Στοιχεία σχεδιασμού συστήματος εξαερισμού για χοιροστάσιο

Ως βασική εγκατάσταση που συνδέει τις ανάντη και κατάντη λειτουργίες σε μια χοιροτροφική μονάδα, το σύστημα εξαερισμού του χοιροστασίου πρέπει να είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να ικανοποιεί τις περιβαλλοντικές ανάγκες των χοιρομητέρων, ενώ παράλληλα να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις των χοιριδίων.

Στην πράξη, το σύστημα εξαερισμού του χοιροστασίου αποτελεί ένα περιβάλλον με αμοιβαίους περιορισμούς: οι χοιρομητέρες είναι ευαίσθητες στη ζέστη, ενώ τα χοιρίδια είναι ευαίσθητα στο κρύο. Ο συντονισμός αυτού του περιβάλλοντος παραγωγής είναι ζωτικής σημασίας για τη γαλουχία των χοιρομητέρων, τον οίστρο μετά τον τοκετό, την επακόλουθη ανάπτυξη και κατάσταση των χοιριδίων, την επιβίωση των χοιριδίων μετά τον απογαλακτισμό, ακόμη και τη συνολική ετήσια απόδοση του κοπαδιού. Με βάση τους αμοιβαίους περιορισμούς μεταξύ χοιρομητέρων και χοιριδίων, παρακάτω παρουσιάζονται και αναλύονται τα στοιχεία σχεδιασμού των συστημάτων εξαερισμού των χοιροστασίων.

Τρόποι εξαερισμού:

1. Ο εξαερισμός του χώρου τοκετού μπορεί να οργανωθεί ως θετική πίεση, αρνητική πίεση, ίση πίεση (ή ελαφρώς θετική πίεση) ή φυσικός εξαερισμός. Οι τρόποι θετικής και ίσης (ή ελαφρώς θετικής) πίεσης είναι κατάλληλοι για συστήματα με φίλτρα. Υπάρχουν επίσης τρόποι αρνητικής πίεσης που χρησιμοποιούνται με φίλτρα. Ο φυσικός εξαερισμός εφαρμόζεται σε παραδοσιακά ανεξάρτητα κτίρια και είναι πλέον λιγότερο συνηθισμένος στις σύγχρονες φάρμες. Αυτό το άρθρο παρουσιάζει κυρίως το κοινό σύστημα εξαερισμού χώρου τοκετού με αρνητική πίεση χωρίς φίλτρα.
2. Σε συνθήκες αρνητικής πίεσης χωρίς φίλτρο, οι μέθοδοι εισαγωγής αέρα διαφέρουν: εισαγωγή αέρα από την οροφή, εισαγωγή αέρα από την οροφή με ψύξη μέσω εξατμιστικού μαξιλαριού και συνδυασμός εισαγωγής αέρα από την οροφή και το μαξιλάρι κατά μήκος (σήραγγα). Στις βόρειες κρύες περιοχές της χώρας μας, όπου οι υψηλές θερμοκρασίες το καλοκαίρι δεν υπερβαίνουν ή υπερβαίνουν ελαφρώς τους 30 °C, μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι λειτουργίες εισαγωγής από την οροφή ή εισαγωγής από την οροφή με ψύξη με μαξιλάρι. Σε άλλες περιοχές με ζεστό καλοκαίρι, συνιστάται η συνδυασμένη εισαγωγή από την οροφή και το μαξιλάρι κατά μήκος (ή εισαγωγή από την οροφή με ψύξη με μαξιλάρι). Αυτή η λειτουργία απαιτεί θερμομονωτικά υλικά τόσο για την οροφή όσο και για την ψευδοροφή και πρέπει να εξασφαλίζει επαρκή όγκο αερισμού ανάλογα με την τοπική περιοχή.

