Quạt thông gió công nghiệp: Cắt giảm căng thẳng nhiệt và chi phí điện trong chuồng trại chăn nuôi

Tóm tắt

Quạt thông gió công nghiệp là hình thức bảo hiểm rẻ nhất mà một trang trại chăn nuôi có thể mua để chống lại căng thẳng nhiệt. Một khi không khí bên trong chuồng trại vượt quá 30 °C, bò sữa sẽ ăn ít hơn, hiệu quả chuyển đổi thức ăn giảm sút và nguy cơ tổn thất đột ngột tăng lên. Một hệ thống quạt thông gió công nghiệp được lắp đặt đúng kích cỡ sẽ hút không khí nóng bị giữ lại ra khỏi tòa nhà và thay thế bằng không khí chuyển động quét nhiệt ra khỏi động vật và lớp lót. Terrui chế tạo các thiết bị này với động cơ PMSM rôto ngoài và động cơ DC không chổi than, vỏ bằng polyethylene chống va đập và cánh quạt sáu cánh cân bằng, do đó luồng không khí vẫn mạnh trong khi mức tiêu thụ điện năng vẫn ở mức vừa phải. Bài viết này giải thích quạt là gì, tại sao các nhà sản xuất sữa, thịt bò và lợn phụ thuộc vào chúng, và cách định cỡ, định vị và bảo trì chúng. Nó cũng trả lời các câu hỏi mà người mua thường đặt ra nhất và liên kết đến các mẫu cụ thể phù hợp với từng công việc, từ quạt chuồng trực tiếp 38 inch đến các bộ phận hút khí dung tích lớn 72 inch có thể di chuyển hơn 125.000 m³/h.

Quạt thông gió công nghiệp là gì?

Quạt thông gió công nghiệp là một thiết bị di chuyển không khí hạng nặng được thiết kế để hoạt động hàng nghìn giờ bên trong một tòa nhà nông nghiệp hoặc công nghiệp. Nó không phải là quạt đứng gia dụng được phóng to. Khung được chế tạo để chịu được bụi, độ ẩm, hơi amoniac và tia nước áp lực cao thỉnh thoảng. Tại một trang trại chăn nuôi, quạt có một nhiệm vụ: di chuyển một lượng không khí lớn, có thể dự đoán được qua chuồng trại để tốc độ trao đổi không khí theo kịp nhiệt và độ ẩm mà động vật tạo ra.

Ba yếu tố vật lý quyết định hiệu suất của bất kỳ quạt nào. Đầu tiên là đường kính cánh quạt, vì diện tích quét rộng hơn di chuyển nhiều không khí hơn ở tốc độ thấp hơn. Thứ hai là loại động cơ. Động cơ truyền động bằng dây đai cũ bị mất năng lượng qua dây đai và puli, trong khi động cơ rôto ngoài truyền động trực tiếp quay cánh quạt tại trục với tổn thất cơ học gần như bằng không. Thứ ba là chất lượng vỏ; vỏ mềm hoặc bịt kín kém cho phép không khí rò rỉ xung quanh cánh quạt thay vì đi qua nó, điều này âm thầm làm giảm hiệu quả.

Terrui tiếp cận vấn đề với vỏ polyethylene được đúc quay sẽ không bị gỉ, cánh quạt hợp kim hoặc thép không gỉ cân bằng, và động cơ được thử nghiệm trên sáu thông số: tiếng ồn, rung động, tốc độ cánh quạt, lưu lượng không khí, đồng tâm và hiệu quả. Một mẫu đại diện như quạt thông gió chăn nuôi 66.000 m³/h với động cơ DC không chổi than PMSM rôto ngoàikết hợp cánh quạt 1.830 mm với trục truyền động trực tiếp, quay ở khoảng 460 vòng/phút trên nguồn cung cấp 380–480 V. Sự kết hợp đó mang lại luồng không khí quy mô chuồng trại mà không cần bảo trì dây đai mà các trang trại thường e ngại.

