猪场常见的设施设备改善有需求,都有哪些优点?

供稿:猪猪侠

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    经历了近十几年现代化猪场的建设,尤其是近几年的快速建设期,我国猪场设施设备自动化的水平长足进步,应对各种生物安全风险也形成了各种配套设施设备方案。但依然有相当比例的猪场,存在着各种问题或待改善点,为了应对未来新的竞争环境,如何针对已有建设猪场不断改善设施设备应对未来挑战,是后续一段时间需要解决的核心问题。本文梳理了目前猪场常见的一些改善需求。

     

     

     

    生物安全措施带来的通风挑战

     

     

     

    问题1:增加不锈钢防蚊蝇网,影响通风效果

     

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    问题原因:不锈钢防蚊蝇网对于通风会产生较大阻力,影响通风量进而影响通风效果,对生产成绩产生影响

     

     

     

    改善方案:纱网一般经验上取进风面积的2-3倍,以减少对通风的影响。

     

     

     

    猪舍湿帘外侧安装不锈钢防蚊蝇网

     

    1 猪舍湿帘外侧安装不锈钢防蚊蝇网

     

     

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    问题2:采用实体隔栏,影响通风效果

     

     

     

    问题原因:出于防疫考虑,很多猪舍采用了实体隔栏的方式,传统的隧道式通风,猪活动区域很难形成有效风速,导致夏季降温效果差,生产成绩降低。因此对于是否加设实体隔栏存在一些争议,目前可以确定的有以下一些情况。

     

     

     

    1)实体隔栏无法避免栏间的空气流通

     

     

     

    2)实体隔栏可有效减少猪只口鼻接触

     

     

     

    3)增加实体隔栏的隧道通风猪舍,如不额外增加设备无法对猪活动区域提供有效风速

     

     

     

    改善方案:针对隧道通风猪舍给出以下建议

     

     

     

    1)单个单元存栏较少的项目,建议结合兽医意见,取消实体隔栏

     

     

     

    2)单元较大的项目如采用实体隔栏,可增加扰流风扇或送风管道,对猪活动区域提供风速。

     

     

     

    猪舍内采用实体隔栏

     

    2 猪舍内采用实体隔栏

     

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    空气过滤改造——生物安全提级

     

     

     

    生物安全风险是目前养猪场面临的核心风险,而且新的风险一直在出现,例如蓝耳病新毒株在欧美产生了较大的损失和影响,一些空气过滤猪场也感染了蓝耳病新毒株。新的生物安全挑战需要生物安全体系进一步针对性加强和完善。

     

     

     

    越来越多的项目,尤其是在北方区域的项目,开始考虑进行空气过滤改造。目前做空气过滤改造的目标可以梳理为以下四点。

     

     

     

    1)低成本——降低通风量的同时保障夏季降温

     

     

     

    2)亚高效——MERV14-16

     

     

     

    3)全季节——降低通风量的同时保障夏季降温

     

     

     

    4)正压优先——良好气密性是前提

     

     

     

    其中最核心的部分在于实现降低通风量的同时保障夏季降温效果,这是实现低成本、亚高效、全季节空气过滤的前提。如果通风量无法降低,空气过滤的成本将无法得到有效控制。

     

     

     

    因此如何有效降低通风量成为大家关注的要点,所以出现了各种精准送风的模式。对于精准送风模式而言,夏季降低了通风量,怎么实现猪只有效散热,是一个挑战,以下对比3种方式,分别做一下简单测算。

     

     

     

    假设条件:100kg的育肥猪,舍外空气35℃,60%的相对湿度。采用湿帘降温的话湿帘效率按70%核算,经过水帘后空气温度30℃,87%的相对湿度。风管送风假设在猪活动区域形成2m/s风速。具体计算过程请大家参照艾奥瓦州立大学的Dr. Steven Hoff在《Livestock Housing》一书中的测算。

     

     

     

    1)湿帘降温+风管送风

     

     

     

    热对流散热71 W,热辐射散热 74 W,呼吸散热 123 W,体表水分蒸发散热0 W。以上四种散热方式合计总散热潜能268 W

     

     

     

    2)风管送风+猪只喷淋

     

     

     

    不采用湿帘,采用喷淋系统假设打湿30%猪体表,2m/s风速。计算主要散热途径的散热量,热对流散热21 W,热辐射散热19 W,呼吸散热152 W,体表水分蒸发散热 446 W。以上四种散热方式合计总散热量潜能638 W

     

     

     

    3)湿帘降温+风管送风+猪只喷淋

     

     

     

    热对流散热71 W,热辐射散热 74 W,呼吸散热 123 W,体表水分蒸发散热399W。以上四种散热方式合计总散热潜能667W

     

     

     

    可以看出采用喷淋方式大幅提高了猪只的散热潜能,进气前端增加湿帘提高降温潜能幅度相对有限。对于精准送风而言喷淋是可行的方式,但是喷淋系统需要注意以下两点。

     

     

     

    1)喷头选择要能打湿足够的体表面积,水从猪体表流走不能带走多少热量,从体表蒸发才行。分娩猪舍采用扇形喷头是有效的方式。

     

