秦 翀，葉 菁

（上海潔斐然環(huán)境技術(shù)有限公司，上海 松江 201615）

土地成本在集約化養(yǎng)殖總成本中占比越來越高，尤其是在城鎮(zhèn)化大背景之下，如何顯著提高土地利用率、攤平綜合成本、提高土地畝均產(chǎn)出等是整個行業(yè)都在考慮的問題。

2019年12月17日，自然資源部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在《自然資源部農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關(guān)于設(shè)施農(nóng)業(yè)用地管理有關(guān)問題的通知》中明確指出：“養(yǎng)殖設(shè)施允許建設(shè)多層建筑”[1]，這一通知成為向空間要“土地”，探索樓房養(yǎng)豬的政策支持。

既有的平房養(yǎng)豬經(jīng)驗是否適用于樓房養(yǎng)豬項目、在樓房養(yǎng)豬的空氣過濾器系統(tǒng)設(shè)計中需要注意哪些問題、如何在應(yīng)用中逐步實現(xiàn)樓房養(yǎng)豬的空氣過濾器標(biāo)準(zhǔn)化等是當(dāng)下亟待解決并落實的問題。

1 樓房養(yǎng)豬概念

早在20世紀(jì)70年代，在我國哈爾濱就出現(xiàn)了“樓房養(yǎng)豬”的雛形。在那個“普通人都住不起樓房”的時期，當(dāng)?shù)亟ㄔ炝艘粭澏訕欠坑脕眇B(yǎng)豬，一度引起不小的爭議，這個項目雖然后來也因各種原因下馬，但應(yīng)算是開創(chuàng)了國內(nèi)“樓房養(yǎng)豬”的先河[2]。

進(jìn)入21世紀(jì)，立體式“樓房養(yǎng)豬”模式在黑龍江、浙江、河北、遼寧、福建等省份都有落地，但多數(shù)是平房養(yǎng)殖的簡單疊加、屬“樓層疊加”，其并未創(chuàng)造穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值，未能形成規(guī)模、模式或標(biāo)準(zhǔn)。

隨著時代發(fā)展的需要，樓房養(yǎng)豬將成為我國部分地區(qū)養(yǎng)殖生產(chǎn)的剛需，并對未來養(yǎng)殖模式帶來很多改變和技術(shù)革新。

2 樓房養(yǎng)豬空氣過濾系統(tǒng)的必要性

2.1 通風(fēng)量對養(yǎng)殖動物的影響

通風(fēng)量對豬只的影響，體現(xiàn)在豬舍溫度，特別是豬只體感溫度的變化上。以生長豬為例，最佳環(huán)境溫度在15～21 ℃，若通風(fēng)量不足將導(dǎo)致溫度升高，空氣質(zhì)量變差，易引起豬只疾病，死亡率隨著上升。有研究表明，當(dāng)環(huán)境溫度高于21 ℃時，室內(nèi)溫度每升高1 ℃，每天豬的采食量就會減少60～100 g（100 kg 體重的豬平均日采食量會降低103.6 g）[3]；反之，如果過度通風(fēng)，溫度降低，豬的采食量提高，但日增重會降低，同樣也易引起豬只疾病，不僅增加藥物成本，死亡率也會上升。通風(fēng)量通過改變環(huán)境溫度、空氣質(zhì)量從而直接影響采食量、增重率、患病率來影響?zhàn)B殖收益。

相比于地面一層，樓房養(yǎng)豬應(yīng)該額外考慮在每天以及不同季節(jié)，高層因為承受的日照時間和承受的季風(fēng)吹掃，從而對高層墻內(nèi)溫度帶來平房養(yǎng)豬所沒有的部分溫差變化。

2.2 樓房養(yǎng)豬是否需要空氣過濾系統(tǒng)

