CN204329208U

CN204329208U - 一种用于猪舍的空气过滤系统

Info

Publication number: CN204329208U
Application number: CN201420776289.1U
Authority: CN
Inventors: 汪开英; 潘乔纳; 戴理民; 苏超; 李开泰
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2024-12-11

Abstract

本实用新型公开了一种用于猪舍的空气过滤系统，包括安装在猪舍外的风机及铺设在猪舍内的通风管道和通风口，进风室，通风室以及空气过滤装置和温度调节装置。所述的节能风机将空气以正压形式送入猪舍；所述的通风管道在猪舍内至少铺设一条，通风口采用矩形渐缩形式；所述的进风室内安装空气过滤装置，空气过滤装置包括初效过滤层、中效过滤层及高效过滤层三层空气过滤层；所述的通风室安装空调调节进入通风管道的空气温度。本实用新型有效减少了粉尘进入猪舍，从而阻隔了黏附在粉尘上的病菌，降低了猪只感染患病的可能性，且人工调节方便，提高了猪只生长效益，从长远角度比传统猪舍通风系统更具经济效益。

Description

一种用于猪舍的空气过滤系统

技术领域

本实用新型涉及畜牧养殖领域，具体是涉及一种用于猪舍的空气过滤系统。

背景技术

随着养猪业集约化和工厂化，猪舍的环境控制问题逐渐被人们重视。养猪规模化程度近年来不断加大，然而不管是在严寒的冬季还是在炎热的夏天，由于高密度的饲养，当猪舍通风不良时，猪舍内空气变得污浊，空气中具有生物活性的粉尘和圈内积聚的粪尿散发出来的有毒害的气体，氨气和硫化氢等，刺激猪的上呼吸道粘膜发炎，抵抗力降低，上呼吸道内共栖微生物的比例失调，非致病性的微生物变为致病性的微生物而导致呼吸道疾病的发生。与此同时，猪舍的通风状况影响着温度及湿度的平衡，而温湿环境是影响猪只健康生长的关键因素，也是其生产性能最大的影响因素。

另一方面，猪流感病毒、蓝耳病病毒一般情况下都是粘附在细小颗粒上入侵感染猪只群体。而病原微生物极少单个存在，即使存在也极易被紫外线杀死，存活时间极短，大部分只能依附于载体上在大气中悬浮，以生物性气溶胶的形式存在，据相关报道，疫病病毒和生物性气溶胶的直径为0.3～1.0 微米（如非洲猪瘟病毒的直径为0.175~0.215纳米、病原猪传染性胃肠炎病毒直径为0.08~0.12纳米）。因此有效减少粉尘颗粒进入猪舍，可阻隔了黏附在粉尘上的病菌，降低猪只感染患病的可能性。

其中，对于种畜禽舍的防疫防控尤为关键。若种猪舍疾病防控不能有效控制，则对后续生产的危害性更大。某些疫病可通过公猪精液和母猪产仔遗传给后代，后代之间又进一步再次传染，逐渐陷入恶性循环，极大影响养猪场生产效益。

因此，外界空气需要进行过滤处理方可进入猪舍，从源头上减少疫病传染风险。空气过滤效率是根据可穿透离子大小及过滤微尘数量来取区分的。大多数情况下，过滤效率的高低直接取决于以下几个因素：空气阻力、风速、过滤面积等。目前国内行业也没有统一的标准，一般来说，大部分遵从两个标准：欧洲标准和美国标准。欧洲标准是依据EUROVNT4，EN779来制定的。主要级别：EU1~EU17粒径大小：5μm、1μm、0.5μm、0.3μm。美国标准则依据ASHRAE制定的，主要是DOP。级别：初效：G1~G4，中效：F5~F9，高效：H10~H14，超高效：U15~U17，分类方法：计重法、比色法。

在现有技术中，空气过滤技术已较早应用于药品或生物制品厂的GMP 生产车间或生物安全级别较高的研究实验室，但在养猪场应用鲜有，目前国内尚未有专门的空气过滤系统对猪舍环境进行改善。

