毛雪杰，張利斌，刁小南，高繼偉

（北京京鵬環(huán)宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094）

近年來，國(guó)家在耕地保護(hù)方面出臺(tái)了一系列政策，收緊了種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)用地政策。鐘樓豬舍采用豬舍大跨度集中化飼養(yǎng)模式的建筑設(shè)計(jì)，將各階段豬群分單元集中布置，相對(duì)于傳統(tǒng)豬場(chǎng)單棟分散建設(shè)模式，在一定程度上有效解決了土地占地面積大的問題，從飼養(yǎng)角度來說，更有利于飼養(yǎng)員對(duì)豬群的管理。目前對(duì)傳統(tǒng)豬舍環(huán)境與通風(fēng)方面的研究較多。劉晨晨等[1]對(duì)保育豬舍冬季舍內(nèi)環(huán)境及通風(fēng)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)根據(jù)不同開窗數(shù)量和開窗大小設(shè)計(jì)的4種不同進(jìn)風(fēng)模式，基本可以滿足冬季保育仔豬對(duì)舍內(nèi)環(huán)境參數(shù)（氣流速度、溫度和相對(duì)濕度）的生長(zhǎng)需求，而對(duì)于仔豬迎面風(fēng)速過大的現(xiàn)象，可通過設(shè)置擋風(fēng)板有效減弱迎面風(fēng)速的不利作用。李鯤鵬等[2]對(duì)豬舍自動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用效果進(jìn)行了探究，結(jié)果表明夏季進(jìn)風(fēng)端與出風(fēng)端溫差達(dá)7 ℃，豬舍清洗消毒工作應(yīng)安排在上午或中午，更有利于水汽及時(shí)排出。李修松等[3]對(duì)比地下風(fēng)道進(jìn)風(fēng)模式和吊頂進(jìn)風(fēng)模式在保育舍冬季通風(fēng)的應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)地下風(fēng)道進(jìn)風(fēng)模式下舍內(nèi)環(huán)境更好。但未見鐘樓豬舍在相關(guān)方面的研究。本文對(duì)鐘樓豬舍的通風(fēng)模式以通風(fēng)效果進(jìn)行探究，以期為鐘樓豬舍相關(guān)研究提供理論支撐。

1 豬舍常見通風(fēng)模式

負(fù)壓通風(fēng)、正壓通風(fēng)以及微正壓通風(fēng)都屬于機(jī)械通風(fēng)，是借助機(jī)械動(dòng)力將豬舍內(nèi)外的空氣進(jìn)行交換的通風(fēng)方式。自然通風(fēng)是早期豬舍應(yīng)用較多的通風(fēng)方式。隨著豬場(chǎng)的規(guī)?；c集約化發(fā)展，目前大型豬場(chǎng)普遍采用機(jī)械通風(fēng)。

1.1 負(fù)壓通風(fēng)

負(fù)壓通風(fēng)是通過風(fēng)機(jī)將舍內(nèi)的污濁空氣抽出，同時(shí)舍內(nèi)的空氣壓力下降，由于豬舍內(nèi)外存在氣壓差，舍外的新鮮空氣進(jìn)入舍內(nèi)，由此實(shí)現(xiàn)舍內(nèi)外空氣交換。縱向通風(fēng)、橫向通風(fēng)、垂直通風(fēng)是負(fù)壓通風(fēng)的幾種常見形式?？v向通風(fēng)又稱隧道式通風(fēng)，風(fēng)機(jī)與濕簾分別安裝在豬舍山墻兩側(cè)，舍外新鮮空氣通過濕簾端進(jìn)入舍內(nèi)，污濁空氣從風(fēng)機(jī)端排出舍外。橫向通風(fēng)是將風(fēng)機(jī)安裝在豬舍側(cè)墻。垂直通風(fēng)是舍外新鮮空氣通過豬舍檐口進(jìn)入吊頂區(qū)域，從吊頂小窗進(jìn)入舍內(nèi)，污濁空氣通過屋頂煙囪風(fēng)機(jī)排到舍外。

