浅析钟楼猪舍的通风效果

毛雪杰，张利斌，刁小南，高继伟

（北京京鹏环宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094）

近年来，国家在耕地保护方面出台了一系列政策，收紧了种植业和养殖业用地政策。钟楼猪舍采用猪舍大跨度集中化饲养模式的建筑设计，将各阶段猪群分单元集中布置，相对于传统猪场单栋分散建设模式，在一定程度上有效解决了土地占地面积大的问题，从饲养角度来说，更有利于饲养员对猪群的管理。目前对传统猪舍环境与通风方面的研究较多。刘晨晨等[1]对保育猪舍冬季舍内环境及通风优化设计进行了研究，发现根据不同开窗数量和开窗大小设计的4种不同进风模式，基本可以满足冬季保育仔猪对舍内环境参数（气流速度、温度和相对湿度）的生长需求，而对于仔猪迎面风速过大的现象，可通过设置挡风板有效减弱迎面风速的不利作用。李鲲鹏等[2]对猪舍自动通风系统的应用效果进行了探究，结果表明夏季进风端与出风端温差达7 ℃，猪舍清洗消毒工作应安排在上午或中午，更有利于水汽及时排出。李修松等[3]对比地下风道进风模式和吊顶进风模式在保育舍冬季通风的应用效果，发现地下风道进风模式下舍内环境更好。但未见钟楼猪舍在相关方面的研究。本文对钟楼猪舍的通风模式以通风效果进行探究，以期为钟楼猪舍相关研究提供理论支撑。

负压通风、正压通风以及微正压通风都属于机械通风，是借助机械动力将猪舍内外的空气进行交换的通风方式。自然通风是早期猪舍应用较多的通风方式。随着猪场的规模化与集约化发展，目前大型猪场普遍采用机械通风。

1.1 负压通风

负压通风是通过风机将舍内的污浊空气抽出，同时舍内的空气压力下降，由于猪舍内外存在气压差，舍外的新鲜空气进入舍内，由此实现舍内外空气交换。纵向通风、横向通风、垂直通风是负压通风的几种常见形式。纵向通风又称隧道式通风，风机与湿帘分别安装在猪舍山墙两侧，舍外新鲜空气通过湿帘端进入舍内，污浊空气从风机端排出舍外。横向通风是将风机安装在猪舍侧墙。垂直通风是舍外新鲜空气通过猪舍檐口进入吊顶区域，从吊顶小窗进入舍内，污浊空气通过屋顶烟囱风机排到舍外。

实际应用中，纵向通风多用于猪舍夏季通风，垂直通风多用于猪舍冬季通风。负压通风对猪舍的密闭性要求较高，当猪舍的密闭性较差时，其降温效果会大打折扣[4]。

1.2 正压通风

正压通风是通过风机将舍外的新鲜空气抽入舍内，同时舍内的空气压力上升，由于猪舍内外压差，舍内的污浊空气排到舍外，由此实现舍内外空气交换。正压通风在实际应用中对猪舍的密闭性要求不高，但相比设备成本，正压通风的成本要略高于负压通风。

1.3 微正压通风

微正压通风是指猪舍进出风均采用风机，进风端风机风量略大于出风端风机风量（正压风机风量和负压风机风量一般按照1∶0.8配置），猪舍整体处在一个微正压的环境状态。微正压通风多应用于公猪舍，由于公猪舍生物安全级别较高，在工艺设计上多会在进风端增加空气过滤，以保证猪舍进风空气的安全性。公猪舍夏季通风路径：新鲜空气由正压风机进入猪舍，经过过滤器、湿帘、上下活动窗，污浊空气通过负压风机排到舍外；
冬季通风路径：新鲜空气由正压风机进入舍内，经过过滤器、湿帘、吊顶、吊顶小窗进入猪舍，污浊空气通过侧墙变速风机排到舍外。相比正压通风、负压通风模式，微正压通风模式应用较少。

1.4 钟楼猪舍通风模式

钟楼猪舍的通风模式有别于传统猪舍，为保障进风流畅，在中间通廊上方做钟楼结构；
为保障通风的均匀性，舍内做吊顶。不同季节通风路径略有不同，为保证降温效果及过舍风速，夏季采用纵向通风模式，路径如图1左侧所示，新鲜空气从中间通廊顶部钟楼两侧的进风口进入，经过通廊顶部的进风窗、湿帘进入舍内，污浊空气从风机端排到舍外；
冬季采用垂直通风模式以保证猪舍内通风均匀性，路径如图1右侧所示，新鲜空气从中间通廊顶部钟楼两侧的进风口进入，通过吊顶上方的冬季进风口、猪舍吊顶小窗进入舍内，污浊空气从烟囱风机排到舍外；
春秋过渡季节采用联合通风模式[5]。

