吳中紅，陳澤鵬，臧建軍，王美芝，楊 皓，任方杰，劉繼軍※，馮廣軍

?

濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)對妊娠豬豬舍的降溫效果

吳中紅1,2，陳澤鵬1,2，臧建軍1,2，王美芝1,2，楊 皓1，任方杰1，劉繼軍1,2※，馮廣軍3

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京 100193；2.動物營養(yǎng)學(xué)國家重點實驗室，北京 100193；3.青島新良牧農(nóng)業(yè)科技有限公司，青島 266000）

夏季高溫嚴(yán)重影響母豬生產(chǎn)性能，為緩解空懷妊娠母豬夏季熱應(yīng)激，該文采用濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)，以風(fēng)管定點送風(fēng)、開孔噴射出風(fēng)的模式，將冷風(fēng)輸送至妊娠豬活動區(qū)域進(jìn)行局部降溫試驗，對照豬舍采用自然通風(fēng)模式。試驗結(jié)果表明：在舍外日平均最高氣溫39.9 ℃，平均溫度31.5 ℃、濕度85.6%時，試驗舍和對照舍日平均溫度、日平均最高溫度分別為27.7、29.6和30.2、32.5 ℃（<0.01），濕度分別為87.5%和82.5%（0.05）；試驗舍風(fēng)管縱向開孔出口平均風(fēng)速為7.23 m/s，風(fēng)管下風(fēng)速從高往低逐漸衰減，母豬活動區(qū)域風(fēng)速為0.99 m/s，對照舍風(fēng)速為0.16 m/s（<0.01）。試驗舍和對照舍CO2濃度分別為1 849和2 444 mg/m3（<0.05），NH3濃度分別為1.48和4.96 mg/m3（<0.01）。試驗舍和對照舍平均溫濕度指數(shù)分別為70.4和73.6（<0.01），有效環(huán)境溫度分別為12.1和19.5 ℃（<0.01），試驗舍全天均處于舒適范圍。母豬平均皮溫分別為33.3和34.1 ℃(<0.05)，呼吸頻率分別為72.3和87.5 次/min (<0.05)。從生產(chǎn)性能來看，試驗舍和對照舍6~9 月母豬采食量分別為81.0和72.0 kg/（頭·月），試驗舍顯著高于對照舍（<0.05），7~11 月試驗舍和對照舍母豬分娩率分別為89.3%和78.9%，窩產(chǎn)活仔數(shù)分別為12.6和11.7 頭/窩，出生窩質(zhì)量分別為18.0和17.1 kg/窩，以上指標(biāo)均差異顯著（<0.05）。結(jié)果表明，濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管系統(tǒng)的局部降溫和風(fēng)冷效果好，可有效改善舍內(nèi)熱環(huán)境，緩解母豬熱應(yīng)激。

溫度；濕度；通風(fēng)；射流；濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管；豬舍

0 引 言

母豬的皮下脂肪厚，汗腺不發(fā)達(dá)，體熱調(diào)節(jié)能力弱，對高溫的耐受能力差。長期處于熱應(yīng)激狀態(tài)下的母豬不發(fā)情、發(fā)情異?；?qū)遗洳辉校芴ヂ曙@著降低，胚胎存活率下降，分娩窩質(zhì)量減少[1-3]。有研究表明，高溫會減少母豬卵母細(xì)胞的成熟和排出，胚胎在附植前后對熱應(yīng)激的敏感度高，而且處于熱應(yīng)激狀態(tài)下的妊娠母豬會從胎兒中攝取營養(yǎng)物質(zhì)以維持體溫，從而造成胚胎死亡。這部分產(chǎn)前胚胎損失約占排卵數(shù)的30%～40%，所以生產(chǎn)中減少配種至妊娠階段的胚胎死亡是提高產(chǎn)仔數(shù)量的關(guān)鍵[4-5]。因此研究空懷妊娠豬舍的降溫技術(shù)在生產(chǎn)上有重要意義。

