CN102630572A - 一种有窗式畜舍的冬季通风保暖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有窗式畜舍的冬季通风保暖系统，涉及畜牧工程领域。在所述系统中，墙体包括：南墙、北墙、东墙和西墙；墙体、天棚采用保温结构；天棚与墙体的上部相连构成封闭空间；窗户设置在南墙和北墙上；进风口设置在南墙上，或者同时设置在南墙和北墙上，位于墙体的上部，天棚的下方；排风口穿过天棚；暖气管设置在进风口的下方的墙体上。所述系统的墙体和天棚均采用节能保温结构，门、窗能够封闭不透风，能够有效保持舍内温度，降低供暖能耗；在墙体的上部设置进气口，在进气口的下方配合设置导流板和暖气管，能够在有效保证通风量的同时，使进入畜舍的新风在有效预热后到达家畜的身体部位，避免家畜冷应激，降低家畜发病率。
Description
技术领域
本发明涉及畜牧工程技术领域，特别涉及一种有窗式畜舍的冬季通风保暖系统。
背景技术
冬季畜舍温度是家畜生产中最为重要的环境因素，以养猪为例，温度调控的好坏，往往直接决定了养猪生产水平的高低。猪舍内的温度不仅由猪舍内供暖设施提供，而且与猪舍建筑外围护结构的保温性能密切相关，外围护结构保温性能差的猪舍可能供暖能耗极大而猪舍内温度仍然不够高。目前我国北方大部分猪舍的外围护结构一般保温性能很差，猪舍内温度不够高、供暖能耗很高，为了保持猪舍内温度导致通风不足等均与猪舍的外围护结构保温性能差有关。
目前我国北方地区大部分断奶仔猪舍的建筑类型为有窗式猪舍，有窗式猪舍的窗户是猪舍白天自然采光和夏季自然通风的必备构造。采光用窗户多数为推拉窗、平开窗，许多生产者为了保证猪舍内达到一定的温度，为减少温度下降或节约能耗而紧闭门窗，仅靠门窗缝隙渗透通风，白天中午时段有时开启微小门窗缝隙通风，因普通的采光窗户的缝隙位置靠下，冷风通过窗户缝隙渗透进入猪舍后易于直接下沉到猪栏部位，引起仔猪冷应激。
猪舍冬季单独的机械通风或者热回收通风方式虽然可满足通风量的要求，但是若要满足舍内温度的要求，整舍通风能耗很大，并且机械通风配置的通风设备初期投资和运行费用均较高，机械通风时，因猪舍内空气湿度较大，进风口或排风口电机短路烧坏的情况较多。现有的畜禽中央空调主要用于畜舍的冬季供暖，多数不考虑冬季通风，即使从风机部位进少量新风，但是仍然没有从提高畜舍的外围护结构的保温节能方面减少能耗、提高舍内温度，并且风机安装在畜舍内噪音较大，若不安装在猪舍内需要另外增加固定资产投资为风机提供单独的房子。
公开号为CN201758653U的实用新型专利《一种自然通风猪舍》中的猪舍的自然通风窗户为上下竖向滑拉窗，冬季时，将竖向滑拉窗从上面开启一段，冷空气从窗户顶部进入舍内，但是在北方地区寒冷时段，滑拉窗可能会在舍外温度很低时因猪舍内空气湿度较大而导致窗户结露结冰不易滑拉，而且从窗户上面进入舍内的冷空气在进入仔猪舍后如果没有暖气管的预热，可能到达仔猪部位时仍然温度不够高引起仔猪冷应激，并且该专利仅考虑猪舍的通风而没有考虑猪舍的保暖。公开号为CN102187818A的专利《用于畜舍的进气通风管》仅公开了畜舍的进气方案，而没有从畜舍的保暖和通风全面考虑畜舍冬季环境控制系统。公开号为CN201308036Y的专利《猪舍通风系统》仅考虑通风，也没有考虑猪舍保暖，不能直接用于北方采暖地区的仔猪舍冬季通风保暖。猪舍冬季环境控制的好坏与猪舍的通风保暖等设施密切相关，而现有技术均是从单一方面解决问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种有窗式畜舍的冬季通风保暖系统，在满足冬季通风量的同时，又能使新鲜空气到达家畜身体部位时减少冷应激，在改善畜舍冬季空气环境质量的同时又可节能减排，降低冬季供暖能耗和减少二氧化碳排放，提高家畜生产水平。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种有窗式畜舍的冬季通风保暖系统，其包括：墙体、天棚、窗户、进风口、排风口和暖气管；
所述墙体采用保温结构，包括：南墙、北墙、东墙和西墙；
所述天棚采用保温结构，与所述墙体的上部相连构成封闭空间；
所述窗户采用保温结构，设置在所述南墙和所述北墙上；
所述进风口设置在所述南墙上，或者同时设置在所述南墙和所述北墙上；所述进风口位于所述墙体的上部，并且在所述天棚的下方；
所述排风口穿过所述天棚；
所述暖气管设置在开设有所述进风口的墙体一侧，并且设置在所述进风口的下方。
优选地，所述系统还包括：导流板；所述导流板设置在所述进风口的内侧；所述导流板的下端与所述进风口下方的墙体活动连接，并且所述导流板与所述进风口下方的墙体之间的角度在0～90°范围内可调。
