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畜牧环境:猪舍机械通风设计工作表

来源:畜牧环境 2019-01-24 15:38:08| 查看:

 

此工作表的目的是指导你通过一个简化过程来选择通风系统的组件。这将帮助你决定风扇、进气口以及如何设置控件来创建所需的环境。通风设计是一个重要因素,它不但能确保您的动物健康、优异的生产率,以及工人的健康,而且如果通风没有设计好,将会浪费很多的能源,所以不应该掉以轻心。想要得到超出简化方法的完整系统设计,我们应该寻求农业工程师的指导。

 

第一步,确定最低通风率(W

 

最低通风率, W表示是指在寒冷天气,热损失达到最小的同时,维持室内空气质量和湿度的通风率。请使用推荐的通风率(见表1),来确定维持正常空气质量所需要的空气交换量。要想计算最小通风率,通风空间内动物的数量、大小必须是已知条件。每分钟每立方英尺空气量(CFM)等于动物的数量乘以冷空气的速率。

 

最低通风率计算公式(W):

 

W=动物的数量*冷空气的速率(每分钟每立方英尺/每头动物)=CFM

 

1.

一个包含24个产仔的产房的最低通风率是多少?

W= 24×20 cfm= 480cfm

 

1, 推荐通风率*

*来自MWPS-8“猪舍及设备手册中西部规划服务,埃姆斯,爱荷华州。

 

第二步,确定最大通风率(S

 

最大通风率, S表示是炎热的天气条件下最高通风率。一旦室外温度超过目标室内温度,最好的通风系统可以做的是移动空气,保持室内温度只比室外温度高几度。这是使用类似例1的计算的程序。动物的数量乘以推荐(表1)的热空气的速率。

 

最大通风率计算公式(S):

S=动物的数量*热空气速率(cfm/个)=CFM

2.跟例1相同的条件下,最大通风率是多少?

S= 24×500cfm/= 12000cfm

 

步,确定两个中间通风阶段(I1I2

 

在大多数机械通风系统应该至少有4个通风阶段:一个是基于冷空气速率,一个是基于热空气速率,还有两个是介于两者之间。在实践中,阶段的数目将取决于通风率和可用风扇的适用性的总跨度。通常情况下,最好从较小的风扇开始启动,这样可以防止,在冷空气环境下,随着通风速率的变化,温度的不断波动。许多动物养在同一个房间的情况下,系统超过四个通风阶段是很普遍的。这些风险阶段的算法也是用类似的方式。

 

中间阶段通风率计算公式(I1):

I1=                            

中间阶段通风率计算公式(I2):

I2=

3

跟例1和例2一样的前提下,中间两阶段的通风速率是多少?

I1==2400cfm

I2==6240cfm

 

第四步,确定每个通风阶段所需风机的容量

 

每个通风阶段一旦确定,每个阶段风扇提供的合适速率应该选好。从制造商那里直接拿过来的风扇很可能不能达到我们需要的速率,可能需要进行调整。每个阶段风扇大小的计算(如下)。第一阶段(W)将提供连续运行的风扇。冬季风扇,推荐使用0.125或者0.1英尺的静态水压速率(阶段WI1)。夏季风扇,推荐使用0.050.08英寸的水静压速率(阶段I2 S)。在某些应用中最低通风率小于最小风扇,可以通过使用变速控制器来实现。

 

风扇数据测试是为了找到和计算尺寸相匹配的风扇。风扇测试数据可从空气运动和空调协会(AMCA),或从生物环境和结构系统实验室(BESS)在伊利诺伊大学(IL-99)获得。

 

更多关于风扇的信息,请参阅家畜和家禽通风风扇的选择,“PM-1587

 

最小通风风扇=Wcfm

第二个风扇=I1-W=cfm

第三个风扇=I2-I1=cfm

第四个风扇=S-I2=cfm

 

4.用前面例子里计算的风扇阶段,计算每个阶段合适的风扇尺寸。

最低通风风扇= 480cfm

第二个风扇=2400-480cfm=1920cfm

第三个风扇=6240cfm-2400cfm=3840cfm

第四个风扇=12000cfm-6240cfm=5760cfm

 

