破解雞舍高溫死角｜CFD 模擬環控養雞場氣流優化策略

背    景

作者：瑞其科技 李俊寬

       在大型密閉式肉雞舍中，夏季降溫多仰賴水濂（pad cooling）與負壓風機形成穿堂氣流。然而在高密度飼養條件下，雞隻本身的代謝熱與濕氣會快速累積，若氣流分布不均，容易形成局部悶熱或冷風直吹區域，進而影響張嘴率、進食量與生長率。

 

       
本案例雞舍長100m，寬13.9m，高5.3m，裡面共4排雞籠，採水濂進氣與末端風機抽風設計。場內雞隻數量為33,600隻，總發熱量約404 kW，單隻雞換氣需求約0.0018 m³/s。客戶反映在夏季運轉時，部分區域仍然出現雞隻張嘴率偏高與局部溫度不均問題，因此希望透過 CFD 模擬，『釐清氣流行為並優化設計』。

成    果

       本案以台灣夏季正中午的條件進行分析，並以雞隻舒適溫度範圍『28°C ~30°C作為結果判斷準則』。結果顯示，客戶原本的設計會有局部溫度過高，溫度均勻度不佳，高溫及滯留區域範圍太大，導致雞隻張嘴率高的問題。

       瑞其對此提出改良建議，並以4個 KPI 指標進行雞舍性能比較：

• 溫度均勻度：改良前雞舍最大溫差為8.6°C，改良後為7.4°C，整體均勻度提升了14%。

• 高溫區域：改良後雞舍>30C的區域，比改良前減少了22%。

• 易感冒區域：改良後雞舍的易感冒區域，比改良前增加了許多，這部分可以靠移除中間數個雞籠，或在中央水濂出風口增設檔板來解決。

• 換氣不良區域：改良後雞舍的換氣不良區，比改良前大幅減少了53%。

       由以上性能指標結果可知，初版改良方案就有效降低了高溫區及換氣不良區，並改善了溫度均勻度，剩下感冒區域需微調修改。這正是 CFD 工具應用於科技畜產業貢獻的有力證明！
 

改善前後雞籠區最高溫及溫度均勻度圖

改善前後雞籠各層高溫區圖

改善前後雞籠各層換氣不良區圖

改善前後氣流流線圖

技術特點

      本案例先對單一雞籠(包含內部雞隻)進行 CFD 分析，取得雞籠阻抗係數，再利用多孔介質等效建構龐大的雞籠群，並考慮重力及空氣密度影響，使雞舍溫度分布及氣流流向更貼近實際養雞場運轉狀況。

CFD 模型同時考慮：

• 雞隻代謝發熱（總熱量約404 kW）

• 雞群換氣需求（0.0018 m³/s/隻）

• 水濂蒸發降溫

• 風機抽風形成的負壓通風

• 熱浮力效應與氣流循環
  

     
透過速度場、溫度場與流線分析，可以清楚辨識主氣流路徑、短氣流與可能的冷風直吹區域，讓設備商在設計導流片、氣濂角度與雞籠配置時有明確依據。