Система экологического контроля
С интенсификацией и индустриализацией свиноводства вопрос контроля за окружающей средой в свинарниках постепенно получил признание и внимание. Среди них условия вентиляции и факторы температуры-влажности в свинарниках являются наиболее важными факторами тепловой среды для здорового существования свиней, а также оказывают наибольшее влияние на их продуктивность. В связи с этим специалисты по животноводству по всему миру провели обширную работу по исследованию и применению технологий вентиляции, охлаждения и обогрева свинарников и достигли определенных результатов. Краткий обзор этих усилий приведен ниже:
1. Технология вентиляции
Разумное определение объема вентиляции свинарника является предпосылкой для разработки эффективной системы вентиляции. Китайские ученые провели исследования по проектированию и методам расчета объема вентиляции: они внедрили теорию периодического нестационарного теплопереноса в расчет тепловых эффектов через ограждающие конструкции свинарников и предложили формулы для расчета максимального летнего объема вентиляции и минимального зимнего объема вентиляции. Это обеспечивает практическую и реализуемую теоретическую основу для рационального определения объема вентиляции свинарника.
В целом, методы вентиляции свиноводческих помещений делятся на два основных типа: естественную вентиляцию и механическую вентиляцию. Благодаря исследованиям и разработкам в области вентиляционного оборудования и связанных с ним технологий, в мире появились высокоэффективные и энергосберегающие механические системы вентиляции, специально предназначенные для животноводческих помещений (с регулируемой скоростью и объемом воздуха). В настоящее время широко применяется система вентиляции с отрицательным давлением, которая отличается относительно простой конструкцией, низкими инвестициями и низкими затратами на управление. Однако эта система подходит только для помещений с пролетом менее 20 метров, и поскольку она не может регулировать и контролировать такие параметры, как температура и влажность поступающего воздуха, она не идеальна для использования в районах с крайне суровым климатом. В отличие от этого, система вентиляции с положительным давлением может нагревать, охлаждать и очищать поступающий воздух, эффективно поддерживая в свиноводческом помещении подходящую температуру, влажность и чистую воздушную среду. Таким образом, она особенно подходит для использования в экстремально холодных или жарких регионах, но также имеет недостатки, такие как сложная конструкция, высокая стоимость и высокие затраты на управление.
В последние годы многие исследователи также добились значительного прогресса в изучении технологии вертикальной вентиляции (ранее использовалась горизонтальная система вентиляции). Они предложили научные методы расположения воздухозаборников, методы расчета необходимой площади воздухозаборников и воздуховыпускников, а также методы подбора расположения вентиляторов. По сравнению с горизонтальными системами вентиляции, вертикальные системы обладают такими преимуществами, как равномерное распределение воздуха, отличная вентиляция, охлаждение и сброс сточных вод; они могут четко отделять чистые проходы от грязных, избегать перекрестного обдува и перекрестного дыхания между соседними помещениями, а также легко устранять зоны застоя, где накапливаются вредные газы. Если этот метод вентиляции использовать в сочетании с мокрой шторой (также называемой водяной шторой), он также может эффективно обеспечить летнее охлаждение. Это применение широко используется в некоторых жарких регионах Китая с относительно идеальными результатами.
2. Технология охлаждения
В области технологий охлаждения исследователи в области животноводства по всему миру провели углубленные исследования и разработали относительно зрелые, полные и практичные решения по охлаждению. Среди них технология испарительного охлаждения (которая использует испарение водяного пара для поглощения тепла) получила широкое применение; кроме того, вентиляционное охлаждение и контактное охлаждение через влажные пористые материалы (влажные маты) также продолжают изучаться и совершенствоваться.
Эффективность испарительного охлаждения влажной мокрой подушечной системы вентиляции обычно составляет 75%–78%, при этом потери сопротивления вентиляции составляют 10–40 Па. Исследования этой системы начались в США в 1950-х годах, и она постепенно совершенствовалась и внедрялась. Китай впервые ознакомился с этой системой в 1980-х годах; в 1988 году Пекинский сельскохозяйственный инженерный университет успешно разработал влажную подушечную систему вентиляционного охлаждения, подходящую для условий животноводства Китая. Эта система обладает значительным охлаждающим эффектом и надежной работой, но её эффективность снижается из-за осаждения пыли и солей воды в влажной подушке. Кроме того, бумажные влажные подушки склонны к повреждению при хранении, уменьшению и деформации после использования, имеют короткий срок службы и относительно высокую стоимость. Их также трудно использовать в открытых или естественно вентилируемых помещениях — эти проблемы требуют дальнейших исследований по долговечности материалов.
Система испарительного охлаждения мелкодисперсной пылью в основном использует гидравлические или пневматические методы для распыления воды, затем непосредственно распыляет мелкодисперсную пыль в свинарник для охлаждения, позволяя испарению охлаждать воздух. Её эффективность охлаждения ниже, чем у охлаждения влажными матами: Тиммонс и Бауман измерили эффективность охлаждения от 10% до 37% при давлении воды 275–1380 Па. Недостатком этой системы является её низкая эффективность охлаждения, но она имеет низкие инвестиционные затраты и широкую применимость, и относительно широко используется в защищённом грунте развитых стран.
