崔光潤，訾春波

（天津三友奧特豐機(jī)電設(shè)備有限公司，天津 300385）

垂直置換通風(fēng)技術(shù)在豬舍中的應(yīng)用

崔光潤，訾春波

（天津三友奧特豐機(jī)電設(shè)備有限公司，天津 300385）

0　引言

隨著養(yǎng)豬現(xiàn)代化水平的提高，對豬舍內(nèi)環(huán)境的要求也越來越高，通風(fēng)系統(tǒng)是豬舍環(huán)境中一個(gè)非常重要的組成部分，在這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)外的技術(shù)人員也一直在進(jìn)行不斷地探索和研究。

垂直置換通風(fēng)技術(shù)是近幾年應(yīng)用于豬舍通風(fēng)的一項(xiàng)新技術(shù)，歐洲的荷蘭和丹麥最早開始應(yīng)用，亞洲的韓國也與歐洲合作建造了幾乎同樣模式的豬舍，因其兼有垂直通風(fēng)和置換通風(fēng)的獨(dú)特優(yōu)勢，引起業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，在今后也將是豬舍通風(fēng)技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。

1　垂直置換通風(fēng)技術(shù)的原理

垂直置換通風(fēng)技術(shù)也叫做源通風(fēng)系統(tǒng)，既不等同于普通置換通風(fēng)的替代原理，也不是普通對流方式的垂直通風(fēng)，而是基于房間內(nèi)存在熱源而引發(fā)的自然空氣對流；以氣流無脈沖涌動、空氣自熱源由下向上、空氣流速極低以及空氣溫度逐漸分層為標(biāo)志。

新鮮的空氣從豬舍地面的出風(fēng)口以低速流出（不大于0.3 m/s），因與室內(nèi)溫度有2～3 ℃的溫差，而較涼的空氣密度大，就下沉到地表面，再沿著地面鋪散開來，在地面上形成一層較薄的由新鮮空氣形成的“空氣湖”，因豬體本身就是一個(gè)熱源，在熱源的作用下熱源周圍形成浮力尾流，帶走熱量，也將污濁的空氣從豬的生活空間帶到室內(nèi)上方，由設(shè)在頂部的排風(fēng)口排出。這樣由于熱氣流上升過程中的“卷吸”作用和后續(xù)新鮮空氣的“推動”作用以及排風(fēng)口的“抽吸”作用，新鮮的空氣層不斷地向上推動舊空氣層，同時(shí)將豬體產(chǎn)生的熱量和污濁氣體擠壓到室內(nèi)頂部，因此新鮮的空氣首先經(jīng)過豬的生活空間（小于1 m），這樣就可以保證豬群處于一個(gè)相對清潔的空氣環(huán)境中，從而有效地提高了豬活動空間的空氣質(zhì)量，同時(shí)由于送風(fēng)速度極小且送風(fēng)紊流度低，豬活動空間內(nèi)的風(fēng)速基本小于0.15 m/s，因而沒有吹風(fēng)感，豬體感覺會更加舒適。

2　垂直置換通風(fēng)與其他豬舍通風(fēng)方式的區(qū)別

豬舍的通風(fēng)換氣方式在理論上都可以歸納為混合通風(fēng)和置換通風(fēng)兩類通風(fēng)方式?；旌贤L(fēng)也稱為稀釋通風(fēng)，新鮮的空氣經(jīng)過進(jìn)氣口進(jìn)入到豬舍內(nèi)，與原來舍內(nèi)的污濁空氣混合（也可以看作舍內(nèi)的污濁氣體不斷地被進(jìn)入的新鮮空氣稀釋的過程），再由排氣口排除室外，豬舍內(nèi)的冬季和春秋季節(jié)的橫向通風(fēng)通常采用的是這種通風(fēng)方式。而在夏季時(shí)，豬舍通常會采用縱向通風(fēng)，即空氣從一面山墻的進(jìn)氣口進(jìn)入，再由安裝在另一面山墻的風(fēng)機(jī)排除，風(fēng)速一般設(shè)計(jì)在1.5 m/s以上，我們也把這種通風(fēng)稱為隧道通風(fēng)，這種通風(fēng)方式即稱為水平置換通風(fēng)，因?yàn)檫@種進(jìn)氣氣流組織是通過不斷涌進(jìn)的新鮮空氣形成如一面墻式的空氣活塞將舍內(nèi)舊空氣推出舍外的過程。

另外豬舍還有一種叫做垂直通風(fēng)的通風(fēng)方式，這種方式一般分為3類，一類是上進(jìn)風(fēng)，下排風(fēng)；另一類是上進(jìn)風(fēng)，上排風(fēng)，還有一類是側(cè)進(jìn)風(fēng)，上排風(fēng)。第一類通風(fēng)方式的代表如美國的Airworks通風(fēng)。第二類國內(nèi)較為少見，在國外尤其是歐洲應(yīng)用的較多；而第三種也是歐洲的應(yīng)用比較多，后兩類因?yàn)楸仨毑捎脽熗诧L(fēng)機(jī)，所以也習(xí)慣稱作煙筒通風(fēng)。

圖1　豬場垂直置換通風(fēng)原理

圖2　橫向通風(fēng)

圖3　縱向隧道式通風(fēng)

圖4　Airworks通風(fēng)模式

圖5　Cooper彌散通風(fēng)

圖6　上進(jìn)風(fēng)、上排風(fēng)的豬舍

圖7　側(cè)進(jìn)風(fēng)、上排風(fēng)的豬舍

圖8　側(cè)進(jìn)風(fēng)、上排風(fēng)的雞舍

這幾種通風(fēng)方式雖然也稱作垂直通風(fēng)，但因?yàn)闅饬鹘M織中都有新鮮空氣與舍內(nèi)舊空氣混合后再到達(dá)豬活動空間的過程，因此都屬于混合通風(fēng)的類別，或者我們稱之為垂直混合通風(fēng)。

