基于太陽(yáng)能利用的養(yǎng)殖場(chǎng)保溫與通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要我國(guó)北方目前大部分集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的保溫通風(fēng)消耗傳統(tǒng)能源較大，且存在動(dòng)物糞便無(wú)法有效處理，從而出現(xiàn)環(huán)境污染的情況。為了應(yīng)召我國(guó)綠色可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性目標(biāo)，對(duì)于我國(guó)集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的冬季保溫通風(fēng)應(yīng)當(dāng)做到有效的能源利用，參考當(dāng)今開(kāi)發(fā)利用程度較大的太陽(yáng)能技術(shù)，以及傳統(tǒng)畜牧養(yǎng)殖業(yè)中“糞—沼—肥”的環(huán)保生態(tài)系統(tǒng)，為北方的集約化養(yǎng)殖場(chǎng)設(shè)計(jì)一套可高效利用新能源的養(yǎng)殖場(chǎng)保溫與通風(fēng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)針對(duì)北京延慶地區(qū)集約化養(yǎng)殖豬場(chǎng)設(shè)計(jì)，使用太陽(yáng)能集熱器對(duì)保暖工質(zhì)進(jìn)行加熱，同時(shí)輔以沼氣燃燒余熱對(duì)該工質(zhì)進(jìn)行同步加熱，以滿足地暖的設(shè)定溫度需求。此次設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱相關(guān)資料，正確計(jì)算出養(yǎng)殖舍冬季熱負(fù)荷，根據(jù)所需熱負(fù)荷選擇保暖系統(tǒng)機(jī)組的參數(shù)。同時(shí)根據(jù)養(yǎng)殖舍內(nèi)動(dòng)物所需的通風(fēng)條件，對(duì)養(yǎng)殖舍進(jìn)行滿足冬季保暖需求的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為所選的風(fēng)機(jī)和舍內(nèi)通風(fēng)口進(jìn)行選型，并繪制出養(yǎng)殖舍整體的通風(fēng)氣流組織流程圖。關(guān)鍵詞：養(yǎng)殖場(chǎng)；太陽(yáng)能；保溫與通風(fēng)DesignofthermalinsulationandventilationsystemoffarmbasedonsolarenergyutilizationAbstract

TheinsulationandventilationofmostintensivefarmsinnorthernChinacurrentlyconsumeslargeamountsoftraditionalenergy,andthereisasituationinwhichanimalfecescannotbeeffectivelytreated,resultinginenvironmentalpollution.InordertocallforthestrategicgoalofgreensustainabledevelopmentinChina,thewinterheatpreservationandventilationofChina'sintensivefarmsshouldachieveeffectiveenergyutilization,referringtothesolarenergytechnologywithgreaterdevelopmentandutilizationtoday,andthe"manure"intraditionalanimalhusbandryThe“environmentalprotectionsystemofbiogas-fertilizer”designedaheatinsulationandventilationsystemforthefarmsinthenorththatcanefficientlyusenewenergy.ThisdesignisdesignedforintensivepigfarmsintheYanqingareaof??Beijing.Thesolarcollectorisusedtoheattheworkingmedium,whichissimultaneouslyheatedbytheresidualheatofbiogascombustionsoastomeettherequirementsforsettingtemperaturesofthefloorheating.Inthisdesign,byreferringtorelevantdata,theheatloadofthebreedinghouseinwinteriscalculatedcorrectly,andtheparametersoftheheatingsystemunitareselectedaccordingtotherequiredheatload.Atthesametime,accordingtotheventilationconditionsrequiredbytheanimalsinthebreedinghouse,theventilationsystemdesignofthebreedinghousetomeetthewinterwarmingneedsisselected,theselectedfansandtheventsinthehouseareselected,andtheoverallventilationairfloworganizationprocessofthebreedinghouseisdrawn.Keywords:Farm;Solarenergy;Insulationandventilation目錄1前言 前言如今全球已經(jīng)邁入一個(gè)講求綠色環(huán)保、重視節(jié)能發(fā)展的時(shí)代，正是因?yàn)槿藗儗?duì)于各行各業(yè)的發(fā)展思想認(rèn)知層次在不斷的提高，人們對(duì)環(huán)保工作也越來(lái)越重視，畜牧業(yè)正是其中之一。我國(guó)目前絕大部分養(yǎng)殖場(chǎng)的規(guī)模隨著時(shí)間的增長(zhǎng)在不斷擴(kuò)大，需要投入的能源也在不斷增加，尤其是北方地區(qū)，需要在冬季解決滿足合適的舍內(nèi)保溫條件及通風(fēng)要求，傳統(tǒng)能源燃燒產(chǎn)熱不僅資源消耗量大，而且十分容易對(duì)自然環(huán)境造成污染。將發(fā)展的目光投向新能源領(lǐng)域，并將其與養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合起來(lái)，利用現(xiàn)有的可再生能源和對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)能源系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，使能源消耗損失最小化，以及能源轉(zhuǎn)化的高效化，從而滿足綠色發(fā)展的要求。1.1目前中國(guó)養(yǎng)殖場(chǎng)保溫通風(fēng)情況與我國(guó)傳統(tǒng)的小規(guī)模分散型養(yǎng)殖場(chǎng)相比較，集約化規(guī)模飼養(yǎng)是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的大方向。養(yǎng)殖場(chǎng)的設(shè)計(jì)是否合理化，其屋舍的溫度、相對(duì)濕度、空氣質(zhì)量、光照等都是關(guān)鍵因素。在冬季，溫度較低、氣候干燥的北方地區(qū)的養(yǎng)殖舍保溫性和氣密性尤其重要。目前我國(guó)北方地區(qū)大部分集約化養(yǎng)殖場(chǎng)一般都是利用蒸汽鍋爐加熱及通風(fēng)孔輔助機(jī)械負(fù)壓通風(fēng)，為此達(dá)到養(yǎng)殖舍內(nèi)的飼養(yǎng)溫度、濕度相對(duì)恒定，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)需求，同時(shí)保證舍內(nèi)充足的供氧、排塵以及勻氣等。[1]1.2太陽(yáng)能的應(yīng)用前景1.2.1我國(guó)太陽(yáng)能的資源概況太陽(yáng)能指的是來(lái)自宇宙中太陽(yáng)輻射出的光和熱到達(dá)地球表面，其光熱能量通過(guò)直接利用或是二次轉(zhuǎn)化被不斷發(fā)展的一系列基礎(chǔ)所利用的一種清潔可再生的能源，而且太陽(yáng)能的存量可以說(shuō)是取之不竭的，供給的持續(xù)性也是永久的。但太陽(yáng)能亦不是完全沒(méi)有缺點(diǎn)，其具有分散性、不穩(wěn)定性、效率低和成本高四大較為明顯的缺點(diǎn)。太陽(yáng)能的分散性是指總量十分巨大的太陽(yáng)輻射量在到達(dá)地球表面時(shí)能量總量卻減少了非常多，太陽(yáng)輻射的能流密度低就不具備能夠集中性、高密度性的收集和儲(chǔ)存。不穩(wěn)定性是指受地球不同地區(qū)的晝夜、季節(jié)、海拔、緯度高低等自然條件因素的影響，能夠到達(dá)地球地面的太陽(yáng)輻射并不是連續(xù)的，只是不確定的、間斷性的到達(dá)。