實(shí)際應(yīng)用中，縱向通風(fēng)多用于豬舍夏季通風(fēng)，垂直通風(fēng)多用于豬舍冬季通風(fēng)。負(fù)壓通風(fēng)對(duì)豬舍的密閉性要求較高，當(dāng)豬舍的密閉性較差時(shí)，其降溫效果會(huì)大打折扣[4]。

1.2 正壓通風(fēng)

正壓通風(fēng)是通過風(fēng)機(jī)將舍外的新鮮空氣抽入舍內(nèi)，同時(shí)舍內(nèi)的空氣壓力上升，由于豬舍內(nèi)外壓差，舍內(nèi)的污濁空氣排到舍外，由此實(shí)現(xiàn)舍內(nèi)外空氣交換。正壓通風(fēng)在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)豬舍的密閉性要求不高，但相比設(shè)備成本，正壓通風(fēng)的成本要略高于負(fù)壓通風(fēng)。

1.3 微正壓通風(fēng)

微正壓通風(fēng)是指豬舍進(jìn)出風(fēng)均采用風(fēng)機(jī)，進(jìn)風(fēng)端風(fēng)機(jī)風(fēng)量略大于出風(fēng)端風(fēng)機(jī)風(fēng)量（正壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量和負(fù)壓風(fēng)機(jī)風(fēng)量一般按照1∶0.8配置），豬舍整體處在一個(gè)微正壓的環(huán)境狀態(tài)。微正壓通風(fēng)多應(yīng)用于公豬舍，由于公豬舍生物安全級(jí)別較高，在工藝設(shè)計(jì)上多會(huì)在進(jìn)風(fēng)端增加空氣過濾，以保證豬舍進(jìn)風(fēng)空氣的安全性。公豬舍夏季通風(fēng)路徑：新鮮空氣由正壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入豬舍，經(jīng)過過濾器、濕簾、上下活動(dòng)窗，污濁空氣通過負(fù)壓風(fēng)機(jī)排到舍外；冬季通風(fēng)路徑：新鮮空氣由正壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入舍內(nèi)，經(jīng)過過濾器、濕簾、吊頂、吊頂小窗進(jìn)入豬舍，污濁空氣通過側(cè)墻變速風(fēng)機(jī)排到舍外。相比正壓通風(fēng)、負(fù)壓通風(fēng)模式，微正壓通風(fēng)模式應(yīng)用較少。

1.4 鐘樓豬舍通風(fēng)模式

鐘樓豬舍的通風(fēng)模式有別于傳統(tǒng)豬舍，為保障進(jìn)風(fēng)流暢，在中間通廊上方做鐘樓結(jié)構(gòu)；為保障通風(fēng)的均勻性，舍內(nèi)做吊頂。不同季節(jié)通風(fēng)路徑略有不同，為保證降溫效果及過舍風(fēng)速，夏季采用縱向通風(fēng)模式，路徑如圖1左側(cè)所示，新鮮空氣從中間通廊頂部鐘樓兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)過通廊頂部的進(jìn)風(fēng)窗、濕簾進(jìn)入舍內(nèi)，污濁空氣從風(fēng)機(jī)端排到舍外；冬季采用垂直通風(fēng)模式以保證豬舍內(nèi)通風(fēng)均勻性，路徑如圖1右側(cè)所示，新鮮空氣從中間通廊頂部鐘樓兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，通過吊頂上方的冬季進(jìn)風(fēng)口、豬舍吊頂小窗進(jìn)入舍內(nèi)，污濁空氣從煙囪風(fēng)機(jī)排到舍外；春秋過渡季節(jié)采用聯(lián)合通風(fēng)模式[5]。

圖1 鐘樓豬舍通風(fēng)路徑

鐘樓豬舍在建筑設(shè)計(jì)上注重保溫隔熱功能，以確保實(shí)現(xiàn)較好的通風(fēng)效果。外墻標(biāo)高1.0 m以下采用240 mm厚磚墻，外做50 mm厚聚苯保溫板，1.0 m以上采用100 mm厚彩鋼夾芯板墻體；內(nèi)墻1.0 m以下為240 mm厚磚墻，磚墻之上是50 mm厚彩鋼夾芯板墻體。屋面是坡屋面，采用單層壓型鋼板復(fù)合保溫板，材料選用與建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)盡量使建筑保持良好的保溫隔熱效果。趙婉瑩等[6]在不同建筑材料豬舍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的夏季隔熱性能研究中發(fā)現(xiàn)，240 mm磚墻、外保溫50 mm厚巖棉外加彩鋼夾芯板屋頂和單層彩鋼板吊頂?shù)母魺嵝Ч^不加外保溫層更好。

