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猪舍自然通风和负压通风系统的优缺点分析

猪舍控 2024-07-31

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通风是利用畜禽舍内外的热压、风压或气压差将舍内的污浊空气排出舍外,同时引入足够新鲜空气的过程。使舍内外发生空气交换,引入动物生存所需的氧气,使舍内的湿气、粉尘、臭气和有害微生物排出舍外或被稀释,还会产生一定气流对猪只散热产生作用。

通风是利用畜禽舍内外的热压、风压或气压差将舍内的污浊空气排出舍外,同时引入足够新鲜空气的过程。使舍内外发生空气交换,引入动物生存所需的氧气,使舍内的湿气、粉尘、臭气和有害微生物排出舍外或被稀释,还会产生一定气流对猪只散热产生作用。常见通风模式分为自然通风和机械通风,根据机械通风系统的驱动原理可分为负压通风系统、正压通风系统和等压通风系统三大类。

 

猪圈通风

进风、出风设计

 

维持进风和出风的平衡是调整栋舍通风的基础。任何一个环节设计不合理或运行不当都会影响到通风效果。

 

通风模式设计原理介绍

 

1. 自然通风:无须安装风机,利用自然对流形成的热压和风压,通过猪舍朝向及进气口位置和大小的合理设计,使猪舍实现通风换气。

 

自然通风

 

自然通风

 

在高度ℏ处存在舍内外的空气密度和压力相等而无对流产生。高度ℏ平面为等压面。

 

自然通风猪舍垂直矩形开口的等压面高度(ℏ,m)公式为:ℏ=H/(1+A1/A2)。其中H为两开口之间高度差(m),A1为进风口面积㎡,A2为出风口面积㎡。

 

舍内产生向上气流,猪只周围空气密度低于外界环境,猪舍上部空气密度高于外界环境,舍内外的密度差驱使气流通过猪舍通气口产生对流交换,新鲜空气通过较低通气口处进来,舍内空气从高处通气口排出,从而完成气体交换。

 

自然通风受自然风速影响很大,因而冬季平均风速高于夏季,白天平均风速高于夜间;自然风向虽然多变且难以控制,却是自然通风系统的驱动力,它引起的舍内外气压差通常较人们预测要大,也可能对机械通风系统有相当大的干扰作用。

 

2. 机械通风:机械通风系统中气流运动的驱动力来自于栋舍风机,整个系统由通风口、风机和控制装置组成。

 

① 负压通风系统:是猪场常用通风模式,由排气风扇将舍内的空气排出猪舍后使舍内空气压力低于舍外大气压力,舍内外的负压差驱使舍外的新鲜空气通过进气口进入猪舍,从而实现通风换气。

 

机械通风

 

机械通风

 

通常情况下在夏季使用前端进风口,在冬季使用屋顶通风小窗来更换舍内气体。值得注意的是前端进风口和屋顶进风口不同时使用,进风口气流速度下降影响栋舍通风效果。

 

气流流速适宜,通风系统对猪舍的温度控制效果就会好,舍内气流分布就更均匀。过低或过高的气流流速都会有不利影响。

 

通常情况下,负压通风换气量取决于风机的通风量;舍内气流分布均匀度取决于进气口的形状、安装位置及其调节灵敏度;为使猪舍达到较好通风效果,气流经过进气口时速度在4-5m/s且在运行中猪舍的门窗和其他可能的开口须严格密封。使气流从进风口进入,新进猪舍气体和猪舍内部气体完全混合均匀;当猪舍密封不严时,部分空气从进风口以外的区域进入,经过进风口的气体气流减少,气流速度下降,则会影响气流分布和通风效果。

 

② 正压通风系统:正压通风系统是由风机将舍外的空气送进猪舍,与猪舍内的空气混合,稀释舍内环境的污染物浓度。正压通风时,猪舍内空气压力高于舍外大气压,舍内外的气压差驱使舍内空气通过出气口排出舍外,实现通风换气。

 

正压通风系统

 

正压通风系统

 