     

     

    2)喷淋控制时间非常关键,开启时间足够打湿猪只体表即可,要留出足够体表蒸发干燥时间。如果栋舍较大可采用分组控制,错开喷淋时间,避免湿度过大。

     

     

     

    结合以上分析,针对空气过滤改造项目有以下建议

     

     

     

    1)针对大栋小单元猪舍改造和新建项目,可以采用图3所示方案

     

     

     

    湿帘外侧增加空气过滤隔间,走廊位置增加正压送风风机,舍内采用全季节风管送风,配合喷淋降温系统,并针对性改善猪舍气密性。

     

     

     

    大栋小单元猪舍空气过滤改造方案示意

     

    3 大栋小单元猪舍空气过滤改造方案示意

     

     

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    2)对于传统大栋美式猪舍,改造方式目前有多种,优缺点如下

     

     

     

    ①按照图4所示正压空气过滤模式改造

     

     

     

    可实现亚高效、全季节、正压优先这三点目标,但成本较高。屋顶空间需要做保温气密改造且需要定期维护,原有通风设备需要进行大比例更换。

     

     

     

    正压空气过滤猪舍通风模式示意

     

    4 正压空气过滤猪舍通风模式示意

     

     

     

    ②采用负压空气过滤、美式通风方式进行改造,湿帘外侧、吊顶进风口增加亚高效过滤器

     

     

     

    可实现亚高效、全季节的目标,但成本依然较高(相较正压过滤改造猪舍改造费用有所降低),原有通风设备需要进行大比例更换。

     

     

     

    ③猪舍侧墙加设空气过滤机组通过风管向猪舍内送风

     

     

     

    一般只针对冬季通风实现亚高效空气过滤,可以实现低成本、冬季亚高效和正压优先三点目标,但是无法实现全季节空气过滤,且猪舍依然要做气密性加强的改善依然存在其他季节的生物安全风险。

     

     

     

    针对以上项目存在的问题,针对大栋美式猪舍的空气过滤改造,建议采用夏季舍内送风管提供猪活动区域风速,结合过滤器分布设置,实现低成本、亚高效、全季节、正压优先这四点空气过滤目标。图5为大栋配怀舍、育肥舍通风管CFD模拟示意。

     

     

     

    通风管轴心空气速度云图

     

    5 通风管轴心空气速度云图

     

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    空气过滤方案的注意要点

     

     

     

    实现空气过滤低成本,需要采用精准送风加喷淋降温的方案保障降温效果,该方案相较传统美式通风模式复杂度大幅增加,需要针对猪舍情况、所处区域气象条件,进行针对性方案模拟、设计,以免出现夏季降温效果无法保障的情况。

     

     

     

    热交换改造——猪舍能耗改善

     

     

     

    热交换是利用排出空气对进入新风进行加热。这一过程实现了排出空气的余热回收。猪舍采用热交换有以下几点好处:

     

     

     

    1、节能。猪舍因为存在有害气体、湿气的产生,所以通风是必须的,冬季一半以上的热量损失是由通风产生的。

     

     

     

    2、冬季气流分布改善。冬季进入猪舍的空气经过热交换加热后,温度升高,气流分布情况会得到改善。

     

     

     

    应用热交换系统降低采暖成本是猪场能耗降本方面最大的潜力点之一。经过合理配置,即使在东北寒冷区域,也可以实现无供暖猪舍,实现降本。保障猪舍良好保温气密性能的前提下,应用热交换系统可以大比例降低空间加热的需求。

     

     

     

    热交换的原理相对简单,但是热交换的形式却有多种。本文讨论的主要是空气对空气型的热交换系统。在猪舍应用的热交换系统常见的有以下几类:

     

     

     

    1、集成式热交换设备。单个设备通风量从几千立方米每小时到几万不等,装在猪舍侧墙。国内外多个厂家提供多种类型设备。

     

     

     

    优点:设备集成度高,设备不占用舍内空间,改造项目可灵活加设

     

     

     

    缺点:投资相对较高,热交换效率相对较低

     

     

     

    2、舍内管道式热交换系统。在舍内上部空间布设热交换管道,与舍内空气形成热交换。

     

     

     

    优点:投资低,改造项目可灵活加设

     

     

     

    缺点:占用较多舍内空间,热交换效率相对较低,结露问题

     

     

     

    3、地沟管道式热交换系统。通过热交换管道与地沟通风结合,在地沟内形成热交换。

     

     

     

    优点:投资相对较低,热交换效率高

     

     

     

    缺点:改造项目需做土建适配,清理困难

     

     

     

    无论采用哪种形式的热交换系统,热交换系统的设计要与项目所在地气候条件,猪舍类型、饲养量,猪舍冬季送风系统设计等充分结合,如为改造类项目还需要考虑原有猪舍建设情况,所以系统的设计非常重要,需要一场一策,一舍一策。

     

     

     

    结语

     

     

     

    本文对目前猪场常见的一些改善需求进行了说明,并提出了相关建议,希望对读者有所帮助。


    (审核编辑: 猪猪侠)

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