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分娩舍地热空气交换系统的应用

孙亚男 3个月前 269 0

地热资源取之不尽用之不竭,我们可以将新鲜空气引入地下,对空气进行预处理,然后再引入猪舍,从而降低能耗。

分娩舍地热空气交换系统的应用 养猪知识 第1张

在炎热的夏季,我们对新风进行降温,可以降低热应激及通风量,冬季对新风进行预热,可以降低采暖能耗,并可提高空气质量。

由于地下温度与外界温度存在差异,而且温度基本保持恒定,实际计算中,一般与当天平均气温相当。

外界空气经过管道,与土壤进行换热,被加热或冷却后,进入舍内。

TEAHE = T+ ( Ta,out - T) exp ( - NTU )

其中:TEAHE为出口温度,Ts为管道温度,Ta,out为外界空气温度,NTU为热传递单位数。

NTU = hA / mC

其中h为综合对流传热系数,A 为管道内面积,m为通风量,Cp为比热容。

NTU为无量纲单位,可由管道直径、长度、新风流量(流速、密度)、管道的厚度、导热系数及综合热阻计算所得,其决定了空气温度向土壤温度收敛的幅度或者说换热的效率。

如果希望换热效率能够达到80%,NTU要达到1.62左右。

以下案例,经过计算其NTU为1.08,换热效率大概64%。

以青岛为例,当外界温度38度,平均温度为25度时,经过地下埋设管道的冷却,温度可降低到29.5度。

参数
管长度L35m
直径D=2r10.2m
通风量V320m³h-1
空气运动粘度v1.511·10-5㎡s-1
空气热导率λa2.57·10-2Wm-1K-1
空气热扩散率αa2.14·10-5㎡S-1
空气热熔Ca1.006kjkg-1K-1
管壁厚度r25mm
管的热导系数(PVC)λt0.19Wm-1K-1
扰动土壤环控半径r30.1m
土壤热导率λs2.32Wm-1K-1
土壤的热扩散率αs5.46·10-7㎡s-1

国外已经有猪场将地热空气热交换系统应用于分娩舍,具体情况如下:

分娩舍地热空气交换系统的应用 养猪知识 第2张

分娩舍地热空气交换系统的应用 养猪知识 第3张

分娩舍地热空气交换系统的应用 养猪知识 第4张

分娩舍地热空气交换系统的应用 养猪知识 第5张

由该案例可以得出以下结论:分娩舍使用地热空气换热系统后,舍内的温度波动降低了70%,冬季的采暖成本降低,夏季消除了母猪热应激,同时可以降低通风量,以比较简单的环境控制方式,可以维持较好的舍内环境。

参考文献

1.Heating and cooling performance of an under floor earth tube air tempering system in a mechanical ventilated farrowing house E.F. HESSEL, C. ZURHAKE, H.F.A. VAN DEN WEGHE

2.Design of earth–air heat exchanger system Trilok Singh Bisoniya

3.Modelled performance of energy saving air treatment devices to mitigate heat stress for confined livestock buildings in Central Europe

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