一个8英寸的风扇能够传递521cfm/0.1英尺水。这就是我们选择的最小连续运转的通风风扇。同样,一个16英寸的风扇能够传递1950cfm/0.1英尺水。18寸的风扇速率相当于3720cfm/0.05英尺水。在这里我们用较低速率,因为这是用于夏季的风扇。也就是说有3个阶段,将提供6191cfm。要完善我们的系统,需要寻找一个风扇能够提供接近5809cfm12000-6191.24寸的风扇能提供5900cfm/0.05英尺水。综述,实际的风扇阶段如下。

 

2.实际风扇阶段

实际风扇测试数据来自农业通风风扇,性能和效率,1997 伊利诺斯州大学,适用于中西部计划服务。

 

连续阶段和第二阶段的风扇是用0.1英尺水来选择的,第三阶段和第四极阶段用的是0.05英尺水。

 

第五步,确定进风口的大小和类型

 

进风口有两种,一种是连续槽入口,一种是自动调节的。这两种将分开阐述。

 

连续槽入口

 

如图1,连续槽入口,通过天花板侧壁带来新鲜空气。一般来说,这些类型的建筑物有铰链挡板门在屋檐上,它们在冬季关闭,以使暖空气从阁楼口进入。在夏季,同样的门会打开,让冷空气进入。进风口在不同的季节是通过人工调节的,进风口在25寸左右的建筑的一端使用,或者安装在25-40寸建筑的两端。更宽的建筑则会增加中央进风口。入口挡板尺寸的调整以进入空气每分钟800英尺的速度为准(4.064m/s)。这样空气能更多的进入,室内空气得到很好的混合。进风口应该足够大,达到能够适应炎热天气的通风量。连续进风口应该与侧墙风扇相距5英尺。下面的公式用来计算进风口的大小,需要的空气速度是800英尺每分钟。(fpm)

 

 每个通风阶段进风区域打开(Ax):

 

X阶段通风率/800fpm=   sqfeet

 

进风口打开的宽度(Ix):

 

5A

 

在分娩房子的例子中,建筑是66英尺长。因为它是一个相对窄的建筑(窄于25英尺),只有一个檐有一个连续槽入口,在其相反的侧壁将安装风扇。在这个例子中,侧壁进风口66英尺。使用例4中的阶段通风率计算通风口开头的尺寸。

 

最小通风孔:

 

A1=521cfm/800 fpm=0.65 sq feet

(I1)=0.65sq feet/66 ft *12in/ft=0.12 in

 

第二阶段

 

A2=2471cfm/800 fpm=3.1 sq feet

(I2)=3.1sq feet/66 ft *12in/ft=0.56 in

 

第三阶段:

 

A3=6191cfm/800 fpm=7.7 sq feet

(I3)=7.7sq feet/66 ft *12in/ft=1.4 in

 

第四阶段:

 

A4=12091cfm/800 fpm=15.1 sq feet

(I4)=15.1sq feet/66 ft *12in/ft=2.8 in

 

这个天花板的进风口的开口应该比最大的开口(2.8英寸)还大。这种在天花板上的开口可能会至少4英寸宽(参见图1),铰链的挡板门将用于设置实际开口。可以看出,在例5A,冬季通风率需要一个小的开口以创造适当的空气速度。当使用连续槽进口,这是很难管理,因为铰接挡板容易翘曲,空白比预期的大或者小。这将导致在某些地方和静止的空气产生气流。另一种方法是使用自动调节入口。

 

商用自动调节入口

 

商用自动调节进风口,图23,提供最大气流等级。典型的最大额定值进风口是600 cfm800cfm,与1200cfm,但其他的也可以。构建的模型有一个方向,两个方向或四个方向的空气传送。与风扇等级不同,他们不是来自一个独立的实验室,但由制造商设定。这些入口通常是间隔开来以便提供良好的空气分布。在冬季通风率有一般太多进气口_以保持适当的空气速度,因此,具有良好空气混合。大部分进风口是能够关闭,所以一个典型的策略是,关闭所有其他入口直到需要较高通风率。进风口将适应不断变化的静态压力,即使用更多的风扇,但他们应季节性的调整,以保持合适的空气速度。

 

在某些情况下,选择进风口的数量,更多的是考虑均匀分布,而不是空气速率。找到入口,不传送空气的,他们距离一般不超过10-12英尺。传送空气的,他们距离不超过25-30英尺。

 

 5B.