图1 钟楼猪舍通风路径

钟楼猪舍在建筑设计上注重保温隔热功能，以确保实现较好的通风效果。外墙标高1.0 m以下采用240 mm厚砖墙，外做50 mm厚聚苯保温板，1.0 m以上采用100 mm厚彩钢夹芯板墙体；
内墙1.0 m以下为240 mm厚砖墙，砖墙之上是50 mm厚彩钢夹芯板墙体。屋面是坡屋面，采用单层压型钢板复合保温板，材料选用与建筑结构的设计尽量使建筑保持良好的保温隔热效果。赵婉莹等[6]在不同建筑材料猪舍围护结构的夏季隔热性能研究中发现，240 mm砖墙、外保温50 mm厚岩棉外加彩钢夹芯板屋顶和单层彩钢板吊顶的隔热效果较不加外保温层更好。

为探究钟楼猪舍的实际通风效果，以分娩单元为研究对象，阐述其设计依据以及设计目标，然后使用温湿度测定仪和风速测定仪对分娩单元进行数据测定，以探究钟楼猪舍的通风效果。

2.1 钟楼猪舍的应用

数据测定于山西某猪场，该猪场位于山西省永济市张营镇，该地区属于温带大陆性气候，气候温和，四季分明，年平均气温14.1 ℃，最冷月平均气温-0.4 ℃，最热月平均气温27.1 ℃，最高气温41.3 ℃，最低气温-14.3 ℃。该项目采用钟楼猪舍模式，基于分娩单元的研究，以下对分娩单元通风设计进行简要介绍。

该猪场基础母猪1 200头，分娩共设计8个单元，每单元30头。舍内分娩栏尺寸为2.4 m×1.8 m；
猪舍前端预留1.2 m，风机端预留0.9 m；
靠墙走道宽度为0.8 m，中间走道宽度为0.9 m。

猪舍通风设备根据所需要的通风量进行确定。通风量的确定需要计算3种通风需求，取最大值。计算方式如下：

取各通风量最大值，分娩单元配备湿帘4.8 m×1.5 m、2台36风机、1台36变速风机，可满足分娩单元的通风需求。不同猪生长阶段对猪舍内温度与湿度要求不同，不同猪舍类别其空气温度与相对湿度要求[7]如表1所示。

表1 猪舍空气温度与相对湿度要求

2.2 数据测定设计

为更准确地测量猪舍环境相关参数，将温湿度测定仪放置高度设置为1 m左右，并分别放置于猪舍长度1/3、2/3处，如图2所示，且要充分考虑放置位置，避免猪拱到测试仪器。风速测定仪在分娩单元选取5个点，如图3所示，在特定时间段测量并记录风速。

图2 温湿度测定仪测定点

图3 风速仪测定点

测量仪器型号有：197-DTH温湿度自动记录仪，具体参数设计为温度范围-40～80 ℃，温度精度±0.4 ℃，湿度精度±5% RH；
希玛AR866B风速仪，参数设计为风速测量范围0～30 m/s，风度测量误差±1%。

2.3 测定数据分析

测定时间段为8月9—28日，共20 d。分别对舍内温度与舍外温度测定点、舍内湿度测定点以及风速测定点的数据进行统计分析，验证钟楼猪舍通风效果。

2.3.1 舍内温度测定数据分析 取8月9—28日数据，舍内温度测定点1、点2以及舍外温度数据对比如图4所示。

舍内温度对猪生长发育至关重要。当温度较低时，猪需要将采食的一部分饲料转化为热能，加快自身的新陈代谢以维持正常体温，导致日增重下降；
当温度较高时，猪的采食量会下降，同样影响日增重量[8]。因此，在猪舍通风设计中应严格控制猪舍温度。

