淺析鐘樓豬舍的通風效果

毛雪杰，張利斌，刁小南，高繼偉

（北京京鵬環宇畜牧科技股份有限公司，北京 100094）

近年來，國家在耕地保護方面出臺了一系列政策，收緊了種植業和養殖業用地政策。鐘樓豬舍采用豬舍大跨度集中化飼養模式的建筑設計，將各階段豬群分單元集中布置，相對于傳統豬場單棟分散建設模式，在一定程度上有效解決了土地占地面積大的問題，從飼養角度來說，更有利于飼養員對豬群的管理。目前對傳統豬舍環境與通風方面的研究較多。劉晨晨等[1]對保育豬舍冬季舍內環境及通風優化設計進行了研究，發現根據不同開窗數量和開窗大小設計的4種不同進風模式，基本可以滿足冬季保育仔豬對舍內環境參數（氣流速度、溫度和相對濕度）的生長需求，而對于仔豬迎面風速過大的現象，可通過設置擋風板有效減弱迎面風速的不利作用。李鯤鵬等[2]對豬舍自動通風系統的應用效果進行了探究，結果表明夏季進風端與出風端溫差達7 ℃，豬舍清洗消毒工作應安排在上午或中午，更有利于水汽及時排出。李修松等[3]對比地下風道進風模式和吊頂進風模式在保育舍冬季通風的應用效果，發現地下風道進風模式下舍內環境更好。但未見鐘樓豬舍在相關方面的研究。本文對鐘樓豬舍的通風模式以通風效果進行探究，以期為鐘樓豬舍相關研究提供理論支撐。

1 豬舍常見通風模式

負壓通風、正壓通風以及微正壓通風都屬于機械通風，是借助機械動力將豬舍內外的空氣進行交換的通風方式。自然通風是早期豬舍應用較多的通風方式。隨著豬場的規模化與集約化發展，目前大型豬場普遍采用機械通風。

1.1 負壓通風

負壓通風是通過風機將舍內的污濁空氣抽出，同時舍內的空氣壓力下降，由于豬舍內外存在氣壓差，舍外的新鮮空氣進入舍內，由此實現舍內外空氣交換。縱向通風、橫向通風、垂直通風是負壓通風的幾種常見形式。縱向通風又稱隧道式通風，風機與濕簾分別安裝在豬舍山墻兩側，舍外新鮮空氣通過濕簾端進入舍內，污濁空氣從風機端排出舍外。橫向通風是將風機安裝在豬舍側墻。垂直通風是舍外新鮮空氣通過豬舍檐口進入吊頂區域，從吊頂小窗進入舍內，污濁空氣通過屋頂煙囪風機排到舍外。

實際應用中，縱向通風多用于豬舍夏季通風，垂直通風多用于豬舍冬季通風。負壓通風對豬舍的密閉性要求較高，當豬舍的密閉性較差時，其降溫效果會大打折扣[4]。

1.2 正壓通風

正壓通風是通過風機將舍外的新鮮空氣抽入舍內，同時舍內的空氣壓力上升，由于豬舍內外壓差，舍內的污濁空氣排到舍外，由此實現舍內外空氣交換。正壓通風在實際應用中對豬舍的密閉性要求不高，但相比設備成本，正壓通風的成本要略高于負壓通風。

1.3 微正壓通風

微正壓通風是指豬舍進出風均采用風機，進風端風機風量略大于出風端風機風量（正壓風機風量和負壓風機風量一般按照1∶0.8配置），豬舍整體處在一個微正壓的環境狀態。微正壓通風多應用于公豬舍，由于公豬舍生物安全級別較高，在工藝設計上多會在進風端增加空氣過濾，以保證豬舍進風空氣的安全性。公豬舍夏季通風路徑：新鮮空氣由正壓風機進入豬舍，經過過濾器、濕簾、上下活動窗，污濁空氣通過負壓風機排到舍外；冬季通風路徑：新鮮空氣由正壓風機進入舍內，經過過濾器、濕簾、吊頂、吊頂小窗進入豬舍，污濁空氣通過側墻變速風機排到舍外。相比正壓通風、負壓通風模式，微正壓通風模式應用較少。