為減少母豬熱應(yīng)激，生產(chǎn)中多采用濕簾風(fēng)機負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)、濕簾冷風(fēng)機、噴霧冷風(fēng)機、噴霧降溫、滴水和噴淋降溫等方式。濕簾-風(fēng)機負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)降溫效果較好，但降溫范圍覆蓋整棟舍，對舍的密閉性要求高，在相同養(yǎng)殖密度時，在空間較大的畜舍要求更大的通風(fēng)量，或者在密閉性差的畜舍舍內(nèi)不能形成有效負(fù)壓，均影響降溫效果。而且，目前北方地區(qū)許多有窗式豬舍的濕簾-風(fēng)機負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)沒有采用自動化控制，存在養(yǎng)殖人員管理不規(guī)范，濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)運行時開啟窗戶等情況。滴水和噴淋降溫能促進(jìn)母豬體表蒸發(fā)散熱，但未與通風(fēng)相結(jié)合時，無對流過程，效果有限；噴霧降溫主要降低空氣溫度，易導(dǎo)致舍內(nèi)濕度高，且無空氣對流，降溫效果不明顯；噴霧冷風(fēng)機盡管將蒸發(fā)與對流散熱相結(jié)合，但將水霧直接送入舍內(nèi)，舍內(nèi)濕度較高[6]；濕簾冷風(fēng)機結(jié)合纖維風(fēng)管向舍內(nèi)正壓送冷風(fēng)，達(dá)到降溫的目的，雖比濕簾-風(fēng)機負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)降溫效果略差，但因其對畜舍密閉性和運行管理要求不高，可以應(yīng)用在密閉性差、結(jié)構(gòu)開放、空間較大、自動化程度不高的豬舍，具有定點送冷風(fēng)、局部空間降溫的優(yōu)勢[7]，一定程度上提高了養(yǎng)殖人員工作效率。該系統(tǒng)開孔射流分布均勻，送風(fēng)簡單穩(wěn)定，局部吹風(fēng)感舒適，同時能增大送風(fēng)面積與空氣均勻性[8-9]。國內(nèi)對濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管系統(tǒng)在肉牛舍中的效果做了大量研究，發(fā)現(xiàn)降溫效果顯著，一定程度上緩解了肉牛的熱應(yīng)激情況[10-12]。針對該系統(tǒng)的不同開孔方案對肉牛舍的降溫效果影響發(fā)現(xiàn)，3 排開孔直徑分別為2.79、2.79和2.12 cm時，對肉牛舍的降溫效果最好[13]。同樣，上置置換通風(fēng)模式對緩解肉牛熱應(yīng)激、改善舍內(nèi)環(huán)境也有顯著作用[14]。另外，該系統(tǒng)能顯著緩解奶牛熱應(yīng)激，降低直腸溫度，增加奶牛產(chǎn)奶量[15]。但該系統(tǒng)應(yīng)用于豬舍的研究較少。國外對該系統(tǒng)應(yīng)用于分娩豬舍做了一定研究，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)能極顯著降低母豬在分娩和哺乳階段皮溫和呼吸頻率，增加采食量，減少體質(zhì)量損失、縮短斷奶至發(fā)情間隔，提高產(chǎn)仔數(shù)量和出生窩質(zhì)量[16-17]。但國內(nèi)外尚未見到該系統(tǒng)在妊娠母豬舍降溫效果的研究，也未見到對風(fēng)管開孔和滿足豬只需求的風(fēng)速設(shè)計的相關(guān)報道。

本文針對開放豬舍或密閉性差、空間較大的妊娠豬舍降溫困難的問題，擬采用濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管系統(tǒng)進(jìn)行局部送風(fēng)降溫，滿足妊娠母豬局部環(huán)境要求，主要對風(fēng)管開孔、空間風(fēng)速分布以及對母豬舍的降溫效果進(jìn)行分析，以期為濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管系統(tǒng)在妊娠母豬舍的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 豬舍基本情況和飼養(yǎng)管理

選擇山東省威海市某豬場（37.09 °N,121.31 °E）建筑結(jié)構(gòu)形式基本相同的2 棟妊娠母豬舍。2 棟舍均為東西朝向，試驗舍采用濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管系統(tǒng)通風(fēng)，對照舍為自然通風(fēng)。2 棟豬舍的建筑尺寸均為66 m × 10.7 m × 2.9 m，墻體為240 mm厚磚墻，窗戶為單層塑鋼窗。東西側(cè)縱墻各有31 個1.5 m× 1.5 m的窗戶和11 個0.8 m× 0.4 m的地窗，窗臺高1.1 m，地窗窗臺高0.2 m。南北側(cè)端墻上各有3 個2 m×1 m的門。豬舍內(nèi)布局為三列豬欄四列走道，走道寬度1.1 m，每列豬欄下各有1 條糞溝，寬度0.2 m、深度為0.15 m。母豬單欄飼養(yǎng)，采用料線上料、水線上水，食槽存料存水，母豬自由飲食，人工干清糞。舍內(nèi)有母豬定位欄286 個，豬欄尺寸為2.1 m× 0.65 m× 1 m。欄內(nèi)實體地面寬為1.7 m，漏縫地板寬為0.4 m。試驗舍與對照舍內(nèi)均飼養(yǎng)妊娠母豬286 頭，每頭平均體質(zhì)量為200～260 kg，母豬品種為大白。試驗舍和對照舍飼喂相同的飼料，飼料各營養(yǎng)成分含量見表1。

表1 飼料成分

1.2 豬舍通風(fēng)量確定、濕簾冷風(fēng)機選型及安裝

豬舍的總通風(fēng)量需求按式（1）計算[18]。試驗舍根據(jù)豬欄布置和70%風(fēng)機效率確定并安裝6 臺濕簾冷風(fēng)機（西墻4臺，東墻安裝2臺），風(fēng)機型號為LM18-ZS112A，風(fēng)量18 000 m3/h、功率1.1 kW、風(fēng)壓180 Pa；匹配6根風(fēng)管，風(fēng)管直徑700 mm，底部有孔間距170 mm的3列開孔，小孔直徑分別為26、22和26 mm，縱向孔間距85 mm。風(fēng)管底部距離舍內(nèi)地面1.5 m，設(shè)計射流輻射范圍1.5 m、送至母豬活動區(qū)域風(fēng)速1 m/s。對照舍通過窗戶和地窗自然通風(fēng)。式（1）為豬舍總通風(fēng)量計算。

需=（1）

式中需為舍內(nèi)母豬需求總通風(fēng)量，m3/h；為每頭妊娠母豬需求通風(fēng)量，m3/h，取255 m3/h[18]；為母豬的頭數(shù)，頭。

