基于太阳能利用的养殖场保温与通风系统设计

基于太阳能利用的养殖场
保温与通风系统设计
基于太阳能利用的养殖场保温与通风系统设计
摘要
我国北方目前大部分集约化养殖场的保温通风消耗传统能源较大，且存在动物粪便无法有效处理，从而出现环境污染的情况。

为了应召我国绿色可持续发展的战略性目标，对于我国集约化养殖场的冬季保温通风应当做到有效的能源利用，参考当今开发利用程度较大的太阳能技术，以及传统畜牧养殖业中“粪—沼—肥”的环保生态系统，为北方的集约化养殖场设计一套可高效利用新能源的养殖场保温与通风系统。

本设计针对北京延庆地区集约化养殖猪场设计，使用太阳能集热器对保暖工质进行加热，同时辅以沼气燃烧余热对该工质进行同步加热，以满足地暖的设定温度需求。

此次设计，通过查阅相关资料，正确计算出养殖舍冬季热负荷，根据所需热负荷选择保暖系统机组的参数。

同时根据养殖舍内动物所需的通风条件，对养殖舍进行满足冬季保暖需求的通风系统设计，为所选的风机和舍内通风口进行选型，并绘制出养殖舍整体的通风气流组织流程图。

关键词：养殖场；太阳能；保温与通风
Design of thermal insulation and ventilation system of farm based on
solar energy utilization
Abstract
The insulation and ventilation of most intensive farms in northern China currently consumes large amounts of traditional energy, and there is a situation in which animal feces cannot be effectively treated, resulting in environmental pollution. In order to call for the strategic goal of green sustainable development in China, the winter heat preservation and ventilation of China's intensive farms should achieve effective energy utilization, referring to the solar energy technology with greater development and utilization today, and the "manure" in traditional animal husbandry The “environmental protection system of biogas-fertilizer” designed a hea t insulation and ventilation system for the farms in the north that can efficiently use new energy.
This design is designed for intensive pig farms in the Yanqing area of Beijing. The solar collector is used to heat the working medium, which is simultaneously heated by the residual heat of biogas combustion so as to meet the requirements for setting temperatures
of the floor heating.In this design, by referring to relevant data, the heat load of the breeding house in winter is calculated correctly, and the parameters of the heating system unit are selected according to the required heat load. At the same time, according to the ventilation conditions required by the animals in the breeding house, the ventilation system design of the breeding house to meet the winter warming needs is selected, the selected fans and the vents in the house are selected, and the overall ventilation airflow organization process of the breeding house is drawn.
Keywords: Farm; Solar energy; Insulation and ventilation
目录
1前言 (1)
1.1目前中国养殖场保温通风情况 (1)
1.2太阳能的应用前景 (1)
1.2.1我国太阳能的资源概况 (1)
1.2.2目前常见的太阳能应用实例 (2)
1.3本设计的主要目的 (5)
1.4本设计的内容与参数 (5)
2养殖场保温系统的设计 (7)
2.1养殖场建筑概况 (7)
2.2养殖场舍内设计参数 (8)
2.3养殖场热负荷计算 (9)
2.3.1冬季热负荷计算依据 (9)
2.3.2热负荷计算结果 (13)
2.4养殖场保温系统原理 (20)
3太阳能集热地暖保温设计 (22)
3.1地暖的计算参数 (22)
3.3.1地面散热量的计算依据 (22)
3.3.2地暖参数计算结果 (23)
3.2集热系统的设计计算 (26)
3.2.1太阳能保证率的选取 (26)
3.2.2集热系统的面积计算 (26)
3.2.3太阳能集热器选型 (26)
3.3蓄热方案的设计 (27)
3.3.1蓄热方式的选择 (27)
3.3.2蓄热水箱的选型 (28)
4沼气燃烧余热利用保温设计 (29)
4.1沼气燃烧余热系统的原理 (29)
4.2养殖场沼气日产量计算 (29)
4.3沼气燃烧产热量 (31)
5养殖场通风系统的设计 (32)
5.1养殖场所需通风量的计算 (32)
5.2养殖场通风方式的选择 (33)
5.3猪舍内通风机的选型 (35)
6结论 (38)
参考文献 (40)
谢辞...................................................................................................................... 错误!未定义书签。