 

在分娩舍例子中,建筑是66英尺长,有2行,12个母猪限位栏。用双面天窗,确定大小,数量和进风口的位置。用例4中的通风阶段速率。在我们的例子中,12091cfm是风扇设计的最大能力。也就是说需要10-1200cfm进风口(每6英尺一个)。但是,因为一排有12个限位栏,如果每对限位栏有个通风口,空气将会更好的分布。因此,我们选择12-1200cfm的双向进风口,每5英尺一个。冬季的时候,每隔一个的进风口将会关闭,这样会让更多的空气通过打开的进风口流入。这样能促使空气更好的流过天花板因此空气得到很好地混合。进风口应该按照800cfm来进行调整。冬季的空气混匀比夏季来的更重要。进风口得调整这样空气摄入的角度会发生改变,会直接打到母猪的背上。这是一个让母猪降温的好方法,只要气流不会让仔猪感到寒冷。

 

第六步,确定所需的阁楼开口

 

当使用天花板进风口,开口让空气从外面进入阁楼开口,这点往往被忽视。如果这些开口太小了,他们会限制空气进入,阻止进风口规律的气流。为了防止气流受限,每400cfm应该有一个一平方英尺的开口(风速2.032m/s)。这个开口应足够大,以适应炎热的天气通风率。部分开口可能在冬季会关闭。

 

阁楼开口公式 (AO):

 

6

 

在前面产房的例子中,为了防止在冬季和夏季天花板进风口的气流收缩,阁楼开口需要多大?应使用的最大通风率计算,在这种情况下,夏季使用第4阶段,冬季使用第二阶段。因为在冬季的时候,第二阶段会运行,计算阁楼开口的时候应该用最小通风率。用第二阶段来计算阁楼开口大小,可以防止冬季第二阶段风扇在运行的时候,限制了空气气流。

 

冬季:(AO=2471cfm/400cfm=6.2 每平方英尺阁楼开口

夏季:(AO=12091cfm/400cfm=30.2 每平方英尺阁楼开口

 

夏季,阁楼的开口应该大于30平方英尺。这个可以通过百叶窗、屋檐通风或者脊通风口来实现。这个尺寸应该根据实际开口大小来计算而不是整个百叶窗的大小。如果使用小开口,实际可用的开口只有66%。在冬季,只需要开6.2平方英尺,北侧的开口应该关闭以防止雪飘进阁楼。这是基于第二阶段的需要,以防止间歇天气中系统的窒息。

 

第七步,确定自动调温器的设置

 

恒温器应该这样设定,当炉子开着的时候,除了最低通风率的时候所有风扇都应该关闭。温度应设定在一个对猪来说舒适的水平。初始设置参照 猪的热环境准则”ISU出版Pm-1586 。观察猪的反应来调整温度。其他阶段根据控制器的精度来设置,3-5度。

 

7

假设在产房当用保温灯维持小猪温度的时候,我们想要维持680F的室温,温控器在通风和加热阶段应该怎样设置?

 

通风阶段如下:

* 加热所需容量可能会在MWPS-8猪舍手册建议。推荐设置是3000btu/每小时每头产仔母猪,350btu/每小时每头保育猪,600btu/每小时每头育肥猪,1000btu/每小时每个配怀猪。

 

 

第八步,画出系统

 

绘制通风系统,包括风扇,进风口,加热器和温控器的位置。

 

总述

 

这个方法就是用设计简单系统的原则来设计机械化的通风系统。这个方法总结了好的通风设计的关键方面来帮助你扩展通风系统的知识。在通风系统的操作和故障上,这对你和建筑、设备承包商一起工作很有帮助。

 

一个运转良好的系统设计是至关重要的。如果没有匹配的风扇,进风口和控制器,通风系统将不会创建一个合适环境,这可能会影响猪的健康和生产力,工人健康和能源成本。合理的设计是至关重要的,不应该掉以轻心。

 


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