養(yǎng)殖空氣過濾系統(tǒng)是為養(yǎng)殖生物場所提供潔凈空氣保障的措施。根據(jù)明尼蘇達(dá)大學(xué)豬病根除中心（SEDC）獸醫(yī)內(nèi)科學(xué)博士Scott Dee& Andrea Pitkin在明尼蘇達(dá)州中西部實驗站模擬4個豬舍進(jìn)行為期一年的活體感染的試驗研究表明，在人工接種PRRS（豬藍(lán)耳?。┴i舍的110 m半徑范圍內(nèi)，無生物安全措施的豬舍全年有66%的時間被感染PRRS所籠罩；中級生物安全豬舍（設(shè)有密閉式房舍、紗網(wǎng)+濕簾）全年有31%的時間被感染PRRS所籠罩；而安裝有空氣過濾的高級生物安全豬舍密閉式房舍（紗網(wǎng)+濕簾+空氣過濾+“雙重互鎖門”負(fù)壓通道）則全年未感染PRRS，本試驗證實空氣過濾系統(tǒng)至少可在一個足球場的范圍內(nèi)有效阻隔PRRS傳播。此外，丹麥DTU國家獸醫(yī)研究所、丹麥技術(shù)大學(xué)與歐盟非洲豬瘟參考實驗室也在聯(lián)合研究中證明ASFV（非洲豬瘟）亦可以通過空氣有效傳播[4]。

現(xiàn)有樓房養(yǎng)豬目前最高到15層，頂層養(yǎng)殖舍與地面相對高度只有45 m左右，這個高度對防疫隔離并無價值。樓房養(yǎng)豬通道相互連接，豬只需要轉(zhuǎn)場和出欄，相對于平房養(yǎng)殖，這會帶來額外的風(fēng)險。因此，樓房養(yǎng)豬不僅同樣需要空氣過濾系統(tǒng)，因為疊加屬性，其空氣過濾系統(tǒng)在生物安全隔離方面比平層養(yǎng)豬要考慮的細(xì)節(jié)問題更多，也更具難度。

3 樓房養(yǎng)豬空氣過濾系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容

3.1 過濾效率的選擇

養(yǎng)殖業(yè)第一個空氣過濾系統(tǒng)誕生在20世紀(jì)90年代的法國布列塔尼公豬站，此后，在2005-2010年間，美國有41個養(yǎng)殖場建設(shè)空氣過濾系統(tǒng)。中國的養(yǎng)殖空氣過濾系統(tǒng)發(fā)軔于2008年前后，同樣也是首先應(yīng)用于公豬站，均采用物理過濾法過濾相應(yīng)粒徑的病毒，各常見病毒的幾何尺寸如表1所示。

大氣塵埃中，粒徑小于1 um的塵粒占總數(shù)量的99.9%，養(yǎng)殖畜禽易感病毒均依附于塵粒隨氣流傳播，重量大的塵粒會沉降，重量輕的長時間浮游于空氣中。大氣塵埃懸浮時間如表2所示。

可見，空氣中數(shù)量占比99.9%的微顆?？梢栽诖髿庵衅￠L達(dá)幾天甚至一個多月，病毒恰恰就附著在這些微顆粒上隨氣流散播，過濾系統(tǒng)能起到阻斷病原空氣途徑傳播的原理就是：使用適合用戶需求的過濾器材，捕集微粒，從而將下游空氣中的病原降低到致病濃度以下。

表1 各常見病毒的幾何尺寸

表2 大氣塵埃懸浮時間

那么，到底該需要采用多大效率的過濾器，才可以將微粒病原濃度降低至致病濃度以下呢？基于明尼蘇達(dá)豬病根除中心Scott Dee博士的實驗研究結(jié)論，通過對過去十年來國外、國內(nèi)豬場過濾系統(tǒng)的調(diào)研統(tǒng)計結(jié)果亦證實：大部分豬場采用L6過濾器（根據(jù)樣品實測為歐標(biāo)的F9，美標(biāo)為Merv15）作為主過濾器；在被認(rèn)為高風(fēng)險的豬場，采用了更高級別的L9過濾器（根據(jù)樣品實測為歐標(biāo)E11，美標(biāo)為Merv16）為主過濾器；采用G4（Merv8）級別的初級過濾器作為主過濾器（Merv15/16）的保護(hù)過濾器（預(yù)過濾），來延長價格昂貴的主過濾器的使用壽命，可以有效保護(hù)豬舍免于遭受各種病毒的侵襲，各過濾等級劃分如表3所示。

