王相云 司成功 張文龍 李清清

摘 要： 本文主要分析了目前全熱回收新風(fēng)機(jī)在普通建筑中應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛。畜舍作為養(yǎng)殖類建筑，其舍內(nèi)空氣成分及溫、濕度條件有別于普通建筑，本文主要分析了全熱回收新風(fēng)機(jī)應(yīng)用于養(yǎng)殖建筑進(jìn)行通風(fēng)換氣的技術(shù)可行性。

關(guān)鍵詞： 全熱回收新風(fēng)機(jī);養(yǎng)殖建筑

畜舍環(huán)境對于家畜正常的生長和繁殖具有重要影響，進(jìn)而事關(guān)大眾餐桌安全[1]。以豬舍為例，豬舍內(nèi)的有害氣體主要是氨氣、硫化氫等。當(dāng)NH3在空氣中含量于200ml/L時，會刺激豬打噴嚏、流口水、食欲下降，致使豬的生長性能下降，研究表明20kg的小豬在氨氣濃度為50×10-6mg/m3的空氣中增重下降12%，長時間作用會增加呼吸疾病和肺炎的發(fā)病概率[2-5]。同時畜舍塵埃是微生物的載體，通風(fēng)不良塵埃更能促進(jìn)各種微生物的繁殖。所以，良好的通風(fēng)是畜舍內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境的有效手段[6]。但冬季時在寒冷地區(qū)由于保溫需要，畜舍會盡量密閉，通風(fēng)受到限制，導(dǎo)致舍內(nèi)空氣惡化。為了解決通風(fēng)和保溫的這一矛盾，采用熱回收的通風(fēng)設(shè)備或系統(tǒng)，充分回收舍內(nèi)空氣的熱量，對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，既能保證通風(fēng)換氣需要，又能保證舍內(nèi)溫度[7，8]。目前常用的空氣熱回收設(shè)備主要分為顯熱回收和全熱回收兩個類型，其中全熱回收設(shè)備不但能回收排風(fēng)顯熱，還能回收排風(fēng)潛熱進(jìn)行新房預(yù)熱，通風(fēng)換氣同時可有效保證室內(nèi)溫度。目前，全熱回收新風(fēng)機(jī)在普通建筑中應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛。畜舍作為養(yǎng)殖類建筑，其舍內(nèi)空氣成分及溫、濕度條件有別于普通建筑，因此課題組針對全熱回收新風(fēng)機(jī)在畜舍中應(yīng)用的技術(shù)可行性進(jìn)行了分析。

1 全熱交換裝置形式

目前應(yīng)用廣泛的全熱交換裝置通常為轉(zhuǎn)輪式和膜式兩種結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)輪式全熱交換器效率較高，但新風(fēng)與排風(fēng)之間存在一定的相互滲漏，存在新風(fēng)污染可能。膜式全熱交換器結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但其效率低于轉(zhuǎn)輪式，通常為50%～80%。此外，國內(nèi)外還有通過液體循環(huán)環(huán)路對新風(fēng)和排風(fēng)實現(xiàn)熱量交換的熱交換裝置，該裝置可完全避免新排風(fēng)交叉污染，系統(tǒng)布置也較為靈活，但系統(tǒng)較為復(fù)雜，且液體流體需要額外提供動力。選擇畜舍用全熱交換裝置時，應(yīng)綜合考慮建筑需求進(jìn)行選擇。畜舍選用膜式全熱交換器，可充分回收排風(fēng)中的動物散熱散濕量，且由于排風(fēng)中含有一定量NH3，可緩解全熱交換器冬季的結(jié)霜問題。

2 通風(fēng)量的考慮

畜舍冬季通風(fēng)和保溫問題應(yīng)該并重。但實際上當(dāng)前做法更多將注意力放在了冬季舍內(nèi)溫度保證上，縮減通風(fēng)量，造成舍內(nèi)空氣質(zhì)量差，畜群抵抗力下降，呼吸疾病傳播，造成經(jīng)濟(jì)損失。通風(fēng)的作用首先是換氣，將室內(nèi)污染空氣排出，送入新鮮空氣。畜舍內(nèi)空氣組分和普通建筑不同，動物代謝產(chǎn)生了大量有害氣體，包括刺激性很強(qiáng)的NH3、硫化氫等氣體，還有呼吸產(chǎn)生的二氧化碳。動物還散發(fā)了大量熱量和濕量，如果通過全熱交換加以利用，則對于維持冬季舍內(nèi)溫度起到重要作用。因此，在畜舍冬季通風(fēng)量計算時，應(yīng)綜合考慮熱量、濕量、刺激性有害氣體散發(fā)量和二氧化碳散發(fā)量，確定冬季合理最小通風(fēng)量，并進(jìn)行排風(fēng)熱回收，從而既能控制舍內(nèi)空氣品質(zhì)，又能控制舍內(nèi)溫度?？刂粕醿?nèi)有害氣體的通風(fēng)量為：

L= Kx y2-y0? ?（1）

其中，L為所需通風(fēng)量，m3/s;x，為有害氣體散發(fā)量，mg/s;y2為舍內(nèi)某有害氣體容許濃度，mg/m3;y0為室外空氣中某有害氣體容許濃度，mg/m3。K為安全系數(shù)，通常取6-10。

3 通風(fēng)氣流組織及通風(fēng)控制

冬季通風(fēng)時，通風(fēng)促進(jìn)舍內(nèi)空氣流動，加快了動物的對流散熱，為了避免對動物產(chǎn)生不利影響，通風(fēng)的氣流組織應(yīng)該考慮如下：

（1）避免冷風(fēng)直吹。冬季通風(fēng)不應(yīng)形成冷風(fēng)直吹動物，應(yīng)控制送風(fēng)高度、方向和風(fēng)速。例如從高處均勻?qū)㈩A(yù)熱的新風(fēng)送入舍內(nèi)各處。

（2）避免送風(fēng)和排風(fēng)氣流短路。畜舍通風(fēng)控制策略上的研究目前不多見。畜舍內(nèi)因為空氣組分復(fù)雜，同時又有溫度需求，因此控制通風(fēng)量及運行時間時，應(yīng)綜合舍內(nèi)二氧化碳含量，刺激性氣體含量以及空氣溫度和濕度等參數(shù)綜合考慮。通風(fēng)時，對于冬季舍內(nèi)溫度，可根據(jù)動物生理需求設(shè)定臨界溫度。根據(jù)養(yǎng)殖舍內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測刺激性有害氣體水平，確定通風(fēng)系統(tǒng)運行強(qiáng)度和時間。

綜合來說，冬季畜舍內(nèi)通風(fēng)時必須的，通過熱回收，舍內(nèi)溫度是可控的。為了保證通風(fēng)換氣效果和溫度，需要綜合考慮通風(fēng)量、通風(fēng)氣流組織和控制策略，從而營造適合動物生長的舍內(nèi)環(huán)境。

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基金項目： 本研究獲得2018年國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目《全熱交換養(yǎng)殖用新風(fēng)機(jī)》和2019年青島農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項目支持（項目號：201810435045X）