訾春波

（青島牧豐環(huán)保溫控設(shè)備有限公司，山東 青島 266329）

近年來，隨著養(yǎng)豬效益的提高和土地受到制約的因素，很多新建豬場都開始采用樓房豬舍模式。樓房豬舍雖然已出現(xiàn)多年，但大規(guī)模使用還處于起步階段，對(duì)樓房養(yǎng)豬模式目前還存在褒貶不一的觀點(diǎn)，但無論平層豬舍還是樓房豬舍，通風(fēng)設(shè)計(jì)對(duì)保證豬舍的空氣質(zhì)量和溫度舒適度等方面具有非常重要的意義。文章就樓房豬舍的通風(fēng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面加以分析和探討。

1 樓房豬舍的選址和布局問題

一個(gè)養(yǎng)殖項(xiàng)目設(shè)立之初，首先需要考慮的就是選址問題。一是為了生物安全的需要，二是為了減少養(yǎng)殖環(huán)節(jié)對(duì)外部環(huán)境造成的污染，還有一個(gè)重要之處是要營造一個(gè)適合豬只健康生長的小生態(tài)環(huán)境。

土地資源緊張的南方地區(qū)，樓房豬舍多數(shù)建造在山區(qū)。在平坦地帶，場地空氣流動(dòng)環(huán)境主要取決于周圍建筑的分布，地形影響較小，然而，在坡地或山地就要考慮地形對(duì)氣流和溫度造成的影響。一般來說，迎風(fēng)坡面風(fēng)速較高，在山脊處風(fēng)速最大，背風(fēng)面較小。丘陵或山谷地區(qū)，污染物很容易聚集在低洼地區(qū)無法散開，從而對(duì)附近的地區(qū)產(chǎn)生污染。若污染物順著山谷平行移動(dòng)，則造成山谷的下風(fēng)向區(qū)域污染愈加嚴(yán)重[1]。地形對(duì)污染的影響還在于由于地形的熱力作用，局部地區(qū)發(fā)生通過改變近地面氣溫與風(fēng)的分布規(guī)律而形成的局地風(fēng)。因此，豬場一般不要建在坡底、谷底以及風(fēng)口地帶，特別是山形凹進(jìn)去的山坳里，在這種地域容易形成空氣渦流，造成污濁氣體長時(shí)間滯留，且冬季潮濕、陰冷，夏季悶熱，傍晚場內(nèi)臭氣重。要想利用自然通風(fēng)，豬場應(yīng)該處于氣流經(jīng)過的通道上，一般向陽坡和迎風(fēng)坡更容易獲得熱壓和風(fēng)壓通風(fēng)。圖1所示為山地影響主導(dǎo)風(fēng)示意圖。

相對(duì)于平層豬舍，樓房受風(fēng)面要大的很多，所以，樓房豬舍的群體布局應(yīng)考慮主導(dǎo)風(fēng)向和建筑風(fēng)影區(qū)。所謂風(fēng)影就是建筑背風(fēng)處所形成的空氣渦旋區(qū)，處于該區(qū)中的建筑通風(fēng)換氣的效果要差。風(fēng)影區(qū)面積與建筑形體有關(guān)，一般來說，建筑物越高，迎風(fēng)長度越大，背面的風(fēng)影區(qū)就越大，對(duì)其后建筑的通風(fēng)越不利。一般建議樓房豬舍要與夏季主導(dǎo)風(fēng)向成銳角關(guān)系（30°～60°），可減少對(duì)下風(fēng)向建筑的影響，用地比較經(jīng)濟(jì)。圖2所示為風(fēng)向入射角。

考慮到養(yǎng)殖工藝的原因，樓房豬舍會(huì)采用聯(lián)體結(jié)構(gòu)，即兩棟樓之間的距離很近，用連廊（一般是轉(zhuǎn)豬通道）連接起來。兩棟樓之間的樓間距過近及與主風(fēng)向平行時(shí)，就會(huì)形成“狹管效應(yīng)”，如圖3所示。在高層建筑近地面的轉(zhuǎn)角處，容易形成不舒適的高速風(fēng)，一些樓間窄地的瞬間風(fēng)力就可能大大超過七級(jí)。所以，在連棟樓房豬舍中，應(yīng)避免將建筑入口和人員通道放置在高速風(fēng)的通道上。

