豬場可再生能源與地面輻射采暖技術的研究及應用

許孟先，張忠杰，虞耀土，沈磊磊，周志平

（1.余姚市黃家埠鎮(zhèn)農(nóng)技推廣綜合服務中心，浙江 余姚 315464； 2.余姚市低塘街道農(nóng)經(jīng)辦，浙江 余姚 315490；3.余姚市河姆渡鎮(zhèn)農(nóng)技推廣綜合服務中心，浙江 余姚 315414； 4.余姚市畜牧獸醫(yī)局，浙江 余姚 315400；5.杭州燈塔養(yǎng)殖總場，浙江 杭州 310022）

隨著農(nóng)村經(jīng)濟結構的調整，各地都在籌建規(guī)?；酿B(yǎng)豬場。在寒冷季節(jié)，豬舍室內(nèi)溫度是否均衡穩(wěn)定，直接影響到豬的抗應激能力、生長速度和飼料轉化率。溫度與豬的生長發(fā)育和健康有著極其密切關系。因此，在豬的飼養(yǎng)管理中，注重溫度的調節(jié)，為其創(chuàng)造適宜的生長發(fā)育溫度，是促進其快速生長或育肥，獲得較高經(jīng)濟效益的必要保證。傳統(tǒng)養(yǎng)豬方法，冬季大多利用煤炭和電力給豬舍供熱，高耗能、高污染，不僅造成日益嚴重的豬場生態(tài)環(huán)境污染問題，而且由于豬舍的熱源不穩(wěn)定、空氣流通性差，使保育舍小豬的成活率低下、慢性胃腸炎的比例長期居高不下，嚴重影響?zhàn)B豬的經(jīng)濟效益和社會效益。

余姚市康宏畜牧有限公司根據(jù)多年的養(yǎng)豬實踐利用豬場可再生資源，采用低溫熱水地面輻射供熱系統(tǒng)為豬場保育舍提供穩(wěn)定的熱源，解決寒冷季節(jié)豬場的采暖問題。現(xiàn)將有關項目研究實施情況總結如下。

1 主要研究內(nèi)容

1.1 地板加熱盤管敷設形式和間距的方案設計

地熱盤管敷設形式的選擇與場所的本身性質及狀況有關，選擇的好壞關系

圖1 舍內(nèi)管道鋪設位置圖

圖2 舍內(nèi)熱水器示意圖

圖3 地面管理鋪設間距圖

到系統(tǒng)供熱的均勻性及效果。為了比較和了解在寧波冬天的氣溫條件下地熱盤管敷設形式與地面溫度的關系及其影響，我們對地熱盤管敷設方式及盤管間距進行了相關試驗。

試驗過程中，我們把地熱盤管敷設形式設計為S型、直列型、旋轉型和“回”字型等幾種形式，見圖1；熱水管間距分別設定為8 、15 、20 、25 、30 cm，見圖2；距地面12 cm；地熱盤管敷設面積選擇其采食和臥睡的區(qū)域，約為（2×4.5） m的區(qū)間，見圖3。對不同形式敷設的地熱盤管升溫情況，每天分7個測定時間測定其實際溫度，對測定結果進行比較，選擇最合理的敷設形式和間距。

1.2 沼氣與太陽能熱水互補供熱系統(tǒng)的配置和優(yōu)化研究

采暖系統(tǒng)的熱源主要是利用豬場自產(chǎn)的沼氣，但在寒冷季節(jié)（特別是浙江、寧波等江南地區(qū)），沼氣池會出現(xiàn)產(chǎn)氣少，供氣不穩(wěn)定等問題。為了解決冬天沼氣發(fā)酵不足，熱能利用效率低下的難題，本項目開展了采用太陽能熱利用與沼氣結合的多元互補系統(tǒng)的相關研究。重點是解決沼氣系統(tǒng)保溫和增溫的問題。

沼氣系統(tǒng)的保溫措施，一是對于各種管路能地埋的則地埋，地上管路采用北方地區(qū)常規(guī)保溫方式實現(xiàn)；二是對厭氧消化罐、沼氣儲氣柜等，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料進行強化保溫。

沼氣系統(tǒng)的增溫措施，一是采用較高的物料濃度，在保證有機負荷不變的情況下，降低水的含量和物料增溫能耗；二是利用太陽能熱水器提供熱水向沼氣池供熱，以保證沼氣池正常工作。

1.3 仔豬利用地面輻射采暖的飼養(yǎng)試驗

試驗豬是本公司回龍牧場21日齡斷奶仔豬，分成試驗組和對照組，試驗組采用地面輻射采暖，對照組采用常規(guī)飼養(yǎng)方式，試驗時間為48 d，以試驗期平均增重、糞便含水率、成活率、料重比作為主要對比指標。