就病毒的空氣傳播途徑而言，空氣過濾裝置理論上可長效地將微粒濃度降低至病原致病濃度以下，從而完成保障生物安全的使命。過濾器在整個使用壽命周期內(nèi)穩(wěn)定的過濾效率、過濾墻本身數(shù)年如一日的結(jié)構(gòu)密封性（不透風(fēng)）是這個使命得以實現(xiàn)的先決條件。

3.2 空氣過濾系統(tǒng)與通風(fēng)模式

氨空氣過濾器的布局?jǐn)?shù)量影響著初始投資、運維費用等用戶特別關(guān)注的問題。簡單來說，通風(fēng)量越大，需要布局的空氣過濾器數(shù)量就越多，初始投資和運維費用也就越高；同時，空氣過濾器在更換維護(hù)時，數(shù)量越多其操作時間也就越長，對豬場的空氣路徑防疫風(fēng)險也就越高。然而，部分用戶或設(shè)計方通常將空氣過濾設(shè)施作為單一的設(shè)備放置在豬場整體設(shè)計之后額外考慮，這就對空氣過濾設(shè)施的布局造成諸多制約條件，同時，成本又是用戶非常敏感的因素，結(jié)果導(dǎo)致用戶雖然追求到了很便宜的單價，但購買了整場并不合理甚至無效的設(shè)施。

通過對近年來全國南北各處養(yǎng)殖場的實地調(diào)研情況顯示，因為各地氣候條件的不同、飼養(yǎng)經(jīng)驗的不同、建筑結(jié)構(gòu)特點的不同，所以通風(fēng)量的需求也就各不一樣，從而誕生了各具特點的通風(fēng)模式：

1）從送風(fēng)結(jié)構(gòu)上來劃分，大體分為水平通風(fēng)、垂直通風(fēng)、底部通風(fēng)的通風(fēng)模式；2）從空氣壓力結(jié)構(gòu)上來劃分，大體分為正壓、微正壓、負(fù)壓的通風(fēng)模式；3）從降溫特點上來劃分，大體分為濕膜降溫、空調(diào)降溫的通風(fēng)模式；4）從過濾的形式來劃分，大體分為全季節(jié)過濾、季節(jié)性分路通風(fēng)的通風(fēng)模式。

為了更直觀表達(dá)部分通風(fēng)模式與空氣過濾配合的特點，見表4所示，各通風(fēng)模式示意圖如圖1所示。

表3 各過濾等級劃分

表4 部分通風(fēng)模式與空氣過濾配合的特點

以隧道式負(fù)壓通風(fēng)模式為例，空氣管理系統(tǒng)由擋沙網(wǎng)過濾、防疫主過濾墻（G4初效+L6/9高效主過濾器）、濕膜水簾、舍內(nèi)設(shè)施、風(fēng)機(jī)（氣流的動力來源）組成。

擋沙網(wǎng)過濾墻設(shè)置于空氣過濾主墻前端，外框采用不銹鋼制成，多層網(wǎng)格，具備擋沙、防塵、擋鳥、防蚊功能。當(dāng)表面積累大量灰塵雜物時，可取下后用高壓風(fēng)/水槍反向沖洗。

防疫主過濾墻是病原攔截的主件，初效過濾器為主過濾器提供保護(hù)作用，可延長高效過濾器的使用壽命。G4初效預(yù)過濾器和L6/9主過濾器分別如圖2和圖3所示。

風(fēng)機(jī)與過濾系統(tǒng)兼容的匹配應(yīng)考慮以下幾個方面：

第一，明確豬舍內(nèi)風(fēng)速/風(fēng)量需求，如表5所示。第二，在能滿足風(fēng)量需求的前提下，通風(fēng)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的空氣阻力，如表6所示。

