一种禽舍纵向通风设计方法

摘要

本发明公开了一种禽舍纵向通风设计方法，包括如下步骤：S1.确定禽舍内禽类的品种、数量N、平均体重Gpj以及地理位置；S2.计算禽舍长宽高L×W×H，布置进风口、集蛋设备、饲养设备(笼架或架板)、清粪设备、照明设备、走廊、遮阳板、控制室或过渡室、排风口，确定核心饲养区纵向长度L0；S3.计算禽舍核心养殖区最大允许长度L0max；S4.比较L0和L0max的相对大小，判断L0温度设计是否合理。本发明能够避免复杂的建模和计算过程，节约成本，适应快速工程需求；避免传统方法只能保证通风量和风速达标而不能保证空气温度达标的情况；还可用于其它纵向通风场所，比如隧道通风、矿井通风等。

说明书

技术领域

本发明属于通风工程的设计方法领域，具体地说，涉及一种禽舍纵向通风设计方法。

背景技术

畜牧养殖场的禽畜舍主要采用开放式与密闭式两大类型。开放式主要依靠自然通风和自然光照控制舍内环境。密闭式，又称环境控制禽畜舍，主要通过人工光照、机械通风来控制舍内环境。随着禽业发展，禽舍的集约化程度越来越高，养殖规模越来越大，密闭式禽舍越来越多，禽舍尺度越来越大。密闭式禽舍又分平养禽舍和笼养禽舍，前者主要用于种鸡或肉鸡饲养，后者主要用于商品代蛋鸡养殖。机械通风是保障密闭式禽舍空气环境的必要手段，常用通风类型主要有横向通风和纵向通风两大类，其中横向通风主要用于冬季仅需最小通风量条件时；纵向通风主要用夏季或过渡季节需要较大通风量时。

关于禽舍空气环境控制，国内外设计和研究现状如下：

(1)《NYT388-1999畜禽场环境质量标准》、《NYT1167-2006畜禽场环境质量及卫生控制规范》给出了禽舍具体空气参数的控制标准、监测方法和技术保障原则，但是，没有给出通风设计的具体方法和公式。

(2)《GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》、《GB50019-2015工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》、陆耀庆主编《实用供热空调设计手册(第二版)》、《ASHRAE_Handbook》等各种国内外暖通空调类设计规范和手册给出了民用或工业用建筑通风量的确定原则和具体计算公式，禽舍通风设计可以用来参考计算通风量，并可以通过控制流速设计禽舍长宽高尺寸以及进排风口，进而布置舍内饲养设备。但是，实践证明满足通风量和风速的禽舍并不一定能保证舍内温度满足控制要求。也就是说，现有设计方法只能给出通风量并校核舍内风速，并不能校核舍内空气温度，也不能明确指导纵向通风的适用长度。

(3)一些科研人员尝试用CFD(Computational Fluid Dynamics)技术研究禽舍内部详细的温度分布和通风效果，但是这些工作都是针对已建禽舍进行预测。虽然CFD技术也可以用于拟建禽舍的通风模拟，但是对使用人员的理论知识水平要求较高，而且需要对每一个具体禽舍建立模型，需要大量的人力、物力和时间成本，所以，CFD技术不能满足快速工程设计的需要。

纵向通风作为禽舍超大风量时主要通风方式，目前的标准规范给出的方法只能计算通风量，保证舍内风速达标，不能保证温度控制要求，不能指导纵向通风的适用长度，使设计人员无所适从，难以保证工程质量；而研究方法又不能满足工程设计的快速需求，给工程设计带来不便。

但是，采用纵向通风的禽舍一般都类似隧道，舍内气流组织、温湿度和污染物浓度分布规律都有统一的规律。这种规律表现为：首先，空气从禽舍一端进风口进入，经过一段长度的空间风向调整为顺隧道方向(纵向)，风速调整为大小均匀；然后，空气以活塞风的形式向前推进，流过核心养殖区；最终，流过核心区的空气在禽舍另一端汇集，并通过风机从排风口排出。在核心养殖区，一般布置饲养禽类的架板或笼架；如果是蛋鸡舍，笼架两端分别有集蛋器和清粪器。架板上或笼架内饲养的禽类一般均匀分布，即热源和污染源的强度不变。那么，在核心养殖区随着空气向前推进，舍内温度、相对湿度、污染物浓度都以线性规律逐渐升高，升高到一定程度则不能满足饲养要求。纵向通风一般是禽舍最大通风量时的通风方式，舍内温度往往是最关键的控制参数，即最高温度满足要求，其它参数一般也能满足要求。