1.3 環(huán)境指標(biāo)測定

試驗舍平面布置圖及環(huán)境指標(biāo)測點水平示意圖見圖1a，對照舍布置基本相同。測點高度0.6 m。

1.3.1 風(fēng)管通風(fēng)量與風(fēng)速分布的測定

連續(xù)3 d進(jìn)行通風(fēng)量與風(fēng)管風(fēng)速分布的測定，測點布置見圖1b，a1~a4、b5~b8共8 個測點，測定風(fēng)管出風(fēng)口風(fēng)速，根據(jù)出風(fēng)口面積和出風(fēng)口風(fēng)速計算每臺濕簾冷風(fēng)機的實際送風(fēng)量，計算如公式（2）[18]。同時，在距離地面設(shè)置3個高度1.2 m（A）、0.9 m（B）、0.4 m（C），在風(fēng)管射流輻射范圍1.5 m內(nèi)每隔0.5 m取1排測點，水平方向取4排點，分別為A1~A4、B1~B4、C1~C4，測點分布如圖1c所示。試驗期間每日測量母豬活動區(qū)域的風(fēng)速，測量高度0.6 m，測點布置如圖1a，測定時間為每日08:00、14:00、20:00。平均風(fēng)速為試驗期間測量數(shù)據(jù)的平均值。風(fēng)速測定采用熱敏式風(fēng)速儀（型號MODEL6004，精度為±0.1 m/s）。式（2）為濕簾冷風(fēng)機的實際送風(fēng)量計算。

=進(jìn)=出=3 600（2）

式中為通風(fēng)量，m3/h；為出風(fēng)口總面積，m2；為出風(fēng)口的平均風(fēng)速，m3/h。

1.3.2 其他環(huán)境指標(biāo)的測定

骨盆修復(fù)(如圖一)一詞起源于日本,它是日本一種幫助產(chǎn)婦恢復(fù)身體機能和保持完美身材的方法。骨盆修復(fù)儀也稱為髖骨儀或骨盆儀,它是一種利用物理按摩的方法來矯正骨盆的儀器。通常,骨盆修復(fù)儀主要用于產(chǎn)婦的產(chǎn)后骨盆恢復(fù),對產(chǎn)后媽媽骨盆快速恢復(fù),保持身材以及增強自信心非常有幫助。在日本和韓國的一些地區(qū),通過骨盆修復(fù)儀用來骨盆保養(yǎng)的理念已經(jīng)逐漸被該地區(qū)人們所認(rèn)可,因此同樣也受到很多健身愛好者,白領(lǐng)階層人士的喜愛。

其他環(huán)境指標(biāo)測定內(nèi)容包括溫度、相對濕度、CO2和NH3濃度。每日08:00、14:00、20:00在豬欄上方距離地面0.6 m處測定CO2和NH3濃度，平均CO2和NH3質(zhì)量濃度為試驗期間各時刻整體測量數(shù)據(jù)的平均值。CO2質(zhì)量濃度測定采用二氧化碳檢測儀（型號TES-1370，精度為±50 ppm），NH3測定采用氨氣檢測儀（SZ-JSA8-NH3，精度為≤±3%）。采用溫濕度自動記錄儀（型號Apresys179-TH，艾普瑞精密光電有限公司，精度分別為±0.3 ℃，±3%RH）連續(xù)測定溫濕度，溫濕度記錄儀懸掛位置距離豬舍地面高度1.2 m。

1.3.3 溫濕度指數(shù)（THI）和有效環(huán)境溫度（EET）

溫濕度指數(shù)（temperature humidity index, THI），是綜合溫度、濕度的熱環(huán)境評價指標(biāo)[19-21]。計算公式為

THI=(1.8+32)-[0.55×(RH/100)]×[(1.8+32)-58] （3）

式中為干球溫度，℃；RH為相對濕度，%。THI≤74表示適宜環(huán)境水平，THI為75~78表示輕度熱應(yīng)激水平，THI為79~83表示中度熱應(yīng)激水平，THI≥84表示重度熱應(yīng)激水平[19-21]。

有效環(huán)境溫度（effective environmental temperature，EET）是綜合考慮溫度、舍內(nèi)氣流速度以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)輻射和傳導(dǎo)來評價輻射散熱、傳導(dǎo)散熱和對流散熱對豬影響的熱環(huán)境指標(biāo)[22]。根據(jù)本文2個豬舍確定的有效環(huán)境溫度影響因子與調(diào)整系數(shù)見表2，調(diào)整系數(shù)根據(jù)豬舍水泥地面類型、中等圍護(hù)結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)氣流速度確定[23]。根據(jù)該豬舍母豬體重計算可得出，妊娠母豬發(fā)生熱應(yīng)激的EET為15~16.1 ℃。

將試驗舍和對照舍自動記錄儀測量到的溫濕度數(shù)據(jù)按同一時刻平均（每一時刻平均值為所有測點測得數(shù)據(jù)的平均值），根據(jù)式（3）與表2計算出THI與EET。