1.4 鐘樓豬舍通風模式

鐘樓豬舍的通風模式有別于傳統豬舍，為保障進風流暢，在中間通廊上方做鐘樓結構；為保障通風的均勻性，舍內做吊頂。不同季節通風路徑略有不同，為保證降溫效果及過舍風速，夏季采用縱向通風模式，路徑如圖1左側所示，新鮮空氣從中間通廊頂部鐘樓兩側的進風口進入，經過通廊頂部的進風窗、濕簾進入舍內，污濁空氣從風機端排到舍外；冬季采用垂直通風模式以保證豬舍內通風均勻性，路徑如圖1右側所示，新鮮空氣從中間通廊頂部鐘樓兩側的進風口進入，通過吊頂上方的冬季進風口、豬舍吊頂小窗進入舍內，污濁空氣從煙囪風機排到舍外；春秋過渡季節采用聯合通風模式[5]。

圖1 鐘樓豬舍通風路徑

鐘樓豬舍在建筑設計上注重保溫隔熱功能，以確保實現較好的通風效果。外墻標高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合保溫板，材料選用與建筑結構的設計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結構的夏季隔熱性能研究中發現，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的隔熱效果較不加外保溫層更好。

2 鐘樓豬舍的應用及通風效果分析

為探究鐘樓豬舍的實際通風效果，以分娩單元為研究對象，闡述其設計依據以及設計目標，然后使用溫濕度測定儀和風速測定儀對分娩單元進行數據測定，以探究鐘樓豬舍的通風效果。

2.1 鐘樓豬舍的應用

數據測定于山西某豬場，該豬場位于山西省永濟市張營鎮，該地區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 ℃。該項目采用鐘樓豬舍模式，基于分娩單元的研究，以下對分娩單元通風設計進行簡要介紹。

該豬場基礎母豬1 200頭，分娩共設計8個單元，每單元30頭。舍內分娩欄尺寸為2.4 m×1.8 m；豬舍前端預留1.2 m，風機端預留0.9 m；靠墻走道寬度為0.8 m，中間走道寬度為0.9 m。

豬舍通風設備根據所需要的通風量進行確定。通風量的確定需要計算3種通風需求，取最大值。計算方式如下：

取各通風量最大值，分娩單元配備濕簾4.8 m×1.5 m、2臺36風機、1臺36變速風機，可滿足分娩單元的通風需求。不同豬生長階段對豬舍內溫度與濕度要求不同，不同豬舍類別其空氣溫度與相對濕度要求[7]如表1所示。

表1 豬舍空氣溫度與相對濕度要求

2.2 數據測定設計

為更準確地測量豬舍環境相關參數，將溫濕度測定儀放置高度設置為1 m左右，并分別放置于豬舍長度1/3、2/3處，如圖2所示，且要充分考慮放置位置，避免豬拱到測試儀器。風速測定儀在分娩單元選取5個點，如圖3所示，在特定時間段測量并記錄風速。

圖2 溫濕度測定儀測定點

圖3 風速儀測定點

測量儀器型號有：197-DTH溫濕度自動記錄儀，具體參數設計為溫度范圍-40～80 ℃，溫度精度±0.4 ℃，濕度精度±5% RH；希瑪AR866B風速儀，參數設計為風速測量范圍0～30 m/s，風度測量誤差±1%。

2.3 測定數據分析

測定時間段為8月9—28日，共20 d。分別對舍內溫度與舍外溫度測定點、舍內濕度測定點以及風速測定點的數據進行統計分析，驗證鐘樓豬舍通風效果。

2.3.1 舍內溫度測定數據分析 取8月9—28日數據，舍內溫度測定點1、點2以及舍外溫度數據對比如圖4所示。

舍內溫度對豬生長發育至關重要。當溫度較低時，豬需要將采食的一部分飼料轉化為熱能，加快自身的新陳代謝以維持正常體溫，導致日增重下降；當溫度較高時，豬的采食量會下降，同樣影響日增重量[8]。因此，在豬舍通風設計中應嚴格控制豬舍溫度。

從圖4可以看出舍外溫差較大，當舍內溫度控制在一個相對平穩的狀態，波動幅度較小。哺乳母豬舍舒適溫度范圍為18～22 ℃，高臨界溫度為27 ℃。通過計算可知測溫點1的平均溫度為25 ℃，測溫點2的平均溫度為26 ℃，均在豬耐受溫度范圍之內，而分娩舍智能環控的溫度設定是24 ℃，其實際測定溫度較舍內溫控條件略高1～2 ℃，智能環控測溫點滿足24 ℃，但測溫點未能滿足24 ℃溫度設定，說明舍內存在溫度的不均勻性，產生這一現象的原因可能是舍內欄體、豬只等干擾氣流，造成風速不均勻，進而影響舍內不同位置的溫度。