公开号为CN 201020178792.9的专利文献公开了一种空气过滤系统，包括中空管槽、管槽壁上设有进风口和出风口，进风口和出风口之间设有过滤装置和鼓风机，所述的过滤装置由初级过滤装置、高级过滤装置和化学过滤装置顺序连接而成。尽管结构设计合理，过滤效果尚可，但主要用于烟尘空气过滤方面，并不能达到猪舍通风对温湿环境的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于猪舍的空气过滤系统，从而对猪舍的通风情况进行改善。

为此采用如下的技术方案：一种用于猪舍的新风过滤系统，包括安装在猪舍外的节能风机及铺设在猪舍内的通风管道，所述通风管道开设有若干送风口，通过风机对猪舍内送气，由送风口完成猪舍内的通风换气，其特征在于：所述新风过滤系统包括空气过滤装置，所述空气过滤装置包括三层空气过滤层，分别为初效过滤层、中效过滤层及高效过滤层，在猪舍外设有进风室，三层空气过滤层依次排列安装于进风口的进风室内，所述风机设置于中效过滤层和高效过滤层之间；猪舍内至少铺设一条通风管道，且所述通风管道的送风口的数量和面积根据猪舍的实际情况通过计算得出；所述新风过滤系统还包括温度调节装置，所述温度调节装置包括湿帘和猪舍及空气过滤系统本身的保温隔热设计对进入猪舍的空气温度进行预调节，所述湿帘安装在初效过滤层之前的进风口处；在进风室后设有通风室，所述进风室和通风室两室连通，通风室内设有通风口，所述通风口连通猪舍内的通风管道。

进一步地，所述初效过滤层为粗效可洗式过滤器，采用金属不锈钢过滤网，并将若干层金属不锈钢过滤网以一定角度相互交叉叠合排列；所述金属不锈钢过滤网的材质为铝滤材。

进一步地，所述中效过滤层为中效折叠式过滤器，采用专用玻璃纤维高效过滤纸；该过滤材料采用密合剂密封以确保滤材四周气密；采用无隔板的热塑性隔胶以确保相同褶层间距。

进一步地，所述高效过滤层为高效空气过滤器，采用滤料为有机纤维。

进一步地，所述通风管道的进风口的数量和面积大小计算以后确定。具体计算涉及实地采集的拟安装风管高度的温度、湿度和风速的数据信息、拟设定的通风口大小和数量及相关参考资料。主要根据质量守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律三大基本定律。

所建立的相应的质量守恒方程为：

ρ是密度，t是时间，u是速度矢量，u、v和w是速度矢量u在x、y和z方向的分量。

以温度为变量的能量守恒方程：

可展开为：

其中，Cp是比热容，T为温度，k为流体的传热系数，ST为流体的内热源及因粘性作用流体机械能转换为热能的部分，有时简称为粘性耗散项。

x、y、z方向上的动量守恒方程：

式中，p是流体微元体上的压力；等是因分子粘性作用而产生的作用在微元体表面上的粘性应力τ的分量；Fx、Fy、Fz分别是微元体上的体力。

由于猪舍环境中的空气气流基本为湍流形式，可建立其相应的湍流模型方程：

G_k为平均速度梯度引起的湍动能； G_b为浮力引起的湍动能；Y_m为可压缩湍流脉动膨胀对总耗散率的影响；α_k和α_ε分别是湍动能k和耗散率ε的有效湍流普朗特的倒数。

经计算以后再进一步调整优化设计，最终确定通风口面积大小和数量。

进一步地，所述通风管道根据上述通风口计算结果选用矩形渐缩风管，该形式可节约风管建材还能达到送风均匀的目的，并且合理安装风管位置，将风直接送到目标区域。具体计算步骤如下：

首先确定每个送风口的流量L0，计算断面1的送风流量，起始断面风速采用实测风速，得到断面面积F1=L1/V1；设风管高度不变，仅改变风管宽度，采取W1×H；计算动压：Pd1=V1²ρ/2 ，于是得到管1-2的压力损失：当量直径：De=2W1H/(W1+H)；计算单位长度沿程压力损失：△Pm1和沿程压力损失：△Pm1-2；分流三通直通管的局部阻力系数ξZt=0.35(1-Vzt/Vz)² （式中： Vzt--直通管的流速，m/s；Vz总管的流速，m/s）由于设计的前提是静压不变，所以Vzt和Vz相差较小。

