全熱回收養殖用新風機可行性分析

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機在普通建筑中應用已經較為廣泛。畜舍作為養殖類建筑，其舍內空氣成分及溫、濕度條件有別于普通建筑，本文主要分析了全熱回收新風機應用于養殖建筑進行通風換氣的技術可行性。

關鍵詞： 全熱回收新風機;養殖建筑

畜舍環境對于家畜正常的生長和繁殖具有重要影響，進而事關大眾餐桌安全[1]。以豬舍為例，豬舍內的有害氣體主要是氨氣、硫化氫等。當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病概率[2-5]。同時畜舍塵埃是微生物的載體，通風不良塵埃更能促進各種微生物的繁殖。所以，良好的通風是畜舍內的內部環境的有效手段[6]。但冬季時在寒冷地區由于保溫需要，畜舍會盡量密閉，通風受到限制，導致舍內空氣惡化。為了解決通風和保溫的這一矛盾，采用熱回收的通風設備或系統，充分回收舍內空氣的熱量，對新風進行預熱，既能保證通風換氣需要，又能保證舍內溫度[7，8]。目前常用的空氣熱回收設備主要分為顯熱回收和全熱回收兩個類型，其中全熱回收設備不但能回收排風顯熱，還能回收排風潛熱進行新房預熱，通風換氣同時可有效保證室內溫度。目前，全熱回收新風機在普通建筑中應用已經較為廣泛。畜舍作為養殖類建筑，其舍內空氣成分及溫、濕度條件有別于普通建筑，因此課題組針對全熱回收新風機在畜舍中應用的技術可行性進行了分析。

1 全熱交換裝置形式

目前應用廣泛的全熱交換裝置通常為轉輪式和膜式兩種結構。轉輪式全熱交換器效率較高，但新風與排風之間存在一定的相互滲漏，存在新風污染可能。膜式全熱交換器結構簡單，成本較低，但其效率低于轉輪式，通常為50%～80%。此外，國內外還有通過液體循環環路對新風和排風實現熱量交換的熱交換裝置，該裝置可完全避免新排風交叉污染，系統布置也較為靈活，但系統較為復雜，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，應綜合考慮建筑需求進行選擇。畜舍選用膜式全熱交換器，可充分回收排風中的動物散熱散濕量，且由于排風中含有一定量NH3，可緩解全熱交換器冬季的結霜問題。

2 通風量的考慮

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

L= Kx y2-y0? ?（1）

其中，L為所需通風量，m3/s;x，為有害氣體散發量，mg/s;y2為舍內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，通常取6-10。

3 通風氣流組織及通風控制

冬季通風時，通風促進舍內空氣流動，加快了動物的對流散熱，為了避免對動物產生不利影響，通風的氣流組織應該考慮如下：

（1）避免冷風直吹。冬季通風不應形成冷風直吹動物，應控制送風高度、方向和風速。例如從高處均勻將預熱的新風送入舍內各處。

（2）避免送風和排風氣流短路。畜舍通風控制策略上的研究目前不多見。畜舍內因為空氣組分復雜，同時又有溫度需求，因此控制通風量及運行時間時，應綜合舍內二氧化碳含量，刺激性氣體含量以及空氣溫度和濕度等參數綜合考慮。通風時，對于冬季舍內溫度，可根據動物生理需求設定臨界溫度。根據養殖舍內空氣質量標準監測刺激性有害氣體水平，確定通風系統運行強度和時間。

綜合來說，冬季畜舍內通風時必須的，通過熱回收，舍內溫度是可控的。為了保證通風換氣效果和溫度，需要綜合考慮通風量、通風氣流組織和控制策略，從而營造適合動物生長的舍內環境。

參考文獻：

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[6]呂金虎，宋臻.我國畜禽舍機械式降溫系統的研究與發展現狀[J].農機化研究，2007，4：178-180.

[7]胡玉秋，楊云洲，張玉穩，范軍.寒冷地區冬季通風熱回收裝置設計探討[J].節能，2019（5）：72-74.

[8]李琴，劉鵬，劉中英，翁巧琴，吳中紅.民用一體式熱回收通風設備在空調降溫兔舍內的環境調控和節能效果研究[J].家畜生態學報，2017（9）：44-50.

基金項目： 本研究獲得2018年國家級大學生創新訓練項目《全熱交換養殖用新風機》和2019年青島農業大學大學生創新訓練項目支持（項目號：201810435045X）