圖4 豬舍內外溫度對比

本文分析所用有效數據共5 760個，測溫時間屬于當地夏季相對較熱的時間段，測溫點1溫度區間≤25 ℃、25～26 ℃、26～27 ℃、＞27 ℃的數據占比分別為41.9%、34.2%、17.4%、6.5%，說明分娩舍測溫點1周圍溫控效果較好；相較于測溫點1，測溫點2溫度區間≤27 ℃的數據占比僅80.6%，說明測溫點2局部溫控效果較差。測溫點1位置靠近濕簾端，測溫點2位置靠近風機端，從檢測數據來看，測溫點2的溫度普遍高于測溫點1，說明濕簾端的降溫效果要優于風機端。

2.3.2 舍內濕度測定數據分析 豬舍濕度變化對豬的影響是建立在溫度基礎之上的，濕度與溫度協同作用，主要影響機體散熱[9]。控制舍內濕度對豬只生長至關重要，當舍內濕度較大時，水汽壓差小，使得蒸發散熱能力變差，直接導致豬只增重減緩。在低溫高濕環境下，豬皮膚導熱系數升高，保溫性能降低，熱調節能力下降，影響日增重。因此，合理控制豬舍濕度對豬的生長發育至關重要。

從圖5可以看出，舍外濕度數據波動較大，當舍內濕度控制在一個相對平穩的狀態，波動幅度較小。哺乳母豬舍濕度舒適范圍為60%～70%，高臨界濕度為80%。通過計算可知，濕度測定點1的平均濕度為72%，點2的平均濕度為70%，均在豬耐受濕度范圍之內。

圖5 豬舍內外濕度對比

從數據分布比例來看，測定點1和點2濕度高于60%且低于80%的數據占比分別為87.92%、98.13%，說明豬舍整體濕度控制較好，且點2周圍的濕度控制相比點1較好。

2.3.3 舍內風速測定數據分析 將風速測速儀放置在分娩單元的5個測速點，分別對豬只高度、1.6 m、2.1 m 3個高度進行測量，并記錄結果。從表2可以看出，1.6 m高度風速要高于豬只高度、2.1 m高度的風速，豬只高度測到的風速相對較小，可能是由于豬只阻礙了風的流動，導致風速較小。數據表明，1.6 m高度時風速較大，而在豬只高度與2.1 m測量高度時風速較小。測速點3在1.6 m高度的風速（＜0.1 m/s）相對較低，可能由于測量日期不同，舍外氣溫較低，其舍內風機處于待機狀態。

表2 豬舍測速點平均風速

越靠近風機端風速越小，豬舍兩側測速點4和點5的風速相對豬舍中間位置較小，整個分娩單元風速存在不均勻性。適宜豬生長的舍內環境是由多個因素決定的，首先要嚴格控制好舍內濕度，保證豬需要的呼吸量，其次通過控制風速達到豬舍溫度、濕度、空氣質量等目標要求。

3 結論及展望

通過對豬舍常見通風模式的應用及優缺點的介紹、鐘樓豬舍通風模式的闡述、鐘樓豬舍通風效果數據測定方法介紹以及數據分析得知，分娩舍內溫度整體較為平穩，測溫點1和點2溫度≤27 ℃的數據占比分別為93.5%、80.6%，說明濕簾端降溫效果優于風機端；舍內濕度整體控制較好，濕度測定點1和點2濕度高于60%且低于80%的數據占比分別為87.92%、98.13%，說明風機端濕度控制效果優于濕簾端；分娩單元整體風速存在不均勻性，風速從濕簾端到風機端逐漸降低，在1.6 m處的風速大于豬只高度以及2.1 m高度，豬舍兩側風速小于豬舍中間位置，整體呈現不均勻性。以上結果表明，豬生長受到舍內溫濕度、風速、光照、有害氣體等各因素的相互影響，舍內環境由多因素決定，因此要綜合考慮舍內各因素之間的影響后對豬舍環控進行系統設計。

通過對鐘樓豬舍通風模式的介紹和測定數據分析可知，鐘樓豬舍通風效果相對較好，夏季能夠為豬生長提供良好的溫濕度和風速環境，但其他類型豬舍的通風效果還有待探究。