2 鐘樓豬舍的應(yīng)用及通風(fēng)效果分析

為探究鐘樓豬舍的實(shí)際通風(fēng)效果，以分娩單元為研究對(duì)象，闡述其設(shè)計(jì)依據(jù)以及設(shè)計(jì)目標(biāo)，然后使用溫濕度測(cè)定儀和風(fēng)速測(cè)定儀對(duì)分娩單元進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)定，以探究鐘樓豬舍的通風(fēng)效果。

2.1 鐘樓豬舍的應(yīng)用

數(shù)據(jù)測(cè)定于山西某豬場(chǎng)，該豬場(chǎng)位于山西省永濟(jì)市張營(yíng)鎮(zhèn)，該地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，氣候溫和，四季分明，年平均氣溫14.1 ℃，最冷月平均氣溫-0.4 ℃，最熱月平均氣溫27.1 ℃，最高氣溫41.3 ℃，最低氣溫-14.3 ℃。該項(xiàng)目采用鐘樓豬舍模式，基于分娩單元的研究，以下對(duì)分娩單元通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

該豬場(chǎng)基礎(chǔ)母豬1 200頭，分娩共設(shè)計(jì)8個(gè)單元，每單元30頭。舍內(nèi)分娩欄尺寸為2.4 m×1.8 m；豬舍前端預(yù)留1.2 m，風(fēng)機(jī)端預(yù)留0.9 m；靠墻走道寬度為0.8 m，中間走道寬度為0.9 m。

豬舍通風(fēng)設(shè)備根據(jù)所需要的通風(fēng)量進(jìn)行確定。通風(fēng)量的確定需要計(jì)算3種通風(fēng)需求，取最大值。計(jì)算方式如下：

取各通風(fēng)量最大值，分娩單元配備濕簾4.8 m×1.5 m、2臺(tái)36風(fēng)機(jī)、1臺(tái)36變速風(fēng)機(jī)，可滿足分娩單元的通風(fēng)需求。不同豬生長(zhǎng)階段對(duì)豬舍內(nèi)溫度與濕度要求不同，不同豬舍類別其空氣溫度與相對(duì)濕度要求[7]如表1所示。

表1 豬舍空氣溫度與相對(duì)濕度要求

2.2 數(shù)據(jù)測(cè)定設(shè)計(jì)

為更準(zhǔn)確地測(cè)量豬舍環(huán)境相關(guān)參數(shù)，將溫濕度測(cè)定儀放置高度設(shè)置為1 m左右，并分別放置于豬舍長(zhǎng)度1/3、2/3處，如圖2所示，且要充分考慮放置位置，避免豬拱到測(cè)試儀器。風(fēng)速測(cè)定儀在分娩單元選取5個(gè)點(diǎn)，如圖3所示，在特定時(shí)間段測(cè)量并記錄風(fēng)速。

圖2 溫濕度測(cè)定儀測(cè)定點(diǎn)

圖3 風(fēng)速儀測(cè)定點(diǎn)

測(cè)量?jī)x器型號(hào)有：197-DTH溫濕度自動(dòng)記錄儀，具體參數(shù)設(shè)計(jì)為溫度范圍-40～80 ℃，溫度精度±0.4 ℃，濕度精度±5% RH；?，擜R866B風(fēng)速儀，參數(shù)設(shè)計(jì)為風(fēng)速測(cè)量范圍0～30 m/s，風(fēng)度測(cè)量誤差±1%。

2.3 測(cè)定數(shù)據(jù)分析

測(cè)定時(shí)間段為8月9—28日，共20 d。分別對(duì)舍內(nèi)溫度與舍外溫度測(cè)定點(diǎn)、舍內(nèi)濕度測(cè)定點(diǎn)以及風(fēng)速測(cè)定點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，驗(yàn)證鐘樓豬舍通風(fēng)效果。