为简化计算，可以忽略直通管的局部阻力，从而近似的以沿程压力损失代表该管段的总压力损失。同理计算断面2的动压Pd2=Pd1-△Pm1-2，流速V2=1.29√Pd2，风量L2=L1-L0，断面面积F2=L2/V2，采取W2×H；按前面计算三通直通管的局部阻力系数评估局部压力损失是否可以忽略。计算管2-3，动力损失：当量直径De=2W2H/(W2+H)，单位长度沿程压力损失△Pm2，沿程压力损失△Pm2-3。同理依次计算，最终得到通风管各断面面积。

夏季空气进入猪舍内，首先要经过湿帘，再依次经过初效过滤层、中效过滤层及高效过滤层后，送至通风室，再由通风口送至猪舍内铺设的通风管道，最终由各个送风口完成送风换气。冬季主要通过猪舍和空气过滤系统本身的保温隔热设计对进入猪舍的空气进行预调节。其中，初效过滤层设置为粗效可洗式过滤器，能有效阻隔粒径大于等于5.0μm的粉尘，而多层折叠扩张不锈钢网是以不同的密度，孔径由粗到细的排列，使空气通过过滤网时多次改变流动方向，增大其集尘能力及效率。

中效过滤层采用中效折叠式过滤器，针对粒径介于1-5μm的颗粒灰尘及各种悬浮物，选用专用玻璃纤维高效过滤纸。该过滤材料被特殊密合剂密封，确保滤材四周气密。无隔板的热塑性隔胶可确保相同褶层间距，保证了最佳气流通过，达到高容尘量，充分利用了过滤器整个深度的滤材。效率高、阻力低的特点能使其达到EN779中G7的过滤等级。

高效过滤层采用高效空气过滤器（HEPA），滤料为细小的有机纤维，是专门为去除多种空气中的污染成分而设计的。因其孔径微小，吸附容量大，所以对直径为0.3um以上的微粒有99.99%的过滤效率，能满足EN779中G9的过滤等级，最终达到猪舍对新鲜空气进入的需求。

夏季时，室外空气温度较高，经过湿帘初步降温后，再通过节能风机经通风管道送入室内，到达适宜温度。同样的，在冬季的时候也可以根据需要对通过猪舍本身的围护结构保温设计，使得进入空气能够满足猪只生长需求。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的猪舍空气过滤系统根据正压通风原理通过该系统向猪舍内送入经过滤和调温后的新鲜空气。使用节能风机可节约能耗20%~50%，通过风管送风能够更好地将新鲜空气送到目标需求位置，同时，通风管矩形渐缩的形式能够更好地控制好进风量，减少了风力压损。进风口的数量的面积大小通过实地数据测量计算得出可得到详细的猪舍内空气流动的数据，例如风速、压力、温度、湿度等，有效评估猪舍的通风效果，从而更好地规划猪舍的布局设计且能达到目标环境要求。另外，该系统过滤装置结构简单，模块化安装方便，且可根据实际送风需求及所需控制的空气质量选择模块数量，调节装置的最佳过滤效果，可更好地适应不同尺寸的安装需求。其空气过滤装置根据欧盟EN779标准设计，可在外界粉尘、病原体等污染物质进入猪舍前进行阻隔，建立猪场生物安全的过滤防控体系，提高猪的生长繁殖水平和产品质量，综合提高生产效率。

附图说明

图1为本实施例的整体安装示意图。

图2为本实施例中过滤装置的局部安装示意图。

图3为本实施例通风室的示意图。

图中，1、猪舍，2、风机，3、通风管道，31、送风口，4、初效过滤层，5、中效过滤层，6、高效过滤层，7、进风室， 8、湿帘，9、空调，10、通风室， 11、通风口。

