[通风] 【分享】禽舍通风长文：热空气替代加热系统研究——热空气分布

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农业与环境科学学院
乔治亚大学 2009年 第21卷 第2期

热空气替代加热系统研究——热空气分布



在过去的十年中，肉鸡业在降低肉鸡舍总体燃料使用量方面取得了重大进展。

随着全封闭鸡舍、循环风扇、辐射加热器、禽舍屋顶进气口、现代控制器的出现，以及宽体鸡舍的日益普及，许多农场的丙烷使用量已减少了50%或更多。

问题在于，即使燃料使用量可能已经下降，但总体取暖成本却由于一个简单事实而增加：丙烷价格在过去十年中已上涨了两倍以上。

对于许多养殖者而言，如果想对加热成本获得更多控制，他们需要在鸡舍加热所使用的燃料类型上拥有更大的灵活性，因此对替代加热系统的兴趣不断上升。

与过去家禽舍的许多变化一样，替代加热系统不仅需要养殖者进行大量的初期投资，还需要花费相当的时间学习如何最佳地管理这些系统，以优化燃料节约和禽群性能。

这在许多方面与隧道通风概念首次引入家禽业时的情况类似。

在隧道通风之前，夏季通风相对简单。

当天气炎热时，养殖者只需放下帘子并打开循环风扇和喷雾喷头即可，基本就是这样。

但随着隧道通风的应用，不仅需要大量的初期投入，还需要做出更多决策，以便在优化禽群性能的同时，将能源使用量降至最低（即：多少风扇应在什么温度下运行，如何最佳管理隧道帘子的开度等）。

类似地，传统的丙烷加热系统安装成本相对较低，管理和维护也相对简单。

而替代加热系统则相对昂贵，并且在寒冷天气下管理鸡舍温度时要复杂得多。

因此，尽管显著降低加热成本的潜在优势极具吸引力，但必须认识到，只有在系统得到正确管理和维护的情况下，这些成本才会降低。

为进一步了解替代热风加热系统的潜在燃料节约效果及其相关的管理问题，来自乔治亚大学的推广工程师和家禽科学家，以及来自乔治亚州林业委员会的一名工程师，在过去的18个月中对美国乔治亚州东北部一座商业肉鸡农场中一套相当典型的替代热风加热系统进行了研究。

该研究的目标是：

1.评估热风替代加热系统的总体成本效益

2.探索在一栋长500英尺（约152.4 m）的肉鸡舍内均匀分布该系统所产生热风的不同方法

3.量化这些系统对鸡舍整体空气质量和垫料质量的影响

4.记录不同类型生物质燃料的优缺点

5.探索控制热风替代加热系统以实现鸡舍最均匀环境条件的不同方法

该研究所在的农场共有六栋相当典型的40英尺 × 500英尺（约12.2 m × 152.4 m）、通风导流吊顶、隧道通风的鸡舍，建成约七年。

在这六栋鸡舍中，只有四栋被纳入研究。

其中两栋安装了热风替代加热系统，另外两栋作为对照。

在四栋鸡舍中，育雏端均安装了十台辐射育雏加热器（以及三台强制送风炉），非育雏端安装了两台强制送风炉。

四栋鸡舍均配备了一套现代化的家禽舍控制器（Choretronics II），能够控制和监测鸡舍中所有的通风/加热设备。

除标准的六个鸡舍温度传感器外，每栋鸡舍还安装了湿度、燃料使用量、电力消耗以及外界温度传感器。

农场中所有控制器均通过电话调制解调器连接至中央电脑，用于数据收集和远程监控。

所研究的替代加热系统由位于乔治亚州罗马市的 BioFiber Solutions 公司（Biofibersolutions.com）生产。


图1. 生物质替代加热系统

加热单元（BFS-500A - 图1）可向鸡舍提供约400,000 Btu/hr（约117.2 kW）的热量，并能够燃烧木质颗粒或细碎木屑（图2）。

每台设备连接至一个容量为8.5立方码（约6.5 m3）的储料箱，配有可伸缩屋顶，可储存足够燃料以支持设备连续运行两天或更长时间而无需补充（图2）。

燃料通过常规的3.5英寸输料传送轴自动送入炉内。


图2. 燃料储存仓及燃料类型

这些加热炉配备了一台3,500 cfm（ 约 99.1 m?/min）、3 hp（约 2.24 kW）的离心风机，该风机从鸡舍内抽取空气，将其推送通过换热器，并在将空气加热至150–200°F（约65.6–93.3°C）后再送回鸡舍。

