畜禽舍通风量设计.doc

5.1.1 畜禽舍的热湿平衡
畜禽舍内有害气体的产生根据不同情况差异很大，难以准确计算。因此设计时一般根据畜禽舍热湿平衡的关系，来确定不同季节的畜禽舍全面通风的必要通风量。这是确保畜禽舍通风良好，维持适宜环境的关键。畜禽舍通风设计需要有舍外气候的设计状态参数、舍内气候设计状态参数、畜禽舍内产生和消散的热量和水汽等方面资料。
（1）显热平衡
冬季畜禽舍内显热量的来源包括：畜禽产生的显热量Qs；由照明、电机、设备散发的热量Qm；采暖散热器或热辐射器的补充热量Qh。畜禽舍内显热量损失包括：通过外围护结构的建筑耗热量Qw；通风空气的显热损失Qv；畜禽舍内由于蒸发水分的显热量Qe。
于是，畜禽舍内热量平衡方程式可写成
Qs＋Qm＋Qh＝Qw＋Qv＋Qe W
畜禽产生的显热量是指在舍内设计温度状态下，所饲养畜禽的显热散发量，可查相关资料确定。
照明、电机、设备散发的热量Qm可按下述数据估算：
白炽灯照明，3600J/(W·h)；荧光灯照明，4310J/(W·h)；小功率马达，5660J/(W·h)。
但Qm一般相对比较小，通常可以加以忽略。
畜禽舍采暖设备的供热量Qh是散热器或暖风机等采暖设备在设计舍内气温下正常工作时所提供的热量，上述显热平衡方程式也是采暖设备的供热量Qh的依据。
畜禽舍内外围护结构的热量损失按稳定传热理论计算，包括透过墙、屋顶、门窗和地面的热量损失，以及冷风渗透热量损失等。
由通风空气排除的显热量为
＝L(－) W
式中 L——通风量，m³/s;
——空气密度，通风量按照进风量计算时取=353/(+273)，通风量按照排风量计算时，取=353/(+273)，kg/m³；
——空气的定压质量比热容，取=1030J/(kg.℃)；
——舍内气温，℃。
畜禽水变成相同温度的水汽所需要的显热量为：
=2450000W W
式中 W——蒸发的水量，kg/s；
2450000——水的汽化量，J/kg。
（2）湿度平衡
在畜禽舍内，从畜禽的体表以及畜禽在呼吸过程中从呼吸器官的表面均会蒸发大量的水汽。此外，地面、粪坑、水槽及其他潮湿表面也会蒸发水汽。这些蒸发的水汽如积聚过多，将使舍内产生过高的湿度。必须及时排除舍内的多余水汽，使舍内相对湿度保持在不超过适宜的湿度范围。只有通过通风空气才能排除多余水汽，舍内冷表面上的冷凝水是不符合设计要求的，而且其数量也很小，一般予以忽略。
根据质量守恒原理，畜禽舍内水汽的产生量应等于水汽的消散量，应有如下关系：
L=L++ kg/s
即：
L（—）＝+ kg/s
式中 ——进入空气的含湿量，kg/；
——排除空气的含湿量，kg/；
——畜禽散发的水汽量，kg/s；
——舍内各种表面水汽蒸发量，kg/s。
畜禽产生的水汽量可按下式进行换算。
＝/2450000 kg/s
式中 ——畜禽散发的潜热量，J/s。
畜禽舍中各潮湿表面的水汽蒸发量可按照不同的饲养条件和畜禽舍建筑来估算。
5.1.2 畜禽舍必要通风量的确定
在一年四季中，畜禽舍通风的要求是各不相同的，冬季通风主要为了排除舍内多余的水汽量、二氧化碳和有害气体，但是与此同时，通风空气也会带走一定的热量，有可能使舍内温度低于畜禽要求的适宜温度，以致影响其生产性能。在这种情况下就要考虑辅助采暖，为了节约能源，一般把冬季通风限制在排除水汽所必需的最低水平。夏季通风的重点是排除畜禽舍内的余热，从生理上看，大牲畜一般比较耐寒而怕热，在畜禽舍内积聚大量的多余热量是十分有害的，从环境调控的观点看，舍内温度低时可以利用畜禽产生的热量来补充，但是炎热气候下舍内多余的热量却是一个额外负担，消除多余热量要比补充热量更为困难。
由此可见，一年内最冷和最热时期是影响畜禽舍通风量的两个不同的典型时期。在冬季，畜禽舍通风系统主要考虑排除多余水汽，而尽可能少地带走热量，所以规定了畜禽舍最小冬季通风量；在夏季，则应在节约能源的前提下，尽可能排除多余热量，在畜禽四周造成一定的气流，使它有舒服感，所以要规定最大夏季通风量。上述这两个通风量是选择通风设备时最关心的参数。
