被动房技术在养殖场的应用

发布时间 : 2019-08-10  浏览次数 : 954 次

      全世界第一栋被动房于1999年在德国建成,这种房屋建筑成本仅比普通房屋高 7%,但运行成本非常低,利用太阳能供热,供电可自给自足, 一户80㎡建筑每年的供暖、供水、供电仅为114欧元。


      “被动房”在中国的学名被称为“被动式超低能耗绿色建筑”,通过采用各种节能技术构造最佳的建筑围护结构,最大限度地提高建筑保温隔热和气密性,使建筑对采暖和制冷需求降到最低,依靠太阳辐射、地热等增温和建筑室内人体和设备的散热, 来维持室内舒适的温度,可降低建筑能耗90%以上。 


      “被动房 ”的建筑方式不受楼宇类型的限制,包括办公楼宇、住房、校舍、体育馆以及工业用房。因此普通建筑可以通过改建达到“被动房”的标准要求,具有广泛的实践意义。目前共计有6000多栋被动房在德国、奥地利、瑞士和意大利投入使用。


      汉堡之家是中国境内首座获得认证的“被动房”,是上海世博会德国汉堡馆。“汉堡之家 ”每平米1年消耗相当于50°电的能量, 仅相当于普通办公楼的 1/4 。它在屋顶上安装的光能利用设备可以提供建筑所需电能的90%,而地源热泵装置则为整个建筑的制冷和供暖供给能量。


      被动式建筑概念的核心标准包括:


      1、能耗需求标准是15千瓦小时每年每平方,即保持室内温度在22-26 ℃的恒温区间内,制热和取暖需求为每年每平方消耗不多于15度电。


      2、采暖( 制冷) 、生活热水和家庭用电的能源消耗≤120 kWh/( 平方米每年 )


      3、气密性:n50≤ 0.6/h


      (1)更加节能。建筑物全年供暖供冷需求显著降低,严寒和寒冷地区建筑节能率达到90%以上。与现行国家节能设计标准相比,供暖能耗降低85%以上;


      (2)更加舒适。建筑室内温湿度适宜;建筑内墙表面温度稳定均匀,与室内温差小,体感更舒适;具有良好的气密性和隔声效果,室内环境更安静;


      (3)更好空气品质。有组织的新风系统设计,提供室内足够的新鲜空气,同时可以通过空气净化技术提升室内空气品质;


      (4)更高质量保证。无热桥、高气密性设计,采用高品质材料,精细化施工及建筑装修一体化,使建筑质量更高、寿命更长。


      超低能耗建筑(被动房)的优势主要表现在:


      注:①表中 m2 为套内使用面积,套内使用面积应包括卧室、起居室(厅) 、餐厅、厨房、卫生间、过厅、过道、储藏室、壁柜等使用面积的总和; 


      ②WDH20(Wet-bulb degree hours 20 )为一年中室外湿球温度高于20 ℃时刻的湿球温度与20℃差值的累计值(单位:kKh); 


      ③DDH28(Dry-bulb degree hours28 )为一年中室外干球温度高于28℃时刻的干球温度与28℃差值的累计值(单位:kKh); 


      ④N50即在室内外压差50Pa 的条件下,每小时的换气次数。


      “被动房”建筑经过欧洲国家不断研究与实践,已经发展出比较成熟的设计、建造和评价体系。从欧洲国家的经验来看,“被动房”建筑的造价明显低于其他高技术节能建筑, 而且随着需求的增加和相关产品的普及,其生产成本的优势会越来越大。


      “被动房”的基本理念和技术策略在我国是完全可以实现的。我国在节能建筑的政策法规、规划设计、建造施工以及建筑材料的研发生产上已经具备一定的基础,欧洲“被动房”建筑要求的材料和设备大多数在我国都有相同或者类似的产品。建筑师需要在运用“被动房”基本理念的基础上,结合我国的实际情况,创造性的设计出符合我国国情的“被动房”建筑,为可持续建筑的发展增加新的亮点。


      被动房技术在养殖场的应用(以猪舍为例): 


      首先,被动式建筑需要新风系统。该系统能在房间的气密性比较好的条件下,将屋外的空气通过过滤、加湿或者除湿输入房间,改善房间空气,同时保持房间的恒温。


      第二个重要的因素是气密性。 


      安全猪舍首先在设计阶段,采用国际流行 BIM(建筑信息模型)软件,对猪舍进行全面构件优化,确保猪舍能够在安全、健康、经济、环保等各方面发挥最大价值,提高客户综合竞争实力。


某母猪繁殖基地BIM设计图

      (1)气密保温:猪舍墙体混凝土预制结构,内嵌门框窗框及保温板,在工厂制造过程中全面到位的细节处理,使得猪舍完全满足气密隔温要求。厚度16cm的预制墙体其保温性能约相当于 250cm 厚的砖墙。


      依托于猪舍良好的隔热性能,夏季可以不再采用低温差、高风速、大风量的传统湿帘风机降温通风设计,大大减少空气过滤量以及尾气排放量,降低生物安全风险,降低环保初投资及后期耗材费用。


      猪舍采用大温差、低风速、小风量的集中通风设计,一栋猪舍仅有一个进风口和一个排风口。进风口采用双层过滤(G4+L9),可排除99.8% 大于0.2微米的颗粒。大温差带来的新风量仅需满足0.35m3/kg/h 的换气需求,大大低于传统隧道式通风夏季最小换气量3m3/kg/h。通风量的降低可有效减少猪舍内外空气热交换的能量损耗,有效控制舍内环境;同时还可减少空气过滤器的初投资和后期运行的耗损,大大降低初投资成本及运行成本。


      (2)寿命长:抗渗防裂、耐高压冲洗、坚固耐用、防火等级高、使用寿命长达50年。


      (3)再利用:各种构件均可以拆卸回收利用,异地搬迁重建,符合绿色循环经济的要求。


      (4)低成本:墙体施工现场减少周转材料使用数量,减少建筑垃圾和能耗都能减少一半以上,综合性价比优越。


      (5)快捷:安装方便快捷,建筑构件由车间直接生产加工完成,质量可控,现场的装配作业量,比原始现浇作业量大大减少,施工时间加快30%。


      6)尾气净化 :在降低尾气排放量的基础上,猪舍采用核工业废气清洗技术理念,猪舍通过集中通风、尾气清洗设计,可有效减少尾气中70%的灰尘、50%的氨含量和55%的臭气。尾气量的减少可同时减少舍内温度的损耗,减少废气处理难度,整体节省40%的能源消耗。

猪舍组成部分剖面图


      (7)环境可控:粪便处理系统的阶段性固液分离可以在猪舍内将粪便尿液直接分离。从而控制氨气在猪舍里的形成;氨气(酸化环境的气体)及氧化亚氨(温室效应气体)排放量要减少45%-50%。粪便处理系统定时工作,一天内多次将粪便及时处理出猪舍外部,减少有害气体及病菌的挥发,同时可有效降低猪舍内部 20% 的潮湿度。通过粪污排放改善猪舍内部环境, 使得猪可减少58%的胸膜肺炎、料肉比减少0.12、生长率每日增加30克。


      种养结合:刮出的粪便直接进入发酵罐,通过高温好氧发酵, 粪便中 85%的氮都是有机形式,这种氮在发酵中保留下来。回收粪便中可保留90% 的磷,55%的氮,45%的钾;尿液中的氮气容易挥发,通过在储液池中加装曝气装置, 经处理后直接还田。


采用了被动房技术的安全猪舍为中国养殖行业的健康发展开辟了一条新路,在非瘟的情况下更加具有推广价值。


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