正压通风系统的进风口通常为独立进风口,根据最大通风量来计算进风口总面积,当猪舍内通风量需求较小时可按比例关闭部分进风口。通风管道形状具有多样性,其内截面积需满足通风,内截面积的大小根据通风量的大小而定;正压通风管道通常为圆形且送风管道分布均匀,考虑到出风口的气流风速应为4-5m/s,根据通风量设计管道时,需考虑管道出风口面积。在1000m³/h的出风量需要的出气口面积约为0.06㎡。(出风口面积=出风量/气流风速)。通风交换的气体通过猪舍出风口排出舍外(包括门、窗等出风口),考虑到在冬天运行时,需对出风口做防冻处理;正压通风系统通常将送风管道和风机导流板结合来控制栋舍的气流分布,避免贼风。

 

③ 等压通风系统:等压通风系统同时使用正压风机和负压风机,正压风机将舍外的新鲜空气通过送风管道引入猪舍,使猪舍内空气压力稍微增加,负压风机将舍内的污浊空气排出后,使猪舍内空气压力减小,等压通风系统中正压风机和负压风机同时运行,舍内空气压力不变,可减少猪舍封闭不严,门窗关闭不严引起漏气而影响通风效果。

 

等压通风系统

 

在等压通风系统中其正压风机送风管道的大小需根据夏季最大通风量来计算,可对照正压通风系统的设计参数,送风管道的出气口面积及其分布要根据整个系统来定;根据正压管道的设计来确定出气口面积和位置,舍内气流分布不均匀时,可以通过调整出风口面积来改善气流分布;可使用烟雾法来检测通风量较低情况下气流分布的均匀性和漏风情况;在冬天需要满足最小通风量连续运行和冬季正常通风量运行。

 

不同通风模式优缺点

 

1. 对比机械通风而言,自然通风模式具有较大的成本优势,但其自然通风风向难以控制,完全采用自然通风时对于一定规模的养殖来讲,暴露面较多给疾病防控带来难度,在沙尘和雨水较多天气时更容易给猪群带来健康问题。搭配一定数量的风机使用时,自然通风会导致风机通风效果不佳。

 

2. 负压通风系统是最常用的通风方式,有一定的成本优势,对栋舍建设有严格要求。考虑到换气量的大小取决于风机的通风量,在选用风机功率大小时,需满足栋舍内猪群夏季最大通风量。为达到理想通风效果,栋舍建设密闭性要求严格,同时门窗及其他可能存在的开口要达到完全闭合状态。在进风口安装中,屋檐通风口(通风小窗)需考虑到进风口下方临近侧墙区域的通风不良。前端进风口安装时,对栋舍长度有一定要求,避免栋舍过长导致的前端通风量过载,后端通风不良,在设计时需考虑到栋舍通风量而引起的栋舍内部温差过高。对于负压通风系统的应用绝大部分养殖场都采用自动控制进风口,并同风机的控制装置相连接,部分猪场会加装互联网智能系统,便于根据动物数量和外界天气变化通过调节进气口气流速度来调节通风量。

 

3. 正压通风系统在实际应用中对设计有较高要求,采用独立进风口时,进风口总面积应根据最大通风量来计算,栋舍通风量较小时,便于灵活调节独立进气口。正压通风系统中通风管道的内截面和出风口的直径需根据栋舍通风量的大小而确定,避免风速过快或通风不足出现。正压通风系统交换的气体需通过栋舍外围结构开口而排出舍外,因此需对栋舍结构开口包括门、窗和其他开口做防冻处理。在应用中由于风机的部分噪音在舍内被吸收,整个系统的噪音较小,可给猪只提供安静环境。

 

4. 等压通风系统采用纵向通风和垂直通风相结合,建造成本较高。等压通风系统中正压风机和负压风机同时运行,栋舍内的压力基本保持不变,可减少甚至避免栋舍外围结构开口闭合不严造成漏气而影响通风效果。

 

总结

 

随着集约化养殖场的出现,对于猪群健康度要求更高。通风是整个环控系统的重要一环,决定着栋舍的气体交换(新鲜空气的进入和有害气体的排出)在一定范围内影响着栋舍温度。不同的通风系统模式对于通风的管理不同,从不同角度有着不同的优劣势。目前,一些建造年份较早的场区在采用自然通风的情况,现代化养殖场通常采用负压通风系统,在前期空气过滤场区建造或改造中选用正压通风系统,随着栋舍的不断改造升级,对环控调节的重视,多数空气过滤场区开始采用正压通风系统和负压通风系统相结合。

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