太陽(yáng)能使用的效率低和成本高則是因?yàn)槠淠茉崔D(zhuǎn)換效率偏低，需要投入較高的成本去建設(shè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)化設(shè)備。太陽(yáng)能進(jìn)一步的發(fā)展放緩，很大程度上是受到經(jīng)濟(jì)性的制約。我國(guó)土地面積廣闊，具有可以稱得上是有富饒的太陽(yáng)能資源。目前中國(guó)的陸地面積平均每平方米年太陽(yáng)能輻射總量大于5.02×106kJ，約相當(dāng)于1700億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，陸地輻射總量相當(dāng)于2.4×1012tce燃燒產(chǎn)生的熱量。[2]我國(guó)國(guó)土面積有三分之二以上的地區(qū)年日照時(shí)數(shù)在2200小時(shí)以上，特別是我國(guó)的西部地區(qū)，天氣常年干燥且雨量非常少，日照時(shí)間較長(zhǎng)且日照強(qiáng)度大，更是具有得天獨(dú)厚豐富1.2.2目前常見(jiàn)的太陽(yáng)能應(yīng)用實(shí)例太陽(yáng)能技術(shù)主要分為兩種——主動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)和被動(dòng)式太陽(yáng)能技術(shù)，其中主動(dòng)式的太陽(yáng)能技術(shù)需要外在驅(qū)動(dòng)力，即借助機(jī)械動(dòng)力的手段，將太陽(yáng)能進(jìn)行電熱能源轉(zhuǎn)化；被動(dòng)式則是直接利用太陽(yáng)能的光熱，無(wú)需二次能量轉(zhuǎn)化，如建筑物引入太陽(yáng)光做照明或保暖的設(shè)計(jì)。表1.1太陽(yáng)能實(shí)例應(yīng)用介紹類別作用太陽(yáng)能熱水器太陽(yáng)能熱水器的原理是利用太陽(yáng)能集熱器將照射在上面的太陽(yáng)光通過(guò)傳熱介質(zhì)水將其能轉(zhuǎn)化為熱能，從而滿足人們?cè)谌粘Ｉ钪泻蜕a(chǎn)中對(duì)熱水的使用需求。常見(jiàn)的太陽(yáng)能熱水器裝置通常包括集熱器、水箱、送水管道以及水泵等等部件。太陽(yáng)能熱水器的主要類型包括了平板型太陽(yáng)能熱水器和玻璃真空管太陽(yáng)能熱水器。太陽(yáng)能空調(diào)太陽(yáng)能空調(diào)在發(fā)熱時(shí)以太陽(yáng)能和快速可再生循環(huán)利用的生物質(zhì)燃料作為主要能源。當(dāng)室內(nèi)需要降溫時(shí)，太陽(yáng)能空調(diào)借助少量的電能以及利用地源低溫，利用超導(dǎo)介質(zhì)將能量輸送至制冷系統(tǒng)，以達(dá)到最合理的節(jié)能降溫效果。這個(gè)過(guò)程不僅不會(huì)消耗大量難以再生的能源，而且在降溫過(guò)程中也不會(huì)釋放太多二氧化碳及其他污染大氣的氣體。太陽(yáng)能電池太陽(yáng)電池是根據(jù)光伏效應(yīng)而設(shè)計(jì)出來(lái)的，利用半導(dǎo)體材料制成，有硅、化合物半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體等多種材料，按材料結(jié)晶形態(tài)有單晶、多晶和非晶態(tài)。在不同的硅電池中單晶硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率是最高的，實(shí)驗(yàn)室報(bào)道的光電效率最高可達(dá)24.7%以上，在聚光情況下可達(dá)27.8%左右。[4]太陽(yáng)能路燈常見(jiàn)的太陽(yáng)能路燈多采用晶硅太陽(yáng)能電池板來(lái)為路燈提供電量，它用膠體電池來(lái)儲(chǔ)存輸送的電能，同時(shí)又以超高亮LED燈具作為光源，并由智能的控制器來(lái)控制其開(kāi)關(guān)和亮度的調(diào)節(jié)，以達(dá)到白天太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電，晚上由蓄電池放電供路燈照明的使用效果。太陽(yáng)能光化利用這是一種利用太陽(yáng)輻射能直接分解水制氫的光—化學(xué)轉(zhuǎn)換方式，它包括了光合作用、光電化學(xué)作用、光敏化學(xué)作用和光分解反應(yīng)四種不同類別的化學(xué)反應(yīng)。光化轉(zhuǎn)換是吸收光輻射導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的過(guò)程，其基本形式有植物的光合作用和利用物質(zhì)化學(xué)變化貯存太陽(yáng)能的光化反應(yīng)。植物靠葉綠素把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，實(shí)現(xiàn)自身的生長(zhǎng)與繁衍，若能揭示光化轉(zhuǎn)換的奧秘，實(shí)現(xiàn)人造葉綠素發(fā)電一事即日可待。光化利用在太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)是一個(gè)非常嶄新的版圖，目前科學(xué)家們正在積極探索和研究太陽(yáng)能光化轉(zhuǎn)換的具體應(yīng)用。圖1.1平板形太陽(yáng)能熱水器圖1.2真空管太陽(yáng)能熱水器圖1.3太陽(yáng)能空調(diào)圖1.4太陽(yáng)能電池板圖1.5太陽(yáng)能路燈1.3本設(shè)計(jì)的主要目的參考現(xiàn)代畜牧業(yè)常用的“糞-沼-肥”能源利用系統(tǒng)，針對(duì)于現(xiàn)有的集約化規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)，設(shè)計(jì)一套綜合利用太陽(yáng)能和沼氣生物質(zhì)能的能源方案，該方案包括養(yǎng)殖場(chǎng)的保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)和通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)能源輔以備用能源，達(dá)到整個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)能源的穩(wěn)定供應(yīng)，滿足冬季養(yǎng)殖場(chǎng)舍內(nèi)良好的保溫通風(fēng)效果。1.4本設(shè)計(jì)的內(nèi)容與參數(shù)本設(shè)計(jì)選取北京延慶作為養(yǎng)殖場(chǎng)所處地區(qū)，為該養(yǎng)殖場(chǎng)設(shè)計(jì)一套基于太陽(yáng)能利用的保溫通風(fēng)系統(tǒng)，該養(yǎng)殖場(chǎng)的養(yǎng)殖禽畜為豬只。具體內(nèi)容包括：查閱相關(guān)資料，確定北京延慶地區(qū)冬季的主要?dú)庀髤?shù)，以及確定中型養(yǎng)殖豬場(chǎng)的規(guī)模；計(jì)算養(yǎng)殖豬舍的冬季熱負(fù)荷；選取地暖為養(yǎng)殖豬舍的供暖方式，計(jì)算太陽(yáng)能供熱所需的集熱器面積、蓄熱水箱的容積、沼氣發(fā)電機(jī)的余熱回收總熱量；選取自然通風(fēng)結(jié)合機(jī)械通風(fēng)為養(yǎng)殖豬舍的通風(fēng)方式，分析其氣流組織并為風(fēng)機(jī)選型；編寫(xiě)?zhàn)B殖場(chǎng)保溫與通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。通過(guò)查閱資料，可確定北京延慶冬季的氣象參數(shù)如下：表1.2北京延慶冬季氣象參數(shù)一覽[5]采暖計(jì)算溫度℃空調(diào)計(jì)算溫度℃冬季平均風(fēng)速m/s相對(duì)濕度%大氣壓Pa-13-163.743%96630根據(jù)《GB/T17824.1-2008規(guī)模豬場(chǎng)建設(shè)》[6]中豬只配比的建議，設(shè)計(jì)該養(yǎng)殖豬場(chǎng)的豬只總數(shù)為1000只，其中各類型豬只的占比及數(shù)量如下表所示：表1.3養(yǎng)殖場(chǎng)豬只種類及數(shù)量概況豬只種類數(shù)量占比總數(shù)量平均重量（kg）種豬公豬3%30150哺乳母豬2%20150空懷母豬13%130150妊娠母豬15%150150育肥豬30%300150哺乳仔豬17%17020~25保育仔豬20%20020~252養(yǎng)殖場(chǎng)保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1養(yǎng)殖場(chǎng)建筑概況該養(yǎng)殖場(chǎng)共有11個(gè)豬舍，豬舍總面積為4309.88㎡，其中1個(gè)種豬公豬舍，4個(gè)母豬舍，4個(gè)育肥豬舍和2個(gè)仔豬舍。公豬舍長(zhǎng)30.48m，寬8m，高3m。其余豬舍長(zhǎng)30.48m，寬13m，高3m。圖2.1公豬舍建筑平面圖圖2.2母豬舍/育肥豬舍/仔豬舍建筑平面圖豬舍建筑概況[7]如下：表2.1豬舍建筑概況詳情類別設(shè)計(jì)內(nèi)容傳熱系數(shù)K（W/m2·k屋面屋面建筑材料為油氈瓦，防水層10mm，水泥砂漿20mm，擠塑聚苯板65mm，鋼筋混凝土100mm，白灰砂漿20mm。0.501外墻外墻為厚度450mm的含聚苯板的多孔磚墻，墻外表面依次分別為專用飾面砂漿與涂料20mm，玻璃纖維網(wǎng)格布，膨脹聚苯板50mm，燒結(jié)多孔磚360mm，石灰、水泥、砂、砂漿20mm。