1.4 生理指標(biāo)與生產(chǎn)性能測定

母豬生理指標(biāo)測定內(nèi)容包括皮溫與呼吸頻率。在圖1每個測點處選取1 頭母豬，即每舍取15 頭母豬測量母豬腹部皮膚溫度。皮溫測定采用紅外測溫儀（HT-833，精度為±2%）。呼吸頻率測定方法為記錄1 min內(nèi)母豬側(cè)腹部起伏次數(shù)。

a.溫濕度和風(fēng)速測點平面布置

a. Plan arrangement of temperature, relative humidity and wind speed measuring points

b.CO2和NH3濃度測點平面布置

b. Plan arrangement of CO2and NH3concentrationmeasuring points

注：●代表溫濕度自動記錄的測點位置?！浯盹L(fēng)速測點位置，a1~a4是風(fēng)管a的開孔處風(fēng)速測點，b5~b8是風(fēng)管b的開孔處風(fēng)速測點，D1~D8代表風(fēng)管正下方距離地面0.6 m高度處風(fēng)速測點。?代表CO2和NH3濃度的測點位置。

Note:●are measuring points location of temperature and humidity;′are measuring points location of wind speed, a1~a4are measuring points of openings wind speed on duct a, b5~b8 are measuring points of openings wind speed on duct b, D1~D8 are measuring points directly below the duct and 0.6 m high from the floor;? are measuring points location of CO2and NH3.

注：?●代表風(fēng)管下風(fēng)速測點位置，A、B、C代表風(fēng)速測點的3個高度，1~4代表水平方向的4排測點；a1~a4、b5~b8代表風(fēng)管上各截面開孔處測點。

Note:? ●are measuring points of wind speed below the duct, A, B and C are 3 height levels of wind speed measuring points, 1~4 are 4 rows measuring points in the horizontal direction, a1~a4 and b5~b8are measuring points of duct openings on each sections.

c.風(fēng)管風(fēng)速測點分布

c. Distribution of wind speed measuring points for ducts

圖1 試驗舍各環(huán)境指標(biāo)測點布置

Fig.1 Arrangement of environmental items measuring points in experiment barn

母豬生產(chǎn)性能指標(biāo)是綜合整個夏季設(shè)備運行期間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，采食量、發(fā)情率和妊娠率采用6~9 月份數(shù)據(jù)，分娩率、窩產(chǎn)活仔數(shù)和出生窩質(zhì)量采用7~11 月份數(shù)據(jù)。詳細(xì)記錄妊娠母豬采食量，每周進(jìn)行發(fā)情和妊娠的檢查，日常管理中記錄分娩母豬數(shù)量，母豬分娩后記錄仔豬個數(shù)并稱量出生窩質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)中風(fēng)速分布和熱環(huán)境數(shù)據(jù)采用SPSS20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析，豬舍有害氣體和母豬生理指標(biāo)采用雙因素方差分析，母豬生產(chǎn)性能采用卡方檢驗和單因素方差分析。

表2 有效環(huán)境溫度的影響因子與調(diào)整系數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)管實測通風(fēng)量與風(fēng)速分布

2.1.1 實測通風(fēng)量和開孔風(fēng)速

根據(jù)每頭妊娠母豬的需求通風(fēng)量和母豬頭數(shù)由式（1）計算出母豬總通風(fēng)量需求為72 930 m3/h。試驗舍風(fēng)管開孔平均風(fēng)速如表3，根據(jù)風(fēng)管開孔面積和平均開孔處風(fēng)速由公式（2）得出每臺風(fēng)機的通風(fēng)量，6臺風(fēng)機的總通風(fēng)量為73 602.80 m3/h。因此，6 臺風(fēng)機的通風(fēng)量基本滿足試驗舍妊娠母豬的夏季需求。

表3 風(fēng)機和風(fēng)管參數(shù)

試驗舍纖維風(fēng)管開孔處風(fēng)速如表4。從a1~a4、b8~b5，即逐漸遠(yuǎn)離風(fēng)機端的方向上，開孔處風(fēng)速呈略微降低的趨勢，但差異不顯著（>0.05）。因此，風(fēng)管開孔處風(fēng)速縱向分布均勻。

2.1.2 空間射流風(fēng)速與母豬活動區(qū)域風(fēng)速

試驗舍內(nèi)纖維風(fēng)管空間射流風(fēng)速分布和母豬背部（風(fēng)管正下方距地面0.6 m高度處）水平方向風(fēng)速分布如圖2所示。

a.風(fēng)管射流區(qū)域垂直方向風(fēng)速分布(8:00)

a. Distribution of wind speed in vertical direction of ducts jet zone at 8:00

b.風(fēng)管射流區(qū)域垂直方向風(fēng)速分布(14:00)

b. Distribution of wind speed in vertical direction of ducts jet zone at 14:00

c.風(fēng)管射流區(qū)域垂直方向風(fēng)速分布(20:00)

c. Distribution of wind speed in vertical direction of ducts jet zone at 20:00

d.母豬活動區(qū)域風(fēng)速水平方向分布（風(fēng)管正下方距地面0.6 m高度處）

d. Distribution of wind speed in the horizontal direction of sows’ movement area (directly below the air duct and 0.6m above the floor)

注：同一測點不同小寫字母表示差異顯著（<0.05）。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (<0.05).

