垂直置换通风技术

 

 

 

随着养猪现代化水平的提高，对猪舍内环境的要求也越来越高，通风系统是猪舍环境中一个非常重要的组成部分，在这个领域内国内外的技术人员也一直在进行不断地探索和研究。垂直置换通风技术是近几年应用于猪舍通风的一项新技术，欧洲的荷兰和丹麦最早开始应用，亚洲的韩国也与欧洲合作建造了几乎同样模式的猪舍，因其兼有垂直通风和置换通风的独特优势，引起业内人士的广泛关注，在今后也将是猪舍通风技术的一个发展方向。

 

 

1 垂直置换通风技术的原理

 

垂直置换通风技术也叫做源通风系统，既不等同于普通置换通风的替代原理，也不是普通对流方式的垂直通风，而是基于房间内存在热源而引发的自然空气对流；以气流无脉冲涌动、空气自热源由下向上、空气流速极低以及空气温度逐渐分层为标志。

新鲜的空气从猪舍地面的出风口以低速流出（不大于0.3 m/s），因与室内温度有2 ～ 3 ℃的温差，而较凉的空气密度大，就下沉到地表面，再沿着地面铺散开来，在地面上形成一层较薄的由新鲜空气形成的“空气湖”，因猪体本身就是一个热源，在热源的作用下热源周围形成浮力尾流，带走热量，也将污浊的空气从猪的生活空间带到室内上方，由设在顶部的排风口排出。这样由于热气流上升过程中的“卷吸”作用和后续新鲜空气的“推动”作用以及排风口的“抽吸”作用，新鲜的空气层不断地向上推动旧空气层，同时将猪体产生的热量和污浊气体挤压到室内顶部，因此新鲜的空气首先经过猪的生活空间（小于1 m），这样就可以保证猪群处于一个相对清洁的空气环境中，从而有效地提高了猪活动空间的空气质量，同时由于送风速度极小且送风紊流度低，猪活动空间内的风速基本小于0.15 m/s，因而没有吹风感，猪体感觉会更加舒适。

 

 

2 垂直置换通风与其他猪舍通风方式的区别

 

猪舍的通风换气方式在理论上都可以归纳为混合通风和置换通风两类通风方式。混合通风也称为稀释通风，新鲜的空气经过进气口进入到猪舍内，与原来舍内的污浊空气混合（也可以看作舍内的污浊气体不断地被进入的新鲜空气稀释的过程），再由排气口排除室外，猪舍内的冬季和春秋季节的横向通风通常采用的是这种通风方式。

横向通风方式

 

而在夏季时，猪舍通常会采用纵向通风，即空气从一面山墙的进气口进入，再由安装在另一面山墙的风机排除，风速一般设计在1.5 m/s 以上，我们也把这种通风称为隧道通风，这种通风方式即称为水平置换通风

 

纵向通风方式

 

因为这种进气气流组织是通过不断涌进的新鲜空气形成如一面墙式的空气活塞将舍内旧空气推出舍外的过程。

另外猪舍还有一种叫做垂直通风的通风方式，这种方式一般分为3 类，一类是上进风，下排风；另一类是上进风，上排风，还有一类是侧进风，上排风。

上进风

 

 

上排风

 

 

第一类通风方式的代表如美国的Airworks 通风。第二类国内较为少见，在国外尤其是欧洲应用的较多；而第三种也是欧洲的应用比较多，后两类因为必须采用烟筒风机，所以也习惯称作烟筒通风。这几种通风方式虽然也称作垂直通 风，但因为气流组织中都有新鲜空气与 舍内旧空气混合后再到达猪活动空间的 过程，因此都属于混合通风的类别，或 者我们称之为垂直混合通风。

弥散式通风

 

上进风上排风的猪舍

 