具体实施方式

参见附图。本实施例以包括安装在猪舍1外的风机2及铺设在猪舍内的通风管道3，所述通风管道3开设的送风口数量通过实地拟开设通风口高度的温度、湿度和风速为主要数据参数，建立对象的平衡方程带入计算，质量守恒方程为：

以温度为变量的能量守恒方程：

可展开为：

x、y、z方向上的动量守恒方程：

参照流体力学相关知识，建立猪舍环境中的空气气流湍流模型方程：

最终计算优化得出所开设的送风口31数量为六个，风口31面积为0.6m×0.6m；所述风机2选用型号Elektror RD-92的离心节能风机，所述通风管道3选用矩形渐缩风管；猪舍内铺设两条通风管道3，在六个送风口31的情况下，每个送风口流量：L0=3.153/2/6=0.2628m³/s

断面1：L1=3.153/2=1.5765m³/s

采取起始断面风速V1=1.5m/s，于是断面面积F1=L1/V1=1.051m²

设风管高度不变，仅改变风管宽度，采取W1×H=1000×1000mm

动压：Pd1=V1²ρ/2 =1.5²×1.2/2 =1.35Pa

管1-2的压力损失：

当量直径：De=2W1H/(W1+H)=1m

单位长度沿程压力损失：

△Pm1=1.05×10^-2×1^-1.21×1.5^1.925=0.023Pa/m

沿程压力损失： △Pm1-2=0.023×4=0.092Pa

分流三通直通管的局部阻力系数ξZt=0.35(1-Vzt/Vz)²

式中： Vzt--直通管的流速，m/s Vz总管的流速，m/s

由于设计的前提是静压不变，所以Vzt和Vz相差较小。为简化计算，可以忽略直通管的局部阻力，从而近似的以沿程压力损失代表该管段的总压力损失。

断面2：

动压：Pd2=Pd1-△Pm1-2=1.258Pa

流速：V2=1.29√Pd2=1.447m/s

风量：L2=L1-L0=1.3137m³/s

断面面积：F2=L2/V2=0.908m²，采取W2×H=900×1000mm

若按前面计算三通直通管的局部阻力系数

ξZt=0.35(1-Vzt/Vz)²=0.35（1-1.447/1.5)²=4.370×10^-4

由计算结果可知，忽略这个局部压力损失是可以的。

管2-3，动力损失：

当量直径：De=2W2H/(W2+H)=0.947m

单位长度沿程压力损失：

△Pm2=1.05×10^-2×0.947^-1.21×1.447^1.925=0.023Pa/m

沿程压力损失： △Pm2-3=0.023×4=0.092Pa

断面3：

动压：Pd3=Pd2-△Pm2-3=1.166Pa

流速：V3=1.29√Pd3=1.393m/s

风量：L3=L2-L0=1.0509m³/s

断面面积：F3=L3/V3=0.754m²，采取W3×H=750×1000mm

管3-4，动力损失：

当量直径：De=2W3H/(W3+H)=0.857m

单位长度沿程压力损失：

△Pm3=1.05×10 ^-2×0.857^-1.21×1.393 ^1.925=0.024Pa/m

沿程压力损失： △Pm3-4=0.024×4=0.096Pa

断面4：

动压：Pd4=Pd3-△Pm3-4=1.07Pa

流速：V4=1.29√Pd4=1.334m/s

风量：L4=L3-L0=0.7881m3/s

断面面积：F4=L4/V4=0.591m²，采取W4×H=590×1000mm

管4-5，动力损失：

当量直径：De=2W4H/(W4+H)=0.742m

单位长度沿程压力损失：

△Pm4=1.05×10 ^-2×0.742^-1.21×1.334^1.925=0.026Pa/m

沿程压力损失：△Pm4-5=0.026×4=0.104Pa

断面5：