附录 (41)
附录1 (41)
附录2 (42)
1前言
如今全球已经迈入一个讲求绿色环保、重视节能发展的时代，正是因为人们对于各行各业的发展思想认知层次在不断的提高，人们对环保工作也越来越重视，畜牧业正是其中之一。

我国目前绝大部分养殖场的规模随着时间的增长在不断扩大，需要投入的能源也在不断增加，尤其是北方地区，需要在冬季解决满足合适的舍内保温条件及通风要求，传统能源燃烧产热不仅资源消耗量大，而且十分容易对自然环境造成污染。

将发展的目光投向新能源领域，并将其与养殖业结合起来，利用现有的可再生能源和对养殖场内能源系统进行合理设计，使能源消耗损失最小化，以及能源转化的高效化，从而满足绿色发展的要求。

1.1目前中国养殖场保温通风情况
与我国传统的小规模分散型养殖场相比较，集约化规模饲养是我国农业发展的大方向。

养殖场的设计是否合理化，其屋舍的温度、相对湿度、空气质量、光照等都是关键因素。

在冬季，温度较低、气候干燥的北方地区的养殖舍保温性和气密性尤其重要。

目前我国北方地区大部分集约化养殖场一般都是利用蒸汽锅炉加热及通风孔辅助机械负压通风，为此达到养殖舍内的饲养温度、湿度相对恒定，符合国家标准需求，同时保证舍内充足的供氧、排尘以及匀气等。

[1]
1.2太阳能的应用前景
1.2.1我国太阳能的资源概况
太阳能指的是来自宇宙中太阳辐射出的光和热到达地球表面，其光热能量通过直接利用或是二次转化被不断发展的一系列基础所利用的一种清洁可再生的能源，而且太阳能的存量可以说是取之不竭的，供给的持续性也是永久的。

但太阳能亦不是完全没有缺点，其具有分散性、不稳定性、效率低和成本高四大较为明显的缺点。

太阳能的分散性是指总量十分巨大的太阳辐射量在到达地球表面时能量总量却减少了非常多，太阳辐射的能流密度低就不具备能够集中性、高密度性的收集和储存。

不稳定性是指受地球不同地区的昼夜、季节、海拔、纬度高低等自然条件因素的影响，能够到达地球地面的太阳辐射并不是连续的，只是不确定的、间断性的到达。

太阳能使用的效率低和成本高则是因为其能源转换效率偏低，需要投入较高的成本去建设相应的转化设备。

太阳能进一步的发展放缓，很大程度上是受到经济性的制约。

我国土地面积广阔，具有可以称得上是有富饶的太阳能资源。

目前中国的陆地面
积平均每平方米年太阳能辐射总量大于5.02×106kJ，约相当于1700亿吨标准煤，陆地辐射总量相当于2.4×1012tce燃烧产生的热量。

[2]我国国土面积有三分之二以上的地区年日照时数在2200小时以上，特别是我国的西部地区，天气常年干燥且雨量非常少，日照时间较长且日照强度大，更是具有得天独厚丰富的太阳能能量资源。

由上述分析可见，我国是一个太阳能资源丰富的国家，具备开发利用太阳能资源的天然有利条件。

[3]
1.2.2目前常见的太阳能应用实例
太阳能技术主要分为两种——主动式太阳能技术和被动式太阳能技术，其中主动式的太阳能技术需要外在驱动力，即借助机械动力的手段，将太阳能进行电热能源转化；被动式则是直接利用太阳能的光热，无需二次能量转化，如建筑物引入太阳光做照明或保暖的设计。

表1.1 太阳能实例应用介绍
图1.1 平板形太阳能热水器
图1.2 真空管太阳能热水器
图1.3 太阳能空调
图1.4 太阳能电池板
图1.5 太阳能路灯
1.3本设计的主要目的
参考现代畜牧业常用的“粪-沼-肥”能源利用系统，针对于现有的集约化规模养殖场，设计一套综合利用太阳能和沼气生物质能的能源方案，该方案包括养殖场的保温系统设计和通风系统设计，传统能源辅以备用能源，达到整个养殖场能源的稳定供应，满足冬季养殖场舍内良好的保温通风效果。