优选地，所述系统还包括：防鸟网和挡风板；所述防鸟网设置在进风口的外侧，与开设有所述进风口的墙体相连接；所述挡风板设置在所述防鸟网的外侧，与所述防鸟网之间具有预定距离，并且与所述墙体相连接。
优选地，所述进风口由设置在所述墙体上的砖孔和/或钻孔组成，并且所述砖孔和/或钻数量为1个或者多个。
优选地，所述进风口和所述排风口的面积根据所述有窗式畜舍冬季所需最大通风量结合热压通风理论计算确定。
优选地，所述排风口采用自然通风风帽，并且在所述自然通风风帽的下部设置有保温蝶阀。
优选地，所述墙体从外侧至内侧依次包括：内含耐碱涂塑玻纤网格布的聚合物砂浆层、热镀锌钢丝网层、岩棉板界面砂浆层、岩棉板层和砖墙层。
优选地，所述系统还包括：屋顶；所述屋顶设置在所述墙体和所述天棚的上方，纵截面为三角形；所述排风口的上部穿过所述屋顶。
优选地，所述系统还包括设置在所述南墙上的门。
优选地，所述窗户为双层塑钢窗或者外侧悬挂保温棉被的单层窗。
(三)有益效果
本发明的有窗式畜舍的冬季通风保暖系统，其墙体和天棚均采用节能保温结构，门窗能够封闭不透风，能够有效保持舍内温度，降低供暖能耗；在所述墙体的上部设置进气口，在进气口的下方配合设置导流板和暖气管，能够在有效保证通风量的同时，使进入畜舍的新风在有效预热后到达家畜的身体部位，避免家畜冷应激，降低家畜发病率。
附图说明
图1是本发明第一种实施例所述的有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的侧向剖视图；
图2是本发明第一种实施例所述的有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图；
图3是本发明第二种实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图；
图4是本发明第三种实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图；
图5是本发明第四种实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图；
图6是本发明第五种实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统，适用于猪舍、犊牛舍、兔舍等多种畜舍，简单起见，下文仅以猪舍为例进行说明。
实施例1
图1是本发明第一种实施例所述的有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的侧向剖视图；图2是本发明第一种实施例所述的有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图。结合图1和图2所示，所述系统包括：进风口1、排风口2、窗户3、墙体4、挡风板5、防鸟网6、天棚7、暖气管8、导流板9、屋顶10和门11。
本实施例所述猪舍位于北京市郊区，坐北朝南，总体尺寸为12.36m×5m，所述墙体4进一步分为：南墙、北墙、西墙和东墙。为了提高所述猪舍的保温性能，所述墙体采用保温结构，从外侧至内侧依次包括：5mm厚内含耐碱涂塑玻纤网格布的聚合物砂浆层、热镀锌钢丝网层、岩棉板界面砂浆层、90mm厚岩棉板层和240mm厚砖墙层。
所述天棚7与所述墙体4的上部相连构成封闭空间，所述天棚7优选采用岩棉等燃烧性能为A级的防火保温材料，其厚度优选为90mm。为了提高保温性能，所述天棚7采用保温结构，比如设置两层保温材料并且设置夹心。
所述屋顶10设置在所述墙体4和所述天棚7的上方，其纵截面呈三角形，采用彩钢夹芯板或者瓦屋顶等材料。
所述排风口2的上端伸出所述屋顶10，下端伸出所述天棚7。所述排风口2采用自然通风风帽，并且在所述自然通风风帽的下部设置有保温蝶阀。所述排风口2的总面积与所述进风口1的总面积相同。
所述窗户3的尺寸为0.8m(高)×1.2m(宽)，并且所述窗户3也采用保温结构，具体为双层塑钢窗或者外侧悬挂保温棉被的单层窗，当采用外侧悬挂保温棉被的单层塑钢窗时，白天可以将所述保温棉被掀起，晚上放下。本实施例中，在所述南墙上设置有3个所述窗户3，北墙上设置有4个所述窗户3，所述窗户3的下沿到所述猪舍内部地面的距离为0.8m。
所述门11的尺寸为0.9m(宽)×1.9m(高)，设置在所述南墙上，其材料可以采用内夹岩棉材料的镀锌钢板。