从图4可以看出舍外温差较大，当舍内温度控制在一个相对平稳的状态，波动幅度较小。哺乳母猪舍舒适温度范围为18～22 ℃，高临界温度为27 ℃。通过计算可知测温点1的平均温度为25 ℃，测温点2的平均温度为26 ℃，均在猪耐受温度范围之内，而分娩舍智能环控的温度设定是24 ℃，其实际测定温度较舍内温控条件略高1～2 ℃，智能环控测温点满足24 ℃，但测温点未能满足24 ℃温度设定，说明舍内存在温度的不均匀性，产生这一现象的原因可能是舍内栏体、猪只等干扰气流，造成风速不均匀，进而影响舍内不同位置的温度。

图4 猪舍内外温度对比

本文分析所用有效数据共5 760个，测温时间属于当地夏季相对较热的时间段，测温点1温度区间≤25 ℃、25～26 ℃、26～27 ℃、＞27 ℃的数据占比分别为41.9%、34.2%、17.4%、6.5%，说明分娩舍测温点1周围温控效果较好；
相较于测温点1，测温点2温度区间≤27 ℃的数据占比仅80.6%，说明测温点2局部温控效果较差。测温点1位置靠近湿帘端，测温点2位置靠近风机端，从检测数据来看，测温点2的温度普遍高于测温点1，说明湿帘端的降温效果要优于风机端。

2.3.2 舍内湿度测定数据分析 猪舍湿度变化对猪的影响是建立在温度基础之上的，湿度与温度协同作用，主要影响机体散热[9]。控制舍内湿度对猪只生长至关重要，当舍内湿度较大时，水汽压差小，使得蒸发散热能力变差，直接导致猪只增重减缓。在低温高湿环境下，猪皮肤导热系数升高，保温性能降低，热调节能力下降，影响日增重。因此，合理控制猪舍湿度对猪的生长发育至关重要。

从图5可以看出，舍外湿度数据波动较大，当舍内湿度控制在一个相对平稳的状态，波动幅度较小。哺乳母猪舍湿度舒适范围为60%～70%，高临界湿度为80%。通过计算可知，湿度测定点1的平均湿度为72%，点2的平均湿度为70%，均在猪耐受湿度范围之内。

图5 猪舍内外湿度对比

从数据分布比例来看，测定点1和点2湿度高于60%且低于80%的数据占比分别为87.92%、98.13%，说明猪舍整体湿度控制较好，且点2周围的湿度控制相比点1较好。

2.3.3 舍内风速测定数据分析 将风速测速仪放置在分娩单元的5个测速点，分别对猪只高度、1.6 m、2.1 m 3个高度进行测量，并记录结果。从表2可以看出，1.6 m高度风速要高于猪只高度、2.1 m高度的风速，猪只高度测到的风速相对较小，可能是由于猪只阻碍了风的流动，导致风速较小。数据表明，1.6 m高度时风速较大，而在猪只高度与2.1 m测量高度时风速较小。测速点3在1.6 m高度的风速（＜0.1 m/s）相对较低，可能由于测量日期不同，舍外气温较低，其舍内风机处于待机状态。

表2 猪舍测速点平均风速

越靠近风机端风速越小，猪舍两侧测速点4和点5的风速相对猪舍中间位置较小，整个分娩单元风速存在不均匀性。适宜猪生长的舍内环境是由多个因素决定的，首先要严格控制好舍内湿度，保证猪需要的呼吸量，其次通过控制风速达到猪舍温度、湿度、空气质量等目标要求。

通过对猪舍常见通风模式的应用及优缺点的介绍、钟楼猪舍通风模式的阐述、钟楼猪舍通风效果数据测定方法介绍以及数据分析得知，分娩舍内温度整体较为平稳，测温点1和点2温度≤27 ℃的数据占比分别为93.5%、80.6%，说明湿帘端降温效果优于风机端；
舍内湿度整体控制较好，湿度测定点1和点2湿度高于60%且低于80%的数据占比分别为87.92%、98.13%，说明风机端湿度控制效果优于湿帘端；
分娩单元整体风速存在不均匀性，风速从湿帘端到风机端逐渐降低，在1.6 m处的风速大于猪只高度以及2.1 m高度，猪舍两侧风速小于猪舍中间位置，整体呈现不均匀性。以上结果表明，猪生长受到舍内温湿度、风速、光照、有害气体等各因素的相互影响，舍内环境由多因素决定，因此要综合考虑舍内各因素之间的影响后对猪舍环控进行系统设计。

通过对钟楼猪舍通风模式的介绍和测定数据分析可知，钟楼猪舍通风效果相对较好，夏季能够为猪生长提供良好的温湿度和风速环境，但其他类型猪舍的通风效果还有待探究。

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