4. 基于温湿度的猪舍通风需求分级计算
计算对象与约束条件
本例针对一栋育肥猪舍进行通风需求分级计算。舍体尺寸 60 m × 12 m × 3.2 m（净空），饲养 600 头育肥猪，分两批：A 批 300 头平均 45 kg（约 90 日龄），B 批 300 头平均 75 kg（约 130 日龄）。环控目标不是"一个温度一个风量"，而是按日龄/体重 → 目标舍温 → 温湿指数（THI）→ 通风等级 → 风机台数逐级推导，并在不同季节工况下校验温湿指数与通风量的耦合约束。
计算前先固定参照约定：舍内温度取猪只活动区高度 1.0 m 处测点平均值；舍外温度取舍外百叶箱干球温度；通风量以标准状态体积流量计，单位 m³/h；风机按单台额定风量 40 000 m³/h（-20 Pa 工况）计，实际开启台数取整数并向上取整，同时保留 1 台备用不参与计算。
目标舍温与最小通风量的计算模型
育肥猪目标舍温按体重分段取值（教学示例参数，实际应结合品种与季节微调）：
- 体重 ≤ 50 kg：目标舍温 22 ℃，临界下限 20 ℃；
- 体重 50–80 kg：目标舍温 20 ℃，临界下限 18 ℃；
- 体重 > 80 kg：目标舍温 18 ℃，临界下限 16 ℃。
最小通风量按"每头每小时最小换气量 × 头数"估算，育肥猪最小通风指标取 0.35 m³/(h·kg)（以体重计），则：
Q_min = Σ(头数_i × 体重_i × 0.35)
A 批：300 × 45 × 0.35 = 4 725 m³/h
B 批：300 × 75 × 0.35 = 7 875 m³/h
Q_min = 4 725 + 7 875 = 12 600 m³/h温湿指数采用常用育肥猪 THI 公式（T 为舍温 ℃，RH 为相对湿度 %）：
THI = 0.8 × T + RH × (T - 14.4) / 100 + 46.4分级判据：THI < 74 为舒适；74 ≤ THI < 79 为轻度热应激；79 ≤ THI < 84 为中度热应激；THI ≥ 84 为重度热应激。通风等级据此与温度偏差共同确定。
四季工况的分级计算与耦合校验
下表为四个典型工况的示例计算（舍外温度、舍外相对湿度为假设输入，舍内相对湿度按经验取 65%，结果由公式直接推出，非实测）：
| 工况 | 舍外温度 | 舍外RH | 舍内温度 | 舍内RH | THI | 热应激 | 通风等级 | 建议风量 | 风机台数 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 冬季 | -5 ℃ | 70% | 20 ℃ | 65% | 62.3 | 舒适 | 1 级（最小通风） | 12 600 m³/h | 1 台 |
| 春季 | 12 ℃ | 60% | 20 ℃ | 65% | 62.3 | 舒适 | 2 级（过渡通风） | 25 200 m³/h | 1 台 |
| 初夏 | 26 ℃ | 55% | 24 ℃ | 65% | 70.9 | 舒适 | 3 级（纵向通风） | 75 600 m³/h | 2 台 |
| 盛夏 | 34 ℃ | 60% | 29 ℃ | 65% | 79.4 | 中度热应激 | 4 级（纵向+湿帘） | 126 000 m³/h | 4 台 |
耦合约束的关键在于：通风量不能只看温度。盛夏工况舍温 29 ℃、RH 65% 时 THI 已达 79.4，进入中度热应激，此时单纯加大通风量对降温的边际效果下降，必须联动湿帘；而冬季工况舍温 20 ℃ 虽在目标区间，但若为保温把通风压到最小风量以下，氨气与湿度会累积，因此 1 级通风的下限就是 Q_min = 12 600 m³/h，不可再降。
风机台数按"建议风量 ÷ 单台 40 000 m³/h"向上取整，并校验：过渡通风工况 25 200 m³/h 仅需 1 台（40 000 m³/h 有余量），但若舍内外温差小于 3 ℃ 且 THI 接近 74，应提前切到 2 台以增加换气次数，避免闷热。
结果判读与验证方法
计算完成后按以下顺序验证，避免"算出台数就完事"：
- 温度偏差校验：实测舍温与目标舍温偏差超过 ±2 ℃ 时，先检查通风等级是否与 THI 匹配，再检查风机实际开启台数是否等于建议台数。
- THI 与风量一致性：若 THI ≥ 79 而当前仅开启纵向通风未开湿帘，判定为耦合约束未满足，需按 4 级工况处理。
- 最小风量下限：任何工况下建议风量不得低于 Q_min = 12 600 m³/h；冬季若为保温把台数降到 0，属于违规操作。
- 台数取整方向：风量除以单台额定风量后必须向上取整，例如 75 600 ÷ 40 000 = 1.89，取 2 台，不可四舍五入为 2 台以下。