所述进风口1设置在所述南墙和所述北墙上，采用钻孔或者砖孔。当在新建猪舍上设置所述进风口1时，优选采用砖孔；当在旧猪舍上设置所述进风口1时，优选采用钻孔。每个所述进风口1的尺寸为60mm×120mm，相邻两个所述进风口之间的距离为120mm。本实施例中，在所述南墙和所述北墙上分别对称设置15个所述进风口1，总面积为0.216m2。如图2中所述南墙所示，15个所述进风口1从起点至终点的长度为3.48m。所述进风口1的位置在所述窗户3的上方。
需要说明的是，具体应用中，所述进风口1和所述排风口2的总面积根据所述有窗式畜舍冬季所需最大通风量结合热压通风理论计算确定。本实施例中，假设每个猪舍中有13个猪栏，每个猪栏圈养9头断奶仔猪，断奶仔猪转入和转出时体重为7kg/头和20kg/头，舍外温度为-9℃，舍外温度为23℃，猪冬季所需通风量为0.3m3/(h.kg)，则该猪舍冬季所需最大通风量为13×9头×20kg/头×0.3m3/(h.kg)＝702m3/h。采用自然通风时，为了保证自然通风的效果，在实际计算时仅考虑热压的作用，风压一般不予考虑。热压通风时，进风口和排风口的面积计算公式分别为：
式中：
F进、F排分别表示进风口和排风口的面积，单位m2；
G进、G排分别表示进风口和排风口的风量，单位kg/s；
μa、μb分别表示进风口和排风口的流量系数，取0.6；
ρw表示舍外空气的密度，单位kg/m3，在舍外温度为-9℃时，空气密度为1.303kg/m3；
ρn表示舍内平均温度下的空气密度，单位kg/m3，在舍外温度为23℃时，空气密度为1.154kg/m3；
ρp表示上部排风温度下的空气密度，kg/m3；
h1、h2分别表示中和面至进风口和排风口的距离，单位m。
根据空气质量平衡方程式，G进＝G排，近似认为μ进≈μ排＝0.6，ρw＝ρp。
假定中和面位于进风口和排风口的中间位置，则根据公式(1)和(2)，进风口面积和排风口面积相等，也可以通过移动中和面的位置将进风口和排风口的面积设计为不相等。本实施中，将进风口面积和排风口面积设计为相等，进风口和排风口的距离为2.0m，则h1＝h2＝1.0m。
通过公式(1)和公式(2)计算得到所需所述进风口1的总面积为0.217m2，考虑实际应用中存在风压可以加速空气流动，上述进风口1的设计符合要求。
所述导流板9设置在所述进风口1的内侧，并且与所述进风口1下方的墙体活动连接。具体地，所述导流板9与所述进风口1下方的墙体之间的夹角在0至90°范围内可以手动调节。所述导流板9的长度大于3.48m，宽度大于60mm，以便于在必要时完全关闭所述进风口1。当猪舍内空圈时，可利用所述导流板9关闭所述进风口1，同时利用所述保温蝶阀关闭所述排风口2；当断奶仔猪刚转入猪舍时，可利用所述导流板9关闭所述进风口1，仅靠调节所述排风口2的保温蝶阀的开启大小调节进出风量；当仔猪日龄较大或者舍外温度不太低时，可以不同角度开启所述导流板9和所述排风口2的保温蝶阀的开关大小。
所述暖气管8采用翅片管式散热器，设置在所述导流板9的下方，同时优选设置在所述墙体的偏上部。舍外冷空气从所述进风口1进入舍内后，通过所述暖气管8的预热和与舍内热空气的混合变热，舍外新鲜空气到达猪体部位时减少了对仔猪的冷应激，并改善了舍内空气环境质量，可降低冬季仔猪发病率。需要说明的是，所述暖气管8主要用于对通过所述进风口1进入的空气进行预热，因此，为了有效保证所述猪舍内温度适宜，优选在所述猪舍内同时设置地暖、暖气片、风机盘管等其他供暖设施。
所述防鸟网6设置在所述进风口1的外侧，采用塑料网或者金属网，与所述墙体相连接，用于防止飞鸟堵塞所述进风口1或进入猪舍。
所述挡风板5设置在所述防鸟网6的外侧，与所述防鸟网6之间具有预定距离，并且与所述墙体相连接。所述预定距离可以为10cm。所述挡风板5可以与所述导流板9的尺寸相同。所述挡风板5可以采用木板、塑料板或者金属板。
实施例2
图3是本发明第二种实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图。如图3所示，本实施例所述系统与实施例1基本相同，其不同之处仅在于，所述南墙和所述北墙上的15个所述进风口1分为3组，每组5个，分布在所述窗户3之间的墙体上，所有所述进风口1的总面积不变。相应地，所述导流板9和所述挡风板5的长度应该加长到能够覆盖每面墙体上的15个所述进风口，或者将所述导流板9和所述挡风板5分为3组。
实施例3
图4是本发明第三种实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图。如图4所示，本实施例所述系统与实施例1基本相同，其不同之处仅在于，所述南墙和所述北墙上的所述进风口1均为通长孔，设置在相邻的两个所述窗户3之间的墙体上，所有所述进风口1的总面积不变。相应地，所述导流板9和所述挡风板5的长度可以适当减小。