发明内容

本发明提供了一种禽舍纵向通风设计方法，其目的在于，根据纵向通风禽舍内温度分布规律，提出核心养殖区最大允许长度的概念，形成一种既保证通风量和风速，又保证温度的设计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种禽舍纵向通风设计方法，包括如下步骤：

S1.确定一栋禽舍内饲养禽类的品种、数量N、禽类平均体重G

S2.计算禽舍的长宽高L×W×H，布置进风口、集蛋设备、饲养设备(笼架或架板)、清粪设备、照明设备、走廊、遮阳板、控制室或过渡室、排风扇，确定核心饲养区纵向长度L

S3.计算禽舍核心养殖区最大允许长度L

S4.比较L

优选地，所述步骤S2中L

S200.根据禽类的品种、数量、禽类平均体重，计算禽舍参考通风量V’；

V’＝q×G

V’——禽舍参考通风量，m

q——禽类单位体重通风量，m

G

N——饲养禽类的数量；

S201.根据禽舍参考通风量V’和参考纵向风速v’，计算禽舍横截面的参考面积F’，确定禽舍横截面的实际宽高W×H和实际面积F，使F近似等于F’；

F’＝V’/v’ (2)

F’——禽舍横截面的参考面积，m

v’——参考纵向风速，m/s，可查该品种禽类的饲养手册；

S202.根据禽舍宽高W×H、鸡笼的宽高w

W＝w

w

w

R

R

H＝h

h

C

h

h

S203.根据横截面上笼架的布置、单个鸡笼纵向长度l

C

C

n

L

l

S204.根据参考进风速度v

n

n

v

f

S205.根据参考排风口速度v

n

n

v

f

S206.根据笼架列的布置，查该品种禽类的饲养手册，在每列笼架的两端分别布置集蛋器和清粪器，确定集蛋器纵向长度L

S207.根据进风口、核心饲养区和排风口的相对位置，确定进风整流长度L

S208.根据控制室、过渡室、走廊、遮阳板等空间布置，确定其它纵向占用长度L

S209.根据进风整流长度L

L＝L

L——禽舍设计长度，m；

L

L

L

L

L

L

S210.根据参考排风扇数量n

V

V

S211.根据实际通风量V和禽舍横截面实际面积F，计算禽舍实际纵向风速v；

v＝V/F (11)

S212.校核禽舍实际纵向风速v，如果v在该品种禽类的饲养手册推荐的饲养风速范围内，则设计满足风速要求；如果不在推荐的饲养风速范围内，则不满足风速要求，应回到步骤S201；

优选地，所述步骤S3中L

S300.根据禽舍所在地理位置，确定夏季最不利气候条件，一般取所在城市的夏季空气调节室外计算干球温度和湿球温度，要求高时可取更保守的参数，选择制冷降温方式和设备，查制冷设备的性能曲线，确定最高进风温度T

S301.根据禽类的品种和禽类平均体重，查该禽类品种的饲养手册，确定禽类可忍受的最高空气温度，即禽舍最高允许空气温度T

S302.根据禽舍中饲养禽类的数量N、禽类平均体重G

S＝(N×G

s

n

s

S303.根据核心养殖区热源强度S，确定纵向单位长度的空气温度，即纵向空气温度梯度ΔT；

S304.根据舍内实际风速v，确定核心养殖区最大允许长度的综合修正系数α；

S305.根据最高进风温度T

L

L

α——核心养殖区最大允许长度的综合修正系数；风速增加，禽类可忍受的最高空气温度升高；污染物浓度增加，禽类可忍受的最高温度降低，因此，实际风速v速超过禽类适宜风速范围的上限时，该系数可取大于1；实际风速v低于禽类适宜风速范围的下限时，该系数可取小于1，一般情况下，实际风速v都会设计在禽类适宜风速范围内；而最大通风量时，污染物浓度一般都能满足要求，所以，该系数可取1；

