώς και θνησιμότητα στα νεογέννητα. Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θερμοκρασία Η κατάλληλη θερμοκρασία για τα αγροτικά ζώα ποικίλλει και ρυθμίζεται ανάλογα με το είδος του ζώου και την ηλικία του. Aν ο στάβλος διατηρεί το σωστό εύρος θερμοκρασίας και η σχετική υγρασία του αέρα κυμαίνεται από 20-80%, είναι απίθανο η τελευταία να έχει οποιαδήποτε άμεση επίδραση στα ζώα. Aν όμως η θερμοκρασία βρίσκεται έξω από τα επιτρεπτά όρια, τότε η υγρασία μπορεί να έχει δυσμενείς επιπτώσεις Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Βέλτιστες Κλιματικές Συνθήκες Θέμα Είδος Ζώου Θερμοκρασία, oC Νεογέννητοι μόσχοι 10-16 Ενήλικα βοοειδή 0-16 Νεογέννητα χοιρίδια 27 Ενήλικοι χοίροι 4-29 Χοίροι πάχυνσης 16-24 Πρόβατα 0-10 Όρνιθες κρεατοπαραγωγής 18-21 Όρνιθες αυγοπαραγωγής 10-21 Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Μετάδοση της θερμότητας Θέμα Είναι το φαινόμενο κατά το οποίο μεταφέρεται θερμική ενέργεια (θερμότητα) από ένα θερμότερο σώμα σε ένα ψυχρότερο, ή από ένα θερμότερο σε ένα ψυχρότερο σημείο του ίδιου σώματος Η διάδοση της θερμότητας γίνεται: Με αγωγή, με ακτινοβολία και με μεταφορά μάζας Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Μετάδοση με αγωγή Θέμα Το ποσό της ενέργειας που διέρχεται από μία διατομή επιφάνειας Α ομογενούς ράβδου μήκους L είναι ανάλογο της διαφοράς θερμοκρασίας των άκρων της ράβδου και δίνεται από τη σχέση: Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση L Τ1 Τ2 Ροή Ενέργειας Επίλυση Συζήτηση λ (W m-1 ºC-1) είναι ένας συντελεστής αναλογίας χαρακτηριστικός του μέσου ο οποίος ονομάζεται συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Μετάδοση με αγωγή Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Q: ένταση θερμικού ρεύματος, W λ: συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, W m-1 ºC-1 Α: επιφάνεια, m2 L: μήκος, m Τ1 και Τ2: θερμοκρασία στα άκρα της ράβδου, ºC Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Μονάδες Θέμα Watt (W) Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Joule (J) Συζήτηση Newton (N)

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θερμική αγωγιμότητα Εκφράζει την ευκολία ή δυσκολία με την οποία διαπερνά η θερμότητα μέσα από τη μάζα των υλικών Θερμική Αντίσταση Η αντίσταση R που προβάλλει ένα σώμα στη διέλευση της θερμότητας είναι ανάλογη του μήκους και αντιστρόφως ανάλογη της αγωγιμότητάς του Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Μετάδοση με αγωγή Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Μετάδοση με συναγωγή Θέμα Εισαγωγή Στην περίπτωση αυτή πραγματοποιείται μετακίνηση μάζας του υλικού από την θερμότερη προς την ψυχρότερη περιοχή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Μετάδοση με συναγωγή Θέμα Στην περίπτωση κατά την οποία μια θερμή επιφάνεια βρίσκεται σε επαφή με ένα ρευστό, η ροή θερμότητας είναι ανάλογη της επιφάνειας και της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ επιφάνειας (Τs) και του ρευστού (Ta) Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Ο συντελεστής αναλογίας h, καλείται συντελεστής θερμικής μεταφοράς και μετριέται σε W m-2 °C-1 και εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά της ροής του ρευστού πάνω από την επιφάνεια

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Μετάδοση με αγωγή και μεταφορά Θέμα Το ποσό της θερμότητας που περνάει από ένα τοίχωμα απλό ή σύνθετο και όταν υπολογίζεται η μετάδοση της θερμότητας με αγωγή και συναγωγή: Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση Α: επιφάνεια τοιχώματος-γυαλιού (m2) U: συντελεστής θερμοπερατότητας (W m-2 °C-1) Είναι το αντίστροφο της θερμικής αντίστασης:

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θερμική αντίσταση τοιχώματος Θέμα Στην πράξη τα τοιχώματα μιας κατασκευής απλά ή σύνθετα, αποτελούνται από ένα ή περισσότερα υλικά διαφορετικού πάχους και διαφορετικού συντελεστή αγωγιμότητας. Η θερμική αντίσταση ενός τοιχώματος ισούται με το άθροισμα των επιμέρους αντιστάσεων των υλικών Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση ή

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θερμική αντίσταση τοιχώματος Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Στη θερμική αντίσταση R θα πρέπει να προστεθούν οι αντιστάσεις ri και ro που οφείλονται στη διάδοση της θερμότητας με συναγωγή από την εσωτερική και εξωτερική επιφάνεια του τοιχώματος προς τον εφαπτόμενο αέρα και αντίστροφα. Συνεπώς η θερμική αντίσταση ενός δομικού στοιχείου δίνεται από τη σχέση: Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θερμοπερατότητα τοιχώματος Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θερμική ισορροπία στα κτηνοτροφικά κτίρια Θέμα (1) Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Q1: προσθήκη ενέργειας από ηλιακή ακτινοβολία Q2: προσθήκη θερμότητα από σύστημα θέρμανσης Q3: θερμότητα που παράγεται από τα ζώα Q4: απώλεια θερμότητας από την επιφάνεια των κτιρίων προς το εξωτερικό περιβάλλον με αγωγή & μεταφορά Q5: απώλεια θερμότητας από αερισμό Q6: θερμικές απώλειες λόγω ακτινοβολίας της εξωτερικής επιφάνειας των κτιρίων Q7: θερμικές απώλειες λόγω εξάτμισης του νερού Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Προσθήκη ενέργειας από ηλιακή ακτινοβολία Θέμα Εισαγωγή Θεωρία (2) Άσκηση Α: επιφάνεια τοιχώματος-γυαλιού m2 U: συντελεστής θερμοπερατότητας (W m-2 °C-1) Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Παραγόμενη θερμότητα & μάζα νερού από τα ζώα Θέμα Εισαγωγή (3) =Q3 Θεωρία Άσκηση (4) Επίλυση Συζήτηση Ναn: ο αριθμός των ζώων Μαn: το βάρος των ζώων (kg)