2.3.1 舍內(nèi)溫度測(cè)定數(shù)據(jù)分析 取8月9—28日數(shù)據(jù)，舍內(nèi)溫度測(cè)定點(diǎn)1、點(diǎn)2以及舍外溫度數(shù)據(jù)對(duì)比如圖4所示。

舍內(nèi)溫度對(duì)豬生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。當(dāng)溫度較低時(shí)，豬需要將采食的一部分飼料轉(zhuǎn)化為熱能，加快自身的新陳代謝以維持正常體溫，導(dǎo)致日增重下降；當(dāng)溫度較高時(shí)，豬的采食量會(huì)下降，同樣影響日增重量[8]。因此，在豬舍通風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格控制豬舍溫度。

從圖4可以看出舍外溫差較大，當(dāng)舍內(nèi)溫度控制在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)，波動(dòng)幅度較小。哺乳母豬舍舒適溫度范圍為18～22 ℃，高臨界溫度為27 ℃。通過計(jì)算可知測(cè)溫點(diǎn)1的平均溫度為25 ℃，測(cè)溫點(diǎn)2的平均溫度為26 ℃，均在豬耐受溫度范圍之內(nèi)，而分娩舍智能環(huán)控的溫度設(shè)定是24 ℃，其實(shí)際測(cè)定溫度較舍內(nèi)溫控條件略高1～2 ℃，智能環(huán)控測(cè)溫點(diǎn)滿足24 ℃，但測(cè)溫點(diǎn)未能滿足24 ℃溫度設(shè)定，說明舍內(nèi)存在溫度的不均勻性，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是舍內(nèi)欄體、豬只等干擾氣流，造成風(fēng)速不均勻，進(jìn)而影響舍內(nèi)不同位置的溫度。

圖4 豬舍內(nèi)外溫度對(duì)比

本文分析所用有效數(shù)據(jù)共5 760個(gè)，測(cè)溫時(shí)間屬于當(dāng)?shù)叵募鞠鄬?duì)較熱的時(shí)間段，測(cè)溫點(diǎn)1溫度區(qū)間≤25 ℃、25～26 ℃、26～27 ℃、＞27 ℃的數(shù)據(jù)占比分別為41.9%、34.2%、17.4%、6.5%，說明分娩舍測(cè)溫點(diǎn)1周圍溫控效果較好；相較于測(cè)溫點(diǎn)1，測(cè)溫點(diǎn)2溫度區(qū)間≤27 ℃的數(shù)據(jù)占比僅80.6%，說明測(cè)溫點(diǎn)2局部溫控效果較差。測(cè)溫點(diǎn)1位置靠近濕簾端，測(cè)溫點(diǎn)2位置靠近風(fēng)機(jī)端，從檢測(cè)數(shù)據(jù)來看，測(cè)溫點(diǎn)2的溫度普遍高于測(cè)溫點(diǎn)1，說明濕簾端的降溫效果要優(yōu)于風(fēng)機(jī)端。

2.3.2 舍內(nèi)濕度測(cè)定數(shù)據(jù)分析 豬舍濕度變化對(duì)豬的影響是建立在溫度基礎(chǔ)之上的，濕度與溫度協(xié)同作用，主要影響機(jī)體散熱[9]?？刂粕醿?nèi)濕度對(duì)豬只生長(zhǎng)至關(guān)重要，當(dāng)舍內(nèi)濕度較大時(shí)，水汽壓差小，使得蒸發(fā)散熱能力變差，直接導(dǎo)致豬只增重減緩。在低溫高濕環(huán)境下，豬皮膚導(dǎo)熱系數(shù)升高，保溫性能降低，熱調(diào)節(jié)能力下降，影響日增重。因此，合理控制豬舍濕度對(duì)豬的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。

從圖5可以看出，舍外濕度數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，當(dāng)舍內(nèi)濕度控制在一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)，波動(dòng)幅度較小。哺乳母豬舍濕度舒適范圍為60%～70%，高臨界濕度為80%。通過計(jì)算可知，濕度測(cè)定點(diǎn)1的平均濕度為72%，點(diǎn)2的平均濕度為70%，均在豬耐受濕度范圍之內(nèi)。