2 樓房豬舍通風(fēng)模式和通風(fēng)量

樓房豬舍的通風(fēng)設(shè)計(jì)和平層豬舍的通風(fēng)設(shè)計(jì)沒有太大區(qū)別，設(shè)計(jì)思路也是統(tǒng)一的，首先要選擇適宜的通風(fēng)方式，然后根據(jù)通風(fēng)方式選擇適宜的通風(fēng)量。因?yàn)闃欠拷Y(jié)構(gòu)的限制，樓房豬舍的通風(fēng)模式選擇性比較小，目前通常選用的是傳統(tǒng)的橫向縱向通風(fēng)方式和新式的置換通風(fēng)方式。

橫向縱向通風(fēng)模式是比較傳統(tǒng)的水平通風(fēng)模式，在平層豬舍里應(yīng)用最多，技術(shù)簡單卻十分成熟。冬季采用變速的橫向風(fēng)機(jī)，由吊頂進(jìn)氣窗進(jìn)新風(fēng)；春秋過渡季節(jié)采用過渡通風(fēng)，吊頂進(jìn)風(fēng)，縱向風(fēng)機(jī)排風(fēng)；到了夏季，水簾開始運(yùn)行，開啟縱向進(jìn)風(fēng)口，形成隧道通風(fēng)，通過風(fēng)速降低豬的體感溫度。這種通風(fēng)模式在新建樓房養(yǎng)豬項(xiàng)目中應(yīng)用最多，無論使用者還是設(shè)計(jì)人員已經(jīng)掌握規(guī)律，一般不會(huì)出現(xiàn)大的問題。這種通風(fēng)模式的缺點(diǎn)是需要風(fēng)機(jī)的安裝數(shù)量多、冬夏通風(fēng)量變化大、通風(fēng)級(jí)別多，通風(fēng)曲線在夏季波動(dòng)太大等等，更多地需要人為地干預(yù)調(diào)整以滿足氣候的不同要求。同時(shí)在某些南方地區(qū)，夏季濕度大時(shí)，風(fēng)機(jī)水簾這種降溫模式的效果不理想。

樓房集中通風(fēng)方式是一種豬舍通風(fēng)模式的創(chuàng)新應(yīng)用。這種模式基于歐洲的平層豬舍的集中置換通風(fēng)模式，將一大棟豬舍內(nèi)部分成若干個(gè)小單元，每個(gè)單元的排風(fēng)集中在一個(gè)中央風(fēng)道內(nèi)，再通過中央集中風(fēng)道排出舍外，這種模式最近幾年在歐洲比較常見，但在國內(nèi)的應(yīng)用還是很少，尤其是把這種模式應(yīng)用于樓房養(yǎng)豬確實(shí)是豬場設(shè)計(jì)者的一個(gè)突破。集中通風(fēng)豬舍內(nèi)的每個(gè)單元采用的是置換通風(fēng)原理，進(jìn)氣點(diǎn)位于地面，通過控制進(jìn)氣量和進(jìn)氣溫度使氣流先平鋪于地板，形成新風(fēng)池，再通過吸收豬體產(chǎn)生的熱量向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)天花板，再由天花板的排氣口排入到中央風(fēng)道，見圖4。

不同于傳統(tǒng)混合通風(fēng)的紊流狀態(tài)的氣流組織，置換通風(fēng)是一種穩(wěn)定的層流狀態(tài)，氣流速度低、新鮮空氣先經(jīng)過豬體、舒適度高。同時(shí)置換通風(fēng)還具有通風(fēng)量小、能耗低、噪音低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于設(shè)計(jì)前端空氣凈化和尾端排氣凈化（除臭）的豬舍。集中通風(fēng)置換模式應(yīng)用于樓房的難點(diǎn)是需要做復(fù)雜而精密的設(shè)計(jì)工作，不同于傳統(tǒng)通風(fēng)模式的每個(gè)單元的通風(fēng)系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，集中通風(fēng)模式的一棟樓（或一條中央風(fēng)道）的所有單元的通風(fēng)是一套系統(tǒng)，一是樓房豬舍的單元多，每個(gè)單元的排風(fēng)量都需要通過排氣閥的精確控制來調(diào)節(jié)排氣量，通風(fēng)量的確定不止關(guān)聯(lián)舍內(nèi)的溫濕度，還與進(jìn)氣流速關(guān)系密切，這些通過人工控制實(shí)現(xiàn)難度很大，通常由環(huán)控電腦來完成控制，甚至一般的環(huán)控電腦還不具備這項(xiàng)功能。二是置換通風(fēng)需要對(duì)進(jìn)氣的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)置換通風(fēng)的運(yùn)行條件，進(jìn)氣溫度和舍內(nèi)單元里的環(huán)境溫度相比，應(yīng)有低于2～3 ℃的區(qū)間，低于或高于這個(gè)區(qū)間都會(huì)破壞置換通風(fēng)的穩(wěn)定狀態(tài)。因此，在全國大部分地區(qū)應(yīng)用時(shí)進(jìn)氣的氣流冬季需要補(bǔ)溫、夏季需要降溫，從而增加通風(fēng)以外的能源消耗。