1.4本设计的内容与参数
本设计选取北京延庆作为养殖场所处地区，为该养殖场设计一套基于太阳能利用的保温通风系统，该养殖场的养殖禽畜为猪只。

具体内容包括：
（1）查阅相关资料，确定北京延庆地区冬季的主要气象参数，以及确定中型养殖猪场的规模；
（2）计算养殖猪舍的冬季热负荷；
（3）选取地暖为养殖猪舍的供暖方式，计算太阳能供热所需的集热器面积、蓄热水箱的容积、沼气发电机的余热回收总热量；
（4）选取自然通风结合机械通风为养殖猪舍的通风方式，分析其气流组织并为风机选型；
（5）编写养殖场保温与通风系统的设计说明书。

通过查阅资料，可确定北京延庆冬季的气象参数如下：
表1.2 北京延庆冬季气象参数一览[5]
根据《GB/T 17824.1-2008规模猪场建设》[6]中猪只配比的建议，设计该养殖猪场的猪只总数为1000只，其中各类型猪只的占比及数量如下表所示：
表1.3 养殖场猪只种类及数量概况
2养殖场保温系统的设计
2.1养殖场建筑概况
该养殖场共有11个猪舍，猪舍总面积为4309.88㎡，其中1个种猪公猪舍，4个母猪舍，4个育肥猪舍和2个仔猪舍。

公猪舍长30.48m，宽8m，高3m。

其余猪舍长30.48m，宽13m，高3m。

图2.1 公猪舍建筑平面图
图2.2 母猪舍/育肥猪舍/仔猪舍建筑平面图
猪舍建筑概况[7]如下：
表2.1 猪舍建筑概况详情
图2.3 猪舍屋面材料一览
图2.4 猪舍外墙材料一览
2.2养殖场舍内设计参数
该养殖场根据不同种类猪只的数量，可大致分为公猪共有30头、母猪300头、育肥猪300头、仔猪370头。

根据《GB/T 17824.3-2008 规模猪场环境参数及环境管理》[8]中猪舍的温度和湿度要求，可设定不同猪舍的温度如下：
表2.2 猪舍空气的温度、湿度参考
因公猪数量较少，故公猪舍采用单列封闭式猪舍设计。

该公猪舍的猪只分布情况为：每2只一栏，共15栏/舍，总计1个公猪舍。

舍内冬季保温温度设定为20℃。

母猪舍、育肥猪舍、仔猪舍采用双列封闭式猪舍设计。

母猪舍、育肥猪舍的猪只分布情况为：每3只一栏，共30栏/舍，总计4个母猪舍，4个育肥猪舍。

舍内冬季保温温度设定为20℃。

仔猪舍的猪只分布情况为：每6只一栏，共30栏/舍，总计2个仔猪舍。

舍内冬季保温温度设定为26℃。

2.3养殖场热负荷计算
2.3.1冬季热负荷计算依据
冬季的建筑热负荷主要由围护结构的耗热量、由门或孔洞侵入的冷空气的耗热量，以及因为加热由门窗缝隙渗入室内空气的耗热量三个部分组成。

（1）围护结构基本耗热量计算公式：
Q j=aFK(t n−t wn)（式2.1）
（2）附加耗热量计算公式：
Q=Q j(1+βcℎ+βf+βlang)·(1+βfg)·(1+βjan)（式2.2）
（3）冷风渗透计算：
Q=0.28·C p·p wn·V·(t n−t wn)（式2.3）
（4）通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量计算：
V=L0·l l·m b（式2.4）
L0=a1·(p wn·v02
)b（式2.5）
2
m=C r·C f·(n1b+C)·cℎ（式2.6）
cℎ= 0.3·ℎ0.4（式2.7）
·(t n′−t wn)/(273+t n′)（式2.8）C=70·ℎz−ℎ
c f·v02·ℎ
（5）忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作用时的渗风量：
V=∑(l·L·n)（式2.9）
表2.3 每米门、窗缝隙的渗风量L m3/( m·h)
表2.4 缝隙渗风量的朝向修正系数n
（6）换气次数法
L=K·V f（式2.10）
（7）百分比法计算冷风渗透耗热量：
Q=Q o·n（式2.11）
（8）外门开启冲入冷风耗热量计算公式：
Q=Q j×βkq（式2.12）
2.3.2热负荷计算结果
参考《GB 50736 - 2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[5]、《实用供热空调设计手册(第二版)》[9]以及《2009全国民用建筑工程设计技术措施_暖通空调动力》[10]，通过上述式子可计算出不同猪舍所需要的冬季热负荷总量，猪舍建筑具体方位如下图所示，计算结果具体数据参考以下计算结果表：
表2.5 独栋公猪舍热负荷计算表
图2.5 公猪舍平面方位图
表2.6 独栋母猪舍/育肥猪舍热负荷计算表
图2.6 母猪舍/育肥猪舍/仔猪舍平面方位图表2.7 独栋仔猪舍热负荷计算表
该设计中公猪舍共有1个，母猪舍共有4个，育肥猪舍共有4个，仔猪舍共有2个，由上述独栋猪舍的热负荷计算结果可得该养殖场总热负荷为：
Q=Q
公猪+4Q
母猪
+4Q
育肥猪
+2Q
仔猪
（式2.13）
计算结果为Q=843972.6W。