2 研究成果

2.1 選定了最佳加熱盤管敷設形式和熱水管間距

低溫熱水地面輻射供熱系統(tǒng)是在豬舍地面下敷設供暖管道，并通過60 ℃以下熱水來加熱地面，再由地面向室內(nèi)來散熱的一種供暖方式。地面通過對流換熱加熱周圍空氣的同時，還與四周的圍護結構進行輻射換熱，從而使圍護結構表面的溫度升高，其輻射換熱量約占換熱總量的50%。該系統(tǒng)又具有室內(nèi)溫度均勻，溫度梯度小，地面溫度相對穩(wěn)定，豬體感溫度舒適，豬舍有效面積利用率高，運行費用低，操作運行簡便，使用壽命長等特點。

低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)由地面散熱，室內(nèi)空氣對流弱，減少了豬體表的蒸發(fā)，室內(nèi)溫度垂直地面的分布曲線與豬體感覺舒適時的溫度曲線一致，使豬體感覺舒服，符合健康要求。同時，低溫熱水地面輻射供暖使室內(nèi)地面溫度均勻，室溫自下而上逐漸遞減，熱傳遞方式為輻射，不引起灰塵飛揚，空氣潔凈，不改變空氣濕度，減少水分蒸發(fā)。這種方法不易造成潮濕空氣對流，使得室內(nèi)十分潔凈衛(wèi)生，改善豬舍環(huán)境。

在對仔豬行為習性觀察的基礎上，根據(jù)本公司及浙江一些規(guī)模養(yǎng)豬場的保育舍采暖設計、供熱效果評估，我們采用“回”字型的地板加熱盤管敷設，間距確定為20 cm；由于每欄保育舍的實際面積比較大，為了熱能有效利用，我們集中在仔豬采食和睡臥區(qū)域（2×4）m2的范圍進行管道鋪設；選擇以聚丁烯為原料，具有堅韌性好、抗凍、耐熱、抗沖擊性等諸多優(yōu)點的新穎塑料管，確保了熱的傳遞和良好輻射。

表1 地面輻射采暖的仔豬飼養(yǎng)試驗

2.2 建立了太陽能與沼氣結合的互補供熱系統(tǒng)

采暖系統(tǒng)的熱源主要是利用豬場自產(chǎn)的沼氣，通常情況下，在寒冷季節(jié)沼氣池會出現(xiàn)產(chǎn)氣少，供氣不穩(wěn)定等問題。針對這些在江南地區(qū)普遍存在的問題，本項目采用了太陽能熱利用與沼氣結合的互補系統(tǒng)。在沼氣池溫度下降到不能正常啟動供氣時，利用太陽能熱水系統(tǒng)向沼氣提供熱量，啟動沼氣正常工作，同時太陽能熱水系統(tǒng)還可以直接參與低溫熱水地面輻射供熱循環(huán)。厭氧消化反應過程受溫度影響很大，本項目厭氧處理單元設計為中溫，溫度控制范圍為35～38 ℃。為了保證厭氧反應在冬季仍可正常運行，公司對本系統(tǒng)實施了整體保溫措施，同時還對厭氧消化罐進水進行增溫處理。

2.3 地面輻射采暖的仔豬飼養(yǎng)試驗技術數(shù)據(jù)

地面輻射采暖的仔豬飼養(yǎng)試驗結果見表1。

3 項目實施建設經(jīng)驗

由于南方地區(qū)冬季氣溫變化特點，熱水管進口到保育舍地面的距離在2～3 m以內(nèi)為佳，這就要求沼氣管和熱水器在保育舍內(nèi)墻壁上，本項目距離為2～2.5 m，有效地減少了熱損失，提高了熱能的輻射，否則由于熱損失，達不到有效的地面溫度。

建設低溫熱水地面輻射供熱系統(tǒng)如果能夠與仔豬保育舍的屋頂處理（吊頂保溫）結合，效果更好。

無論是新建豬場和老場改造，仔豬保育舍有輻射供暖系統(tǒng)的區(qū)域最好與其它沒有供暖系統(tǒng)的區(qū)域保持一定的落差，高度控制在12～15 cm左右為佳。

4 取得的主要經(jīng)濟效益

1）截至2009年8月31日，本項目已建設低溫熱水地面輻射供熱系統(tǒng)面積2 200余m2，地面溫度一般在（24±1.5）℃，室內(nèi)溫度可達（22±3.5）℃，有效地改善了仔豬的保育生活環(huán)境。

2）仔豬成活率提高了6%～8%；按本場年出欄15 000頭計算，多成活900頭，按每頭豬售價500元算，可相對增加收入45萬元。

3）豬的生長速度加快，料肉比下降了5.8%；按每頭豬100 kg體重出售計算，每頭豬可節(jié)省飼料15 kg，按平均飼料價格2.8元/ kg，每頭豬可減少成本42元。本場年出欄15 000頭，凈增直接經(jīng)濟效益63萬元。

4）共節(jié)約用煤200 t，用電5萬 kw·h，凈增直接經(jīng)濟效益16萬元。