0.03外窗單層鋼窗，玻璃為3mm厚的無(wú)色透明普通玻璃，窗高1m，遮陽(yáng)系數(shù)SC1.0。3.01圖2.3豬舍屋面材料一覽圖2.4豬舍外墻材料一覽2.2養(yǎng)殖場(chǎng)舍內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)該養(yǎng)殖場(chǎng)根據(jù)不同種類豬只的數(shù)量，可大致分為公豬共有30頭、母豬300頭、育肥豬300頭、仔豬370頭。根據(jù)《GB/T17824.3-2008規(guī)模豬場(chǎng)環(huán)境參數(shù)及環(huán)境管理》[8]中豬舍的溫度和濕度要求，可設(shè)定不同豬舍的溫度如下：表2.2豬舍空氣的溫度、濕度參考豬舍類別空氣溫度/℃相對(duì)濕度/%舒適范圍高臨界低臨界舒適范圍高臨界低臨界種公豬舍15~20251360~708550空懷妊娠母豬舍15~21271360~718550哺乳母豬舍18~22271660~728050哺乳仔豬保溫箱28~32352760~738050保育豬舍20~25281660~748050生長(zhǎng)育肥豬舍15~23271360~758550注1：表中哺乳仔豬保溫箱的溫度是仔豬1周齡以內(nèi)的臨界范圍，2~4周齡時(shí)的下限溫度可降至26℃~24℃。表中其他數(shù)值均指豬床上0.7m處的溫度和濕度。注2：表中的高、低臨界值是指生產(chǎn)臨界范圍，溫度過(guò)高或者是過(guò)低都會(huì)影響豬的生產(chǎn)性能和健康狀況。注3：在密閉式有采暖設(shè)備的豬舍，其適宜的相對(duì)濕度比上述數(shù)值要低5%~8%。因公豬數(shù)量較少，故公豬舍采用單列封閉式豬舍設(shè)計(jì)。該公豬舍的豬只分布情況為：每2只一欄，共15欄/舍，總計(jì)1個(gè)公豬舍。舍內(nèi)冬季保溫溫度設(shè)定為20℃。母豬舍、育肥豬舍、仔豬舍采用雙列封閉式豬舍設(shè)計(jì)。母豬舍、育肥豬舍的豬只分布情況為：每3只一欄，共30欄/舍，總計(jì)4個(gè)母豬舍，4個(gè)育肥豬舍。舍內(nèi)冬季保溫溫度設(shè)定為20℃。仔豬舍的豬只分布情況為：每6只一欄，共30欄/舍，總計(jì)2個(gè)仔豬舍。舍內(nèi)冬季保溫溫度設(shè)定為26℃。2.3養(yǎng)殖場(chǎng)熱負(fù)荷計(jì)算2.3.1冬季熱負(fù)荷計(jì)算依據(jù)冬季的建筑熱負(fù)荷主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量、由門(mén)或孔洞侵入的冷空氣的耗熱量，以及因?yàn)榧訜嵊砷T(mén)窗縫隙滲入室內(nèi)空氣的耗熱量三個(gè)部分組成。（1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量計(jì)算公式：Qj=aFK(tn-twn（2）附加耗熱量計(jì)算公式：Q=Qj1+βch（3）冷風(fēng)滲透計(jì)算：Q=0.28·Cp·（4）通過(guò)門(mén)窗縫隙的冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算：V=L0·ll·L0=a1·(pm=Cr·Cf·n1ch=0.3·h0.4（式 C=70·hz-hcf·（5）忽略熱壓及室外風(fēng)速沿房高的遞增，只計(jì)入風(fēng)壓作用時(shí)的滲風(fēng)量：V=(l·L·n)表2.3每米門(mén)、窗縫隙的滲風(fēng)量Lm3/(m·門(mén)窗類型冬季室外平均風(fēng)速（m/s）123456單層鋼窗雙層鋼窗推拉鋼窗平拉鋁窗0.00.60.8注1：每米外門(mén)縫隙的L值為表中同類型外窗L的2倍。注2：當(dāng)有密封條時(shí)，表中數(shù)值可乘以0.5~0.6的系數(shù)。表2.4縫隙滲風(fēng)量的朝向修正系數(shù)n城市朝向NNEESESSWWNW北京1.000.5050.150.401.00天津1.000.400張家口1.000.4000.100.351.00太原0.900.4000.200.701.00呼和浩特0.7001.00沈陽(yáng)1.000.700.300.300.400.350.300.70長(zhǎng)春0.350.301.000.900.40哈爾濱0.3001.000.850.700.60濟(jì)南0.451.001.000.400.550.550.250.15鄭州0.651.001.000.400.550.550.250.15成都1.001.000.400.100.40貴陽(yáng)0.701.000.7050.100.25西安0.701.000.700.250.400.500.350.25蘭州1.001.001.000.700.500西寧01.000.700銀川1.001.000.400.3050.95烏魯木齊0.350.350.550.751.000.700.250.35（6）換氣次數(shù)法L=K·Vf（7）百分比法計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量：Q=Qo·n（8）外門(mén)開(kāi)啟沖入冷風(fēng)耗熱量計(jì)算公式：Q=Qj×βkq（2.3.2熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果參考《GB50736-2012民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]、《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)》[9]以及《2009全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施_暖通空調(diào)動(dòng)力》[10]，通過(guò)上述式子可計(jì)算出不同豬舍所需要的冬季熱負(fù)荷總量，豬舍建筑具體方位如下圖所示，計(jì)算結(jié)果具體數(shù)據(jù)參考以下計(jì)算結(jié)果表：表2.5獨(dú)棟公豬舍熱負(fù)荷計(jì)算表房間負(fù)荷源耗熱量修正修正后熱負(fù)荷冷風(fēng)滲透耗熱量外門(mén)冷風(fēng)侵入耗熱量總熱負(fù)荷名稱朝向XQQQQWWWW001[公豬舍]東外墻-0.05355.5355.5北外墻0.051535.21535.2北外門(mén)0.05272.951.70.0324.6北外窗0.05108.129.9138.1北外窗0.05108.129.9138.1北外窗0.05108.129.9138.1北外窗0.05108.129.9138.1西外墻-0.05355.5355.5南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6新風(fēng)32991.632991.6屋面0.003319.53319.5東外墻-0.0519.819.8南外墻-0.2076.076.0西外墻-0.0519.819.8北外墻0.0599.899.8房間參數(shù)室內(nèi)溫度℃20室外溫度℃-13工程合計(jì)41413.6181.80.041595.4圖2.5公豬舍平面方位圖表2.6獨(dú)棟母豬舍/育肥豬舍熱負(fù)荷計(jì)算表房間負(fù)荷源耗熱量修正修正后熱負(fù)荷冷風(fēng)滲透耗熱量外門(mén)冷風(fēng)侵入耗熱量總熱負(fù)荷名稱朝向XQQQQWWWW002[母豬舍/育肥豬舍]南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6東外墻-0.05639.9639.9東外窗-0.0597.80.898.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6北外墻0.0597.397.3北外窗0.0572.125.597.6西外墻-0.05606.9606.9西外門(mén)-0.05246.918.00.0264.9南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6南外墻-0.2074.174.1南外窗-0.2054.90.755.6新風(fēng)75409.375409.3屋面0.006265.76265.7東外墻-0.0536.736.7南外墻-0.2076.076.0西外墻-0.0536.736.7北外墻0.0599.899.8房間小計(jì)室內(nèi)溫度℃20室外溫度℃-13工程合計(jì)87991.9411.80.088403.7圖2.6母豬舍/育肥豬舍/仔豬舍平面方位圖表2.7獨(dú)棟仔豬舍熱負(fù)荷計(jì)算表房間負(fù)荷源耗熱量修正修正后熱負(fù)荷冷風(fēng)滲透耗熱量外門(mén)冷風(fēng)侵入耗熱量總熱負(fù)荷名稱朝向XQQQQWWWW003[仔豬舍]南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7東外墻-0.05756.3756.3東外窗-0.05115.60.9116.6北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3北外墻0.05115.0115.0北外窗0.0585.230.2115.3西外墻-0.05717.3717.3西外門(mén)-0.05291.821.30.0313.1南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7南外墻-0.2087.687.6南外窗-0.2064.90.865.7新風(fēng)32216.732216.7屋面0.007404.97404.9東外墻-0.0543.343.4南外墻-0.2089.989.9西外墻-0.0543.343.4北外墻0.05117.9117.9房間小計(jì)室內(nèi)溫度℃26室外溫度℃-13工程合計(jì)47087.1486.70.047573.8該設(shè)計(jì)中公豬舍共有1個(gè)，母豬舍共有4個(gè)，育肥豬舍共有4個(gè)，仔豬舍共有2個(gè)，由上述獨(dú)棟豬舍的熱負(fù)荷計(jì)算結(jié)果可得該養(yǎng)殖場(chǎng)總熱負(fù)荷為：Q=Q公豬+4Q母豬+4Q計(jì)算結(jié)果為Q=843972.6W。