2.4养殖场保温系统原理
本设计中的养殖场的保温系统是基于主动式太阳能集热系统为猪舍地暖供热，同时以猪粪作为原料，辅以沼气发酵产生沼气，利用沼气的燃烧余热加热水，使蓄热水箱中的水保持恒温状态，确保猪舍地暖供暖的温度符合养殖要求。

图2.7 养殖场系统原理图
3太阳能集热地暖保温设计
3.1地暖的计算参数
3.3.1地面散热量的计算依据
（1）单位地面面积散热量计算公式：
q=q f+q d（式3.1）q f=5×10−8[(t pj+273)4−(AUST+273)4]（式3.2）
q d=2.13(t pj−t n)1.31（式3.3）
计算并确定地面的散热量时, 需校核地面的表面平均温度, 确保地面的表面平均温度不高于表3.1的最高限值。

表3.1 地面表面平均温度参考值[11]
（2）校核地面表面平均温度的计算公式：
)0.969（式3.4）
t pj=t n+9.82×(q x
100
式中t pj——地面的表面平均温度，℃
t n——室内计算温度，℃
q x——单位地面所需散热量，W/㎡
3.3.2地暖参数计算结果
利用天正暖通中“地暖-地热计算”这一功能，分别计算出独栋公猪舍、独栋母猪舍、独栋育肥猪舍和独栋仔猪舍的地热盘管计算结果，下图为具体计算数值：
图3.1 独栋公猪舍地暖计算结果
图3.2 公猪舍地暖管道平铺图
由图3.2可得公猪舍地暖管道距墙250mm，管道间距400mm，管道总长度480m，出水口和进水口均位于猪舍西北角。

图3.3 独栋母猪舍/育肥猪舍地暖计算结果
图3.4 母猪舍/育肥猪舍地暖管道平铺图
由图3.4可得母猪舍和育肥猪舍的地暖管道距墙250mm，管道间距400mm，管道总长度980m，出水口和进水口均位于猪舍西北角。

图3.5 独栋仔猪舍地暖计算结果
图3.6 仔猪舍地暖管道平铺图
由图3.6可得母猪舍和育肥猪舍的地暖管道距墙250mm，管道间距400mm，管道总长度980m，出水口和进水口均位于猪舍西北角。