实施例4
图5是本发明第四种实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图。如图5所示，本实施例所述系统与实施例1基本相同，其不同之处仅在于，所述南墙和所述北墙上的所述进风口1均为两个通长孔，设置在相邻的两个所述窗户3之间的墙体上，所有所述进风口1的总面积不变。相应地，所述导流板9和所述挡风板5的长度应该适当调整，以能够覆盖每面墙体上的所有所述进风口1为准。
实施例5
图6是本发明第五种实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统的正视图。如图6所示，本实施例所述系统与实施例1基本相同，其不同之处仅在于，所述南墙和所述北墙上的所述进风口1均为三个通长孔，设置在相邻的两个所述窗户3之间的墙体上，所有所述进风口1的总面积不变。相应地，所述导流板9和所述挡风板5的长度应该适当调整，以能够覆盖每面墙体上的所有所述进风口1为准。
除了上述在所述南墙和所述北墙上同时设置所述进风口1之外，本领域技术人员容易想到，还可以仅在所述南墙或者北墙上设置所述进风口1。这时，所有所述进风口1的总面积可以与所述排风口2的总面积相同或者适当缩小至所述排风口2的总面积的50％～70％。当缩小所述进风口1的总面积时，所述排风口2的总面积仍旧根据热压通风理论计算确定。
本发明实施例所述有窗式畜舍的冬季通风保暖系统，其墙体和天棚均采用节能保温结构，门、窗能够封闭不透风，能够有效保持舍内温度，降低供暖能耗；在所述墙体的上部设置进气口，在进气口的下方配合设置导流板和暖气管，能够在有效保证通风量的同时，使进入畜舍的新风在有效预热后到达家畜的身体部位，避免家畜冷应激，降低家畜发病率。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种有窗式畜舍的冬季通风保暖系统，其特征在于，包括：墙体、天棚、窗户、进风口、排风口和暖气管；
所述墙体采用保温结构，包括：南墙、北墙、东墙和西墙；
所述天棚采用保温结构，与所述墙体的上部相连构成封闭空间；
所述窗户采用保温结构，设置在所述南墙和所述北墙上；
所述进风口设置在所述南墙上，或者同时设置在所述南墙和所述北墙上；所述进风口位于所述墙体的上部，并且在所述天棚的下方；
所述排风口穿过所述天棚；
所述暖气管设置在开设有所述进风口的墙体一侧，并且设置在所述进风口的下方。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：导流板；所述导流板设置在所述进风口的内侧；所述导流板的下端与所述进风口下方的墙体活动连接，并且所述导流板与所述进风口下方的墙体之间的角度在0～90°范围内可调。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：防鸟网和挡风板；所述防鸟网设置在进风口的外侧，与开设有所述进风口的墙体相连接；所述挡风板设置在所述防鸟网的外侧，与所述防鸟网之间具有预定距离，并且与所述墙体相连接。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进风口由设置在所述墙体上的砖孔和/或钻孔组成，并且所述砖孔和/或钻数量为1个或者多个。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进风口和所述排风口的面积根据所述有窗式畜舍冬季所需最大通风量结合热压通风理论计算确定。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述排风口采用自然通风风帽，并且在所述自然通风风帽的下部设置有保温蝶阀。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述墙体从外侧至内侧依次包括：内含耐碱涂塑玻纤网格布的聚合物砂浆层、热镀锌钢丝网层、岩棉板界面砂浆层、岩棉板层和砖墙层。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：屋顶；所述屋顶设置在所述墙体和所述天棚的上方，纵截面为三角形；所述排风口的上部穿过所述屋顶。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括设置在所述南墙上的门。
10.如权利要求1至9之一所述的系统，其特征在于，所述窗户为双层塑钢窗或者外侧悬挂保温棉被的单层窗。
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