圖2 風(fēng)管射流區(qū)域垂直方向和母豬活動區(qū)域水平方向風(fēng)速分布

Fig.2 Distribution of wind speed in vertical direction of the ducts jet zone and in the horizontal direction of sows’ movement area

風(fēng)管的射流輻射范圍設(shè)計為1.5 m寬度，風(fēng)管的風(fēng)速以中心軸向左右2個方向呈現(xiàn)對稱性分布。1.2 m高度輻射邊緣點A1和A4平均風(fēng)速均為0.42 m/s，輻射中心區(qū)域點A2和A3處平均風(fēng)速分別為1.20和1.19 m/s。邊緣點與中心點之間差異極顯著（<0.01）；0.8 m高度邊緣點B1和B2處平均風(fēng)速分別為0.44和0.42 m/s，中心點B2和B3處平均風(fēng)速分別為0.93和0.90 m/s，差異極顯著（<0.01）；0.4 m高度邊緣點C1和C4處分別為0.39和0.35 m/s，中心點C2和C3處分別為0.58和0.57 m/s，差異顯著（<0.05）。另外，不同高度中心點之間風(fēng)速隨高度變化差異顯著（<0.05），不同高度邊緣點之間風(fēng)速隨高度變化差異不顯著（>0.05）。在濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管系統(tǒng)100 %功率運行時，試驗舍與對照舍風(fēng)管正下方距地面0.6 m高度的母豬活動區(qū)域風(fēng)速呈現(xiàn)差異極顯著（0.01），舍內(nèi)各測點風(fēng)速差異不顯著。試驗舍平均風(fēng)速為（0.99±0.11）m/s，對照舍平均風(fēng)速為（0.16±0.05） m/s。試驗舍風(fēng)速符合GB/T 17824.3-2008推薦的妊娠母豬舍夏季通風(fēng)風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)（1 m/s）[24]。

表4 風(fēng)管開孔處風(fēng)速

注：同行不同小寫字母表示差異顯著（<0.05）。

Note: Different lowercase letters in the same line indicate significant difference (<0.05).

2.2 熱環(huán)境指標(biāo)

試驗舍和對照舍溫濕度、THI與EET結(jié)果見圖3。妊娠母豬等熱區(qū)為13~27 ℃，相對濕度應(yīng)不高于85%[24]。試驗期間舍外日平均溫度為31.5 ℃，日最高溫度平均值為39.9 ℃。試驗舍日平均溫度為27.7 ℃，最溫度為29.6 ℃，對照舍日平均溫度為30.2 ℃，最高溫度為32.5 ℃，試驗舍與對照舍最大溫度差為3.2 ℃，試驗舍與舍外最大溫差為9.4 ℃。試驗舍日平均溫度顯著低于對照舍（<0.01），夜晚（17:00~次日10:00）試驗舍與對照舍濕度無顯著差異，白天（10:00~17:00）差異顯著。

試驗期舍外日平均濕度為85.6%，最高為96.1%。試驗舍日平均濕度為87.5%，最高為91.5%。對照舍日平均濕度為82.5%，最高為 89.0%。試驗舍白天10:00~17:00的相對濕度均低于85%，但是早晨和夜晚濕度接近或超過85%（圖3 a）。

試驗舍通過濕簾冷風(fēng)機—纖維風(fēng)管降溫，全天平均THI為70.4，對照舍全天平均THI為73.6，差異極顯著（<0.01）。試驗舍全天THI均處于舒適范圍，而對照舍白天10:00~18:00 THI均超過75，處于輕度熱應(yīng)激狀態(tài)。試驗舍白天10:00~18:00的平均THI值為72.2，對照舍為76.4，試驗舍夜晚18:00~次日8:00的平均THI值為69.4，對照舍為71.9，2 棟舍晝夜THI均差異極顯著（<0.01）（圖3 b）。

試驗舍的平均EET為12.1 ℃，對照舍的平均EET為19.5 ℃，差異極顯著（<0.01）。試驗舍白天10:00~18:00的平均EET值為13.4 ℃，對照舍為21.2 ℃，差異極顯著（<0.01）。試驗舍全天EET均處于舒適范圍，而對照舍EET都處于熱應(yīng)激狀態(tài)（圖3 c）

注：THI為溫濕度指數(shù)，THI≤74表示適宜環(huán)境水平，THI為75~78表示輕度熱應(yīng)激水平，THI為79~83表示中度熱應(yīng)激水平。EET為有效溫度，EET為8.3 ~16.1 ℃表示適宜水平，EET≥16.1 ℃表示熱應(yīng)激水平。風(fēng)機全天開啟，早上8:00~晚上21:00為最大功率運行，晚上21:00~次日8:00為20%功率運行，下同。

2.3 豬舍有害氣體濃度

試驗舍與對照舍內(nèi)各個時刻平均CO2和NH3質(zhì)量濃度如表5。由表5可知，試驗期間各時刻試驗舍CO2、NH3濃度均呈現(xiàn)顯著性差異（<0.05）。試驗舍在8:00時的 CO2、NH3濃度顯著高于其他時刻（<0.05）。試驗舍內(nèi)各時刻NH3濃度顯著低于對照舍（<0.05）。試驗舍的NH3濃度較低（1.48±0.51）mg/m3，對照舍平均NH3濃度（4.96±2.98）mg/m3，各各各舍NH3濃度沒有超過豬舍有害氣體限量標(biāo)準(zhǔn)[24]。

2.4 母豬生理指標(biāo)

試驗舍與對照舍各個時刻母豬平均皮溫和呼吸頻率如表6。由表6可知，試驗期間試驗舍和對照舍各時刻母豬皮溫均呈現(xiàn)顯著性差異（<0.05）。8:00、14:00和20:00試驗舍母豬皮溫分別比對照舍低0.8、0.8和0.7 ℃，試驗舍和對照舍母豬平均皮溫分別為(33.3±1.4)和(34.1±1.0) ℃。

