2. 养殖场通风系统构成与风机类型

养殖场通风系统并不是“买几台风机装上”这么简单,它是一套由进风口、风机、导流与调控装置、控制柜和传感器共同组成的空气输配系统。理解这套系统的构成,是后续做自动控制的前提:控制器能调节的对象只有风机转速、启停台数和进风口开度,而这些调节最终都要通过不同风机的气动特性转化为舍内的风速、换气量和温度分布。因此,本节先厘清系统由哪些部分组成,再逐一比较四类常见风机的结构与性能,最后落到选型依据和布置方式上。

一、通风系统的整体构成

从气流路径看,一套典型的纵向通风系统包含四个环节:进风端(湿帘、进风小窗、防鸟网)、舍内空间(畜禽活动区、笼具或垫料区)、排风端(侧墙风机或屋顶风机)、控制与监测层(温湿度传感器、静压传感器、变频器、控制柜)。进风端负责把外界空气以可控的方式引入,排风端负责建立舍内负压并把污浊空气排出,控制层则根据舍内温度和静压决定风机开几台、转多快、小窗开多大。

这里有一个容易被忽视的关键点:风机只是系统的“动力源”,真正决定舍内气流分布的是进风口与风机的匹配。同样一台风机,进风口面积不足会导致舍内负压过高、风速过大、冷风直吹畜禽;进风口过大则负压不足、气流短路、死角增多。所以在自动控制中,风机启停往往要和进风口开度联动,这也是后面章节要展开的内容。

二、四类风机的结构与性能特点

轴流风机是最常见的一类。它的叶轮直径大、转速相对低,空气沿轴向穿过叶轮,特点是风量大、风压低、效率高、单位风量成本低。养殖场侧墙排风机绝大多数是轴流风机,典型参数如直径 1.0~1.4 米、单台风量 20000~40000 立方米每小时、静压 20~50 帕。它的缺点是抗静压能力弱,一旦舍内负压升高(如湿帘堵塞、进风口过小),风量会明显下降。

离心风机的空气从轴向进入、径向排出,叶轮结构使其能产生较高风压,适合长管道送风、高阻力系统,例如集中送风管道、热风炉送风或远距离排风。它的风量相对同功率轴流风机偏小,噪声和成本偏高,但在需要克服管道阻力的场合不可替代。

屋顶风机安装在舍顶,多为轴流或离心结构,靠热压和机械动力共同排风。它的优势是不占用侧墙面积、排风方向向上、对舍外环境干扰小,适合辅助排风、冬季最小通风或侧墙不便开孔的老场改造。缺点是受屋顶结构和防水限制,单台容量通常不大,且维护需要上屋顶,便利性差。

侧墙风机严格说是安装位置而非独立类型,通常就是轴流风机装在侧墙上,是纵向通风的主力。它的优点是安装维护方便、便于分组控制、可与湿帘形成“湿帘—风机”纵向气流;缺点是受侧墙面积限制,布置数量有限,且排风会吹向舍外邻近区域,需要考虑场区间距和风向。

四类风机结构与性能对比 轴流风机 轴向进风 · 大流量 低风压 · 侧墙主力 离心风机 径向排风 · 高风压 管道送风 · 抗阻力 屋顶风机 顶部排风 · 不占侧墙 辅助排风 · 冬季小风量 侧墙风机 纵向通风主力 分组控制 · 维护方便 性能取向对比(示意) 风量能力 轴流/侧墙 高 风压能力 离心 高 安装便利性 侧墙 高 抗静压衰减 轴流 弱(负压升高风量下降明显) 选型依据: 所需换气量 → 系统阻力(管道/湿帘/进风口)→ 安装位置与维护条件 → 噪声与场区间距 → 控制方式(定速/变频/分组) 注:图中性能条为定性示意,实际选型须以厂家性能曲线和现场阻力计算为准。

三、风机选型依据

选型的第一步不是看风机型号,而是算所需换气量。以一座存栏 10000 只肉鸡的舍为例(示例参数):夏季最大换气量按每公斤体重 5~7 立方米每小时估算,若平均体重 2 公斤,则总需风量约 100000~140000 立方米每小时。若选用单台 35000 立方米每小时的轴流风机,理论上需要 3~4 台同时运行。这个计算只是起点,还要叠加系统阻力修正。

第二步是核算系统阻力。湿帘、进风口、防鸟网、百叶窗都会产生阻力,使风机实际工作点沿性能曲线左移、风量下降。工程上常用“静压”来表征,纵向通风系统设计静压一般控制在 12~25 帕;若湿帘过密或进风口偏小,静压可能升到 40 帕以上,此时轴流风机风量可能衰减 20%~30%。所以选型时要按工作点风量而非铭牌最大风量来配台数,并留 10%~15% 余量。

第三步是匹配安装条件与控制方式。侧墙面积够、以纵向通风为主,优先选侧墙轴流风机并分组;有长管道送风需求,选离心风机;老场侧墙受限或需要冬季小风量均匀排风,可加屋顶风机;需要连续无级调节的,选配变频器或 EC 风机。噪声和场区间距也要纳入:排风口应避开邻近舍进风口,避免排出的污浊空气被重新吸入。

四、常见布置方式

纵向通风布置是最主流的方案:湿帘或进风小窗布置在舍一端,排风机集中布置在另一端侧墙,气流沿舍长方向整体推进,舍内风速可达 1.5~2.5 米每秒,适合夏季降温。它的关键是进风面积与排风量匹配,且风机应对称分组,避免单侧排风造成气流偏斜。

横向通风布置是风机在一侧侧墙、进风口在对面侧墙,气流横穿舍宽,路径短、风阻小,适合舍宽较窄或冬季最小通风。缺点是舍较长时气流分布不均,远端容易形成死角。

混合布置则是在纵向通风基础上加屋顶风机或侧墙辅助风机,用于冬季小风量换气和过渡季节的温度均匀化。实际养殖场常见“纵向为主、屋顶为辅”的组合,控制逻辑上按温度区间分段启用不同风机组合。

判断布置是否合理的简易方法:在最大通风工况下,用风速仪沿舍长方向均匀取 5~7 个断面测量,若各断面平均风速偏差超过 20%,或舍内静压持续高于 30 帕,说明进风口面积、风机台数或布置位置需要复核。