Các yếu tố thiết kế của hệ thống thông gió cho chuồng đẻ

Như là cơ sở hạ tầng chính kết nối các hoạt động trước và sau khi sinh trên trang trại heo, hệ thống thông gió của nhà sinh sản phải được thiết kế để đáp ứng nhu cầu môi trường của heo nái đồng thời cũng phải phù hợp với yêu cầu của heo con. Trên thực tế, hệ thống thông gió của nhà đẻ là một môi trường có sự ràng buộc lẫn nhau: heo nái nhạy cảm với nhiệt độ cao trong khi heo con nhạy cảm với nhiệt độ thấp. Việc điều phối môi trường sản xuất này là yếu tố quan trọng đối với quá trình cho con bú của heo nái, chu kỳ động dục sau sinh, sự phát triển và tình trạng sức khỏe của heo con sau đó, tỷ lệ sống sót của heo con sau cai sữa, và thậm chí là hiệu suất tổng thể của đàn heo trong năm. Dựa trên sự ràng buộc lẫn nhau giữa heo nái và heo con, phần sau đây giới thiệu và phân tích các yếu tố thiết kế của hệ thống thông gió nhà đẻ.

Các chế độ thông gió:

1. Hệ thống thông gió chuồng đẻ có thể được tổ chức theo các chế độ áp suất dương, áp suất âm, áp suất bằng nhau (hoặc áp suất dương nhẹ) hoặc thông gió tự nhiên. Chế độ áp suất dương và áp suất bằng nhau (hoặc áp suất dương nhẹ) phù hợp với hệ thống lọc; cũng có chế độ áp suất âm được sử dụng với hệ thống lọc. Thông gió tự nhiên áp dụng cho các tòa nhà truyền thống độc lập và hiện ít phổ biến hơn trong các trang trại hiện đại. Bài viết này chủ yếu giới thiệu hệ thống thông gió chuồng đẻ áp suất âm không lọc phổ biến.
2. Trong chế độ áp suất âm không lọc, các phương pháp hút gió khác nhau: hút gió qua mái, hút gió qua mái có tấm làm mát bằng hơi nước, và chế độ kết hợp hút gió qua mái và tấm làm mát theo chiều dọc (hầm). Ở các vùng lạnh phía bắc của đất nước chúng ta, nơi nhiệt độ ngoài trời mùa hè không vượt quá hoặc chỉ hơi vượt quá 30°C, có thể sử dụng chế độ hút gió qua mái hoặc chế độ hút gió qua mái có tấm làm mát. Ở các vùng có mùa hè nóng khác, chế độ kết hợp hút gió qua mái và tấm làm mát dọc (hoặc hút gió qua mái có tấm làm mát) là lựa chọn khuyến nghị. Chế độ này yêu cầu vật liệu cách nhiệt cho cả mái và trần treo, đồng thời phải đảm bảo lưu lượng thông gió đủ theo diện tích địa phương.

Cấu trúc công trình và bố trí chuồng trại:

1. Thiết kế thông gió cho nhà nuôi heo nái không thể tách rời khỏi kết cấu công trình và bố trí chuồng trại. Những yếu tố này phải xem xét quy mô trang trại, địa hình, chi phí đầu tư, nhịp độ sản xuất, tốc độ luân chuyển heo và các yếu tố khác. Các trang trại hiện đại thường sử dụng thiết kế nhà liên kết với quy trình "nhà lớn, đơn vị nhỏ, tất cả vào ra cùng lúc". Khoảng cách giữa các nhà thường trong khoảng 30 m. Đối với trang trại heo nái quy mô lớn, để tiết kiệm không gian, hai nhà có khoảng cách trên 20 m có thể được kết hợp thành một nhà đẻ heo có khoảng cách 50 m, với các đơn vị đẻ heo được bố trí đối xứng dọc theo lối đi trung tâm.
2. Đối với bố trí chuồng, khi sử dụng hệ thống thông gió bằng tấm làm mát dọc (hầm) trong mùa hè nóng bức, khuyến nghị mỗi hàng không vượt quá 12 hoặc 13 chuồng, vì sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu ra và đầu vào ảnh hưởng đến quá trình cho con bú của heo nái ở cuối hàng và chu kỳ động dục tiếp theo. Sự chênh lệch này phát sinh vì lưu lượng khí thải và tốc độ gió trong chuồng đẻ không nên quá lớn, tránh gây stress lạnh cho heo con bú, đồng thời vẫn đáp ứng nhu cầu của heo nái cho con bú. Do đó, khoảng cách cho thông gió dạng hầm tương đối ngắn. Khi mỗi hàng vượt quá 14 chuồng, nên sử dụng chế độ hút gió qua mái nhà được làm mát bằng tấm làm mát, vì trong chế độ này, các lỗ hút gió được phân bố đều trên trần treo giữa các đơn vị sinh sản, đảm bảo không có vùng chết và cải thiện tiếp xúc không khí tươi với đàn.
3. Bất kể kết cấu nhà hoặc bố trí chuồng, nhà phải được cách nhiệt tốt, và vật liệu cách nhiệt có hiệu suất nhiệt tốt nên được sử dụng khi điều kiện cho phép.