試驗舍與對照舍各時刻母豬呼吸頻率均存在顯著性差異（<0.05）。8:00、14:00和20:00試驗舍母豬分別比對照舍低13.0、14.6和18.1 次/min。試驗舍和對照舍母豬平均皮溫分別為(72.3±10.7)和(87.5±6.2) 次/min。

表5 豬舍內(nèi)外各時刻平均CO2和NH3質(zhì)量濃度

注：同列不同小寫字母表示數(shù)據(jù)差異顯著（<0.05），同行相同指標(biāo)不同大寫字母表示數(shù)據(jù)差異顯著（<0.05），下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (<0.05), same index in the same row with different capitals differ significantly (<0.05), the same as below

2.5 母豬生產(chǎn)性能指標(biāo)

試驗舍與對照舍妊娠母豬生產(chǎn)性能如表7。由表7可知，試驗舍和對照舍母豬采食量、分娩率、窩產(chǎn)活仔數(shù)和出生窩重均呈現(xiàn)顯著性差異（<0.05）。試驗舍妊娠母豬平均采食量比對照舍多9.0 kg/（頭·月），平均分娩率比對照舍高10.4%，平均窩產(chǎn)活仔數(shù)比對照舍多0.9 頭/窩，平均出生窩質(zhì)量比對照舍重0.9 kg/窩。另外，平均發(fā)情率、妊娠率差異不顯著（>0.05），試驗舍平均發(fā)情率比對照舍高1.6%，平均妊娠率比對照舍高1.7%。

表6 各時刻母豬平均皮溫與呼吸頻率

表7 母豬生產(chǎn)性能

注：同行同月相同指標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著（<0.05）。

Note: Same index in the same row and same month with different lowercase letters in the same column indicate significant difference (<0.05)

3 討 論

3.1 環(huán)境指標(biāo)

根據(jù)本文風(fēng)管性能測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，6 臺風(fēng)機實際測定平均通風(fēng)量為73 602.80 m3/h，風(fēng)機效率為68.2 %，基本滿足整棟豬舍的通風(fēng)量需求；從風(fēng)機端至風(fēng)管末端，各截面風(fēng)速分布均勻，差異不顯著；在風(fēng)管下方輻射扇形范圍內(nèi)，從中心向兩側(cè)風(fēng)速呈現(xiàn)對稱性分布，從距地面1.5 m高開孔處到距地面1.2 m高處氣流輻射扇形范圍內(nèi)衰減幅度大，風(fēng)速由7.23 m/s降低至1.20 m/s，距地面1.2 m到0.8 m高處衰減速度減慢，但波動變大，由1.20 m/s降低至0.92 m/s，0.4 m處風(fēng)速達(dá)到0.58 m/s；而風(fēng)管開孔正下方0.6 m高度（即母豬活動區(qū)域）平均風(fēng)速為0.99 m/s，顯著高于對照舍（<0.01），同時也符合本研究根據(jù)母豬需求設(shè)計的風(fēng)速，氣流均勻穩(wěn)定，對母豬的風(fēng)冷作用明顯。有研究表明，在沿著風(fēng)管中風(fēng)速的方向上，為克服管壁阻力，部分動壓轉(zhuǎn)化為靜壓，全壓呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，但基本變化不大[25-26]。因此在沿著氣流的方向開孔處風(fēng)速分布均勻，與距離風(fēng)機端遠(yuǎn)近無關(guān)，而風(fēng)管正下方氣流聚集，風(fēng)速最大，兩側(cè)開孔處風(fēng)速較小，在射流方向風(fēng)速呈現(xiàn)迅速衰減并不斷降低[13, 27]。送風(fēng)的射流部分可分自由射流、匯流、充分發(fā)展3段：自由射流段氣流速度衰減快，射流自由；匯流段氣流摻混，波動明顯；充分發(fā)展段氣流速度慢，衰減較緩[28]。

根據(jù)試驗舍與對照舍溫濕度和THI以及EET結(jié)果發(fā)現(xiàn)，試驗舍溫度、THI與EET均與對照舍呈現(xiàn)極顯著差異（<0.01）。試驗舍日平均溫度比對照舍低2.5 ℃，比舍外低3.8 ℃，與對照舍和舍外最大溫度差值分別為3.2 ℃和9.4 ℃。試驗舍白天10：00~18：00的平均THI值比對照舍低4.2，EET比對照舍低7.8 ℃。THI涵蓋溫度、濕度對母豬的綜合作用，能反應(yīng)炎熱程度，沒有考慮高溫下風(fēng)速對炎熱的緩解作用，而EET涵蓋溫度和風(fēng)速的作用，未考慮濕度，母豬實際體感溫度要比EET略高。綜合2個指標(biāo)分析，試驗舍降溫效果較好，通過濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)降溫，8:00~20:00試驗舍舍內(nèi)平均溫度比對照舍降低2.5 ℃，母豬活動區(qū)域平均風(fēng)速比對照舍提高0.83 m/s。其他研究表明，濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)在分娩母豬舍應(yīng)用后降溫幅度為2.1 ℃[29]。而在中國南方開放式肉牛舍的降溫效果顯示，平均溫度降低1.8 ℃，由34.2 ℃降至32.4 ℃[10]。