表5 豬舍內(nèi)風(fēng)速/風(fēng)量需求

表6 通風(fēng)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的空氣阻力

第三，根據(jù)上一步所計算空氣阻力，驗核風(fēng)機(jī)在所處工況下所提供的風(fēng)量是否能滿足風(fēng)量需求，如表7所示。

第四，根據(jù)風(fēng)機(jī)馬達(dá)所處工況的電氣參數(shù)，評估是否有超載的可能，如表8所示。

3.3 豬場整體規(guī)劃與空氣過濾系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)系

就目前畜牧養(yǎng)殖行業(yè)而言，空氣過濾防疫系統(tǒng)尚未在大范圍得以真正有效建立，部分從業(yè)人員對空氣生物安全防護(hù)的重要性和必要性尚未獲得充分了解，某些豬舍安置了空氣過濾器系統(tǒng)，但在效率穩(wěn)定性、密封性方面存在隱患，并帶來截面風(fēng)速匹配的問題，初始投資增加了，運行費用也上升了，但系統(tǒng)并不能真正有效地起到生物安全防護(hù)的作用，安全防護(hù)作用不可靠，并且會影響到豬只的采食和增重。某些豬舍前期甚至未將過濾系統(tǒng)納入整體規(guī)劃，后期再想加入改建，由于客觀條件限制，改擴(kuò)建難度加大，增加不必要的資金投入。樓房養(yǎng)殖尤其如此，占用欄位空間很不情愿，向外延擴(kuò)展又困難，高空作業(yè)難度極大。

因此，將空氣過濾系統(tǒng)預(yù)先納入整體規(guī)劃，采用空氣過濾系統(tǒng)切斷疫病空氣傳播途徑，從而實現(xiàn)送風(fēng)生物安全防護(hù)是最有效、經(jīng)濟(jì)的選擇。

4 推行樓房養(yǎng)豬空氣過濾系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化中面臨的主要問題和對策

4.1 區(qū)域氣候的差異與建筑特點的差異

中國幅員遼闊，南北氣候差異巨大，黑龍江部分地區(qū)冬季氣溫低至零下40 ℃，且濕度也較低，而長江以南夏季氣溫高達(dá)38 ℃，且濕度較高。除地域和四季溫度差異以外，各養(yǎng)豬場所處周邊環(huán)境也不盡相同，農(nóng)田、山區(qū)、河流、湖泊、工廠、機(jī)場等都對樓房養(yǎng)豬空氣過濾存在著各種各樣的影響。

同時，就中國目前的豬場建設(shè)而言，空氣過濾防疫系統(tǒng)尚未普及，各供應(yīng)商的技術(shù)和設(shè)備力量也良莠不齊，養(yǎng)殖從業(yè)者與工程實施方都難以對空氣過濾這個細(xì)分行業(yè)進(jìn)行必要和充分地了解，多數(shù)豬場未將空氣過濾系統(tǒng)納入整體規(guī)劃，導(dǎo)致后期添加空氣過濾系統(tǒng)時將受到極大的客觀條件限制，甚至增加不必要的資金投入。尤其是樓房養(yǎng)殖，在沒有預(yù)留建設(shè)空間時，因無法向外延擴(kuò)展，可能需要占用和犧牲部分欄位空間作為空氣過濾系統(tǒng)的建設(shè)，此外對風(fēng)道的布局和施工也增加了不可預(yù)測的難度。

表7 育肥單元風(fēng)機(jī)風(fēng)量驗核

表8 風(fēng)機(jī)電功參數(shù)（取值380V/70Pa時）

因此，在設(shè)計中，除了需要在整體規(guī)劃設(shè)計時考慮通風(fēng)模式的結(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)靜壓需求之外，以下幾點需要在設(shè)計中優(yōu)先考慮：

第一，以區(qū)域氣候大數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行“一對一”方案設(shè)計，將區(qū)域氣候、溫度對過濾系統(tǒng)的影響降到最低。比如考慮冰凍、雨水、臺風(fēng)、高溫、高濕氣象等等，合理規(guī)劃通風(fēng)需求與溫度需求，對四季溫差大的標(biāo)地項目應(yīng)該設(shè)計、設(shè)置精準(zhǔn)的風(fēng)量調(diào)節(jié)措施，且按需選擇過濾器材質(zhì)。

第二，在豬場整體規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)考慮周邊環(huán)境對豬舍的影響。要充分考慮外部自然季風(fēng)/氣流走向是否會造成倒灌，吸風(fēng)口風(fēng)向是否會增加風(fēng)機(jī)工作負(fù)擔(dān)，廢氣排放方向與外部氣流是否會形成合流影響吸風(fēng)品質(zhì)等。

