樓房通風設計初探

訾春波

（青島牧豐環保溫控設備有限公司，山東 青島 266329）

近年來，隨著養豬效益的提高和土地受到制約的因素，很多新建豬場都開始采用樓房豬舍模式。樓房豬舍雖然已出現多年，但大規模使用還處于起步階段，對樓房養豬模式目前還存在褒貶不一的觀點，但無論平層豬舍還是樓房豬舍，通風設計對保證豬舍的空氣質量和溫度舒適度等方面具有非常重要的意義。文章就樓房豬舍的通風設計的幾個方面加以分析和探討。

1 樓房豬舍的選址和布局問題

一個養殖項目設立之初，首先需要考慮的就是選址問題。一是為了生物安全的需要，二是為了減少養殖環節對外部環境造成的污染，還有一個重要之處是要營造一個適合豬只健康生長的小生態環境。

土地資源緊張的南方地區，樓房豬舍多數建造在山區。在平坦地帶，場地空氣流動環境主要取決于周圍建筑的分布，地形影響較小，然而，在坡地或山地就要考慮地形對氣流和溫度造成的影響。一般來說，迎風坡面風速較高，在山脊處風速最大，背風面較小。丘陵或山谷地區，污染物很容易聚集在低洼地區無法散開，從而對附近的地區產生污染。若污染物順著山谷平行移動，則造成山谷的下風向區域污染愈加嚴重[1]。地形對污染的影響還在于由于地形的熱力作用，局部地區發生通過改變近地面氣溫與風的分布規律而形成的局地風。因此，豬場一般不要建在坡底、谷底以及風口地帶，特別是山形凹進去的山坳里，在這種地域容易形成空氣渦流，造成污濁氣體長時間滯留，且冬季潮濕、陰冷，夏季悶熱，傍晚場內臭氣重。要想利用自然通風，豬場應該處于氣流經過的通道上，一般向陽坡和迎風坡更容易獲得熱壓和風壓通風。圖1所示為山地影響主導風示意圖。

相對于平層豬舍，樓房受風面要大的很多，所以，樓房豬舍的群體布局應考慮主導風向和建筑風影區。所謂風影就是建筑背風處所形成的空氣渦旋區，處于該區中的建筑通風換氣的效果要差。風影區面積與建筑形體有關，一般來說，建筑物越高，迎風長度越大，背面的風影區就越大，對其后建筑的通風越不利。一般建議樓房豬舍要與夏季主導風向成銳角關系（30°～60°），可減少對下風向建筑的影響，用地比較經濟。圖2所示為風向入射角。

考慮到養殖工藝的原因，樓房豬舍會采用聯體結構，即兩棟樓之間的距離很近，用連廊（一般是轉豬通道）連接起來。兩棟樓之間的樓間距過近及與主風向平行時，就會形成“狹管效應”，如圖3所示。在高層建筑近地面的轉角處，容易形成不舒適的高速風，一些樓間窄地的瞬間風力就可能大大超過七級。所以，在連棟樓房豬舍中，應避免將建筑入口和人員通道放置在高速風的通道上。

2 樓房豬舍通風模式和通風量

樓房豬舍的通風設計和平層豬舍的通風設計沒有太大區別，設計思路也是統一的，首先要選擇適宜的通風方式，然后根據通風方式選擇適宜的通風量。因為樓房結構的限制，樓房豬舍的通風模式選擇性比較小，目前通常選用的是傳統的橫向縱向通風方式和新式的置換通風方式。

橫向縱向通風模式是比較傳統的水平通風模式，在平層豬舍里應用最多，技術簡單卻十分成熟。冬季采用變速的橫向風機，由吊頂進氣窗進新風；春秋過渡季節采用過渡通風，吊頂進風，縱向風機排風；到了夏季，水簾開始運行，開啟縱向進風口，形成隧道通風，通過風速降低豬的體感溫度。這種通風模式在新建樓房養豬項目中應用最多，無論使用者還是設計人員已經掌握規律，一般不會出現大的問題。這種通風模式的缺點是需要風機的安裝數量多、冬夏通風量變化大、通風級別多，通風曲線在夏季波動太大等等，更多地需要人為地干預調整以滿足氣候的不同要求。同時在某些南方地區，夏季濕度大時，風機水簾這種降溫模式的效果不理想。