一般來說，濕簾-風(fēng)機負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)由于能很好的控制過簾風(fēng)速和濕簾降溫效率，因此其降溫效果要好于正壓送風(fēng)的濕簾冷風(fēng)機系統(tǒng)。但濕簾-風(fēng)機負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)受過簾風(fēng)速大小、濕簾面積與風(fēng)量的匹配、舍內(nèi)負(fù)壓大小（或畜舍的密閉性）等設(shè)計和運行因素的影響，其降溫效果差別較大，如使用該降溫系統(tǒng)可以比不降溫的自然通風(fēng)妊娠母豬舍溫度（舍內(nèi)平均溫度29.9 ℃）平均降低3.0 ℃[30]，在北京地區(qū)育肥豬舍濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)降溫最大幅度達(dá)12.3 ℃[31]。有研究發(fā)現(xiàn)肉雞舍中濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)降溫幅度為5.0~7.3 ℃，降溫效率達(dá)69.2%~72.0%[32]，最大降溫幅度可達(dá)12 ℃[33]。

但在生產(chǎn)中，中國北方夏季有窗豬舍往往采取機械通風(fēng)與自然通風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式，2 種通風(fēng)方式切換需要頻繁啟閉門窗。而不少濕簾-風(fēng)機縱向通風(fēng)系統(tǒng)缺乏自動化控制，或者有自動化控制的濕簾-風(fēng)機系統(tǒng)并沒有聯(lián)動門窗的自動啟閉，濕簾風(fēng)機和門窗啟閉（尤其門窗啟閉）更多地依賴于人工控制，其運行效果較大程度上受飼養(yǎng)管理人員綜合素質(zhì)的影響。而濕簾冷風(fēng)機正壓送風(fēng)系統(tǒng)降溫效果雖然不如濕簾-風(fēng)機負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)，但由于其結(jié)合了纖維風(fēng)管系統(tǒng)定點送風(fēng)、局部降溫的特性，不需要頻繁啟閉門窗，提高了工作效率，在空間大、密閉性差的妊娠母豬舍中運行效果較好，不但顯著降低了舍內(nèi)平均溫度和提高了母豬活動區(qū)域風(fēng)速，試驗舍環(huán)境全天基本處于舒適水平，極大地減少了母豬的熱應(yīng)激情況，有較好的降溫效果和很好的實用性。

舍內(nèi)CO2濃度過高會引起母豬慢性缺氧，體質(zhì)虛弱、食欲下降[34]。而NH3濃度持續(xù)超過上限值時，會使豬呼吸道和眼粘膜充血、水腫，易感染呼吸道疾病，同時降低飼料利用率，影響母豬生產(chǎn)性能[35-36]。本研究試驗舍CO2平均濃度1 849 mg/m3，雖然因為夜晚系統(tǒng)低功率運行，早晨濃度稍高，但均沒有超過限量標(biāo)準(zhǔn)，試驗舍比對照舍平均低595 mg/m3。試驗舍NH3濃度也低于對照舍，證明濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)在舍內(nèi)形成的正壓有效促進(jìn)了空氣流通，舍內(nèi)空氣質(zhì)量較好。

3.2 母豬生理指標(biāo)和生產(chǎn)性能

母豬汗腺不發(fā)達(dá)，體內(nèi)熱量散發(fā)緩慢，超過等熱區(qū)后主要依靠熱性喘息提高蒸發(fā)散熱量，因此呼吸頻率在一定程度上反應(yīng)母豬對于高溫的適應(yīng)情況。本文試驗結(jié)果顯示，試驗舍母豬呼吸頻率和皮溫均顯著低于對照舍情況，母豬妊娠期采食量和分娩期的分娩率、窩產(chǎn)活仔數(shù)和出生窩質(zhì)量均顯著優(yōu)于對照舍。表明試驗舍的環(huán)境較適宜，母豬適應(yīng)情況良好，胚胎損失減少，保障了正常的繁殖性能。表明在母豬妊娠階段使用濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行降溫，對減少早期胚胎死亡、增加產(chǎn)仔數(shù)具有一定的現(xiàn)實意義。其他研究表明，該系統(tǒng)相比自然通風(fēng)能顯著提高熱散失效率，減少高溫對哺乳母豬的負(fù)面影響，母豬皮溫和呼吸頻率均呈現(xiàn)顯著性差異[29]。同時可以增加母豬采食量，降低母豬體質(zhì)量損失和提高其生長性能，減少初產(chǎn)母豬斷奶至發(fā)情間隔，提高母豬產(chǎn)仔數(shù)量和總窩質(zhì)量[17]。

4 結(jié) 論

1）試驗舍濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管系統(tǒng)實際風(fēng)機效率為68.2 %，射流至母豬活動區(qū)域的平均風(fēng)速0.99 m/s，風(fēng)速較適宜。

2）試驗舍日平均溫度27.7 ℃，平均濕度87.5 %，日平均THI為70.4、EET為12.1 ℃，綜合評價，試驗舍熱環(huán)境處于適宜狀態(tài)。

3）試驗舍母豬平均皮溫33.3 ℃、平均呼吸頻率72.3 次/min，平均采食量81.0 kg/（頭·月）、平均分娩率89.3%、平均窩產(chǎn)仔數(shù)12.6頭/窩，平均出生窩質(zhì)量（18.0 kg/窩），濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)能顯著降低妊娠母豬的皮溫與呼吸頻率，增加母豬采食量、分娩率、窩產(chǎn)仔數(shù)和出生窩質(zhì)量，有效緩解了母豬的熱應(yīng)激情況，提高了生產(chǎn)性能。