由于傳統(tǒng)通風(fēng)模式和置換通風(fēng)模式的原理上的大相徑庭，反映在通風(fēng)量上的區(qū)別也很大，表1和表2是兩種模式的通風(fēng)量參考數(shù)值。

表1和表2的通風(fēng)量是參考指標(biāo)，實(shí)際設(shè)計(jì)中需要根據(jù)不同的氣候條件、豬舍規(guī)格、地面結(jié)構(gòu)、保溫隔熱系數(shù)等做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，差異主要還是最小通風(fēng)量和最大通風(fēng)量的取值。 通常根據(jù)舍內(nèi)濕度指標(biāo)來確定設(shè)計(jì)最小通風(fēng)量（因?yàn)槎就L(fēng)主要目的之一是換氣祛濕），用最小的風(fēng)量來保持豬舍內(nèi)部合理的濕度（避免結(jié)露），同時(shí)避免舍內(nèi)熱量溫度的大幅度流失。除去和豬的因素有關(guān)外，濕度的平衡主要和豬舍的地面情況（實(shí)體地面、全漏縫和半漏縫）及外界空氣的濕度（含濕量）和舍內(nèi)外溫差有關(guān)。因此，實(shí)體地面的冬季最小通風(fēng)量要大于全漏縫和半漏縫的，南方濕度較大的地區(qū)的冬季最小通風(fēng)量要大于北方氣候干燥的地區(qū)。確定了最小通風(fēng)量的范圍，再根據(jù)通風(fēng)風(fēng)量來考核豬舍的通風(fēng)熱平衡狀態(tài)；通過計(jì)算，如果產(chǎn)熱量大于散熱量，那么可以再加大最小通風(fēng)量的數(shù)值。從原理上，冬季通風(fēng)量越大，舍內(nèi)的空氣質(zhì)量就會(huì)越好；但假如產(chǎn)熱量低于散熱量，那么就要根據(jù)差異量選取加溫設(shè)備。這個(gè)計(jì)算稍微有些復(fù)雜，但好在傳統(tǒng)的通風(fēng)模式并不需要計(jì)算得那么精確。通風(fēng)設(shè)備實(shí)際運(yùn)行中，可通過先進(jìn)的環(huán)境控制電腦和可調(diào)速范圍較大的風(fēng)機(jī)來解決偏差問題，但環(huán)境控制電腦必須要配有濕度和溫度兩種感應(yīng)器。

夏季最大通風(fēng)量的選取則是由豬舍溫度指標(biāo)和豬的體感溫濕度指標(biāo)來決定的，而和這兩個(gè)指標(biāo)相關(guān)的主要是外面的氣候條件（溫度和濕度）及豬舍的密封隔熱性能。傳統(tǒng)通風(fēng)模式中，夏季的降溫選擇的都是水簾降溫模式，如果最熱情況下，外界環(huán)境的熱空氣通過水簾的蒸發(fā)降溫后能達(dá)到豬的舒適度區(qū)間（比如大豬是25 ℃），那么通風(fēng)量只需要保證豬舍的前后溫差在2～3 ℃即可；但如果進(jìn)氣流溫度達(dá)不到舒適度區(qū)間，那么就要通過提高風(fēng)速來實(shí)現(xiàn)豬體感溫度的降低。實(shí)際證明，通過風(fēng)速對(duì)降低大豬的體感溫度的范圍基本在2～3 ℃的區(qū)間，因此再高的風(fēng)速也起不到更加有效的作用。目前，縱向通風(fēng)最大風(fēng)速的設(shè)計(jì)大都低于2 m/s的風(fēng)速。相對(duì)于平層豬舍來說，樓房豬舍與外界接觸的受熱面積要小得多，這主要是樓房豬舍不用考慮來自天花板方向的熱量，同時(shí)豬舍的密封程度也相對(duì)提高，因此，在樓房的通風(fēng)量設(shè)計(jì)中，風(fēng)速指標(biāo)可以低于平層豬舍。

表1 傳統(tǒng)通風(fēng)模式通風(fēng)量參考表

表2 置換通風(fēng)模式通風(fēng)量參考表

3 樓房豬舍通風(fēng)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)