樓房集中通風方式是一種豬舍通風模式的創新應用。這種模式基于歐洲的平層豬舍的集中置換通風模式，將一大棟豬舍內部分成若干個小單元，每個單元的排風集中在一個中央風道內，再通過中央集中風道排出舍外，這種模式最近幾年在歐洲比較常見，但在國內的應用還是很少，尤其是把這種模式應用于樓房養豬確實是豬場設計者的一個突破。集中通風豬舍內的每個單元采用的是置換通風原理，進氣點位于地面，通過控制進氣量和進氣溫度使氣流先平鋪于地板，形成新風池，再通過吸收豬體產生的熱量向上運動，到達天花板，再由天花板的排氣口排入到中央風道，見圖4。

不同于傳統混合通風的紊流狀態的氣流組織，置換通風是一種穩定的層流狀態，氣流速度低、新鮮空氣先經過豬體、舒適度高。同時置換通風還具有通風量小、能耗低、噪音低等優點，特別適用于設計前端空氣凈化和尾端排氣凈化（除臭）的豬舍。集中通風置換模式應用于樓房的難點是需要做復雜而精密的設計工作，不同于傳統通風模式的每個單元的通風系統是相互獨立的，集中通風模式的一棟樓（或一條中央風道）的所有單元的通風是一套系統，一是樓房豬舍的單元多，每個單元的排風量都需要通過排氣閥的精確控制來調節排氣量，通風量的確定不止關聯舍內的溫濕度，還與進氣流速關系密切，這些通過人工控制實現難度很大，通常由環控電腦來完成控制，甚至一般的環控電腦還不具備這項功能。二是置換通風需要對進氣的溫度進行調節，根據置換通風的運行條件，進氣溫度和舍內單元里的環境溫度相比，應有低于2～3 ℃的區間，低于或高于這個區間都會破壞置換通風的穩定狀態。因此，在全國大部分地區應用時進氣的氣流冬季需要補溫、夏季需要降溫，從而增加通風以外的能源消耗。

由于傳統通風模式和置換通風模式的原理上的大相徑庭，反映在通風量上的區別也很大，表1和表2是兩種模式的通風量參考數值。

表1和表2的通風量是參考指標，實際設計中需要根據不同的氣候條件、豬舍規格、地面結構、保溫隔熱系數等做出相應的調節，差異主要還是最小通風量和最大通風量的取值。 通常根據舍內濕度指標來確定設計最小通風量（因為冬季通風主要目的之一是換氣祛濕），用最小的風量來保持豬舍內部合理的濕度（避免結露），同時避免舍內熱量溫度的大幅度流失。除去和豬的因素有關外，濕度的平衡主要和豬舍的地面情況（實體地面、全漏縫和半漏縫）及外界空氣的濕度（含濕量）和舍內外溫差有關。因此，實體地面的冬季最小通風量要大于全漏縫和半漏縫的，南方濕度較大的地區的冬季最小通風量要大于北方氣候干燥的地區。確定了最小通風量的范圍，再根據通風風量來考核豬舍的通風熱平衡狀態；通過計算，如果產熱量大于散熱量，那么可以再加大最小通風量的數值。從原理上，冬季通風量越大，舍內的空氣質量就會越好；但假如產熱量低于散熱量，那么就要根據差異量選取加溫設備。這個計算稍微有些復雜，但好在傳統的通風模式并不需要計算得那么精確。通風設備實際運行中，可通過先進的環境控制電腦和可調速范圍較大的風機來解決偏差問題，但環境控制電腦必須要配有濕度和溫度兩種感應器。