通过以上对比可以看出混合通风以 稀释原理为基础，垂直置换通风以浮力 控制为动力 ；混合通风是气流流动的动 量源，由此而产生卷吸周围空气的射流， 而垂直置换通风的送风即是动量源，也 是浮力源，垂直置换通风通常比混合通风节省 20% 以上的能源消耗 ；从目标和 结果看，垂直置换通风是在活动区建立 一个新鲜空气环境，是以活动空间为本 的，而混合通风建立的是整个室内空间 形成一个近似于排风的空气环境，是以整个空间为目标的。

 

 

3 垂直置换通风的实际使用效果

 

垂直置换通风在 20 世纪 70 年代的 瑞典最先发明，最早应用于工业厂房内 的空气处理，在 20 世纪 90 年代这一成果 经过不断改进完善趋于成熟，后来逐步 在民用建筑里大量使用，如运动馆、剧院、 大型写字楼等，北欧的一些国家 50% 的 工业通风系统、25% 的办公通风系统采用 了垂直置换通风系统，在国内广州新体 育馆（见图 9)、上海大剧院观众厅座椅 下送风系统是垂直置换通风系统在公共 建筑中的典型应用。但这项技术应用于 猪舍建筑领域的时间还不很长，2009 年 韩国海南郡星津种猪场从荷兰引进这项 技术建成猪舍，使用效果良好，但目前 没有见到相关的实验数据，在中国国内 这项技术应用于猪舍建筑中还是空白。

现在借鉴国外垂直置换通风实验的一个结果（见下图）

说明置换通风的 实际运用，图中的曲线 D 是垂直置换通 风曲线，曲线 M 是混合通风曲线，相 对浓度以被测房间内的平均浓度为准。 在图 10-a 中可见曲线 D 垂直置换 通风房间内的温度从低到高明显的有温 度梯度，越往上温度越高，地表面到温度偏差约为 2 ℃。混合通风曲线 M 的进风口的温度较低，出口空气与周围 空气混合后温度迅速上升，并在垂直方 向上温度几乎相同，即温度梯度很小。 在图 10-b 中可见垂直置换通风出风 口 的 风 速 约 为 0.25 m/s， 在 0.5 m 以下的范围内， 风速均低于 0.8 m/s， 而混合通风曲线 M 整体风速都要大于垂 直置换通风。图 10-c 是污染物浓度分 布曲线，可看出与温度分布梯度曲线相 似，垂直置换通风曲线 D 表示从地面到 上方的高度越高浓度也越高，而且 1.1 m 以下的浓度远低于上部的浓度。在同等通风量情况下的混合通风曲线 M 表示， 除了进口处浓度较低外，其余部分全处 于高浓度的范围 ；可见 1.1 m 以下猪的 活动空间内，如采用垂直置换通风，其 优越性远高于混合通风。

 

4 在猪舍设计垂直置换通风的 技术要点

 

虽然垂直置换通风的优点非常突出，但实际应用猪舍建筑中的实例还是太少，可以借鉴的数据也非常有限，但借鉴民用建筑的相关资料，以下几点是 可以参考的。

1）房间高度不小于 2.5 m ；2）送风

速度 ：不大于 0.3 m/s ；3）送风温度 ：

低于设定室温 2 ～ 3 ℃，需要在新鲜空气 进入到进气口之前进行预处理，猪舍建造 实例中通常会和地下热交换技术一起结合 应用；4）房间的隔热系数（保温性能好）， 可等同于《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）的标准 ；5）排风设备需要 保证排风量的恒定，减少外界因素引起的 通风量的变化，国外通常采用一种叫做测 量风机的设备 ；6）送风量的确定。垂直 置换通风是一套精准的通风系统，尤其是 应用到猪舍建筑中，通风量的确定是关键 的步骤，从断奶仔猪到育肥出栏这个阶段， 猪体的体重每天都在发生变化，通风量也 是一个变化的量。因为这种通风技术来源 于欧洲，因此欧洲的猪舍通风量标准是一个基本的参考数据。

 

 

程玉发 电话：13259951188 邮箱 chb_hxy@126.com