Nhiệt độ khí hậu và chất lượng không khí:

1. Sau khi lựa chọn chế độ thông gió, cấu trúc nhà và bố trí chuồng theo quy trình sản xuất và điều kiện đầu tư, thiết kế thông gió phải tuân theo khí hậu địa phương và yêu cầu môi trường bên trong nhà đẻ. Vĩ độ, độ cao, lượng mưa và các yếu tố khác xác định điều kiện khí hậu địa phương, từ đó ảnh hưởng đến điều kiện bên trong nhà. Mặc dù thông gió cơ học và can thiệp của con người có thể kiểm soát môi trường bên trong, việc thông gió có đáp ứng mục tiêu dự kiến hay nhu cầu môi trường của đàn heo hay không bị giới hạn bởi nhiều yếu tố.
2. Khi thiết kế hệ thống thông gió cho chuồng đẻ, cần sử dụng các thông số nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí phù hợp. Các mức nhiệt độ mục tiêu điển hình là: heo nái cho con bú 16°C đến 18°C, heo con mới sinh 35°C đến 37°C và heo con đang bú 30°C đến 34°C. Độ ẩm tương đối thường là 60% đến 80%, áp dụng cho hầu hết các chuồng heo. Vào mùa hè nóng, độ ẩm cao làm giảm hiệu quả làm mát bằng tấm làm mát và làm trầm trọng thêm stress nhiệt; vào mùa đông lạnh, độ ẩm cao làm tăng mất nhiệt của động vật, ảnh hưởng đến điều hòa nhiệt độ và làm trầm trọng thêm stress lạnh. Độ ẩm cao cũng làm tăng nồng độ các chất gây hại trong không khí, khuyến khích sự phát triển của vi sinh vật và thúc đẩy sự hư hỏng thức ăn, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe đàn heo. Độ ẩm thấp ít gây hại hơn độ ẩm cao, nhưng khi độ ẩm tương đối xuống dưới 40%, nó có thể gây nứt da và tăng lượng hạt bụi trong không khí, dẫn đến các vấn đề về da hoặc hô hấp. Khi nhiệt độ phù hợp, các cực đoan về độ ẩm ít quan trọng hơn; tăng nhiệt độ hoặc tăng thông gió có thể giảm thiểu độ ẩm cao. Kiểm soát độ ẩm quá mức có thể can thiệp vào kiểm soát nhiệt độ và lượng không khí tươi, và có thể làm giảm chất lượng không khí tổng thể, do đó các giá trị độ ẩm tương đối nên được sử dụng làm tham khảo.
3. Ngoài ra, các khí độc hại, hợp chất phân và nước tiểu bay hơi, bụi thức ăn và hữu cơ, cùng hoạt động của động vật tạo ra mùi hôi, vi sinh vật và hạt bụi ảnh hưởng đến sức khỏe đàn và điều kiện chuồng trại. Giới hạn thông thường được yêu cầu là CO2 lên đến 3000 mg/m³, NH₃ 15 mg/m³ và H₂S 5 mg/m³. Các giới hạn này nghiêm ngặt hơn so với các chuồng heo khác vì heo con dễ bị tổn thương hơn. Trong điều kiện mùa hè nóng bức, chuồng đẻ nên đạt ít nhất 80 lần thay đổi không khí mỗi giờ; trong điều kiện mùa đông lạnh giá, thông gió cho mỗi con heo nái có heo con nên đạt ít nhất 45 m³/h để đảm bảo lượng không khí tươi và chất lượng không khí tốt.

Thiết bị hỗ trợ:

1. Hệ thống thoát khí: Để đảm bảo thể tích không khí thoát ra khỏi nhà chăn nuôi vượt quá lượng không khí tươi đưa vào, tạo áp suất âm bên trong nhà chăn nuôi và đáp ứng yêu cầu thông gió lớn với áp suất âm vừa phải để đạt hiệu suất tốt, quạt trục dọc được khuyến nghị. Vỏ quạt trên thị trường chủ yếu làm bằng thép mạ kẽm hoặc sợi thủy tinh; vỏ sợi thủy tinh có độ bền cao và chống ăn mòn tốt hơn nhưng đắt hơn. Các mẫu thông dụng là quạt truyền động trực tiếp 18", 24" và 36"; các đơn vị nuôi heo con hiếm khi sử dụng quạt truyền động bằng dây đai 50" đến 54" vì quạt có đường kính trên 50" có lưu lượng thoát khí lớn và luồng khí đột ngột khi khởi động có thể gây stress lạnh cho heo con. Các đơn vị nuôi heo con thường có quy mô nhỏ, nên quạt cỡ trung bình và nhỏ được ưa chuộng. Khi tính toán lưu lượng khí thải, sử dụng đường cong quạt ở áp suất tĩnh 12,5 Pa hoặc 25 Pa; áp suất tĩnh cao hơn sẽ dẫn đến lưu lượng khí thấp hơn và tiêu thụ điện năng cao hơn. Xem xét độ kín khí của chuồng, độ chính xác của dữ liệu quạt từ nhà sản xuất và cấu trúc bên trong, việc sử dụng lưu lượng khí tương ứng với áp suất tĩnh 25 Pa an toàn và chính xác hơn. Ngoài ra, trong mùa đông khi vận hành với lưu lượng thông gió thấp, việc sử dụng hệ thống thoát khí qua rãnh (hố phân) hiệu quả trong việc ức chế các hơi độc hại từ hố phân ảnh hưởng đến heo con. Vào mùa hè, với lưu lượng thông gió và tần suất trao đổi không khí tăng cao, tác động tương đối của hệ thống thoát khí qua rãnh giảm đi.
2. Cửa hút: Sau khi thải không khí cũ, không khí tươi phải được cung cấp qua hai chế độ hút: qua trần treo hoặc qua tường cuối. Trong chế độ hút trần, các cửa hút trần nhỏ được điều khiển mở xuống. Ở tốc độ thông gió thấp, cửa chớp mở nhẹ và luồng không khí ôm sát trần, trộn chậm với không khí trong nhà trước khi rơi xuống chuồng. Ở tốc độ thông gió cao hơn, góc cửa sổ tăng lên và luồng không khí vào khu vực chuồng theo hướng chéo. Để tránh luồng gió thẳng đứng có thể gây hại cho heo con hoặc khuấy động khí độc từ hố phân, cần giới hạn và kiểm soát góc cửa sổ. Cửa sổ trần nên được phân bố đều để tăng diện tích cung cấp không khí tươi và tránh vùng chết, đồng thời không được xung đột với máng ăn, dây điện hoặc đèn. Chế độ cửa hút gió tường cuối được sử dụng cho thông gió hầm vào mùa hè. Tốc độ gió trong nhà đẻ heo thường không vượt quá 1 m/s; diện tích cửa hút gió hầm được tính toán dựa trên tốc độ gió cửa hút từ 3 m/s đến 4 m/s. Các cửa hút gió có thể được điều chỉnh bằng các tấm PVC điều khiển hoặc tự động dựa trên lưu lượng khí thải của quạt.
3. Làm mát: Làm mát bằng tấm hấp thụ nước dựa trên nguyên lý bay hơi là phương pháp làm mát đáng tin cậy đã được chứng minh. Nước thấm ướt tấm hấp thụ từ trên xuống; không khí nóng được hút qua tấm dưới áp suất âm tiếp xúc với tấm ướt và được làm mát bằng quá trình bay hơi đồng thời tăng độ ẩm trong nhà. Tốc độ gió thông gió đường hầm thêm hiệu ứng làm mát bằng gió để đạt được nhiệt độ mong muốn. Tuy nhiên, hiệu quả làm mát bằng tấm giảm khi độ ẩm tương đối môi trường tăng. Thông thường sử dụng tấm làm mát dày 15 cm với góc gợn sóng (ví dụ: 45/15 độ) để đảm bảo luồng không khí vào mượt mà và thời gian tiếp xúc không khí-tấm kéo dài. Tính toán diện tích tấm lọc sử dụng tốc độ gió qua tấm lọc từ 1,7 m/s đến 1,9 m/s; tốc độ gió cao hơn sẽ làm tăng tổn thất áp suất và giảm lưu lượng gió của quạt. Vì nhà nuôi heo con tránh tốc độ gió quá cao và thường có số lượng quạt hạn chế, việc tăng diện tích tấm lọc và chọn tốc độ gió qua tấm lọc thấp hơn là hợp lý.
4. Sưởi ấm: Ngoài việc sưởi ấm khu vực nghỉ ngơi của heo con bằng đèn sưởi, chuồng đẻ cần các nguồn nhiệt bổ sung trong mùa lạnh để bù đắp mất nhiệt do thông gió và đạt nhiệt độ mục tiêu. Các tùy chọn sưởi ấm chủ yếu là hệ thống nước nóng và máy sưởi gas. Hệ thống nước nóng có chi phí vận hành thấp hơn nhưng phản ứng chậm; máy sưởi gas tốn kém hơn nhưng có thể nâng nhiệt độ chuồng ngay lập tức. Trong các trang trại heo nái quy mô lớn, máy sưởi gas có thể rút ngắn thời gian sấy khô sau khử trùng và cải thiện tốc độ luân chuyển phòng đẻ.
5. Điều khiển tự động: Mục tiêu của hệ thống thông gió là duy trì nhiệt độ nuôi dưỡng phù hợp cho heo nái và heo con, do đó việc vận hành thiết bị cấp gió, thoát gió, làm mát và sưởi ấm yêu cầu điều khiển tự động chính xác cao thay vì can thiệp thủ công. Chọn bộ điều khiển môi trường chính xác để tránh dao động lớn của hệ thống thông gió gây biến động nhiệt độ có hại cho heo con và đạt hiệu quả năng lượng tốt. Trong hệ thống điều khiển áp suất âm, chức năng báo động là không thể thiếu, đặc biệt là báo động bất thường về nhiệt độ trong chuồng đẻ.