Tính linh hoạt khi lắp đặt cũng rất quan trọng. Một quạt có thể được treo, gắn tường hoặc gắn khung ở nhiều vị trí sẽ dễ dàng hơn nhiều để trang bị thêm vào chuồng trại hiện có so với một quạt bị khóa ở một hướng duy nhất, và lưới an toàn bằng thép ở phía trước và phía sau bảo vệ cả động vật và người lao động khỏi cánh quạt đang chuyển động.

Nó giúp phân biệt hai loại mà người mua thường nhầm lẫn. Quạt hút đặt trong tường hoặc mái hồi và hút không khí ra khỏi tòa nhà, tạo ra chênh lệch áp suất kéo không khí trong lành vào qua các cửa nạp. Quạt tuần hoàn hoạt động bên trong chuồng trại, khuấy động không khí theo chiều ngang trên động vật để ngay cả trong ngày trời lặng gió, đàn vật nuôi vẫn được hưởng luồng gió ổn định. Một tòa nhà được thiết kế tốt thường cần cả hai: bộ phận hút khí để thiết lập tốc độ trao đổi không khí và bộ phận tuần hoàn để loại bỏ các túi khí tù đọng nơi nhiệt và độ ẩm tích tụ giữa các động vật.

Tại sao các nhà sản xuất chăn nuôi phụ thuộc vào quạt thông gió công nghiệp

Căng thẳng nhiệt không phải là vấn đề tiện nghi trên trang trại; đó là vấn đề sản xuất và phúc lợi với chi phí tài chính rõ ràng. Các lý do dưới đây là những lý do mà người mua đưa ra hết lần này đến lần khác trong các yêu cầu, và chúng tương ứng trực tiếp với phần cứng.

• Sữa và lượng thức ăn tiêu thụ.Một con bò sữa bắt đầu giảm lượng thức ăn khô trên khoảng 25 °C. Không khí chuyển động phục hồi làm mát bay hơi, vì vậy bò tiếp tục ăn trong giờ cao điểm buổi chiều và sản lượng sữa ổn định hơn.
• Hiệu suất lợn và thịt bò.Lợn nặng hơn và gia súc vỗ béo trong chuồng trại mất hiệu quả chuyển đổi thức ăn khi chuồng nóng lên. Một quạt hút công nghiệp sợi thủy tinh 48 inch với động cơ ECgiữ cho không khí lưu thông để đàn vật nuôi ở trong dải nhiệt độ thoải mái của chúng.
• Tỷ lệ tử vong và căng thẳng thấp hơn.Các sự kiện nhiệt đột ngột gây ra tổn thất đàn vật nuôi thực sự. Quạt bật trước khi tòa nhà quá nóng sẽ giảm các đỉnh này và các khiếu nại liên quan đến phúc lợi.
• Chi phí năng lượng.Vì động cơ truyền động trực tiếp và động cơ EC tránh tổn thất dây đai và chỉ chạy ở tốc độ mà tòa nhà cần, hóa đơn điện cho việc di chuyển không khí có thể giảm đáng kể so với quạt truyền động dây đai cũ.
• Lớp lót và chất lượng không khí.Trao đổi không khí đẩy amoniac và độ ẩm ra khỏi lớp lót, làm giảm áp lực hô hấp lên động vật và những người làm việc trong chuồng trại.

Trường hợp thứ cấp cũng thực tế không kém. Quạt không bao giờ gỉ, cánh quạt giữ thăng bằng và vỏ chống va đập làm giảm lịch trình bảo trì. Đối với một nhà sản xuất vận hành quạt tuần hoàn chăn nuôi PE hai lớp với động cơ 2000 W và cánh quạt 1830 mm, bộ phận di chuyển không khí trở thành một tài sản lắp đặt và quên đi thay vì một công việc hàng tuần. Độ tin cậy đó là lý do tại sao quạt thông gió công nghiệp nằm ở vị trí hàng đầu trong danh sách trang bị thêm cho cả các dự án xây mới và nâng cấp.