Δομή κτιρίου και διάταξη σταύλων:

1. Ο σχεδιασμός του εξαερισμού για τους χώρους τοκετού δεν μπορεί να διαχωριστεί από τη δομή του κτιρίου και τη διάταξη των σταβλών. Αυτά πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την κλίμακα της εκμετάλλευσης, το έδαφος, το κόστος επένδυσης, τον ρυθμό παραγωγής, την κυκλοφορία των χοίρων και άλλους παράγοντες. Οι σύγχρονες φάρμες χρησιμοποιούν συνήθως συνδεδεμένα σχέδια κτιρίων με ροή εργασίας «μεγάλο κτίριο, μικρές μονάδες, όλα μέσα και όλα έξω». Τα ανοίγματα των στάβλων είναι συνήθως εντός 30 m. Για μεγαλύτερες φάρμες χοιρομητέρων, για εξοικονόμηση χώρου, δύο στάβλοι με ανοίγματα άνω των 20 m μπορούν να συνδυαστούν σε ένα ενιαίο χοιροστάσιο τοκετού με άνοιγμα 50 m, με μονάδες τοκετού διατεταγμένες συμμετρικά κατά μήκος ενός κεντρικού διαδρόμου.
2. Όσον αφορά τη διάταξη των σταβλών, όταν χρησιμοποιείται διαμήκης (σήραγγα) εξαερισμός με εξατμιστικά μαξιλάρια κατά τη διάρκεια των ζεστών καλοκαιριών, συνιστάται κάθε σειρά να μην υπερβαίνει τις 12 ή 13 σταβλούς, επειδή οι διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ των άκρων εξαγωγής και εισαγωγής επηρεάζουν τη γαλουχία των χοιρομητέρων στο άκρο της σειράς και τον επόμενο οίστρο. Αυτή η διαφορά προκύπτει επειδή ο όγκος εξαγωγής του κτηνοτροφικού κτιρίου και η ταχύτητα του ανέμου δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλοι, ώστε να αποφεύγεται το κρυολογικό στρες στα θηλάζοντα χοιρίδια, ενώ παράλληλα να εξυπηρετούνται οι γαλουχούσες χοιρομητέρες. Επομένως, τα ανοίγματα για τον αερισμό τύπου τούνελ είναι σχετικά μικρά. Όταν κάθε σειρά υπερβαίνει τα 14 στάβλους, συνιστάται η λειτουργία εισαγωγής αέρα μέσω της οροφής με ψύξη, επειδή σε αυτή τη λειτουργία τα ανοίγματα εισαγωγής αέρα είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα στην ψευδοροφή μεταξύ των μονάδων τοκετού, εξασφαλίζοντας ότι δεν υπάρχουν νεκρές ζώνες και βελτιώνοντας την επαφή του κοπαδιού με τον καθαρό αέρα.
3. Ανεξάρτητα από τη δομή του κτιρίου ή τη διάταξη των σταβλών, ο χώρος πρέπει να είναι καλά σφραγισμένος και, όπου το επιτρέπουν οι συνθήκες, πρέπει να χρησιμοποιούνται μονωτικά δομικά υλικά με καλή θερμική απόδοση.

Κλιματική θερμοκρασία και ποιότητα αέρα:

1. Μετά την επιλογή του τρόπου εξαερισμού, της δομής του κτιρίου και της διάταξης των σταβλών σύμφωνα με τις διαδικασίες παραγωγής και τις συνθήκες επένδυσης, ο σχεδιασμός του εξαερισμού πρέπει να ακολουθεί το τοπικό κλίμα και τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις εντός του κτιρίου τοκετού. Το γεωγραφικό πλάτος, το υψόμετρο, οι βροχοπτώσεις και άλλοι παράγοντες καθορίζουν τις τοπικές κλιματολογικές συνθήκες, οι οποίες με τη σειρά τους επηρεάζουν τις εσωτερικές συνθήκες του σταύλου. Αν και ο μηχανικός εξαερισμός και η ανθρώπινη παρέμβαση μπορούν να ελέγξουν το εσωτερικό περιβάλλον, το κατά πόσο ο εξαερισμός πληροί τους επιδιωκόμενους στόχους ή τις περιβαλλοντικές ανάγκες του κοπαδιού περιορίζεται από πολλαπλούς παράγοντες.
2. Κατά το σχεδιασμό του εξαερισμού του χοιροστασίου, χρησιμοποιήστε κατάλληλες παραμέτρους θερμοκρασίας, υγρασίας και ποιότητας αέρα. Οι τυπικές θερμοκρασίες-στόχοι είναι: θηλάζουσες χοιρομητέρες 16°C έως 18°C, νεογέννητα χοιρίδια 35°C έως 37°C και θηλάζοντα χοιρίδια 30°C έως 34°C. Η σχετική υγρασία είναι γενικά 60°C έως 80%, και ισχύει για τους περισσότερους χοιροστάσιους. Τα ζεστά καλοκαίρια, η υψηλή υγρασία μειώνει την αποτελεσματικότητα της ψύξης με εξατμιστικά μαξιλάρια και επιδεινώνει το θερμικό στρες. Τα κρύα χειμώνες, η υψηλή υγρασία αυξάνει την απώλεια θερμότητας των ζώων, επηρεάζοντας τη θερμορύθμιση και επιδεινώνοντας το κρύο στρες. Η υψηλή υγρασία αυξάνει επίσης τις συγκεντρώσεις επιβλαβών ουσιών στον αέρα, ενθαρρύνει την ανάπτυξη μικροβίων και προάγει την αλλοίωση των ζωοτροφών, επηρεάζοντας αρνητικά την υγεία του κοπαδιού. Η χαμηλή υγρασία είναι λιγότερο επιβλαβής από την υψηλή υγρασία, αλλά όταν η σχετική υγρασία πέφτει κάτω από 40%, μπορεί να προκαλέσει ρωγμές στο δέρμα και αύξηση των αιωρούμενων σωματιδίων, οδηγώντας σε δερματικά ή αναπνευστικά προβλήματα. Όταν η θερμοκρασία είναι κατάλληλη, οι ακραίες τιμές υγρασίας είναι λιγότερο κρίσιμες. Η αύξηση της θερμοκρασίας ή του αερισμού μπορεί να μετριάσει την υψηλή υγρασία. Ο υπερβολικός έλεγχος της υγρασίας μπορεί να επηρεάσει τον έλεγχο της θερμοκρασίας και την εισαγωγή φρέσκου αέρα και να μειώσει τη συνολική ποιότητα του αέρα, επομένως οι τιμές της σχετικής υγρασίας πρέπει να χρησιμοποιούνται ως αναφορά.
3. Επιπλέον, τα επιβλαβή αέρια, οι πτητικές ενώσεις κοπριάς και ούρων, η τροφή και η οργανική σκόνη, καθώς και η δραστηριότητα των ζώων παράγουν οσμές, μικρόβια και σωματίδια που επηρεάζουν την υγεία του κοπαδιού και τις συνθήκες του στάβλου. Τα όρια που ζητούνται γενικά είναι CO2 έως 3000 mg/m3, NH3 15 mg/m3 και H2S 5 mg/m3. Αυτά τα όρια είναι ελαφρώς αυστηρότερα από ό,τι για άλλους χοιροστάσιους, επειδή τα χοιρίδια είναι πιο ευάλωτα. Σε συνθήκες ζεστού καλοκαιριού, ο χώρος τοκετού πρέπει να επιτυγχάνει τουλάχιστον 80 αλλαγές αέρα ανά ώρα. Σε συνθήκες κρύου χειμώνα, ο αερισμός ανά χοιρομητέρα με χοιρίδια πρέπει να είναι τουλάχιστον 45 m3/h, ώστε να εξασφαλίζεται επαρκής φρέσκος αέρας και καλή ποιότητα αέρα.

Βοηθητικός εξοπλισμός:

1. Εξαγωγή:
   Για να διασφαλιστεί ότι ο όγκος του εξερχόμενου αέρα εσωτερικού χώρου υπερβαίνει την εισροή φρέσκου αέρα, να δημιουργηθεί αρνητική πίεση στο εσωτερικό του κτιρίου και να επιτευχθεί μεγάλος αερισμός με μέτρια αρνητική πίεση για καλή απόδοση, συνιστώνται αξονικοί ανεμιστήρες. Τα περιβλήματα των ανεμιστήρων που διατίθενται στην αγορά είναι κυρίως από γαλβανισμένο χάλυβα ή υαλοβάμβακα. Τα περιβλήματα από υαλοβάμβακα είναι πιο ανθεκτικά στη διάβρωση και πιο ανθεκτικά, αλλά και πιο ακριβά. Τυπικά μοντέλα είναι οι ανεμιστήρες άμεσης κίνησης 18″, 24″ και 36″. Οι μονάδες τοκετού σπάνια χρησιμοποιούν ανεμιστήρες με ιμάντα 50″ έως 54″, επειδή οι ανεμιστήρες άνω των 50″ έχουν μεγάλο όγκο εξαγωγής και η ξαφνική ροή αέρα κατά την εκκίνηση μπορεί να προκαλέσει κρυοπαγήματα στα χοιρίδια. Οι μονάδες τοκετού είναι συνήθως μικρές, επομένως προτιμώνται οι μεσαίου και μικρού μεγέθους ανεμιστήρες. Κατά τον υπολογισμό του όγκου εξαγωγής, χρησιμοποιήστε καμπύλες ανεμιστήρα σε στατικές πιέσεις 12,5 Pa ή 25 Pa. Η υψηλότερη στατική πίεση αποδίδει χαμηλότερη ροή αέρα και υψηλότερη κατανάλωση ισχύος. Λαμβάνοντας υπόψη την αεροστεγανότητα του σταύλου, την ακρίβεια των δεδομένων του κατασκευαστή του ανεμιστήρα και την εσωτερική δομή, η χρήση της ροής αέρα που αντιστοιχεί σε στατική πίεση 25 Pa είναι ασφαλέστερη και ακριβέστερη.
   Επίσης, κατά τη διάρκεια της χειμερινής λειτουργίας με χαμηλό αερισμό, η χρήση εξαγωγής από υδρορροή (λάκκο κοπριάς) είναι αποτελεσματική στην καταστολή των επιβλαβών ατμών από τον λάκκο που επηρεάζουν τα χοιρίδια. Το καλοκαίρι, με την αύξηση του αερισμού και της συχνότητας ανταλλαγής, η σχετική επίδραση της εξαγωγής από υδρορροή μειώνεται.
2. Είσοδος:
   Μετά την εξαγωγή του παλιού αέρα, ο φρέσκος αέρας πρέπει να τροφοδοτείται μέσω δύο τρόπων εισαγωγής: μέσω της ψευδοροφής ή μέσω των ακραίων τοίχων. Στη λειτουργία εισαγωγής από την οροφή, μικρά παράθυρα εισαγωγής στην οροφή ανοίγουν προς τα κάτω. Σε χαμηλούς ρυθμούς αερισμού, η περσίδα ανοίγει ελαφρώς και η ροή αέρα αγκαλιάζει την οροφή και αναμιγνύεται αργά με τον εσωτερικό αέρα πριν κατέβει στους χώρους. Σε υψηλότερους ρυθμούς αερισμού, η γωνία του περσίδας αυξάνεται και η ροή του αέρα εισέρχεται στην περιοχή του χοιροστασίου λοξά. Για να αποφύγετε τα άμεσα κάθετα ρεύματα αέρα που μπορούν να βλάψουν τα χοιρίδια ή να ανακατέψουν επιβλαβή αέρια από τις κοπριά, περιορίστε και ελέγξτε τη γωνία του περσίδας. Οι εισόδους οροφής πρέπει να είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες για να αυξήσουν την κάλυψη του φρέσκου αέρα και να αποφύγουν τις νεκρές ζώνες, και δεν πρέπει να έρχονται σε σύγκρουση με τα ταΐστρα, τα καλώδια τροφοδοσίας ή τα φώτα.