夏季最大通風量的選取則是由豬舍溫度指標和豬的體感溫濕度指標來決定的，而和這兩個指標相關的主要是外面的氣候條件（溫度和濕度）及豬舍的密封隔熱性能。傳統通風模式中，夏季的降溫選擇的都是水簾降溫模式，如果最熱情況下，外界環境的熱空氣通過水簾的蒸發降溫后能達到豬的舒適度區間（比如大豬是25 ℃），那么通風量只需要保證豬舍的前后溫差在2～3 ℃即可；但如果進氣流溫度達不到舒適度區間，那么就要通過提高風速來實現豬體感溫度的降低。實際證明，通過風速對降低大豬的體感溫度的范圍基本在2～3 ℃的區間，因此再高的風速也起不到更加有效的作用。目前，縱向通風最大風速的設計大都低于2 m/s的風速。相對于平層豬舍來說，樓房豬舍與外界接觸的受熱面積要小得多，這主要是樓房豬舍不用考慮來自天花板方向的熱量，同時豬舍的密封程度也相對提高，因此，在樓房的通風量設計中，風速指標可以低于平層豬舍。

表1 傳統通風模式通風量參考表

表2 置換通風模式通風量參考表

3 樓房豬舍通風設計的細節

樓房豬舍通風設計相對于平層豬舍難點之一是冬季進風口的設計。在平層豬舍中，目前通常的設計是采用吊頂進風口，利用寬敞的吊頂空間作為風道，通過檐下進風口與外界聯通，這樣做的目的是為了保證冬季進新風的均勻性，同時吊頂的巨大空間可以充分提供過渡通風狀態的氣流量。但樓房豬舍由于層高的限制，同時因為下層豬舍的天花板空間是上層豬舍的糞池空間，加之樓層結構的主梁、次梁的交錯，很難規范出一個完整的、寬敞的吊頂空間。因此前些年的設計基本是不吊頂的，吊頂進風口更是無從說起。冬季通風的均勻度很差，局部死角較多。

進氣口對舍內空間空氣質量的影響遠大于排風口（風機）。在如今的大寬度大進深的樓房豬舍，必須科學地對進風口進行設計布局。如圖5設計實例中就最大化利用了糞池邊的空余空間，封閉起來用作進風的風道，風道下面預制出孔洞用于安裝吊頂進風口。

樓房豬舍通風相對于平層豬舍，排氣凈化除臭設備的設計尤為重要。由于樓房高度的原因，豬舍內廢氣中包含著的氣溶膠成分通過風機排出后將形成氣溶膠團，使得豬舍臭氣的擴散面更大更遠。目前。養殖場面臨的巨大問題就是臭氣對居民的污染，據環保部門統計，國內目前對養殖場的投訴案例中，70%以上是因為臭氣引起的。近些年，隨著國家對環保要求的提高，民眾的環保意識增強。樓房豬舍造價高、投資大，如果在建設之初沒有設計排氣除臭凈化設備，一旦運營之后引發環保投訴，必將帶來巨額損失。

除了選址遠離居民區之外的方法，主要的技術手段還是在排氣風機端設計排氣凈化設備。目前樓房豬舍比較成熟的除臭凈化技術是采用塑料水簾過濾墻的方式，即在風機端加裝一道塑料材質網格濾料，通過噴淋裝置把液體噴淋到濾料上，讓廢氣充分溶于液體中，利用液體的生物或化學成分吸收臭氣物質，從而達到除臭的效果。除臭裝置結構見圖6。

樓房豬舍設計除臭設備要注意的幾點。第一，不要選用酸（化學）處理工藝，因為氣流經過塑料過濾墻后會帶出一部分水汽，如果水汽里含有酸性物質，在高空中就會形成酸霧，飄落到很遠的地方，會對場內的人員和設施造成傷害；第二，要在過濾墻后面加裝回水器，回水器也叫除霧器，它的作用是回收一部分氣流帶出來的水分，達到節水的目的；第三，為了避免除臭設備對豬舍通風量帶來巨大影響，優先選用靜壓大的負壓風機，而不是增加低靜壓風機的數量。

4 結語

樓房豬舍起點較高，通風環節的設計頗為重要，無論豬舍的外氣候環境還是內氣候環境都比平層豬舍復雜，需要在充分掌握平層豬舍通風設計的基礎上，與當今CFD、BIM等先進的設計方法相結合。相信隨著今后樓房項目的增多，樓房豬舍的通風設計會越來越完善、越來越規范。