Elementi di progettazione del sistema di ventilazione per la sala parto

In quanto struttura centrale che collega le operazioni a monte e a valle in un allevamento suino, il sistema di ventilazione della sala parto deve essere progettato per soddisfare le esigenze ambientali delle scrofe, tenendo conto anche delle esigenze dei suinetti.

In pratica, il sistema di ventilazione della sala parto è un ambiente che presenta vincoli reciproci: le scrofe sono sensibili al calore, mentre i suinetti sono sensibili al freddo. Il coordinamento di questo ambiente di produzione è fondamentale per l’allattamento delle scrofe, l’estro post-parto, la crescita e le condizioni dei suinetti, la sopravvivenza dei suinetti dopo lo svezzamento e persino il rendimento complessivo annuale dell’allevamento. Sulla base dei vincoli reciproci tra scrofe e suinetti, di seguito vengono presentati e analizzati gli elementi di progettazione dei sistemi di ventilazione della sala parto.

Modalità di ventilazione:

1. La ventilazione della sala parto può essere organizzata come pressione positiva, pressione negativa, pressione uguale (o leggera pressione positiva) o ventilazione naturale. Le modalità di pressione positiva e uguale (o leggermente positiva) sono adatte ai sistemi filtrati; esistono anche modalità di pressione negativa utilizzate con la filtrazione. La ventilazione naturale si applica agli edifici tradizionali indipendenti ed è ora meno comune nelle aziende agricole moderne. Questo articolo introduce principalmente il comune sistema di ventilazione della sala parto a pressione negativa non filtrata.
2. In condizioni di pressione negativa non filtrata, i metodi di aspirazione differiscono: aspirazione dal tetto, aspirazione dal tetto raffreddata con pannelli evaporativi e modalità combinata di aspirazione dal tetto più pannelli longitudinali (tunnel). Nelle regioni fredde settentrionali del nostro paese, dove le temperature esterne estive non superano o superano solo leggermente i 30 °C, è possibile utilizzare le modalità di aspirazione dal tetto o dal tetto raffreddato con pannelli. In altre regioni con estati calde, è consigliabile una modalità combinata di aspirazione dal tetto e longitudinale con pannelli (o aspirazione dal tetto raffreddato con pannelli). Questa modalità richiede materiali di isolamento termico sia per il tetto che per il controsoffitto e deve garantire un volume di ventilazione sufficiente in base alla zona locale.

Struttura dell’edificio e disposizione delle stalle:

1. La progettazione della ventilazione per le scrofaie non può essere separata dalla struttura dell’edificio e dalla disposizione delle stalle. Queste devono tenere conto delle dimensioni dell’allevamento, del terreno, dei costi di investimento, del ritmo di produzione, del ricambio dei suini e di altri fattori. Le aziende agricole moderne utilizzano comunemente progetti di edifici collegati con un flusso di lavoro “grande edificio, piccole unità, tutto dentro tutto fuori”. La campata delle stalle è solitamente entro i 30 m. Per le aziende agricole con scrofe più grandi, per risparmiare spazio, due stalle con campate superiori a 20 m possono essere combinate in un unico porcilaia da 50 m, con unità di parto disposte simmetricamente lungo un corridoio centrale.
2. Per quanto riguarda la disposizione delle stalle, quando si utilizza la ventilazione evaporativa longitudinale (a tunnel) durante le estati calde, si raccomanda che ogni fila non superi i 12 o 13 box, perché le differenze di temperatura tra le estremità di scarico e di aspirazione influenzano l’allattamento delle scrofe all’estremità della fila e il successivo estro. Questa differenza deriva dal fatto che il volume di scarico della sala parto e la velocità del vento non devono essere eccessivi, per evitare lo stress da freddo ai suinetti in allattamento, pur continuando ad accogliere le scrofe in allattamento. Pertanto, le campate per la ventilazione a tunnel sono relativamente corte. Quando ogni fila supera i 14 box, si consiglia la modalità di aspirazione dal tetto raffreddato con pannelli, poiché in tale modalità le aperture di aspirazione sono distribuite uniformemente sul controsoffitto tra le unità di parto, garantendo l’assenza di zone morte e migliorando il contatto dell’aria fresca con la mandria.
3. Indipendentemente dalla struttura dell’edificio o dalla disposizione delle stalle, la sala deve essere ben sigillata e, ove possibile, devono essere utilizzati materiali da costruzione isolanti con buone prestazioni termiche.