第三，風(fēng)道的設(shè)計需合理利用建筑空間，比如下層通風(fēng)管道與上層排糞通道共用同一個建筑平層。

第四，充分考慮空氣過濾的檢修更換操作空間，空氣過濾數(shù)量按需規(guī)劃，不宜過多，檢修通道盡可能便捷，但不可過度占用空間，同時為操作人員提供登高作業(yè)安全防護(hù)措施。

第五，需要考慮便捷的物料上樓通道或措施。

4.2 各養(yǎng)殖企業(yè)豬場設(shè)計模式布局方法存在差異，管理方式也各不相同

部分養(yǎng)殖企業(yè)在實際使用中，形成了具有各自偏好的豬舍結(jié)構(gòu)和布局方式，通風(fēng)模式也有區(qū)別，比如：金新農(nóng)鐵力公豬站采用負(fù)壓垂直通風(fēng)、上海祥欣種公豬育種中心采用水平負(fù)壓通風(fēng)、天兆武勝公豬站采用特有的余氏通風(fēng)模式。在空氣過濾系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中可以根據(jù)各場舍的不同特點，充分考慮工況和能耗，來調(diào)整過濾方案，不同的空氣過濾系統(tǒng)設(shè)計思路所帶來的過濾效果和運用能耗、維護(hù)費用是完全不同的。以樓房養(yǎng)豬育肥+保育混合同層為例來看，如表9所示。

同時，各豬場在營運管理上存在著差異，在規(guī)劃設(shè)計中應(yīng)充分考慮各場舍、各樓層之間的相對獨立性，比如，可增加“雙重互鎖門”負(fù)壓通道，甚至風(fēng)淋室，將疫病傳播隱患和負(fù)面影響降低。

4.3 如何避免額外的運營和維護(hù)成本

一個合理經(jīng)濟(jì)的空氣過濾系統(tǒng)方案應(yīng)針對不同用戶的具體工況，綜合考慮初始投資和營運成本，在獲得防疫安全的基礎(chǔ)上獲得最優(yōu)化結(jié)果?？諝膺^濾器的有效性、穩(wěn)定性、可靠性、過濾系統(tǒng)的施工搭建質(zhì)量及耐久性直接決定系統(tǒng)的有效性，過濾系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)之間的搭配不當(dāng)，要么影響送風(fēng)量從而直接影響產(chǎn)出效益，要么帶來經(jīng)年累月的能耗損失。

用戶可以結(jié)合自身需要，制訂一些監(jiān)測空氣過濾效果的管理規(guī)程，通過使用專業(yè)儀器定期監(jiān)測空氣品質(zhì)，持續(xù)了解空氣過濾系統(tǒng)的運行狀態(tài)，依次判斷過濾系統(tǒng)的有效性，以及決定是否需要更換維護(hù)。

空氣過濾器的生產(chǎn)看上去門檻不高，但空氣過濾技術(shù)，依然是一個存在壁壘和know how的專業(yè)，全球都有不少學(xué)者憑借對這門技術(shù)的某些課題的研究獲得自己的博士學(xué)位。在非洲豬瘟肆虐之下，就跟新冠疫情之下的口罩市場一樣，空氣過濾器就是口罩，當(dāng)需求在短時間內(nèi)的劇增勢必造成供應(yīng)側(cè)的短暫繁榮，在風(fēng)口熱情和資本本身沖動的裹挾之下，某些倉促出現(xiàn)未經(jīng)驗證的過濾系統(tǒng)，不僅不能帶來有效防疫，還因為沒有全面考慮養(yǎng)殖場風(fēng)量需求和設(shè)備工況，影響到場內(nèi)的通風(fēng)效果，并給養(yǎng)殖用戶帶來不小的經(jīng)濟(jì)損失。

表9 樓房養(yǎng)豬育肥+保育空氣過濾器布局及能耗差異

5 總結(jié)

對樓房養(yǎng)殖來說，考慮屬地氣候特點、結(jié)合自身管理特性、考慮層間影響、并給未來預(yù)留一定的調(diào)整彈性，通過采用長期有效可靠的空氣過濾防疫系統(tǒng)，把握初始投資和營運費用之間的平衡，是可以保證雖然增加了投資，但依然可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)出回報。