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高岩|浅谈猪舍隧道式通风

作者:高岩来源: 猪舍控时间:2018-03-07 09:25点击:

隧道式通风的基本概念

隧道式通风(Tunnel Ventilation)普遍应用于现在的配种妊娠猪舍和育肥猪舍,是一种很流行的通风方式。这种通风模式如图1所示是在猪舍一侧安装风机,另一侧开墙体进风口(很多畜禽舍会在进风口位置安装湿帘),风机开启舍内形成负压,从进风口到风机的空间内产生风速。该通风模式的主要特点是可以在猪舍产生持续风速,夏季是依靠风速增加猪只的散热。

图1 隧道式通风模式示意图

隧道式通风最早被设计是因为美国东南地区夏季没有足够的自然风来降温,隧道式通风的目标就在于夏季人为提供足够的风速。所以风速是隧道式通风设计时最关键的设计指标,一般我们计算风量时按照设计风速2m/s计算需要的通风量,Q=VA也就是通风量等于设计风速乘以猪舍横截面积。这也是为什么采用隧道式通风的猪舍应当吊顶,吊顶之后猪舍的通风横截面积会有明显减少,需求的风量也会相应减少。

隧道式通风需注意的指标和事项

风速是隧道式通风设计的核心。那是不是只关注风速这一个指标就可以呢?其实还有两个指标同样关键。

1、换气率

隧道式通风有一个明显缺点,就是进入舍内的新风需要经过整个猪舍,在经过猪舍的过程中空气的温度会升高,空气质量会下降,所以靠近风机端的环境相对较差。夏季通风时如果升温幅度过高,会影响到风机端猪群,所以需要控制升温的幅度,一般控制指标是风机端空气温度比进风口空气温度升温不超过2℃。可针对猪舍具体保温和猪群情况进行试算,也可按照每小时换气次数100次这个指标控制。隧道式通风猪舍设计时要在换气率控制的通风量和风速控制的通风量中选较大值进行风机选配。

2、静压差(static pressure)

空气穿过进风口,空气通过猪舍都需要克服阻力,这就意味着从进风口到风机,猪舍的静压差(舍内外的气压差)是逐渐增大的,而静压差越大风机的风量越小,所以隧道式通风的猪舍需要注意控制猪舍的静压差。对静压差影响主要有以下几点:

①风速

压力与速度的平方成正比。风速越大需要的动力越大,相应的静压差也越大,提供过高风速的能耗会增加很多,而风速越高增加的风速对应改善猪降温效果的幅度会减小。所以说风速也并不是越大越好,需要找到一个平衡点,这也是为什么猪舍隧道式通风风速指标一般采用2m/s的原因。

②进风口

进风口的大小会影响到静压差的大小,一般猪舍隧道式通风进风口的风速不宜大于2m/s。过小的进风口不但会增大静压差,减小通风量,还有可能引起通风死角。猪舍的相关研究较少,图2为佐治亚大学对一栋12mx152m的隧道式通风鸡舍的风速测试结果,从测试结果中不难看出进风口过小对于通风量和风速分布的不利影响。

图2 某隧道式通风鸡舍不同进风口大小时的风速分布(风速单位m/s)

进风口位置安装的湿帘、纱窗等都会增大静压差。湿帘在选型时除了关注蒸发效率还要特别注意湿帘纸的压降数据,这样才能选配合适面积的湿帘。例如某品牌150mm厚7090型湿帘风速2m/s时的压降超过50Pa,这显然会大大增加静压差,减小风机通风量。笔者建议湿帘的压降控制在15Pa以内。

有些猪舍为了防止异物进入湿帘会在湿帘外侧增加一层纱窗。这层纱窗会增加通风的阻力,阻力与线径,目数,气流速度、进风口的长宽比有关。实际使用中纱网一般经验上取水帘面积的2-3倍,以减少对通风的影响。