2.4養(yǎng)殖場(chǎng)保溫系統(tǒng)原理本設(shè)計(jì)中的養(yǎng)殖場(chǎng)的保溫系統(tǒng)是基于主動(dòng)式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為豬舍地暖供熱，同時(shí)以豬糞作為原料，輔以沼氣發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，利用沼氣的燃燒余熱加熱水，使蓄熱水箱中的水保持恒溫狀態(tài)，確保豬舍地暖供暖的溫度符合養(yǎng)殖要求。圖2.7養(yǎng)殖場(chǎng)系統(tǒng)原理圖3太陽(yáng)能集熱地暖保溫設(shè)計(jì)3.1地暖的計(jì)算參數(shù)3.3.1地面散熱量的計(jì)算依據(jù) （1）單位地面面積散熱量計(jì)算公式：q=qf+qd（qf=5×10-8tpj+2734-qd=2.13(tpj-tn計(jì)算并確定地面的散熱量時(shí),需校核地面的表面平均溫度,確保地面的表面平均溫度不高于表3.1的最高限值。表3.1地面表面平均溫度參考值[11]區(qū)域特征適宜范圍℃最高限值℃人員經(jīng)常停留區(qū)24~2628人員短期停留區(qū)28~3032無(wú)人停留區(qū)35~4042（2）校核地面表面平均溫度的計(jì)算公式：tpj=tn+9.82×(qx式中 tpj——地面的表面平均溫度， tn——室內(nèi)計(jì)算溫度， qx——單位地面所需散熱量，3.3.2地暖參數(shù)計(jì)算結(jié)果利用天正暖通中“地暖-地?zé)嵊?jì)算”這一功能，分別計(jì)算出獨(dú)棟公豬舍、獨(dú)棟母豬舍、獨(dú)棟育肥豬舍和獨(dú)棟仔豬舍的地?zé)岜P(pán)管計(jì)算結(jié)果，下圖為具體計(jì)算數(shù)值：圖3.1獨(dú)棟公豬舍地暖計(jì)算結(jié)果圖3.2公豬舍地暖管道平鋪圖由圖3.2可得公豬舍地暖管道距墻250mm，管道間距400mm，管道總長(zhǎng)度480m，出水口和進(jìn)水口均位于豬舍西北角。圖3.3獨(dú)棟母豬舍/育肥豬舍地暖計(jì)算結(jié)果圖3.4母豬舍/育肥豬舍地暖管道平鋪圖由圖3.4可得母豬舍和育肥豬舍的地暖管道距墻250mm，管道間距400mm，管道總長(zhǎng)度980m，出水口和進(jìn)水口均位于豬舍西北角。圖3.5獨(dú)棟仔豬舍地暖計(jì)算結(jié)果圖3.6仔豬舍地暖管道平鋪圖由圖3.6可得母豬舍和育肥豬舍的地暖管道距墻250mm，管道間距400mm，管道總長(zhǎng)度980m，出水口和進(jìn)水口均位于豬舍西北角。3.2集熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1太陽(yáng)能保證率的選取若需確定太陽(yáng)能集熱器的面積，首先需要確定的是該太陽(yáng)能集熱器能夠?yàn)檎麄€(gè)供熱系統(tǒng)共提供多少熱量。在此之前，即便已經(jīng)計(jì)算出養(yǎng)殖場(chǎng)豬舍的冬季熱負(fù)荷，但確定這一部分的能量共有多少是由太陽(yáng)能集熱器提供的，其關(guān)鍵因素取決于太陽(yáng)能保證率。太陽(yáng)能保證率是指晴好天氣的保證率而不是采暖季的平均保證率，太陽(yáng)能保證率一般選取50%較好。3.2.2集熱系統(tǒng)的面積計(jì)算 采暖系統(tǒng)的集熱面積計(jì)算[12]可參考下式：Ac=Qsun/H×ηQsun=Qt×f式中 Ac——太陽(yáng)能集熱器面積，m2 Qsun——需要由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)提供的熱量，MH——采暖期晴好天氣太陽(yáng)能輻射量，MJ/m2，北京地區(qū)冬季晴好天氣的太陽(yáng)輻射量為11676MJ/η——太陽(yáng)能集熱、儲(chǔ)熱及供熱系統(tǒng)的綜合效率，一般取0.4~0.5，本設(shè)計(jì)取值0.47 Qt——采暖期內(nèi)建筑物日總耗熱量，M f——太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的保證率，一般取50%由（式2.13）可得Q=843972.6W=843972.6J/s=0.84MJ/s則Qt=86400Q=72576MJ計(jì)算得Ac= =72576 =6.613m23.2.3太陽(yáng)能集熱器選型根據(jù)集熱系統(tǒng)的面積計(jì)算數(shù)據(jù)以及市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品的參考，現(xiàn)選擇一款產(chǎn)品型號(hào)為Q-B-J-1-180/3.00/0.05的太陽(yáng)能集熱器為該太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)作為主要供熱來(lái)源，其外形尺寸為1600*2150*1900mm，集熱管管數(shù)為24根，每根管長(zhǎng)為φ58*1800mm，集熱管傾角為50°。太陽(yáng)能集熱器的安裝主體朝向?yàn)檎掀?0~15度的方向放置，共需要該型號(hào)的太陽(yáng)能集熱器6臺(tái)。圖3.7集熱器實(shí)物圖3.3蓄熱方案的設(shè)計(jì)3.3.1蓄熱方式的選擇太陽(yáng)能蓄熱系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的形式、性能、熱負(fù)荷總量、太陽(yáng)能保證率等進(jìn)行綜合性分析后，選取符合設(shè)計(jì)所需的蓄熱方式。表3.2蓄熱方案優(yōu)選參考系統(tǒng)形式蓄熱方式蓄熱水箱地下水池土地埋管卵石堆相變材料熱水集熱器短期蓄熱系統(tǒng)√√--√熱水集熱器季節(jié)蓄熱系統(tǒng)√√√--空氣集熱器短期蓄熱系統(tǒng)√√表中“√”為可適用，“-”為不宜適用。本次的養(yǎng)殖場(chǎng)設(shè)計(jì)針對(duì)于蓄熱系統(tǒng)，決定使用蓄熱水箱作為該系統(tǒng)的蓄熱方式。集熱系統(tǒng)的蓄熱水箱容積不僅與集熱器的面積有關(guān)，而且和設(shè)計(jì)中養(yǎng)殖場(chǎng)的豬舍建筑群有關(guān)。由表3.3所示，對(duì)應(yīng)每平方米太陽(yáng)能集熱器采光面積平均需要蓄熱水箱的容積約為50~150L。表3.3蓄熱水箱容積的選擇范圍參考系統(tǒng)類型小型太陽(yáng)能供熱水系統(tǒng)短期蓄熱太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)季節(jié)性蓄熱太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)蓄熱水箱、水池容積范圍/（L/m240~10050~1501400~2100 本次蓄熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用每平方米太陽(yáng)能集熱器的采光面積需要150L的蓄熱水箱的容積來(lái)選取，最終水箱的容積大小為6.6133.3.2蓄熱水箱的選型根據(jù)蓄熱水箱的容積計(jì)算數(shù)據(jù)以及市場(chǎng)相關(guān)產(chǎn)品的參考，現(xiàn)選擇定制一款容積為1000L的不銹鋼臥式保溫水箱，水箱內(nèi)壁采用聚氨酯保溫材料。圖3.8水箱實(shí)物圖圖3.9水箱剖面圖4沼氣燃燒余熱利用保溫設(shè)計(jì)4.1沼氣燃燒余熱系統(tǒng)的原理沼氣燃燒余熱系統(tǒng)主要是為太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)作為輔助供熱而設(shè)，以確保冬季豬舍的地暖穩(wěn)定供熱。其具體工作原理為：將養(yǎng)殖場(chǎng)豬舍的豬糞收集起來(lái)，統(tǒng)一放至沼氣發(fā)酵池發(fā)酵，產(chǎn)出的沼氣直接燃燒，所放出的熱量將保溫工質(zhì)——水加熱，從而滿足地暖的供熱需求。圖4.1沼氣燃燒余熱系統(tǒng)流程圖4.2養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣日產(chǎn)量計(jì)算沼氣的產(chǎn)量一般以原料的產(chǎn)氣率和原料干物質(zhì)的含量估算，各畜禽糞便干物質(zhì)含量[13]如表4.1所示，干物質(zhì)產(chǎn)氣率如表4.2所示。