Централизованная система распылительного охлаждения работает за счет охлаждения наружного воздуха в распылительной камере (оснащенной устройствами для распыления) перед тем, как он попадает в свинарник. Испарение воздуха в распылительной камере происходит относительно равномерно, и нет строгих требований к диаметру капель распыла; невымороженные капли можно рекуперировать. У системы относительно небольшая охлаждающая способность, но она предъявляет высокие требования к распылительной камере. В Китае Ма Чэнвэй и другие провели исследование централизованной системы кипящего струйного распылительного охлаждения и достигли определенных результатов.
Централизованная система охлаждения тонким туманом — это еще один новый тип системы охлаждения свинарников, в основном используемый в закрытых помещениях, таких как тюбики для поросят. Она состоит из распылительных устройств, направляющих занавесей воздушного потока, вентиляторов и системы водоснабжения: распылители концентрируются для распыления тумана, а вентиляторы организуют направление воздушного потока тумана для достижения охлаждения. Ее охлаждающий эффект составляет около 80%, снижая температуру на 3°C–5°C. Эта система сочетает преимущества тонкого распылительного охлаждения и централизованного атомизационного охлаждения: она обладает значительным охлаждающим эффектом и низкими инвестиционными затратами. Однако мелкие капли тумана склонны слипаться в водяные капли, что приводит к неполному испарению и избыточной влажности в помещении — это проблема, которую необходимо решить в дальнейшем развитии системы.
В ответ на эту проблему метод направленной подачи воздуха направляет поток на область головы свиноматок (оставляя поросят в более тёплой среде), чтобы охлаждать только голову свиноматки. Испытания показали, что охлаждение головы свиноматки каплями воды может увеличить суточное потребление корма свиноматкой, что выгодно как для свиноматок, так и для поросят.
3. Технология нагрева
Технология обогрева свиноводческих помещений в основном применяется в детских свинарниках и холодных регионах. Традиционные методы обогрева в основном зависят от печей или систем отопления для достижения желаемой температуры, но они часто приводят к неравномерному распределению температуры воздуха внутри свинарника и растрате энергии.
В последние годы в области разработки и исследования отопительного оборудования для свиноводческих ферм достигнут значительный прогресс. Например, для решения проблемы хрупкости и подверженности повреждениям от воды традиционных инфракрасных ламп, исследователи разработали теплоизоляционные панели с регулируемой температурой нагрева и бесступенчатым инфракрасным обогревом. Некоторые производители используют инфракрасные обогреватели в сочетании с стекловолоконными теплоизоляционными коробками, что значительно повысило тепловую эффективность и долговечность — хотя такие недостатки, как низкая энергоэффективность, нерациональная конструкция, плохая производительность и неудобство в использовании, по-прежнему сохраняются. В настоящее время новые разработки — теплоизоляционные коробки с циркуляцией тепла и теплоизоляционные коробки с нижним обогревом PTC — оснащены чувствительными системами контроля температуры и системами управления, предотвращающими чрезмерно интенсивное излучение. Они также отличаются низким ежедневным энергопотреблением и простотой использования, что может значительно повысить выживаемость поросят.
Технология рекуперации тепла в системе вентиляции — это устройство, которое восстанавливает отработанное тепло за счет вентиляционной циркуляции. Во время вентиляции свинарника горячий воздух внутри помещения передает тепло холодному наружному воздуху через устройство рекуперации, тем самым повышая температуру внутри помещения. В настоящее время в качестве устройств рекуперации тепла широко используются пластинчатые теплообменники: они имеют простую и компактную конструкцию и могут обеспечить относительно высокую эффективность рекуперации даже при небольших разницах температур, что позволяет эффективно подогревать и охлаждать воздух во время вентиляции.
В последние годы Германия, Швейцария и другие страны разработали новые системы отопления и вентиляции с большими температурными перепадами. Эти системы полностью удовлетворяют требования свиней к свежему, прохладному воздуху (для дыхания), сохраняя их тело в теплой и комфортной среде. При использовании в энергосберегающих утепленных свинарниках в холодных регионах они демонстрируют хорошую производительность, низкие затраты на строительство и энергоэффективность. Кроме того, технология утепления пластиковых гнезд может обеспечить эффективное сохранение тепла для открытых свинарников, хотя она больше подходит для небольших семейных ферм, а не для крупных промышленных свиноводческих ферм.
Решетчатые полы широко применяются на свиноводческих фермах, особенно в современных высокоуровневых интенсивных системах разведения свиней — где полные или частичные решетчатые конструкции используются на всех этапах выращивания свиней, от кормящих и роженических свиноматок до отнятых поросят и приростных свиней. Использование решетчатых полов не только облегчает сбор навоза и обеспечивает разделение сухих и влажных отходов, но и улучшает санитарные и противоэпидемические условия в свинарнике.
«ЖУХАХА» предоставляет комплексные решения для строительства современных свиноводческих ферм, включая подбор площадки, топографические съемки, разработку технологий ведения свиноводства, комплексное планирование, проектирование строительства, монтаж и пуско-наладочные работы, а также организацию системы обучения персонала по вопросам содержания свиней и технического сервиса.
Это позволяет избежать неудобств, связанных с параллельным осуществлением работ различными специализированными организациями и нарушением сроков выполнения проекта, сократить период строительства, снизить инвестиционные риски и уменьшить затраты.
Кроме того, комплексные решения для строительства современных свиноводческих ферм являются обязательным условием, поскольку на всех этапах создания фермы — от проектирования и строительства до монтажа оборудования и запуска производства — все процессы тесно взаимосвязаны и не могут рассматриваться в отрыве друг от друга. Только при комплексном подходе к организации всех этих процессов можно принципиально повысить производительность свиноводческой фермы.