   Η λειτουργία εισόδου στο τελικό τοίχωμα χρησιμοποιείται για τον εξαερισμό του τούνελ το καλοκαίρι. Η ταχύτητα του ανέμου στο τμήμα των χοιροτροφικών εγκαταστάσεων γενικά δεν υπερβαίνει το 1 m/s. Η περιοχή εισόδου του τούνελ υπολογίζεται χρησιμοποιώντας ταχύτητες ανέμου εισόδου από 3 m/s έως 4 m/s. Τα ανοίγματα εισόδου μπορούν να ρυθμιστούν με κινητά πάνελ PVC ή αυτόματα με βάση τον όγκο εξαγωγής του ανεμιστήρα.
3. Ψύξη:
   Η ψύξη με εξατμιστικά μαξιλάρια που βασίζεται στην αρχή της εξάτμισης είναι μια αποδεδειγμένα αξιόπιστη μέθοδος ψύξης. Το νερό βρέχει το μέσο του μαξιλαριού από πάνω. Ο ζεστός αέρας που αναρροφάται μέσω του μαξιλαριού υπό αρνητική πίεση έρχεται σε επαφή με το υγρό μαξιλάρι και ψύχεται με εξάτμιση, αυξάνοντας παράλληλα την υγρασία του εσωτερικού χώρου. Η ταχύτητα του ανέμου στον αερισμό του τούνελ προσθέτει το φαινόμενο της ψύξης με αέρα για την επίτευξη των επιθυμητών θερμοκρασιών. Ωστόσο, η αποτελεσματικότητα της ψύξης με μαξιλάρια μειώνεται καθώς αυξάνεται η σχετική υγρασία του περιβάλλοντος.
   Συνήθως χρησιμοποιούνται πάνελ πάχους 15 cm με γωνία κυματοειδούς (π.χ. 45/15 μοίρες) για να εξασφαλιστεί ομαλή είσοδος αέρα και παρατεταμένος χρόνος επαφής αέρα-πάνελ. Υπολογίστε την επιφάνεια του μαξιλαριού χρησιμοποιώντας ταχύτητα διέλευσης 1,7 m/s έως 1,9 m/s. Οι υψηλότερες ταχύτητες διέλευσης αυξάνουν την απώλεια πίεσης και μειώνουν τη ροή αέρα του ανεμιστήρα. Επειδή οι χώροι τοκετού αποφεύγουν τις υπερβολικές ταχύτητες αέρα και συχνά έχουν περιορισμένο αριθμό ανεμιστήρων, είναι πρακτικό να αυξήσετε την επιφάνεια του μαξιλαριού και να επιλέξετε χαμηλότερη ταχύτητα διέλευσης.
4. Θέρμανση:
   Εκτός από την τοπική θέρμανση των χώρων ανάπαυσης των χοιριδίων με θερμαντικές λάμπες, οι αίθουσες τοκετού απαιτούν πρόσθετες πηγές θερμότητας κατά τις κρύες εποχές για να αντισταθμίσουν την απώλεια θερμότητας από τον εξαερισμό και να επιτύχουν τις επιθυμητές θερμοκρασίες. Οι επιλογές θέρμανσης είναι γενικά συστήματα ζεστού νερού και θερμαντήρες αερίου. Η θέρμανση με ζεστό νερό έχει χαμηλότερο κόστος λειτουργίας αλλά πιο αργή απόκριση. Η θέρμανση με αέριο κοστίζει περισσότερο αλλά μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία του σταύλου αμέσως. Σε μεγαλύτερες φάρμες χοιρομητέρων, οι θερμαντήρες αερίου μπορούν να μειώσουν τους χρόνους ξήρανσης μετά την απολύμανση και να βελτιώσουν την κυκλοφορία στην αίθουσα τοκετού.
5. Αυτοματοποιημένος έλεγχος:
   Ο στόχος του εξαερισμού είναι να διατηρηθεί η κατάλληλη θερμοκρασία για τις χοιρομητέρες και τα χοιρίδια, οπότε η λειτουργία του εξοπλισμού εισαγωγής, εξαγωγής, ψύξης και θέρμανσης απαιτεί αυτοματοποιημένο έλεγχο υψηλής ακρίβειας και όχι χειροκίνητη παρέμβαση. Επιλέξτε ελεγκτές περιβάλλοντος ακριβείας για να αποφύγετε μεγάλες διακυμάνσεις στον εξαερισμό που προκαλούν διακυμάνσεις θερμοκρασίας επιβλαβείς για τα χοιρίδια και για να επιτύχετε καλή ενεργειακή απόδοση. Στα συστήματα ελέγχου αρνητικής πίεσης, οι λειτουργίες συναγερμού είναι απαραίτητες, ειδικά οι συναγερμοί ανωμαλίας θερμοκρασίας στα κτίρια τοκετού.