表4.1畜禽的糞便排泄系數(shù)畜禽種類糞尿日排放量(kg/d)干物質(zhì)含量（%）日排放量(kg/d)干物質(zhì)含量（%）豬4.2520.005.000.40役用牛24.4418.0010.550.60肉牛24.4418.0010.550.60奶牛30.0020.0011.100.60羊2.6075.001.000.40肉雞0.1080.00--蛋雞0.1580.00--鴨鵝0.1280.00--馬9.0025.004.900.60驢騾4.8025.002.880.60兔0.1275.00--表4.2畜禽糞尿（干物質(zhì)）產(chǎn)氣率（m3/畜禽糞尿豬0.20.2羊0.30.1雞0.4-兔0.2-鴨鵝0.2-牛馬驢騾0.30.2本設(shè)計(jì)養(yǎng)殖場(chǎng)主要養(yǎng)殖的禽畜為豬只，以豬糞作為產(chǎn)氣原料為例，從上表4.1可知豬只糞便日排放量為4.25kg/d，計(jì)算得豬只糞便干物質(zhì)含量為0.85kg/d。由禽畜糞便產(chǎn)沼氣潛力的計(jì)算公式：YB=inMiD 式中 YB——畜禽糞便沼氣產(chǎn)量，m n——畜禽種類數(shù)量，以只為單位 Mi——第i種畜禽糞便量，kg/ Di——第i βi——第i計(jì)算可得該養(yǎng)殖場(chǎng)豬只糞便產(chǎn)氣量為Y = =170m4.3沼氣燃燒產(chǎn)熱量沼氣的主要成分為甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2），還有少量氫（H2）、一氧化碳（CO）、硫化氫（H2S）等，其燃燒時(shí)主要消耗的成分為甲烷。沼氣中甲烷的占比約為50%～70%，每立方米沼氣燃燒所產(chǎn)生的熱值約為20800由（式4.1）可得該養(yǎng)殖場(chǎng)每日豬只糞便產(chǎn)氣量為170m3/kg，故該養(yǎng)殖場(chǎng)所產(chǎn)沼氣的燃燒產(chǎn)熱量約為3536～4012MJ5養(yǎng)殖場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1養(yǎng)殖場(chǎng)所需通風(fēng)量的計(jì)算通風(fēng)換氣對(duì)養(yǎng)殖舍內(nèi)良好空氣環(huán)境的控制起到舉足輕重的作用。當(dāng)舍內(nèi)氣流速度小于0.05m/s，說(shuō)明舍內(nèi)通風(fēng)換氣不良；大于0.4m/s，表明舍內(nèi)有風(fēng)；結(jié)構(gòu)良好的豬舍，氣流速度通常不超過(guò)0.3m/s。[14]通風(fēng)換氣的主要目的有兩個(gè)：第一，在天氣炎熱氣溫較高的時(shí)候，適當(dāng)?shù)耐L(fēng)使舍內(nèi)空氣置換，緩解畜禽在高溫條件下不良的生理影響；第二，適當(dāng)引進(jìn)室外的新鮮空氣可以減少室內(nèi)空氣中的污染物和微生物，從而對(duì)養(yǎng)殖舍起到消毒和防病的作用。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)《GB/T17824.3-2008規(guī)模豬場(chǎng)環(huán)境參數(shù)及環(huán)境管理》[8]中豬舍通風(fēng)量和風(fēng)速的要求，可根據(jù)養(yǎng)殖場(chǎng)不同豬種的數(shù)量為其所在的豬舍計(jì)算建筑物所需通風(fēng)量。表5.1豬舍通風(fēng)量和風(fēng)速參考豬舍類別通風(fēng)量m3/(h·kg風(fēng)速m/s冬季春秋季夏季冬季夏季種公豬舍0.350.550.700.301.00空懷妊娠母豬舍0.300.450.600.301.00哺乳豬舍0.300.450.600.150.40保育豬舍0.300.450.600.200.60生長(zhǎng)育肥豬舍0.350.500.650.301.00注1：通風(fēng)量是指每千克活豬每小時(shí)需要的空氣量。注2：風(fēng)速是指豬只所在位置的夏季適宜值和冬季最大值。注3：在月份平均溫度≥28℃的炎熱季節(jié)，應(yīng)采取降溫措施。由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可得，該養(yǎng)殖場(chǎng)共有1個(gè)種豬公豬舍，含公豬30只，該豬舍所需冬季通風(fēng)量為30×150×0.35=1575m3/h；共有4個(gè)母豬舍，每舍含母豬80只，單個(gè)母豬舍所需冬季通風(fēng)量為80×150×0.30=3600m3/h；共有4個(gè)育肥豬舍，每舍含育肥豬80只，單個(gè)育肥豬舍所需冬季通風(fēng)量為80×150×0.35=4200m3/h；共有25.2養(yǎng)殖場(chǎng)通風(fēng)方式的選擇養(yǎng)殖舍常見(jiàn)的通風(fēng)方式分為以下三種：（1）自然通風(fēng)自然通風(fēng)是指外界大氣壓壓強(qiáng)較大，室內(nèi)大氣壓強(qiáng)較小，從而使室外空氣通過(guò)外界大氣壓進(jìn)入室內(nèi)，并將室內(nèi)空氣通過(guò)建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的孔隙排出的一種通風(fēng)方式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)只要存在風(fēng)壓和熱壓，就可以實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。自然通風(fēng)的優(yōu)缺點(diǎn)也十分明顯，其優(yōu)點(diǎn)是自然通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)需安裝專門(mén)的設(shè)備、無(wú)需電力供應(yīng)、基建費(fèi)用低、維修費(fèi)用少、簡(jiǎn)單易行，如能合理設(shè)計(jì)、安裝和管理，就可以達(dá)到良好的效果。但缺點(diǎn)是對(duì)于需要準(zhǔn)確控制室內(nèi)空氣交換和溫度的變化等需求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的最佳效果。 （2）機(jī)械通風(fēng)機(jī)械通風(fēng)是指使用通風(fēng)機(jī)迫使室內(nèi)空氣流通，將室內(nèi)的空氣排出或?qū)⑹彝獾目諝獬槿?，從而達(dá)到室內(nèi)外空氣交換的目的。機(jī)械通風(fēng)最大的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)受外界自然條件的限制，可以根據(jù)溫度、濕度、風(fēng)速、換氣數(shù)等參數(shù)需要進(jìn)行送風(fēng)和排風(fēng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境因素的精準(zhǔn)控制，以獲得穩(wěn)定且符合要求的通風(fēng)效果。但安裝的風(fēng)機(jī)需要一定的投資和維護(hù)費(fèi)用，成本較高，一般適用于年平均氣溫變化較大的地區(qū)或是對(duì)溫度要求較高的養(yǎng)殖舍。機(jī)械通風(fēng)又可以分為全機(jī)械負(fù)壓和正壓通風(fēng)。 （3）混合通風(fēng)混合通風(fēng)是指以上兩種通風(fēng)方式相互結(jié)合的一種通風(fēng)方法，以較低投入成本的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)所需空氣質(zhì)量的要求。該通風(fēng)方式比起傳統(tǒng)的單純自然通風(fēng)或是機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)要更加節(jié)能，同時(shí)也能減少風(fēng)機(jī)的運(yùn)行費(fèi)用和延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使用壽命。混合通風(fēng)也是現(xiàn)在大部分養(yǎng)殖場(chǎng)采取的一種通風(fēng)方式。基于本設(shè)計(jì)的養(yǎng)殖場(chǎng)位處冬季寒冷地區(qū)，養(yǎng)殖舍對(duì)保溫效果有一定需求，綜合考慮養(yǎng)殖場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，故決定采用混合通風(fēng)的方式進(jìn)行養(yǎng)殖舍的通風(fēng)。圖5.1豬舍機(jī)械通風(fēng)氣流組織示意圖圖5.2豬舍自然通風(fēng)氣流組織示意圖結(jié)合所設(shè)計(jì)的豬舍建筑，該混合通風(fēng)方式在冬季外界無(wú)風(fēng)時(shí)采用機(jī)械通風(fēng)的方式對(duì)豬舍內(nèi)空氣進(jìn)行強(qiáng)制交換，通過(guò)軸流通風(fēng)機(jī)強(qiáng)行將室內(nèi)空氣抽出，形成瞬時(shí)負(fù)壓[15]，室外空氣在大氣壓的作用下從豬舍窗戶進(jìn)入室內(nèi)，以達(dá)到無(wú)風(fēng)時(shí)的通風(fēng)效果；在冬季外界有風(fēng)時(shí)采用自然通風(fēng)的方式對(duì)豬舍內(nèi)空氣進(jìn)行交換，室外的空氣也是從豬舍兩側(cè)的窗戶進(jìn)入，然后穿過(guò)豬舍從豬舍門(mén)排出。5.3豬舍內(nèi)通風(fēng)機(jī)的選型由《GB/T17824.3-2008規(guī)模豬場(chǎng)環(huán)境參數(shù)及環(huán)境管理》[8]中豬舍通風(fēng)量和風(fēng)速的要求，核算設(shè)計(jì)的冬季通風(fēng)量是否滿足冬季通風(fēng)風(fēng)速的要求。