Tính thời vụ làm sắc nét lập luận. Căng thẳng nhiệt xảy ra trong vài tuần cao điểm, nhưng chính những tuần đó quyết định hiệu suất hàng năm, vì vậy một hệ thống quạt chỉ vừa đủ hoạt động vào một ngày tháng 7 trung bình sẽ thất bại vào những ngày cao điểm quan trọng nhất. Các nhà sản xuất ngày càng định cỡ cho tuần tồi tệ nhất thay vì tuần điển hình. Cộng thêm giá năng lượng tăng và kỳ vọng phúc lợi chặt chẽ hơn, và thời gian hoàn vốn cho quạt thông gió công nghiệp hiệu quả, truyền động trực tiếp thường được đo bằng một mùa nóng thay vì nhiều năm.

Cũng có một lý do từ phía cung. Người mua so sánh báo giá nhanh chóng nhận thấy rằng quạt được chế tạo từ vỏ polyethylene chống gỉ, cánh quạt hợp kim cân bằng và động cơ kín đi kèm với danh sách bảo trì ngắn hơn so với các đơn vị thép sơn bị ăn mòn sau vài mùa. Đối với một trang trại vận hành khấu hao nhiều năm cho các tòa nhà và thiết bị, sự khác biệt về tuổi thọ dịch vụ và nhu cầu phụ tùng này có giá trị hơn một khoản tiết kiệm nhỏ tại thời điểm mua.

Cách chọn và lắp đặt quạt thông gió công nghiệp phù hợp

Định cỡ là nơi hầu hết các nâng cấp chuồng trại được thắng hoặc thua. Thực hiện theo các bước dưới đây theo thứ tự; mỗi bước sẽ thu hẹp phạm vi mẫu trước khi bạn chi tiền.

Bước 1: Tính toán tốc độ trao đổi không khí cần thiết

Bắt đầu từ động vật. Một con số quy hoạch phổ biến cho chuồng bò sữa là mục tiêu mùa hè khoảng 60 đến 120 lần thay đổi không khí mỗi giờ trong khu vực chăn nuôi, trong khi một số bố trí mật độ cao hơn được chỉ định theo tốc độ không khí trong khu vực động vật, thường là 2,0 đến 2,5 m/s. Chuyển đổi điều đó thành tổng lưu lượng thể tích, sau đó thêm biên độ an toàn khoảng 15% cho tổn thất ống dẫn, bộ lọc và những ngày nóng vượt quá điều kiện thiết kế.

Bước 2: Phù hợp đường kính cánh quạt với khẩu độ tòa nhà

Luồng không khí tỷ lệ với bình phương đường kính, vì vậy hãy chọn quạt lớn nhất có thể cho lỗ mở. Một thiết bị 38 inch phù hợp với vị trí tường bên hẹp, trong khi cánh quạt 72 inch thuộc về tường cuối nơi nó có thể hút không khí toàn bộ chiều rộng của tòa nhà. Để tham khảo, quạt hút hiệu suất cao 2200 W được đánh giá 125.000 m³/h với đường kính cánh quạt 72 inchlà một lựa chọn thực tế cho các đường hầm lớn, trong khi quạt thông gió chăn nuôi truyền động trực tiếp 38 inch cung cấp 27.000 m³/hphù hợp với các khoang nhỏ hơn và làm mát cục bộ.