T

T

ΔT——纵向空气温度梯度，℃/m；该参数由热源强度S决定，对一般平养种鸡舍和笼养蛋鸡舍，核心养殖区主要人员有禽类散热和照明散热，夏季热源强度约300w/m

优选地，为了充分发挥纵向通风的潜力，降低禽舍初投资和运行能耗，宜使L

优选地，如果步骤S4中出现L

优选地，如果步骤S4中L

优选地，所述禽舍核心养殖区最大允许长度的计算公式及基本原理还可以用于其它符合纵向通风原理的纵向通风工程，比如隧道通风、矿井通风。

优选地，若以禽舍内污染物浓度为研究设计对象，可依据浓度梯度和允许最高浓度计算纵向最大允许长度，再根据温度梯度和气流组织的特征进行修正。

有益效果：与CFD研究方法相比，本发明能够避免了复杂的建模和计算过程，节省人力、物力和时间成本，适应快速工程需求。与目前规范和标准给出的设计方法相比，增加了核心养殖区最大允许长度的计算和校核，即舍内最高空气温度的校核，避免了传统设计方法给出的通风量和风速达标而舍内设计温度却不能满足要求的情况。核心养殖区最大允许长度既可以指导拟建纵向通风禽舍长度设计，又可以判断已建禽舍的通风设计是否合理。

附图说明

图1为本发明利用纵向通风禽舍核心饲养区最大允许长度进行通风设计的技术路线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，灰色部分是目前规范和标准能够完成的步骤和内容；白色部分是利用本发明能够完善的步骤和内容。

实例一，宁夏银川笼养商品蛋鸡舍纵向通风设计：

S1.海兰褐商品蛋鸡，113280只/栋，70周平均体重2.0kg，宁夏回族自治区银川市。

S2.单位通风量q＝4.0m

V’＝4m

S3.选择假定风速v’＝3.50m/s，设计鸡舍的横截面尺寸：宽W＝11.00m，高H＝6.5m，纵向长度L＝128.00m。

S4.布置4列108.50m×1.30m×4.70m的笼架，笼架西端有长1.60m清粪器，东端有长2.70m集蛋器。蛋鸡均匀分布，平均散热强度为200w/m

S5.靠东部山墙的南北侧墙耳房上各布置2个18.30m×1.50m的湿帘风口；西端山墙布置18台直径1.40m的风机，额定工况下单机风量50970m

S6.根据实际通风量V＝917460m

S7.实际风速v＝3.56m/s，满足海兰褐商品蛋鸡适宜风速范围(2～4m/s)内，风速设计合理。

S8.进风整流长度L

S9.集蛋器纵向长度L

S10.清粪设备布置在排风汇集长度内，清粪器纵向长度L

S11.西端走廊也在排风汇集长度内，排风汇集长度L

S12.湿帘耳房前布置过渡室，过渡室纵向长度3.8m，东端走廊5.40m，则其它纵向占用长度L

S13.核心养殖区设计长度：

L

S14.查GB50736-2012附录A得银川市夏季空气调节室外计算干球温度31.2℃，湿球温度为22.1℃，选择直接蒸发冷却技术(湿帘窗)对进风进行降温，新风过湿帘窗后温度降可至比室外计算湿球温度高1.0℃，则最高进风温度T

S15.查海兰褐商品蛋鸡的饲养手册，饲养温度范围为21～27℃，确定禽舍最高允许空气温度T

S16.核心饲养区平均热源强度S＝300w/m

S17.因舍内实际风速v＝3.56m/s在海兰褐商品蛋鸡适宜风速范围(2～4m/s)内，取核心养殖区最大长度的综合修正系数α＝1.0。

S18.核心养殖区最大允许长度：

L

S19.102.30m＜130.00m，即L

实例二，判断实例一的通风设计是否适合内蒙古呼和浩特市：

1、查GB50736-2012附录A得呼和浩特市夏季空气调节室外计算干球温度30.6℃，湿球温度为21.0℃，选择直接蒸发冷却技术(湿帘窗)对进风进行降温，新风过湿帘窗后温度可降至比室外计算湿球温度高1.0℃，则最高进风温度T

2、核心养殖区最大允许长度：

L

3、102.30m＜166.67m，即L

实例三，判断实例一的通风设计是否适合山西省太原市：

1、查GB50736-2012附录A得太原市夏季空气调节室外计算干球温度31.5℃，湿球温度为23.8℃，选择直接蒸发冷却技术(湿帘窗)对进风进行降温，新风过湿帘窗后温度可降至比室外计算湿球温度高1.0℃，则最高进风温度T

2、核心养殖区最大允许长度

L

3、102.30m＞73.33m，即L

本发明不但用于畜牧场禽畜舍通风，还适用于隧道通风、矿井通风等使用纵向通风技术的工程领域，其适用原理和设计方法相同。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。