V=a×b式中 a——每只豬所需要的通風(fēng)量（取夏季最大值），m3/ b——獨(dú)棟舍內(nèi)所含豬只數(shù)量 S截面——豬舍縱向截面積，計(jì)算可得公豬舍冬季通風(fēng)風(fēng)速為V = ≈0.036滿足通風(fēng)量的情況下，符合冬季風(fēng)速需求，故設(shè)計(jì)獨(dú)棟公豬舍的通風(fēng)量為3150m3/h同理，計(jì)算可得母豬舍冬季通風(fēng)風(fēng)速為V = ≈0.05滿足通風(fēng)量的情況下，符合冬季風(fēng)速需求，故設(shè)計(jì)獨(dú)棟母豬舍的通風(fēng)量為7200m3/h計(jì)算可得育肥豬舍冬季通風(fēng)風(fēng)速為V = ≈0.06滿足通風(fēng)量的情況下，符合冬季風(fēng)速需求，故設(shè)計(jì)獨(dú)棟育肥豬舍的通風(fēng)量為7800m3/h計(jì)算可得仔豬舍冬季通風(fēng)風(fēng)速為V = ≈0.02滿足通風(fēng)量的情況下，符合冬季風(fēng)速需求，故設(shè)計(jì)獨(dú)棟仔豬舍的通風(fēng)量為3000m3/h由表5.2的參考數(shù)據(jù)，可以為該養(yǎng)殖場(chǎng)的豬舍均安裝一臺(tái)645*645*412mm規(guī)格的軸流通風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)型號(hào)為9FZJ-560，以滿足豬舍的通風(fēng)需求。表5.2節(jié)能軸流風(fēng)機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)9FZJ-5609FZJ-6009FZJ-7109FZJ-9009FZJ-l2009FZJ-12509FZJ-1250D9FZJ-1400葉輪直徑（mm）560600710900120012501400轉(zhuǎn)速（r/min）800700630450400350350~175310風(fēng)量（m3/h9000110001300021000390004000040000~2000054000全壓24.56068.639.26019.6~39.2噪聲≤70≤75電機(jī)功率（kW）0.250.370.450.750.750.75~0.381.5電壓（V）220380外形尺寸（mm）帶百葉窗645*645*412720*720*412815*815*4321070*1070*6801350*1350*7201400*1400*6651550*1550*720無(wú)百葉窗645*645*345720*720*345815*815*3651070*1070*3651350*1350*3651400*1400*3651550*1550*365圖5.39FZJ-560軸流通風(fēng)機(jī)6結(jié)論本設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)集約化養(yǎng)殖場(chǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查、研究和總結(jié)，包括其規(guī)模大小、冬季保溫通風(fēng)方式、糞便等污染物的排放處理多個(gè)方面，得出當(dāng)前中國(guó)集約化養(yǎng)殖場(chǎng)存在能源消耗較大、污染物無(wú)法良好處理等現(xiàn)象。我國(guó)新能源市場(chǎng)前景廣闊，以最為常見(jiàn)且成熟商業(yè)化的太陽(yáng)能為基礎(chǔ)，再綜合大部分養(yǎng)殖場(chǎng)現(xiàn)已利用的“糞—沼—肥”能源系統(tǒng)，針對(duì)冬季寒冷的北方地區(qū)的集約化養(yǎng)殖場(chǎng)，為其設(shè)計(jì)一個(gè)能夠高效利用能源，且可持續(xù)化發(fā)展的基于太陽(yáng)能利用的綠色保溫通風(fēng)系統(tǒng)。針對(duì)該保溫系統(tǒng)的太陽(yáng)能供暖部分，首先對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)的建筑熱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算，由規(guī)范中的熱負(fù)荷計(jì)算依據(jù)，計(jì)算得出其冬季所需的熱負(fù)荷總量為843972.6W。然后根據(jù)結(jié)果得出的冬季熱負(fù)荷總量確定系統(tǒng)太陽(yáng)能集熱面積，共計(jì)6.613m2。通過(guò)參考計(jì)算得出的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)面積，可選型相對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)能集熱器，共需該型號(hào)的集熱器6臺(tái)。因采用地暖作為供暖方式，所以還需要對(duì)蓄熱水箱的容積進(jìn)行計(jì)算，蓄熱水箱的容積約計(jì)1000L對(duì)于養(yǎng)殖場(chǎng)而言，養(yǎng)殖禽畜必定會(huì)有糞便的產(chǎn)生，禽畜糞便作為發(fā)酵沼氣的原材料為養(yǎng)殖場(chǎng)的能源系統(tǒng)提供沼氣，而且對(duì)糞便的再循環(huán)利用解決了有效治理環(huán)境污染的問(wèn)題。具體的設(shè)計(jì)過(guò)程為確定該養(yǎng)殖場(chǎng)的日糞便產(chǎn)量，然后根據(jù)畜禽糞便的干物質(zhì)產(chǎn)氣率計(jì)算出該養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣的日產(chǎn)量，本設(shè)計(jì)中的養(yǎng)殖場(chǎng)沼氣日產(chǎn)量為170m3。通過(guò)燃燒沼氣產(chǎn)生熱量為采暖工質(zhì)進(jìn)行加熱，同時(shí)作為輔助供熱熱源，解決了太陽(yáng)能系統(tǒng)能源不穩(wěn)定的因素。在太陽(yáng)能供熱以及沼氣燃燒供熱兩部分的基礎(chǔ)上，整個(gè)養(yǎng)殖場(chǎng)內(nèi)的保溫?zé)嵩幢隳芊€(wěn)定供應(yīng)。沼氣不僅可以為養(yǎng)殖場(chǎng)居住的人們提供生活用氣，本設(shè)計(jì)中的養(yǎng)殖場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)采用自然通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合的混合通風(fēng)方式，在滿足冬季北方地區(qū)的保溫通風(fēng)需求下，做到盡可能的降低成本，滿足合理的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)我國(guó)養(yǎng)殖場(chǎng)的規(guī)范說(shuō)明，計(jì)算出養(yǎng)殖場(chǎng)對(duì)于不同種類禽畜所需的冬季室內(nèi)通風(fēng)量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果為混合通風(fēng)方式中的機(jī)械通風(fēng)所需要用到的軸流通風(fēng)機(jī)進(jìn)行選型，選型的通風(fēng)量依據(jù)參考規(guī)范中的夏季所需通風(fēng)量，結(jié)合養(yǎng)殖場(chǎng)的截面積和體積核驗(yàn)其通風(fēng)風(fēng)速是否符合規(guī)范中的要求。綜上所述，本設(shè)計(jì)基于新能源太陽(yáng)能的利用，且結(jié)合大部分養(yǎng)殖場(chǎng)的能源利用現(xiàn)狀，達(dá)到滿足北方地區(qū)集約化養(yǎng)殖場(chǎng)冬季保溫通風(fēng)的需求。同時(shí)也符合我國(guó)畜牧業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的大方向，順應(yīng)國(guó)家號(hào)召，做好養(yǎng)殖場(chǎng)科技化、高效化、綠色化的目標(biāo)。參考文獻(xiàn)[1]李永敢,王超,姚小剛,田敬偉.農(nóng)牧業(yè)養(yǎng)殖場(chǎng)舍的高氣密性和保溫性施工技術(shù)及合理化分析[J].《建筑施工》,2018,第10期:1821-1823.[2]熊巍,張存泉.我國(guó)太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)展概況與應(yīng)用前景[J].《中國(guó)建設(shè)動(dòng)態(tài)：陽(yáng)光能源》,2005,第10M期:74-77.[3]宮自強(qiáng),季福坤.我國(guó)太陽(yáng)能應(yīng)用的可行性分析[J].《華北航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)》,2000,第1期:31-34.[4]俞光明.淺論太陽(yáng)能應(yīng)用與建筑節(jié)能[J].《能源與環(huán)境》,2009,第5期:82-84.[5]GB50736-2012,民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012．[6]GB/T17824.1-2008,規(guī)模豬場(chǎng)建設(shè)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008．[7]吳業(yè)正.制冷原理及設(shè)備[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2010.