Bước 3: Chọn công nghệ động cơ

Khi thời gian hoạt động cao, động cơ DC không chổi than nam châm vĩnh cửu rôto ngoài sẽ bù đắp chi phí nhờ tiêu thụ thấp hơn và hoạt động êm hơn. Một quạt thông gió công nghiệp hạng nặng với động cơ DC không chổi than nam châm vĩnh cửu rôto ngoàiđược nhắm mục tiêu cho chu kỳ nhiệm vụ chính xác đó. Nếu môi trường ẩm ướt hoặc cần rửa mạnh, hãy tìm kiếm bảo vệ IP55; quạt hút công nghiệp hạng nặng với bảo vệ IP55 và lưu lượng không khí tối đa 55.000 m³/hđược chế tạo cho mục đích đó.

Bước 4: Lập kế hoạch đường đi luồng không khí, không chỉ vị trí quạt

Quạt chỉ hoạt động nếu không khí thay thế có thể đến được nó. Cửa nạp nên được định cỡ sao cho tốc độ không khí vào dưới khoảng 3 m/s, và quạt nên hút từ khu vực động vật thay vì từ một góc chết. Trên các chuồng trại rộng, quạt tuần hoàn bổ sung cho quạt hút bằng cách khuấy động không khí giữa động vật và trần nhà.

Bước 5: Vận hành thử, sau đó xác minh bằng đồng hồ đo

Sau khi lắp đặt, đo tốc độ không khí thực tế ở độ cao của động vật vào buổi chiều nóng, không phải vào buổi sáng mát mẻ. So sánh với số liệu thiết kế. Nếu số liệu thấp hơn, hãy kiểm tra vỏ bị rò rỉ, cánh quạt bị bẩn hoặc cửa nạp quá nhỏ trước khi thêm quạt. Cuối cùng, đặt bộ điều nhiệt và điều khiển tốc độ biến đổi để quạt tăng tốc trước khi tòa nhà quá nóng; quạt tuần hoàn nhà kính với lưu lượng không khí 55.000 m³/hcho thấy một thông số kỹ thuật duy nhất có thể phục vụ làm mát nhà kính và chuồng trại khi chiến lược điều khiển phù hợp.

Bước 6: Lập kế hoạch điều khiển và giám sát giờ hoạt động

Bộ điều nhiệt, cảm biến độ ẩm và bộ truyền động tốc độ biến đổi cho phép hệ thống quạt theo dõi thời tiết thay vì chạy hết công suất. Một hệ thống phân cấp bắt đầu một quạt, sau đó là quạt thứ hai, sau đó tăng tốc độ giúp giữ cho tòa nhà ổn định và tránh chu kỳ bật-tắt làm giảm tuổi thọ động cơ. Ghi lại giờ hoạt động cũng cảnh báo bạn khi nào cánh quạt cần được làm sạch, trước khi luồng không khí giảm rõ rệt.

Các câu hỏi thường gặp về quạt thông gió công nghiệp

Chuồng bò sữa cần loại quạt thông gió công nghiệp nào?

Định cỡ theo lưu lượng không khí, không theo thói quen. Tính toán tổng số mét khối mỗi giờ mà đàn vật nuôi cần, thêm khoảng 15% biên độ cho tổn thất ống dẫn và nhiệt độ cao điểm, sau đó chọn cánh quạt lớn nhất có thể cho lỗ mở. Quạt hút 72 inch là điển hình cho các đường hầm lớn, trong khi các thiết bị 38 inch phù hợp với các khoang nhỏ hơn và làm mát cục bộ.

Động cơ PMSM hoặc BLDC có tốt hơn động cơ truyền động bằng dây đai không?

Đối với nhiệm vụ chuồng trại có giờ hoạt động cao, động cơ PMSM và BLDC truyền động trực tiếp thường thắng thế. Chúng loại bỏ tổn thất dây đai và puli, cần ít bảo trì hơn nhiều và chạy êm hơn ở tốc độ mà chuồng trại thực sự sử dụng. Quạt truyền động bằng dây đai vẫn có thể hợp lý khi giá mua là yếu tố quyết định và giờ hoạt động thấp.

Một chuồng trại chăn nuôi nên có bao nhiêu lần thay đổi không khí mỗi giờ?