通過以上對比可以看出混合通風(fēng)以稀釋原理為基礎(chǔ)，垂直置換通風(fēng)以浮力控制為動力；混合通風(fēng)是氣流流動的動量源，由此而產(chǎn)生卷吸周圍空氣的射流，而垂直置換通風(fēng)的送風(fēng)即是動量源，也是浮力源，垂直置換通風(fēng)通常比混合通風(fēng)節(jié)省20%以上的能源消耗；從目標(biāo)和結(jié)果看，垂直置換通風(fēng)是在活動區(qū)建立一個(gè)新鮮空氣環(huán)境，是以活動空間為本的，而混合通風(fēng)建立的是整個(gè)室內(nèi)空間形成一個(gè)近似于排風(fēng)的空氣環(huán)境，是以整個(gè)空間為目標(biāo)的。

3　垂直置換通風(fēng)的實(shí)際使用效果

垂直置換通風(fēng)在20世紀(jì)70年代的瑞典最先發(fā)明，最早應(yīng)用于工業(yè)廠房內(nèi)的空氣處理，在20世紀(jì)90年代這一成果經(jīng)過不斷改進(jìn)完善趨于成熟，后來逐步在民用建筑里大量使用，如運(yùn)動館、劇院、大型寫字樓等，北歐的一些國家50%的工業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)、25%的辦公通風(fēng)系統(tǒng)采用了垂直置換通風(fēng)系統(tǒng)，在國內(nèi)廣州新體育館（見圖9）、上海大劇院觀眾廳座椅下送風(fēng)系統(tǒng)是垂直置換通風(fēng)系統(tǒng)在公共建筑中的典型應(yīng)用。但這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于豬舍建筑領(lǐng)域的時(shí)間還不很長，2009年韓國海南郡星津種豬場從荷蘭引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)建成豬舍，使用效果良好，但目前沒有見到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在中國國內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于豬舍建筑中還是空白。

圖9　廣州新體育館垂直置換通風(fēng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)在借鑒國外垂直置換通風(fēng)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)結(jié)果（見圖10），說明置換通風(fēng)的實(shí)際運(yùn)用，圖中的曲線D是垂直置換通風(fēng)曲線，曲線M是混合通風(fēng)曲線，相對濃度以被測房間內(nèi)的平均濃度為準(zhǔn)。

圖10　國外垂直置換通風(fēng)案例

在圖10-a中可見曲線D垂直置換通風(fēng)房間內(nèi)的溫度從低到高明顯的有溫度梯度，越往上溫度越高，地表面到1.1 m的空間內(nèi)（豬實(shí)際的活動空間內(nèi)）溫度偏差約為2 ℃?；旌贤L(fēng)曲線M的進(jìn)風(fēng)口的溫度較低，出口空氣與周圍空氣混合后溫度迅速上升，并在垂直方向上溫度幾乎相同，即溫度梯度很小。

在圖10-b中可見垂直置換通風(fēng)出風(fēng)口的風(fēng)速約為0.25 m/s，在0.5 m以下的范圍內(nèi)，風(fēng)速均低于0.8 m/s，而混合通風(fēng)曲線M整體風(fēng)速都要大于垂直置換通風(fēng)。圖10-c是污染物濃度分布曲線，可看出與溫度分布梯度曲線相似，垂直置換通風(fēng)曲線D表示從地面到上方的高度越高濃度也越高，而且1.1 m以下的濃度遠(yuǎn)低于上部的濃度。在同等通風(fēng)量情況下的混合通風(fēng)曲線M表示，除了進(jìn)口處濃度較低外，其余部分全處于高濃度的范圍；可見1.1 m以下豬的活動空間內(nèi)，如采用垂直置換通風(fēng)，其優(yōu)越性遠(yuǎn)高于混合通風(fēng)。

表1　幾種通風(fēng)方式的比較

4　在豬舍設(shè)計(jì)垂直置換通風(fēng)的技術(shù)要點(diǎn)

雖然垂直置換通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)非常突出，但實(shí)際應(yīng)用豬舍建筑中的實(shí)例還是太少，可以借鑒的數(shù)據(jù)也非常有限，但借鑒民用建筑的相關(guān)資料，以下幾點(diǎn)是可以參考的。

1）房間高度不小于2.5 m；2）送風(fēng)速度：不大于0.3 m/s；3）送風(fēng)溫度：低于設(shè)定室溫2～3 ℃，需要在新鮮空氣進(jìn)入到進(jìn)氣口之前進(jìn)行預(yù)處理，豬舍建造實(shí)例中通常會和地下熱交換技術(shù)一起結(jié)合應(yīng)用；4）房間的隔熱系數(shù)（保溫性能好），可等同于《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189-2005）的標(biāo)準(zhǔn)；5）排風(fēng)設(shè)備需要保證排風(fēng)量的恒定，減少外界因素引起的通風(fēng)量的變化，國外通常采用一種叫做測量風(fēng)機(jī)的設(shè)備；6）送風(fēng)量的確定。垂直置換通風(fēng)是一套精準(zhǔn)的通風(fēng)系統(tǒng)，尤其是應(yīng)用到豬舍建筑中，通風(fēng)量的確定是關(guān)鍵的步驟，從斷奶仔豬到育肥出欄這個(gè)階段，豬體的體重每天都在發(fā)生變化，通風(fēng)量也是一個(gè)變化的量。因?yàn)檫@種通風(fēng)技術(shù)來源于歐洲，因此歐洲的豬舍通風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)基本的參考數(shù)據(jù)。

略

2016-05-31）