Temperatura climatica e qualità dell’aria:

1. Dopo aver selezionato la modalità di ventilazione, la struttura dell’edificio e la disposizione delle stalle in base ai processi di produzione e alle condizioni di investimento, la progettazione della ventilazione deve seguire il clima locale e i requisiti ambientali all’interno della sala parto. La latitudine, l’altitudine, le precipitazioni e altri fattori determinano le condizioni climatiche locali, che a loro volta influenzano le condizioni interne della stalla. Sebbene la ventilazione meccanica e l’intervento umano possano controllare l’ambiente interno, il fatto che la ventilazione soddisfi gli obiettivi previsti o le esigenze ambientali della mandria è limitato da molteplici fattori.
2. Quando si progetta la ventilazione della sala parto, utilizzare parametri adeguati di temperatura, umidità e qualità dell’aria. Le temperature target tipiche sono: scrofe in allattamento da 16 °C a 18 °C, suinetti neonati da 35 °C a 37 °C e suinetti in allattamento da 30 °C a 34 °C. L’umidità relativa è generalmente compresa tra il 60% e l’80%, applicabile alla maggior parte delle stalle per suini. Nelle estati calde, l’elevata umidità riduce l’efficacia del raffreddamento evaporativo e peggiora lo stress da calore; negli inverni freddi, l’elevata umidità aumenta la perdita di calore degli animali, influenzando la termoregolazione e peggiorando lo stress da freddo. L’elevata umidità aumenta anche le concentrazioni di sostanze nocive presenti nell’aria, favorisce la crescita microbica e promuove il deterioramento dei mangimi, influenzando negativamente la salute del gregge. La bassa umidità è meno dannosa dell’alta umidità, ma quando l’umidità relativa scende al di sotto del 40% può causare screpolature della pelle e un aumento delle particelle sospese nell’aria, con conseguenti problemi cutanei o respiratori. Quando la temperatura è adeguata, gli estremi di umidità sono meno critici; l’aumento della temperatura o della ventilazione può mitigare l’alta umidità. Un controllo eccessivo dell’umidità può interferire con il controllo della temperatura e l’immissione di aria fresca e potrebbe ridurre la qualità complessiva dell’aria, pertanto i valori di umidità relativa dovrebbero essere utilizzati come riferimento.
3. Inoltre, i gas nocivi, i composti volatili del letame e dell’urina, i mangimi e le polveri organiche, nonché l’attività degli animali producono odori, microbi e particolato che influiscono sulla salute del gregge e sulle condizioni della stalla. I limiti generalmente richiesti sono CO2 fino a 3000 mg/m3, NH3 15 mg/m3 e H2S 5 mg/m3. Questi limiti sono leggermente più severi rispetto ad altri allevamenti suini perché i suinetti sono più vulnerabili. In condizioni climatiche estive calde, la sala parto dovrebbe raggiungere almeno 80 ricambi d’aria all’ora; in condizioni climatiche invernali fredde, la ventilazione per scrofa con suinetti dovrebbe essere di almeno 45 m3/h per garantire un’adeguata quantità di aria fresca e una buona qualità dell’aria.

Attrezzature di supporto:

1. Scarico:
   Per garantire che il volume d’aria interna espulsa superi l’immissione di aria fresca, creare una pressione negativa all’interno della stalla e soddisfare una ventilazione elevata con una pressione negativa modesta per ottenere buone prestazioni, si raccomandano ventilatori assiali. Gli alloggiamenti dei ventilatori disponibili sul mercato sono principalmente in acciaio zincato o fibra di vetro; gli alloggiamenti in fibra di vetro sono più resistenti alla corrosione e durevoli, ma più costosi. I modelli tipici sono ventilatori a trasmissione diretta da 18″, 24″ e 36″; le unità di parto utilizzano raramente ventilatori a trasmissione a cinghia da 50″ a 54″ perché i ventilatori superiori a 50″ hanno grandi volumi di scarico e il flusso d’aria improvviso all’avvio può causare stress da freddo nei suinetti. Le unità di parto sono solitamente di piccole dimensioni, quindi sono preferibili ventilatori medi e piccoli. Per calcolare il volume di scarico, utilizzare le curve dei ventilatori a pressioni statiche di 12,5 Pa o 25 Pa; una pressione statica più elevata produce un flusso d’aria inferiore e un consumo energetico maggiore. Considerando la tenuta dell’aria della stalla, l’accuratezza dei dati dei ventilatori forniti dal produttore e la struttura interna, è più sicuro e accurato utilizzare il flusso d’aria corrispondente a una pressione statica di 25 Pa.
   Inoltre, durante il funzionamento a bassa ventilazione invernale, l’utilizzo dell’aspirazione della grondaia (fossa del letame) è efficace nel sopprimere i vapori nocivi provenienti dalla fossa che influenzano i suinetti. In estate, con l’aumento della ventilazione e della frequenza di ricambio, l’impatto relativo dell’aspirazione della grondaia si riduce.
2. Presa d’aria:
   Dopo aver espulso l’aria viziata, l’aria fresca deve essere fornita tramite due modalità di aspirazione: attraverso il controsoffitto o attraverso le pareti terminali. Nella modalità di aspirazione dal soffitto, le piccole finestre di aspirazione del soffitto vengono azionate per aprirsi verso il basso. A basse velocità di ventilazione, la griglia si apre leggermente e il flusso d’aria avvolge il soffitto e si mescola lentamente con l’aria interna prima di scendere nei recinti. A velocità di ventilazione più elevate, l’angolo della feritoia aumenta e il flusso d’aria entra nell’area del recinto in modo obliquo. Per evitare correnti d’aria verticali dirette che possono danneggiare i suinetti o sollevare gas nocivi dai pozzi di letame, limitare e controllare l’angolo della feritoia. Le prese d’aria a soffitto devono essere distribuite uniformemente per aumentare la copertura di aria fresca ed evitare zone morte, e non devono interferire con mangiatoie, cavi elettrici o luci.
   La modalità di ingresso a parete terminale viene utilizzata per la ventilazione a tunnel estiva. La velocità del vento nella sezione delle sale parto generalmente non supera 1 m/s; l’area di ingresso del tunnel viene calcolata utilizzando velocità del vento in ingresso comprese tra 3 m/s e 4 m/s. Le aperture di ingresso possono essere regolate con pannelli in PVC azionati o automaticamente in base al volume di scarico del ventilatore.
3. Raffreddamento:
   Il raffreddamento evaporativo basato sul principio dell’evaporazione è un metodo di raffreddamento affidabile e collaudato. L’acqua bagna il materiale del pannello dall’alto; l’aria calda aspirata attraverso il pannello sotto pressione negativa entra in contatto con il pannello bagnato e viene raffreddata per evaporazione, aumentando l’umidità interna. La velocità del vento della ventilazione del tunnel aggiunge un effetto di raffreddamento eolico per raggiungere le temperature desiderate. Tuttavia, l’efficacia del raffreddamento del pannello diminuisce all’aumentare dell’umidità relativa ambientale.
   In genere si utilizzano pannelli di 15 cm di spessore con un angolo di ondulazione (ad esempio 45/15 gradi) per garantire un ingresso dell’aria regolare e un tempo di contatto prolungato tra l’aria e il pannello. Calcolare l’area del pannello utilizzando una velocità di attraversamento del pannello compresa tra 1,7 m/s e 1,9 m/s; velocità di attraversamento più elevate aumentano la perdita di pressione e riducono il flusso d’aria del ventilatore. Poiché le sale parto evitano velocità dell’aria eccessive e spesso hanno un numero limitato di ventilatori, è pratico aumentare l’area del pannello e scegliere una velocità di attraversamento del pannello inferiore.
4. Riscaldamento:
   Oltre al riscaldamento locale delle aree di riposo dei suinetti con lampade riscaldanti, le sale parto richiedono fonti di calore aggiuntive nelle stagioni fredde per compensare la perdita di calore dovuta alla ventilazione e raggiungere le temperature desiderate. Le opzioni di riscaldamento sono generalmente sistemi ad acqua calda e riscaldatori a gas. Il riscaldamento ad acqua calda ha costi di esercizio inferiori ma una risposta più lenta; il riscaldamento a gas costa di più ma può aumentare istantaneamente la temperatura della stalla. Negli allevamenti di scrofe più grandi, i riscaldatori a gas possono ridurre i tempi di asciugatura post-disinfezione e migliorare il ricambio delle sale parto.
5. Controllo automatico:
   L’obiettivo della ventilazione è quello di mantenere temperature adeguate per l’allattamento delle scrofe e dei suinetti, quindi il funzionamento delle apparecchiature di aspirazione, scarico, raffreddamento e riscaldamento richiede un controllo automatizzato ad alta precisione piuttosto che un intervento manuale. Scegliete controllori ambientali di precisione per evitare grandi oscillazioni di ventilazione che causano fluttuazioni di temperatura dannose per i suinetti e per ottenere una buona efficienza energetica. Nei sistemi di controllo della pressione negativa, le funzioni di allarme sono indispensabili, in particolare gli allarmi di anomalia della temperatura nelle sale parto.