Chuồng bò sữa và thịt bò thường được quy hoạch xung quanh khoảng 60 đến 120 lần thay đổi không khí mỗi giờ vào mùa hè, trong khi một số chuồng trại được chỉ định theo tốc độ không khí, thường khoảng 2,0 đến 2,5 mét trên giây trong khu vực động vật. Khí hậu địa phương, cách nhiệt và mật độ chăn nuôi đều ảnh hưởng đến con số này.

Quạt thông gió công nghiệp có thể giảm chi phí điện không?

Có, khi động cơ và bộ điều khiển được chọn tốt. Động cơ rôto ngoài và động cơ EC tránh ma sát dây đai, và điều khiển tốc độ biến đổi cho phép hệ thống chạy ở tốc độ tối thiểu giữ cho tòa nhà thoải mái thay vì chạy hết công suất cả ngày. Tốc độ thấp hơn cũng có nghĩa là tiếng ồn thấp hơn và tuổi thọ động cơ dài hơn.

Quạt cần bảo trì những gì?

Giữ cho cánh quạt sạch sẽ và cân bằng, kiểm tra các bộ phận cố định và vỏ xem có vết nứt không, và xác nhận các ổ trục động cơ vẫn hoạt động êm ái. Bụi trên cánh quạt là nguyên nhân phổ biến nhất gây rung động và mất luồng không khí, vì vậy việc rửa định kỳ đơn giản sẽ phục hồi hầu hết hiệu suất. Thay thế bất kỳ vỏ bị nứt nào trước khi nó làm rò rỉ không khí xung quanh cánh quạt.

Quạt có thể chạy ở các điện áp và tần số khác nhau không?

Nhiều mẫu hỗ trợ dải cung cấp rộng, từ một pha 50 Hz đến ba pha 380-480 V, và một số chấp nhận 50 Hz hoặc 60 Hz mà không cần sửa đổi. Sự linh hoạt đó cho phép khung quạt giống nhau được sử dụng tại các trang trại ở các thị trường khác nhau và tại các địa điểm mà nguồn cung cấp được nâng cấp sau này.

Kết luận

Quạt thông gió công nghiệp biến một ý tưởng đơn giản, di chuyển không khí, thành những lợi ích có thể đo lường được về sản lượng sữa, hiệu quả chuyển đổi thức ăn, phúc lợi động vật và chi tiêu điện. Tính toán luồng không khí chính xác, chọn động cơ truyền động trực tiếp hoặc động cơ EC cho chu kỳ hoạt động dài, và lập kế hoạch đường dẫn cửa nạp và cửa hút khí cùng nhau thay vì coi quạt như một phụ kiện lắp thêm. Chăm sóc cánh quạt và vỏ, và phần cứng sẽ duy trì luồng không khí của nó trong nhiều năm. Thực hiện tất cả những điều đó và chuồng trại sẽ duy trì dải nhiệt độ thoải mái của nó trong những tuần nóng nhất mà không trở thành một cơn đau đầu về bảo trì hoặc một nguồn tiêu hao năng lượng.

Terrui đã chế tạo thiết bị chăn nuôi từ năm 2002 và vận chuyển đến hơn 60 quốc gia cho các hoạt động chăn nuôi bò sữa, thịt bò và lợn. Nếu bạn đang lên kế hoạch xây dựng một chuồng trại mới hoặc nâng cấp một chuồng trại cũ, liên hệ với nhóm của chúng tôi để nhận bảng tính kích thước miễn phí, báo giá hoặc thông số kỹ thuật quạt tùy chỉnh được xây dựng dựa trên tòa nhà, khí hậu và mục tiêu năng lượng của bạn. Gửi cho chúng tôi kích thước chuồng trại và số lượng vật nuôi của bạn và chúng tôi sẽ cung cấp bố cục quạt và số liệu luồng không khí mà bạn có thể lắp đặt.