热空气通过一条由帘布材料制成的18英寸（约45.7 cm）柔性风管输送至固定安装在天花板顶部的镀锌金属“T形风管”（图3）。


图3. 加热单元空气进气口及将热空气输送至T形风管的柔性风管

这条18英寸“T形风管”向两个方向各延伸约15英尺（约4.6 m），并在“T形”两端各安装一个蝶阀，用于引导鸡舍内热空气的流向（图4和图6）。


图4. T形风管及多孔风管热量输送系统


图6. T形风管蝶阀，用于辅助控制热空气分布

在其中一栋鸡舍中，热空气沿鸡舍长度方向分布，使用连接至中央“T形风管”的18英寸柔性风管，风管上沿长度方向开有一系列直径为2英寸（约5.1 cm）的孔（图4和图8）。


图8. 多孔风管与循环风机热量输送系统运行中的热成像图

位于育雏帘幕侧的18英寸柔性风管连接至第二段短的镀锌风管，该风管同样配备蝶阀，安装在育雏帘幕顶部，用于控制热空气流向非育雏端（图6）。

此外，在柔性风管旁安装了一系列六台18英寸（约 45.7 厘米）、1/15 hp（约 50 瓦）的循环风机，以进一步改善热风分布。

在第二栋试验鸡舍中，来自加热单元的热空气通过一系列八台16英寸（约40.6 cm）、1/4 hp（约 186 W）、2,800 cfm（约79.3 m3/min） 的可调速循环风机（Canarm TF16）从“T形风管”处向外分布，这些风机沿天花板顶部布置（图5和图8）。


图5. T形风管及循环风机热量输送系统

选择这些循环风机是基于其能够将空气推动超过60英尺（约18.3 m），同时在地面产生的气流最小。

一台循环风机安装在育雏帘幕顶部的开口内，用于在放开鸡群前预热非育雏端，以及在整舍放养后帮助空气流向非育雏端（图7）。


图7. 设置在育雏帘内的循环风机，将热空气输送至鸡舍非育雏端

基本加热系统运行方式：

1. 在鸡群饲养的前两周，当鸡舍平均温度低于目标温度1°F（约0.6°C）时，环境控制器会启动替代加热装置。在饲养后期，加热系统的温度偏差值被提高到3°F（约1.7°C）。由于该系统需要一定时间才能开始产生足够的热空气，因此在育雏期间，期望温度与启动替代加热系统的温度偏差必须设置得相对较小。与丙烷系统（图12）几乎可以瞬间产生热量不同，替代加热系统可能需要数分钟才能达到运行温度。因此，即使温度偏差被设定为1°F（ 约 0.556°C），鸡舍温度也可能下降3–4°F（约1.7–2.2°C）才会使加热装置产生足够的热量来阻止鸡舍温度进一步下降（图11）。


图11. 育雏期间配备替代加热系统鸡舍的温度（多孔风管输送系统——左，循环风机输送系统——右）


图12. 育雏期间配备传统辐射育雏器加热系统的对照鸡舍温度

2. 替代加热系统基于鸡舍平均温度运行。这意味着在半舍育雏期间使用三个温度传感器，而在整舍放养期间使用六个温度传感器。

3. 当鸡舍中各自区域的温度低于控制器设定温度4°F（约2.2°C）时，辐射育雏器/强制送风炉将启动。

尽管理论上可以完全不使用丙烷，但从禽群性能的角度考虑，如果替代加热系统在某些区域未能提供足够热量，则现有的丙烷加热系统必须作为备用系统发挥作用。

4. 由于装有替代加热系统的鸡舍中的辐射育雏器本质上仅作为备用热源，因此鸡舍的运行方式需要类似使用强制送风炉进行育雏的鸡舍。在使用辐射育雏器的鸡舍中，当空气温度为90°F（约32.2°C）时，育雏期间的地面温度通常在85–115°F（约29.4–46.1°C）之间（图9）。但使用热风系统时，地面温度更加均匀，且通常略低于空气温度。例如，如果控制器设定为维持90°F的空气温度，则地面温度通常在85–90°F（约 29.4–32.2°C）之间。为确保装有替代加热系统的鸡舍地面温度足够温暖，在进雏时控制器被设定为维持94°F（约34.4°C）的鸡舍温度（图9和图10）。