3.2集热系统的设计计算
3.2.1太阳能保证率的选取
若需确定太阳能集热器的面积，首先需要确定的是该太阳能集热器能够为整个供热系统共提供多少热量。

在此之前，即便已经计算出养殖场猪舍的冬季热负荷，但确定这一部分的能量共有多少是由太阳能集热器提供的，其关键因素取决于太阳能保证率。

太阳能保证率是指晴好天气的保证率而不是采暖季的平均保证率，太阳能保证率一般选取50%较好。

3.2.2集热系统的面积计算
采暖系统的集热面积计算[12]可参考下式：
A c=Q sun/H×η（式3.5）
Q sun=Q t×f（式3.6）式中A c——太阳能集热器面积，m2
Q sun——需要由太阳能集热系统提供的热量，MJ
H——采暖期晴好天气太阳能辐射量，MJ/m2，北京地区冬季晴好天气的太阳辐射量为11676 MJ/m2
η——太阳能集热、储热及供热系统的综合效率，一般取0.4~0.5，本设计取值0.47
Q t——采暖期内建筑物日总耗热量，MJ
f——太阳能采暖系统的保证率，一般取50%
由（式2.13）可得Q=843972.6W=843972.6J/s=0.84MJ/s
则Q t=86400Q=72576MJ
计算得A c=Q sun/H×η
=72576×50%/11676×0.47
=6.613m2
3.2.3太阳能集热器选型
根据集热系统的面积计算数据以及市场相关产品的参考，现选择一款产品型号为Q-B-J-1-180/3.00/0.05的太阳能集热器为该太阳能集热系统作为主要供热来源，其外形尺寸为1600*2150*1900mm，集热管管数为24根，每根管长为φ58*1800mm，集热管倾角为50°。

太阳能集热器的安装主体朝向为正南偏西10~15度的方向放置，共需要该型号的太阳能集热器6台。

图3.7 集热器实物图
3.3蓄热方案的设计
3.3.1蓄热方式的选择
太阳能蓄热系统应根据太阳能集热系统的形式、性能、热负荷总量、太阳能保证率等进行综合性分析后，选取符合设计所需的蓄热方式。

表3.2蓄热方案优选参考
表中“√”为可适用，“-”为不宜适用。

本次的养殖场设计针对于蓄热系统，决定使用蓄热水箱作为该系统的蓄热方式。

集热系统的蓄热水箱容积不仅与集热器的面积有关，而且和设计中养殖场的猪舍建筑群有关。

由表3.3所示，对应每平方米太阳能集热器采光面积平均需要蓄热水箱的容积约为50~150L。

表3.3蓄热水箱容积的选择范围参考
本次蓄热系统的设计采用每平方米太阳能集热器的采光面积需要150L的蓄热水箱的容积来选取，最终水箱的容积大小为6.613×150=991.95L≈1000L
3.3.2蓄热水箱的选型
根据蓄热水箱的容积计算数据以及市场相关产品的参考，现选择定制一款容积为1000L的不锈钢卧式保温水箱，水箱内壁采用聚氨酯保温材料。

图3.8 水箱实物图
图3.9 水箱剖面图
4沼气燃烧余热利用保温设计
4.1沼气燃烧余热系统的原理
沼气燃烧余热系统主要是为太阳能集热系统作为辅助供热而设，以确保冬季猪舍的地暖稳定供热。

其具体工作原理为：将养殖场猪舍的猪粪收集起来，统一放至沼气发酵池发酵，产出的沼气直接燃烧，所放出的热量将保温工质——水加热，从而满足地暖的供热需求。

图4.1 沼气燃烧余热系统流程图
4.2养殖场沼气日产量计算
沼气的产量一般以原料的产气率和原料干物质的含量估算，各畜禽粪便干物质含量[13]如表4.1所示，干物质产气率如表4.2所示。

表4.1 畜禽的粪便排泄系数
表4.2 畜禽粪尿（干物质）产气率（m /kg ）
本设计养殖场主要养殖的禽畜为猪只，以猪粪作为产气原料为例，从上表4.1可知猪只粪便日排放量为4.25kg/d ，计算得猪只粪便干物质含量为0.85kg/d 。

由禽畜粪便产沼气潜力的计算公式：
Y B =∑M i n i D i βi （式4.1）
式中 Y B ——畜禽粪便沼气产量，m 3/kg n ——畜禽种类数量，以只为单位 M i ——第i 种畜禽粪便量，kg/d D i ——第i 种畜禽粪便干物质含量 βi ——第i 种畜禽粪便产气率 计算可得该养殖场猪只粪便产气量为Y B =∑M i n i D i βi
=1000×4.25×20%×0.2
=170m 3
4.3沼气燃烧产热量
沼气的主要成分为甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2），还有少量氢（H2）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）等，其燃烧时主要消耗的成分为甲烷。