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Απώλεια θερμότητας από την επιφάνεια των κτιρίων προς το εξωτερικό περιβάλλον με αγωγή & μεταφορά Θέμα Το ποσό της θερμότητας που περνάει από ένα τοίχωμα απλό ή σύνθετο και όταν υπολογίζεται η μετάδοση της θερμότητας με αγωγή και συναγωγή: Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση (5) Συζήτηση Α: επιφάνεια τοιχώματος-γυαλιού m2 U: συντελεστής θερμοπερατότητας (W m-2 °C-1)

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Απώλεια θερμότητας από αερισμό Θέμα =Q5 (6) Εισαγωγή VR: συνολικός ρυθμός αερισμού (m3/h) Θεωρία Άσκηση (7) Επίλυση Συζήτηση VR,b: ελεγχόμενος αερισμός (m3/h) VR,n: μη ελεγχόμενος αερισμός (m3/h) (8)

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θερμικές απώλειες λόγω ακτινοβολίας της εξωτερικής επιφάνειας των κτιρίων Θέμα (9) Εισαγωγή Θεωρία ε: εκπεμπικότητα ή ικανότητα εκπομπής Άσκηση σ: σταθερά Stefan Boltzmann, 5.66*10-12W cm-2 οΚ-4 Επίλυση Συζήτηση A: επιφάνεια Τ: απόλυτη θερμοκρασία

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Απώλειες με εξάτμιση Θέμα (10) =Q7 Εισαγωγή Θεωρία λ: λανθάνουσα θερμότητα υγροποίησης του νερού (2.257 kJ/g) Άσκηση We: εξάτμιση του νερού από το έδαφος (kg/h) Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θέμα Εισαγωγή Άσκηση Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Άσκηση 1η Θέμα Τοίχος έχει πάχος L = 20 cm και επιφάνεια Α = 10 m2. Η θερμοκρασία στις δύο επιφάνειές του είναι Τ1 = 20 °C και T2 = -10 °C. Η θερμική αγωγιμότητα του τοίχου είναι λ = 0.56 W m-1 °C-1. Να υπολογιστεί η ένταση του θερμικού ρεύματος μέσα από τον τοίχο Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Άσκηση 2η Θέμα Να υπολογιστεί ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ ομογενούς υλικού Χ πάχους L = 2 cm και επιφάνειας Α = 20 m2 όταν με διαφορά θερμοκρασίας ΔΤ = 3 °C διέρχεται από αυτό ενέργεια Q = 700 W. Να υπολογιστεί ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ ομογενούς υλικού Ψ πάχους L = 4 cm και επιφάνειας Α = 15 m2 όταν με διαφορά θερμοκρασίας ΔΤ = 1.5 °C διέρχεται από αυτό ενέργεια Q = 700 W. Εισαγωγή Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θέμα Εισαγωγή Επίλυση Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Θέμα Εισαγωγή Συζήτηση Θεωρία Άσκηση Επίλυση Συζήτηση

Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές TEI Πελοποννήσου Εργαστήριο – Γεωργικές Κατασκευές Βιβλιογραφία Δημοσιεύσεις εξαγωγής μαθήματος: 1. CIGR Report, 1984. Climatization of animal houses. Report of working group. Scottish Building Investigation Unit, Craibstone, Aberdeen, Scotland. 2. Daskalov, P., Martev, K., Stoyanov, V., 1997. Evaluation of the effect of the floor heating on the air temperature in a piglets building. Agric. Eng. 1, 18–22 (in Bulgarian). 3. Daskalov, P.I., 1997. Prediction of temperature and humidity in a naturally ventilated pig building. J. Agric. Eng. Res. 68, 329–339. 4. Sigrimis, N., Arvanitis, K.G., Pasgianos, G.D., 2000. Synergism of high and low level systems for the efficient management of greenhouses. Comp. Electron. Agric. 29, 21–39. 5. Taylor, C.J., Leigh, P., Price, L., Young, P.C., Vranken, E., Berckmans, D., 2004. Proportional-integral-plus (PIP) control of ventilation rate in agricultural buildings. Control Eng. Pract. 12, 225–233. 6. Young, P.C., Lees, M.J., 1993. The Active Mixing Volume (AMV): a new concept in modelling environmental systems. In: Barnett, V., Turkman, K.K. (Eds.), Statistics for the Environment. John Wiley, Chichester, USA. 7. Young, P.C., Price, L., Berckmans, D., Janssens, K., 2000. Recent developments in the modelling of imperfectly mixed airspaces. Comp. Electron. Agric. 26, 239–254. 8. Zhang, C., 1993. An evaluation of temperature–humidity control in cold-climate broiler chicken barns. M.Sc. Thesis, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK, Canada. Θέμα Εισαγωγή Θεωρία Αποτελέσματα Συμπεράσματα Συζήτηση