（1）最大夏季通风量的确定
在夏季，畜禽产生的热量必须以显热或潜热形式排出舍外，在高温环境下，畜禽总生热量也相对地比较少，而其中的较大部分被畜禽以潜热形式直接消散了，余下的部分须以显热的形式由通风空气吸收或转化为潜热，排出舍外。
此外，在室外综合温度作用下，通过围护结构传入舍内的热量，主要取决于外围护结构的内表面温度的高低。在自然通风条件下，畜禽舍外围护结构所受的热作用应按室内外双向谐波热作用来考虑。在密闭式畜禽舍中，由于围护结构有一定的热惰性，舍内温度波动性远小于舍外温度波动，因此可简化为室外单向谐波热作用下的周期不稳定传热问题。
考虑到外围护结构受太阳辐射作用最强的屋顶，其次是东、西墙，根据计算经验，在外围护结构的传热量中，墙体部分相对于屋顶部分是很小的，忽略之后对计算结果的影响不大。所以在实际工程计算中，对于由围护结构传入舍内的热量，可忽略墙体部分而只计算经由屋顶传入的热量。
为消除余热，畜禽舍最大夏季通风量计算公式为：
L=m³/s
式中 Q——畜禽舍内需排出的多余热量（显热），J/s；
——空气的定压质量比热容，可取＝1030J/(Kg.℃)；
——空气密度，通风量按照进风量计算时取=353/(+273)，通风量按照排风量计算时，取=353/(+273)，kg/m³；
——进入畜禽舍的空气湿度，当未对进风进行降温处理时，，℃。
——畜禽舍排风温度，当通风量不大，舍内气温分布较均匀时可近似取；
——夏季通风舍外计算气温，℃；
——夏季畜禽舍内允许的适宜气温，℃；
夏季舍内多余热量Q包括畜禽散发的热量和舍外综合温度通过围护结构传入的热量。
Q＝n＋— W
式中 ——眉头畜禽在舍内空气温度条件下散发的显热量，W/头；
n——畜禽舍内饲养的畜禽数量，头或只；
——室外综合温度通过围护结构传入的热量，W；
——由地面及其他潮湿表面蒸发水汽所消耗的显热量，W。
由公式可知，夏季畜禽舍进出风口的温度差越小，则需要送入畜禽舍的新鲜空气量就越多，。实际上通风换气量的的增加是具有一定限度的，因此，一方面这会大大增加通风机的功率；另一方面如果过多的增加通风换气量，畜禽舍周围的气流速度过大，在生理上也是不利的，因此畜禽舍进出风口的温度差值的确定需要经过技术经济比较。
（2）最小冬季通风量的确定
在冬季，畜禽舍通风系统应该排除多余的水汽，如果畜禽舍通风换气量足以排除畜禽呼吸和体表散发的水汽，一般也就能同时满足通风换气的其他功能，例如供氧、排除二氧化碳和氨等有害气体以及灰尘和臭味等。
冬季的室外设计温度应根据当地的气候条件来选择，按《采暖通风与空气调节设计规范》，应采用冬季通风室外计算温度，它是历年一月份平均温度的平均值。当畜禽舍需要提供补充热量时，则应采用采暖室外计算温度。
如根据畜禽舍热量平衡关系确定通风量，有：
L=m³/s
式中 ——空气的定压质量比热容，可取＝1030J/(Kg.℃)；
——空气密度，通风量按照进风量计算时取=353/(+273)，通风量按照排风量计算时，取=353/(+273)，kg/m³；
——冬季通风舍外计算气温，℃；
——畜禽舍内的气温，℃；
——通风空气排出的热量（显热），W。
＋—— W
式中 ——畜禽产生的显热量，W；
——采暖设备的加热量，W；
——外围护结构的耗热量，W；
——畜禽舍内用于蒸发的水分的显热量，W。
根据以上关系，显然通风量越大所需补充加温热量越多，而从节约加温能源的考虑采用尽可能少的加温热量的情况下，按以上关系确定的通风量可能很小甚至为负值，将不满足排除多余水汽和其他有害气体等方面的要求。所以冬季应按排除多余水汽的要求确定所需的最小通风量，在此基础上按上述能量平衡关系确定加温热量。
排出多余水汽的通风换气量：
L=m³/s
式中 ——舍内空气的含湿量，kg/；
——舍外空气的含湿量，kg/；
W——畜禽舍内需排出的多余水汽量，kg/s。
W＝＋
式中 ——畜禽蒸发的水汽量，kg/s；
——舍内各种表面水汽蒸发量。