[8]GB/T17824.3-2008,規(guī)模豬場(chǎng)環(huán)境參數(shù)及環(huán)境管理[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.[9]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.[10]住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司,中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.《2009全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施_暖通空調(diào)動(dòng)力》[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2010.[11]JGJ142-2012,輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.[12]中國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)資訊網(wǎng).太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算[R/OL]./tech/72413.html.2015-01-21.[13]張搖田,卜美東,耿搖維.中國(guó)畜禽糞便污染現(xiàn)狀及產(chǎn)沼氣潛力[J].《生態(tài)學(xué)雜志》,2012,第5期:1241-1249.[14]劉國(guó)信.冬季養(yǎng)豬必須重視改善舍內(nèi)空氣質(zhì)量[M].《河南畜牧獸醫(yī)：市場(chǎng)版》,2018,第1期:39-41.[15]斯蒂芬.豬舍通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及模式[J].《今日養(yǎng)豬業(yè)》,2009,第2期:41-43.謝辭時(shí)光荏苒，日月如梭，轉(zhuǎn)眼間大學(xué)四年的校園時(shí)光匆匆流逝。在這四年期間我體驗(yàn)了許多，充實(shí)的課堂內(nèi)容，豐富的社團(tuán)活動(dòng)，難忘的同學(xué)經(jīng)歷，真摯的師生情誼。不僅如此，各種各樣的比賽也讓我體會(huì)到大學(xué)的舞臺(tái)之大，科研比賽讓我見(jiàn)識(shí)到了不同高校的百花齊放，體育比賽讓我收獲了來(lái)自不同高校的歡呼與喝彩。然而世上絕不是僅有快樂(lè)之事，其中的辛酸與艱難也同樣在鞭策著我、激勵(lì)著我不斷前行。即使行走的步伐仍跌跌撞撞，但我都能依舊邁出堅(jiān)定的腳步，帶著激情與勇氣繼續(xù)往下走！我想感謝的人有很多很多，首先要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師羅綿輝老師，感謝他在我寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我許多的幫助、指導(dǎo)和建議，讓我得以順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。其次，還要感謝饒老師、劉老師、張老師、廖老師等任課老師，感謝你們大學(xué)期間盡己所能傳授我專業(yè)知識(shí)，讓我踏入了該專業(yè)領(lǐng)域的大門(mén)，并能對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用。此外，我要感謝陪伴了我大學(xué)四年的同學(xué)，感謝你們?cè)谏钌?、在學(xué)習(xí)上、在工作上對(duì)我的鼓勵(lì)與支持，是你們讓我的大學(xué)生活增添了濃墨重彩的一筆，使其更加燦爛而美麗。該畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及和運(yùn)用到的知識(shí)，涵蓋了我大學(xué)四年以來(lái)學(xué)習(xí)的精華，以及自身通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)所自學(xué)到的新領(lǐng)域的知識(shí)。在這設(shè)計(jì)過(guò)程中，我明白了無(wú)論是學(xué)習(xí)什么知識(shí)，都要保持一顆充滿好奇的心，以及擁有對(duì)知識(shí)孜孜不倦、探究到底的精神。只有這樣，才能活到老，學(xué)到老，一輩子終身受用。大學(xué)生活即將落下帷幕，大學(xué)的美好時(shí)光也即將要?jiǎng)澤弦粋€(gè)完美的句號(hào)。即便有再多的無(wú)奈與不舍，但仍要背起包袱，與熟悉的人說(shuō)再見(jiàn)，再次啟程。我不后悔開(kāi)始這一大學(xué)的旅途，因?yàn)橛心銈儯业暮猛瑢W(xué)、好老師與我相伴左右！最后再次感謝我的老師，感謝我的父母，感謝我的同學(xué)，感謝我的學(xué)校。十分感謝！附錄附錄1設(shè)計(jì)圖紙公豬舍建筑平面圖1張；母豬舍/育肥豬舍建筑平面圖1張；仔豬舍建筑平面圖1張。以上所述圖詳見(jiàn)CAD圖紙。附錄2外文參考文獻(xiàn)IntegratedsystemfortheuseofsolarenergyinanimalfarmAbstractTheadventofuniquetechnologiesofthedevelopingSolarEnergy(SE),actualenergy,faceseconomicandenvironmentalproblems.ThemainobstacletothewidespreaduseofSEisthelowvalueoftheaverageannualefficiencyofknownsolarinstallations.Inasharplycontinentalclimate,theyareexploitedonlyinthewarmseason,about6-7months.Knowncombinedsystems,whereadditionalconventionalwaterheatersduplicatetheoperationofsolarunits,requireadditionalcostsforenergycarriers.ThesedisadvantagesarenotofferedbytheintegratedsystemofSEuse.Inthearticle,thesystemwasstudiedusingtheexampleofacattle-breedingfarm.Thenewsystemperformsthesefunctions;itrecyclesheat,organizestheirmovementandaccumulation,andsmoothsouttheunevenSE.Themaincomponentsofthesystemare:SolarPowerPlant(SPP),milkcooler,climateunit,HeatPump(HP),thebatteryheat,automaticcontrolsystem,anddeviceheatingandhotwater.Themaingoal,i.e.lowercostoftheenergyproducedandtheeliminationoftheunevenSE,comparedtotheknownSPP,isachievedthroughtheowofenergyfromthesourcesmentionedabove.Keywords:Integratedtechnology;Heatpump;Compressor;Condenser;Evaporator;Microprocessorcontrol;Heatingandcooling.1IntroductionThedevelopmentofcivilizationinthe21stcenturywillinevitablyface3E-trilemma,andintensificationofeconomicdevelopment(E:Economy)requiresanincreaseinenergyconsumption(E:Energy),whichleadstoglobalenvironmentalpollution(E:Environment)and,accordingly,theendofcivilization.Outoftheviciouscircle,3E:perspectiveisassociatedwiththeuseofalternativetechnologiesfortheproductionofthermalenergyandthewidespreaduseofenvironmentally-friendlyRenewableEnergy(RE).Renewableenergyasaseparatedirectionisespeciallyconsiderableinrapidlydevelopingcountrieswithwarmclimates:theUnitedStates,Turkey,Italy,France,Spain,andothers.Incountrieswithsharpcontinentalclimate,duetotheshortperiodofoperationofSolarPowerPlant(SPP),whichdoesnotexceed6months,theycannotpracticallycompetewiththetraditionalgeneratorsofthermalenergy.Thethermalenergyisparticularlyimportantinagriculture.Health,animalproductivity,andproductqualityaredirectlydependentontheconditionssuchasthestateofairqualityoflivestockpremises.Therefore,processes,particularlyheating,hotwater,climate,storingperishable(meat,milk,meat,anddairy)productsareassociatedwiththeconsumptionofalargeamountofheatenergy.Productionfacilities,includinggeographicallydistributedfarmandthesupplyofpowerlinesforthem,arenoteconomicallyjustified.Theuseoftraditionalenergysourcesisnotpromising;itisnoteffectiveintermsofecologyandeconomy.Atthesametime,thesourcesareincludedinthesystemcomplementingeachotherandsmoothingtheunevennessofindividualRE.ThemaincomponentsofsuchsystemsareRE,whichbelongstothelow-potentialpowersource,HeatPump(HP),andheatingtheobject.2StateoftheproblemTheintegratedsystemisimplementedonthecircuitofDimplex.SPPisconnectedtothesystemthroughHP.Ifsolarenergyisinsufficientorgreateramountofheatisrequired,inconjunctionwiththeHP,SCcanprovideheatabsorptionfromambientair.ItisknowntouseacombinationofSCandHPfordryingprocesses.Researchontheoptimizationoftheparametersofthe“groundheatexchanger-heatpump”hasbeenconductedbyscientistsinFrance(Toulouse)andtheUSA(Denver).Astheobjectivefunctionisadoptedwithrespecttocost,thecalculationiscarriedoutandtheoptimalsizeforthespecificHPgroundheatexchangersisdetermined.TheresearchworkobjectiveofBritishscientists,MuhammadWaseemAhmadetal,i.e.toreducethecostofheatingandhotwaterathome,isachievedthroughtheintegrationofHP,solarenergyandelectricityatnight,whichischeaperthaninthedaytime,andstorageofthermalenergyintheheatingtank.ThesystemiscontrolledbyanintelligentcontrollerON-OFFatseveralvariablesonthebasisofpredictivemodels(MPC).ScientistsfromTurkey(EskisehirOsmangaziUniversity)experimentallyinvestigatedthestructureoftheevaporatorcollectorofsolarenergy,providingmaximumefficiencywhenheatingwaterintheheatpumpsystem(DXSAHP).CanadianresearchersfromtheUniversityofTorontostudiedtheeffectivenessofahybriddevice:heatpump-groundheatexchangers(GSHP)–solarthermalcollectors.Testswereconductedonanexampleofahouse.ThetoolwasusedtosimulatethesystemsoftwareTRNSYS,allowingforthesimulationofthecharacteristicsofanormalannualGSHPsystemaswellastheproposedhybridsystemGSH.Thesystemallowsusingthreeenergysources:solarenergy,soilheat,andutilizedheatoftheairbeingremoved.Simultaneously,thesystemprovidesairconditioningintheroom,heatingandhotwatersupply.Therehavebeensomeresearchstudiesconductedontheintegrationofsolar,geothermalenergy,utilizedheatrefrigerationunits,conditionedair,aswellastheselectionofworkingfluidsforheatpump,includingcarbondioxide,whichreferstonaturalandenvironmentally-friendlyrefrigerants,sinceitdoesnotdepletetheozonelayer.Atthesametime,theamountofabsorbedsolarenergywasincreasedby48%.Theclosestanalogintegrateduseofrenewableenergyisawateringsystem,whereallthelow-potentialandpotentialpowers,regardlessoftheirpurposeatthemoment(heatingorcooling),arejoinedtogetherwithtwo-pipelow-temperaturewaternetwork.Anexampleofthepracticalimplementationofanintegratedsystemofsolarheatingsystemswithmultiple-renewableenergyistheexperienceofheatingthebuildingofanewschoolofagriculturelocatedinnorthernItaly.RenatoclaimedthatHPperformanceisenhancedthroughtheuseofseveralsources:air,groundheat,solarenergy,andtheheatreturnedfromtheschoolbuildingventilation.Theenergybalanceshowsthatithasahigh-potentialheatventilationairsystemwithamaximumcapacityof146kWspaceheatingthroughtheventilation,whichremovesupto122kWofsensibleheat;theintegrationofdifferentsourcesnotonlyincreasesthethermalefficiencyoftheoverallsystem,butalsooptimizestheuseofeachsource;additionalsavingscanbeobtainedbyproperselectionoftheroomtemperature.Figure1isafunctionaldiagramoftheHVAC(Heating,Ventilation,AirConditioning),whichshowstheowoffluidandenergyflows.Heatpumpshavebeencalculatedtocoverthebaseload,andthemainboilerhasbeenusedtocoverthepeakloadandprovideredundancyincaseoffailureoftheheatpump.Theseintegratedsystemshavethefollowingdisadvantages:(1)Intheknownsystemsanddevices,ineffectivefunctionalityisdetected,inparticular,inprovidingcoolingandstoringperishableproducts(milkandmeat)withsimultaneousutilizationoftheheat;(2)Duetoimperfectionsinthestructure,ithasalowheat-outputVT;(3)Thesystemusesalargenumberofcirculationpumps,leadingtoareductionofreliabilityandadditionaloperatingcosts.Figure1.FunctionaldiagramoftheHVACplant(showstheenergyowsofgas,soil,sun,and