樓房豬舍通風(fēng)設(shè)計(jì)相對(duì)于平層豬舍難點(diǎn)之一是冬季進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計(jì)。在平層豬舍中，目前通常的設(shè)計(jì)是采用吊頂進(jìn)風(fēng)口，利用寬敞的吊頂空間作為風(fēng)道，通過檐下進(jìn)風(fēng)口與外界聯(lián)通，這樣做的目的是為了保證冬季進(jìn)新風(fēng)的均勻性，同時(shí)吊頂?shù)木薮罂臻g可以充分提供過渡通風(fēng)狀態(tài)的氣流量。但樓房豬舍由于層高的限制，同時(shí)因?yàn)橄聦迂i舍的天花板空間是上層豬舍的糞池空間，加之樓層結(jié)構(gòu)的主梁、次梁的交錯(cuò)，很難規(guī)范出一個(gè)完整的、寬敞的吊頂空間。因此前些年的設(shè)計(jì)基本是不吊頂?shù)?，吊頂進(jìn)風(fēng)口更是無從說起。冬季通風(fēng)的均勻度很差，局部死角較多。

進(jìn)氣口對(duì)舍內(nèi)空間空氣質(zhì)量的影響遠(yuǎn)大于排風(fēng)口（風(fēng)機(jī)）。在如今的大寬度大進(jìn)深的樓房豬舍，必須科學(xué)地對(duì)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行設(shè)計(jì)布局。如圖5設(shè)計(jì)實(shí)例中就最大化利用了糞池邊的空余空間，封閉起來用作進(jìn)風(fēng)的風(fēng)道，風(fēng)道下面預(yù)制出孔洞用于安裝吊頂進(jìn)風(fēng)口。

樓房豬舍通風(fēng)相對(duì)于平層豬舍，排氣凈化除臭設(shè)備的設(shè)計(jì)尤為重要。由于樓房高度的原因，豬舍內(nèi)廢氣中包含著的氣溶膠成分通過風(fēng)機(jī)排出后將形成氣溶膠團(tuán)，使得豬舍臭氣的擴(kuò)散面更大更遠(yuǎn)。目前。養(yǎng)殖場面臨的巨大問題就是臭氣對(duì)居民的污染，據(jù)環(huán)保部門統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)目前對(duì)養(yǎng)殖場的投訴案例中，70%以上是因?yàn)槌魵庖鸬?。近些年，隨著國家對(duì)環(huán)保要求的提高，民眾的環(huán)保意識(shí)增強(qiáng)。樓房豬舍造價(jià)高、投資大，如果在建設(shè)之初沒有設(shè)計(jì)排氣除臭凈化設(shè)備，一旦運(yùn)營之后引發(fā)環(huán)保投訴，必將帶來巨額損失。

除了選址遠(yuǎn)離居民區(qū)之外的方法，主要的技術(shù)手段還是在排氣風(fēng)機(jī)端設(shè)計(jì)排氣凈化設(shè)備。目前樓房豬舍比較成熟的除臭凈化技術(shù)是采用塑料水簾過濾墻的方式，即在風(fēng)機(jī)端加裝一道塑料材質(zhì)網(wǎng)格濾料，通過噴淋裝置把液體噴淋到濾料上，讓廢氣充分溶于液體中，利用液體的生物或化學(xué)成分吸收臭氣物質(zhì)，從而達(dá)到除臭的效果。除臭裝置結(jié)構(gòu)見圖6。

樓房豬舍設(shè)計(jì)除臭設(shè)備要注意的幾點(diǎn)。第一，不要選用酸（化學(xué)）處理工藝，因?yàn)闅饬鹘?jīng)過塑料過濾墻后會(huì)帶出一部分水汽，如果水汽里含有酸性物質(zhì)，在高空中就會(huì)形成酸霧，飄落到很遠(yuǎn)的地方，會(huì)對(duì)場內(nèi)的人員和設(shè)施造成傷害；第二，要在過濾墻后面加裝回水器，回水器也叫除霧器，它的作用是回收一部分氣流帶出來的水分，達(dá)到節(jié)水的目的；第三，為了避免除臭設(shè)備對(duì)豬舍通風(fēng)量帶來巨大影響，優(yōu)先選用靜壓大的負(fù)壓風(fēng)機(jī)，而不是增加低靜壓風(fēng)機(jī)的數(shù)量。

4 結(jié)語

樓房豬舍起點(diǎn)較高，通風(fēng)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)頗為重要，無論豬舍的外氣候環(huán)境還是內(nèi)氣候環(huán)境都比平層豬舍復(fù)雜，需要在充分掌握平層豬舍通風(fēng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，與當(dāng)今CFD、BIM等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法相結(jié)合。相信隨著今后樓房項(xiàng)目的增多，樓房豬舍的通風(fēng)設(shè)計(jì)會(huì)越來越完善、越來越規(guī)范。