动压：Pd5=Pd4-△Pm4-5=0.966Pa

流速：V5=1.29√Pd5=1.268m/s

风量：L5=L4-L0=0.5253m³/s

断面面积：F5=L5/V5=0.414m²，采取W5×H=400×1000mm

管5-6，动力损失：

当量直径：De=2W5H/(W5+H)=0.571m

单位长度沿程压力损失：

△Pm5=1.05×10^-2×0.571^-1.21×1.268^1.925=0.033Pa/m

沿程压力损失： △Pm5-6=0.033×4=0.132Pa

断面6：

动压：Pd6=Pd5-△Pm5-6=0.834Pa

流速：V6=1.29√Pd6=1.178m/s

风量：L6=L5-L0=0.2625m³/s

断面面积：F6=L6/V6=0.223m²，采取W6×H=220×1000mm

最终确定渐缩式矩形通风管道的规格尺寸。

通过风机2对猪舍内送气，由送风口31完成猪舍内的通风换气。

空气过滤系统包括空气过滤装置，所述空气过滤装置包括三层空气过滤层，分别为初效过滤层4、中效过滤层5及高效过滤层6，在猪舍1外设有进风室7，三层空气过滤层依次排列安装于进风口的进风室7内，所述风机2设置于中效过滤层5和高效过滤层6之间；所述初效过滤层4为粗效可洗式过滤器，采用金属不锈钢过滤网，并将若干层金属不锈钢过滤网以一定角度相互交叉叠合排列；所述金属不锈钢过滤网的材质为铝滤材；所述中效过滤层5为中效折叠式过滤器，采用专用玻璃纤维高效过滤纸；该过滤材料采用密合剂密封以确保滤材四周气密；采用无隔板的热塑性隔胶以确保相同褶层间距；所述高效过滤层6为高效空气过滤器，采用滤料为孔径微小的有机纤维。

本实施例还包括温度调节装置，所述温度调节装置包括湿帘8和空调9，所述湿帘8安装在初效过滤层4之前的进风口处；在进风室后设有用于调节空气温度的通风室10，所述进风室7和通风室10两室连通，所述空调9安装于通风室10内，通风室内设有通风口11，所述通风口11连通猪舍内的通风管道3。

空气进入猪舍1内，首先要经过湿帘8，再依次经过初效过滤层4、中效过滤层5及高效过滤层6后，送至通风室10，由空调9调节空气温度后由通风口11送至猪舍内铺设的通风管道3，最终由各个送风口31完成送风换气。

Claims

1.一种用于猪舍的空气过滤系统，包括安装在猪舍外的风机及铺设在猪舍内的通风管道，通风管道开设的若干送风口，送风进入猪舍还需经过空气过滤装置和温度调节装置；其特征在于：猪舍外空气经过湿帘进入进风室，通过包括初效过滤层、中效过滤层及高效过滤层的三层空气过滤层的空气过滤装置，由设置于中效过滤层和高效过滤层之间的节能风机进行正压通风；空气进入通风室以后经过空调调节温度，而后由通风口进入猪舍内的通风管道，最终通过进风口完成猪舍的通风换气。

2.根据权利要求1所述的一种用于猪舍的空气过滤系统，其特征在于，所述初效过滤层为粗效可洗式过滤器，采用金属不锈钢过滤网，并将若干层金属不锈钢过滤网以一定角度相互交叉叠合排列；所述金属不锈钢过滤网的材质为铝滤材。

3.根据权利要求1所述的一种用于猪舍的空气过滤系统，其特征在于，所述中效过滤层为中效折叠式过滤器，采用专用玻璃纤维高效过滤纸；该过滤材料采用密合剂密封以确保滤材四周气密；采用无隔板的热塑性隔胶以确保相同褶层间距。

4.根据权利要求1所述的一种用于猪舍的空气过滤系统，其特征在于，所述高效过滤层为高效空气过滤器，采用滤料为有机纤维。

5.根据权利要求1所述的一种用于猪舍的空气过滤系统，其特征在于，所述温度调节装置包括湿帘空气温度的适当调节和猪舍及空气过滤系统本身围护结构的保温隔热设计实现进入过滤系统前空气温度的预调控。

6.如权利要求1所述的一种用于猪舍的空气过滤系统，其特征在于，所述通风管道选用矩形渐缩风管以实现舍内空气的均匀分布。