沼气中甲烷的占比约为50%～70%，每立方米沼气燃烧所产生的热值约为20800～23600kJ。

由（式4.1）可得该养殖场每日猪只粪便产气量为170m3/kg，故该养殖场所产沼气的燃烧产热量约为3536～4012MJ。

5养殖场通风系统的设计
5.1养殖场所需通风量的计算
通风换气对养殖舍内良好空气环境的控制起到举足轻重的作用。

当舍内气流速度小于0.05m/s，说明舍内通风换气不良；大于0.4m/s，表明舍内有风；结构良好的猪舍，气流速度通常不超过0.3m/s。

[14]
通风换气的主要目的有两个：第一，在天气炎热气温较高的时候，适当的通风使舍内空气置换，缓解畜禽在高温条件下不良的生理影响；第二，适当引进室外的新鲜空气可以减少室内空气中的污染物和微生物，从而对养殖舍起到消毒和防病的作用。

在本设计中，根据《GB/T 17824.3-2008 规模猪场环境参数及环境管理》[8]中猪舍通风量和风速的要求，可根据养殖场不同猪种的数量为其所在的猪舍计算建筑物所需通风量。

表5.1 猪舍通风量和风速参考
由设计数据可得，该养殖场共有1个种猪公猪舍，含公猪30只，该猪舍所需冬季通风量为30×150×0.35=1575m3/h；共有4个母猪舍，每舍含母猪80只，单个母猪舍所需冬季通风量为80×150×0.30=3600m3/h；共有4个育肥猪舍，每舍含育肥猪80只，单个育肥猪舍所需冬季通风量为80×150×0.35=4200m3/h；共有2个仔猪舍，每舍含仔猪200只，单个仔猪舍所需冬季通风量为200×25×0.30= 1500m3/h。

5.2养殖场通风方式的选择
养殖舍常见的通风方式分为以下三种：
（1）自然通风
自然通风是指外界大气压压强较大，室内大气压强较小，从而使室外空气通过外界大气压进入室内，并将室内空气通过建筑物围护结构的孔隙排出的一种通风方式。

简单来说只要存在风压和热压，就可以实现自然通风。

自然通风的优缺点也十分明显，其优点是自然通风系统无需安装专门的设备、无需电力供应、基建费用低、维修费用少、简单易行，如能合理设计、安装和管理，就可以达到良好的效果。

但缺点是对于需要准确控制室内空气交换和温度的变化等需求，无法实现预期的最佳效果。

（2）机械通风
机械通风是指使用通风机迫使室内空气流通，将室内的空气排出或将室外的空气抽入，从而达到室内外空气交换的目的。

机械通风最大的优点是不会受外界自然条件的限制，可以根据温度、湿度、风速、换气数等参数需要进行送风和排风，实现对室内环境因素的精准控制，以获得稳定且符合要求的通风效果。

但安装的风机需要一定的投资和维护费用，成本较高，一般适用于年平均气温变化较大的地区或是对温度要求较高的养殖舍。

机械通风又可以分为全机械负压和正压通风。

（3）混合通风
混合通风是指以上两种通风方式相互结合的一种通风方法，以较低投入成本的前提下，实现对室内所需空气质量的要求。

该通风方式比起传统的单纯自然通风或是机械通风系统要更加节能，同时也能减少风机的运行费用和延长风机的使用寿命。

混合通风也是现在大部分养殖场采取的一种通风方式。

基于本设计的养殖场位处冬季寒冷地区，养殖舍对保温效果有一定需求，综合考虑养殖场的经济效益，故决定采用混合通风的方式进行养殖舍的通风。

图5.1 猪舍机械通风气流组织示意图
图5.2 猪舍自然通风气流组织示意图
结合所设计的猪舍建筑，该混合通风方式在冬季外界无风时采用机械通风的方式对猪舍内空气进行强制交换，通过轴流通风机强行将室内空气抽出，形成瞬时负压[15]，室外空气在大气压的作用下从猪舍窗户进入室内，以达到无风时的通风效果；在冬季外界有风时采用自然通风的方式对猪舍内空气进行交换，室外的空气也是从猪舍两侧的窗户进入，然后穿过猪舍从猪舍门排出。

5.3猪舍内通风机的选型
由《GB/T 17824.3-2008 规模猪场环境参数及环境管理》[8]中猪舍通风量和风速的要求，核算设计的冬季通风量是否满足冬季通风风速的要求。