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Cooling performance of wet curtain fan-fabric duct ventilation system in house of pregnant sows

Wu Zhonghong1,2, Chen Zepeng1,2, Zang Jianjun1,2, Wang Meizhi1,2, Yang Hao1, Ren Fangjie1, Liu Jijun1,2※, Feng Guangjun3

(1100193,;2.100193,;3.266000)

Heat stress caused by high temperature has serious adverse effect on the reproduction performance of breeding and gestation sows, so effective cooling in the sow barn is particularly important in summer. In order to improve the indoor thermal environment of breeding and gestation sows, the wet curtain cooling fan-fabric duct ventilation systems were fitted in experiment barn and their cooling effects were evaluated in this study. Cooled fresh air was delivered with fabric duct and was jetted out to sows’ movement area from openings along the fabric duct to achieve local cooling. Six wet curtain cooling fans were installed on the experiment barn with 4 on the west wall and 2 on the east wall, and the fabric duct 700 mm in diameter with 1 row of22 mm openings on the bottom and 2 rows of26 mm openings on both lower side along the duct was matched based on airflow requirements. The fabric duct was hovered over the sow pen with bottom height of 1.5 m and jet range of 1.5 m wide. Same size barn with natural ventilation was used as control .The results showed that the daily average air temperature in the experiment and control barn were 27.7 ℃ (range from 26.4 to 29.6 ℃) and 30.2 ℃(range from 28.4 to 32.5 ℃) (<0.01), and the air relative humidity was 87.5 % and 82.5 % respectively (>0.05), when the ambient average daily air temperature was 31.5 ℃ (range from 26.5 to39.9 ℃) and the average relative humidity was 85.6%. The fan efficiency was 68.2 %. The average wind speed at the longitudinal outlets of the air duct was 7.23 m/s and was 0.99 m/s in the sows’ movement areas (directly below the air duct and 0.6 m above the floor), meanwhile it was 0.16 m/s in the same area in the control barn (<0.01). Around the air jet zone, the wind speed was higher in the center than in two sides and attenuated gradually as the height decreased. The air speed from the outlets was 7.23 m/s at height of 1.5 m and decreased to 1.20 m/s, 0.93 m/s and 0.58 m/s at heights of 1.2 m, 0.8 m and 0.4 m respectively in the jet zone. The average concentrations of CO2and NH3in the experiment barn were lower than in control barn (1 849 and 1.48 mg/m3vs. 2 444 and 4.96 mg/m3,<0.05). The daily average temperature-humidity index (THI) was 70.4 in the experiment barn and was 73.6 in control barn (<0.01). The thermal environment based on THI was in comfort zone all day in the experiment barn, while it was in alert zone from 10:00 to 18:00 in the control barn. The average effective environmental temperature (EET) was 12.1 ℃ in the experiment barn, which means in the comfort zone all day, while the average EET was 19.5 ℃ in the control barn, which means in the range of heat stress (<0.01). Correspondingly, the skin temperatures of sows were 33.3 and 34.1 ℃(<0.05), and the respiratory rates were 72.3 and 87.5 beats/min in experiment and control barn, respectively (<0.05). As for the reproduction performance of the whole pig farm, the average delivery rates from July to November were 89.3 % and 78.9 %, respectively, and the litter size were 12.6 and 11.7 heads/litter with an average litter weight of 18.0 and 17.1 kg/litter in experiment barn and control barn, respectively (<0.05).No significant difference was found in average estrus and the gestation rate from June to September between experiment barn and no control barn (>0.05). In conclusion, this study shows that the wet curtain fan-fabric duct ventilation system had good cooling and wind chill effect, which could effectively improve the thermal environment and relieve sows’ heat stress.

temperature; humidity; ventilation; jets; wet curtain fan- fabric duct; sow barn

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.033

S817.3

A

1002-6819(2018)-18-0268-09

2018-05-06

2018-07-21

國家重點研發(fā)計劃項目，豬舒適環(huán)境的適宜參數(shù)與限值研究，項目編號：2016YED0500506

吳中紅，副教授，主要從事畜禽環(huán)境工程、環(huán)境對家畜生殖發(fā)育的影響方面的研究。Email：wuzhh@cau.edu.cn。

劉繼軍，教授，研究方向為畜牧環(huán)境工程。Email：liujijun@cau.edu.cn

吳中紅，陳澤鵬，臧建軍，王美芝，楊 皓，任方杰，劉繼軍，馮廣軍. 濕簾冷風(fēng)機-纖維風(fēng)管通風(fēng)系統(tǒng)對妊娠豬豬舍的降溫效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2018，34(18)：268－276. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.033 http://www.tcsae.org

Wu Zhonghong, Chen Zepeng, Zang Jianjun, Wang Meizhi, Yang Hao, Ren Fangjie, Liu Jijun, Feng Guangjun. Cooling performance of wet curtain fan-fabric duct ventilation system in house of pregnant sows[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(18): 268－276. (in Chinese with English abstract) doi: 10.11975/j.issn.1002-6819.2018.18.033 http://www.tcsae.org