圖5 豬舍內(nèi)外濕度對(duì)比

從數(shù)據(jù)分布比例來看，測(cè)定點(diǎn)1和點(diǎn)2濕度高于60%且低于80%的數(shù)據(jù)占比分別為87.92%、98.13%，說明豬舍整體濕度控制較好，且點(diǎn)2周圍的濕度控制相比點(diǎn)1較好。

2.3.3 舍內(nèi)風(fēng)速測(cè)定數(shù)據(jù)分析 將風(fēng)速測(cè)速儀放置在分娩單元的5個(gè)測(cè)速點(diǎn)，分別對(duì)豬只高度、1.6 m、2.1 m 3個(gè)高度進(jìn)行測(cè)量，并記錄結(jié)果。從表2可以看出，1.6 m高度風(fēng)速要高于豬只高度、2.1 m高度的風(fēng)速，豬只高度測(cè)到的風(fēng)速相對(duì)較小，可能是由于豬只阻礙了風(fēng)的流動(dòng)，導(dǎo)致風(fēng)速較小。數(shù)據(jù)表明，1.6 m高度時(shí)風(fēng)速較大，而在豬只高度與2.1 m測(cè)量高度時(shí)風(fēng)速較小。測(cè)速點(diǎn)3在1.6 m高度的風(fēng)速（＜0.1 m/s）相對(duì)較低，可能由于測(cè)量日期不同，舍外氣溫較低，其舍內(nèi)風(fēng)機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。

表2 豬舍測(cè)速點(diǎn)平均風(fēng)速

越靠近風(fēng)機(jī)端風(fēng)速越小，豬舍兩側(cè)測(cè)速點(diǎn)4和點(diǎn)5的風(fēng)速相對(duì)豬舍中間位置較小，整個(gè)分娩單元風(fēng)速存在不均勻性。適宜豬生長(zhǎng)的舍內(nèi)環(huán)境是由多個(gè)因素決定的，首先要嚴(yán)格控制好舍內(nèi)濕度，保證豬需要的呼吸量，其次通過控制風(fēng)速達(dá)到豬舍溫度、濕度、空氣質(zhì)量等目標(biāo)要求。

3 結(jié)論及展望

通過對(duì)豬舍常見通風(fēng)模式的應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)的介紹、鐘樓豬舍通風(fēng)模式的闡述、鐘樓豬舍通風(fēng)效果數(shù)據(jù)測(cè)定方法介紹以及數(shù)據(jù)分析得知，分娩舍內(nèi)溫度整體較為平穩(wěn)，測(cè)溫點(diǎn)1和點(diǎn)2溫度≤27 ℃的數(shù)據(jù)占比分別為93.5%、80.6%，說明濕簾端降溫效果優(yōu)于風(fēng)機(jī)端；舍內(nèi)濕度整體控制較好，濕度測(cè)定點(diǎn)1和點(diǎn)2濕度高于60%且低于80%的數(shù)據(jù)占比分別為87.92%、98.13%，說明風(fēng)機(jī)端濕度控制效果優(yōu)于濕簾端；分娩單元整體風(fēng)速存在不均勻性，風(fēng)速從濕簾端到風(fēng)機(jī)端逐漸降低，在1.6 m處的風(fēng)速大于豬只高度以及2.1 m高度，豬舍兩側(cè)風(fēng)速小于豬舍中間位置，整體呈現(xiàn)不均勻性。以上結(jié)果表明，豬生長(zhǎng)受到舍內(nèi)溫濕度、風(fēng)速、光照、有害氣體等各因素的相互影響，舍內(nèi)環(huán)境由多因素決定，因此要綜合考慮舍內(nèi)各因素之間的影響后對(duì)豬舍環(huán)控進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

通過對(duì)鐘樓豬舍通風(fēng)模式的介紹和測(cè)定數(shù)據(jù)分析可知，鐘樓豬舍通風(fēng)效果相對(duì)較好，夏季能夠?yàn)樨i生長(zhǎng)提供良好的溫濕度和風(fēng)速環(huán)境，但其他類型豬舍的通風(fēng)效果還有待探究。