V=(a×b)
（式5.1）
S
截面
式中a——每只猪所需要的通风量（取夏季最大值），m3/h
b——独栋舍内所含猪只数量
——猪舍纵向截面积，m2
S
截面
计算可得公猪舍冬季通风风速为V=(a×b)
S
截面
=(150×0.7×30)/3600
3×8
≈0.036m/s<0.3m/s
满足通风量的情况下，符合冬季风速需求，故设计独栋公猪舍的通风量为
3150m3/h。

同理，计算可得母猪舍冬季通风风速为V=(a×b)
S
截面
=(150×0.6×80)/3600
3×13
≈0.05m/s<0.3m/s
满足通风量的情况下，符合冬季风速需求，故设计独栋母猪舍的通风量为
7200m3/h。

计算可得育肥猪舍冬季通风风速为V=(a×b)
S
截面
=(150×0.65×80)/3600
3×13
≈0.06m/s<0.3m/s
满足通风量的情况下，符合冬季风速需求，故设计独栋育肥猪舍的通风量为7800m3/h。

计算可得仔猪舍冬季通风风速为V=(a×b)
S
截面
=(25×0.6×200)/3600
3×13
≈0.02m/s<0.15m/s
满足通风量的情况下，符合冬季风速需求，故设计独栋仔猪舍的通风量为
3000m3/h。

由表5.2的参考数据，可以为该养殖场的猪舍均安装一台645*645*412mm规格的
轴流通风机，该风机型号为9FZJ-560，以满足猪舍的通风需求。

表5.2 节能轴流风机主要技术性能参数
图5.3 9FZJ-560轴流通风机
6结论
本设计对我国集约化养殖场的现状进行了调查、研究和总结，包括其规模大小、冬季保温通风方式、粪便等污染物的排放处理多个方面，得出当前中国集约化养殖场存在能源消耗较大、污染物无法良好处理等现象。

我国新能源市场前景广阔，以最为常见且成熟商业化的太阳能为基础，再综合大部分养殖场现已利用的“粪—沼—肥”能源系统，针对冬季寒冷的北方地区的集约化养殖场，为其设计一个能够高效利用能源，且可持续化发展的基于太阳能利用的绿色保温通风系统。

针对该保温系统的太阳能供暖部分，首先对养殖场的建筑热负荷进行计算，由规范中的热负荷计算依据，计算得出其冬季所需的热负荷总量为843972.6W。

然后根据结果得出的冬季热负荷总量确定系统太阳能集热面积，共计6.613m2。

通过参考计算得出的太阳能集热系统面积，可选型相对应的太阳能集热器，共需该型号的集热器6台。

因采用地暖作为供暖方式，所以还需要对蓄热水箱的容积进行计算，蓄热水箱的容积约计1000L。

对于养殖场而言，养殖禽畜必定会有粪便的产生，禽畜粪便作为发酵沼气的原材料为养殖场的能源系统提供沼气，而且对粪便的再循环利用解决了有效治理环境污染的问题。

具体的设计过程为确定该养殖场的日粪便产量，然后根据畜禽粪便的干物质产气率计算出该养殖场沼气的日产量，本设计中的养殖场沼气日产量为170m3。

通过燃烧沼气产生热量为采暖工质进行加热，同时作为辅助供热热源，解决了太阳能系统能源不稳定的因素。

在太阳能供热以及沼气燃烧供热两部分的基础上，整个养殖场内的保温热源便能稳定供应。

沼气不仅可以为养殖场居住的人们提供生活用气，同时沼气的燃烧亦能发电，为养殖场内提供一部分的电力供应，发酵后的沼渣沼液也能重新在农耕、鱼塘等方面再次利用。

本设计中的养殖场通风系统采用自然通风与机械通风相结合的混合通风方式，在满足冬季北方地区的保温通风需求下，做到尽可能的降低成本，满足合理的经济效益。

通过我国养殖场的规范说明，计算出养殖场对于不同种类禽畜所需的冬季室内通风量，并根据计算结果为混合通风方式中的机械通风所需要用到的轴流通风机进行选型，选型的通风量依据参考规范中的夏季所需通风量，结合养殖场的截面积和体积核验其通风风速是否符合规范中的要求。

综上所述，本设计基于新能源太阳能的利用，且结合大部分养殖场的能源利用现状，达到满足北方地区集约化养殖场冬季保温通风的需求。

同时也符合我国畜牧业绿。