空气穿过猪舍时也会有一些压力的沿程损失,静压差逐渐加大,这一部分压力同风速和猪舍内表面的光滑程度有关,一般情况占比不大,但猪舍建设时也应尽量做到内墙面和吊顶的光滑。此外风机,湿帘的维护保养对于维持隧道式通风猪舍较低的静压差也非常关键。脏的风机百叶甚至可以增加12Pa的静压差。

静压差是一个很关键的监控指标,隧道式通风猪舍风机两侧的静压差尽量控制在25Pa以内。低静压差=低的运行费用。

笔者认为在猪舍风机侧安装静压计是有需要的,本身红油静压计的价格也很低。安装时有一点需要注意,舍内的气管开口距离风机不大于6m。

图3 红油静压计

隧道式通风风机的选择

了解了隧道式通风系统的运行机理会发现系统最关键的部件是风机,所需要的风量都是由风机提供的,所以选择好隧道式通风风机很关键。选择风机时首先要要求厂商提供第三方机构的通风性能检测报告,拿到报告后我们可以对比3个性能指标:风量、能效、风量比。

1、风量

无水帘时一般按照12Pa左右时通风量选配风机(采用水帘时一般按照25Pa左右)。比如一栋舍需要300000m3/h风量,33000m3/h的风机需要9台,38000m3/h风量的风机则只需要8台。这很明显是个关键指标。

2、能效

另一个关键指标是能效,能效是指每瓦功率可以产生多少风量。能效指标帮助使用者选出运行费用最低的风机。风机能效越高越省电。

3、风量比

风量比是选购风机时最容易被忽略的指标,但是这个指标和风量、能效同样重要。我们都知道静压差增大,风机的风量会减少,但不同风机静压差增大对应的风量折减情况各不相同。衡量静压差增加风量折减情况可以使用风量比(Air Flow Ratio)这个指标。指标的定义是风机0.20英寸水柱(约51Pa)静压差风量比0.05英寸水柱(约12.5Pa)静压差下的风量。有一点很重要,高风量比的风机往往能效较差,高能效的风机往往风量比较低。需要找到一个平衡点。

美国佐治亚大学的相关资料有这样的建议指标供大家参考:选择风机时至少能效达到32m3/h/watt,风量比不小于0.67。(实际上有能效32m3/h/watt,同时风量比超过0.8的风机)

除了以上3点风机性能指标,还有其他一些因素我们在选购风机时也要考虑。

4、风机结构

风机结构形式很多,很多结构的改善会体现在风机的性能的改善上。

这里试举两例:风机驱动形式分为直驱和皮带驱动,直驱风机更方便清洗,减少了更换皮带的麻烦;风机百叶设置分为外侧百叶风机和内侧百叶风机,相对而言内侧百叶风机更为合理。有以下几点原因:

①外侧百叶风机,风机的主要构件均暴露在舍内环境中,相对而言腐蚀的可能性更大;

②内侧百叶相对外侧百叶更好清理;

③外侧百叶风机,冬季容易结露会加快风机主要构件的腐蚀。镀锌板方形风机一般下部留有排水孔,但是排水孔本身又破坏了猪舍的气密性。

5、风机的材质和配件

猪舍风机有其特殊的使用环境,针对具体的材质和配件一般有如下要求:

①电机为知名品牌,防护等级IP55及以上,对于轴承可以单独要求品牌;

②外框、拢风筒为玻璃钢或可靠镀锌板、镀铝锌板等防腐耐久材质,结构强度可靠;

③扇叶为玻璃房、铸铝、不锈钢、尼龙等耐腐材料,结构强度可靠;

④结构构件、紧固件采用不锈钢或其他防腐耐久材质;

6、最后风机价格也是我们需要考量的重要因素。

结语

隧道式通风在新建猪舍的使用非常普遍,但是相关的研究和介绍性资料还比较少。笔者提出一些目前应用隧道式通风时应当注意的关键点,希望对隧道式通风的使用者有所帮助,也更希望更多的专家关注隧道式通风在猪舍的应用,针对使用中遇到的问题开展更多的研究。

责任编辑:宋美丽  

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