地源热泵供暖系统在密闭式育雏舍的应用效果研究

李俊营，朱油彩，詹 凯＊，刘 伟，韩 涛

（1.安徽省农业科学院 畜牧兽医研究所，安徽 合肥230031；2.安徽农业大学 动物科技学院，安徽 合肥230036；3.安徽皖西麻黄鸡禽业有限公司，安徽 六安237400）

在蛋鸡生产中，雏鸡舍、孵化室以及维持适合蛋鸡生产所需的产蛋舍温度等皆需要供暖。当前，蛋鸡养殖场供暖的主要能源是煤炭，少数采用电能或沼气等作为供暖能源［1-2］。在我国的能源消费结构中，煤炭消费比例一直维持在65%以上，无疑会增加CO2的排放量［3］。因此，为了减少畜禽养殖场能源消耗和CO2排放量，应努力在畜禽养殖场生产中应用可再生能源。

地源热泵系统是一种利用地球表面浅层水源（如地下水、河流和湖泊）和土壤源中吸收的太阳能和地热能，采用热泵原理，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵技术是一种新型的清洁可再生能源技术，至2005年，全球33个国家已安装了130万台地源热泵装置，总装机15 723 MW，是2000年的2.98倍。目前，该技术已经作为中国鼓励推广的节能环保技术列入多项推广计划，在全国多个地区民用建筑上投入使用［4］，并且在设施农业中，如日光温室得到广泛应用［5-7］，然而在畜牧水产养殖业上的应用则刚刚起步，如河北省滦平县种猪场、杭州志伟畜禽有限公司以及杭州萧山海天水产养殖有限公司采用地源热泵技术实现了猪、鸡和中华鳖的供暖，效果良好［8-11］。本试验研究了地源热泵系统供暖的密闭式鸡舍的温热环境参数变化和雏鸡生长发育状况，分析了其供暖效果，为地源热泵系统在蛋鸡生产上的推广应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 地源热泵系统

本试验使用的地源热泵系统为DRHBG地下水源热泵系统，用于满足2栋育雏育成鸡舍约3 000 m2左右的建筑面积供暖需要。地源热泵机组（型号为SRBLG 90A）位于两栋育雏育成舍之间，主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组成。压缩机为半封闭式螺杆式，制冷／制热功率为17.5／24.8 k W。制冷剂为R134a，充注量为28 kg；蒸发器和冷凝器均为壳管式换热器。该系统在鸡舍内南北侧墙各分布17个散热体，东西各2个，上面为9个，侧墙上相邻散热体之间距离2.24 m，离地高9 cm。需要制热时，地下水输送到水源热泵机组的蒸发器中，通过热泵将低位热能提高其能位，对鸡舍供暖。地源热泵鸡舍环境控制系统如图1所示。

1.2 试验鸡舍概况与饲养管理

试验在安徽皖西麻黄鸡禽业有限公司种鸡场进行，该鸡场位于东经116.18°，北纬32.09°。试验鸡舍长75 m，宽15 m，檐高3.3 m。屋顶为彩钢夹芯板结构，隔热层为10 cm厚的聚苯板，墙体厚24 cm由粘土砖砌成，每面侧墙上安装13个应急通风窗，规格为27 cm×54 cm。鸡舍前端安装湿帘，面积为20 m2，育雏期间使用农用塑料薄膜密封；末端安装4台直径为1.0 m的风机。鸡舍内安装三列三层叠层式育雏育成笼，行车式自动喂料系统，乳头式自动饮系统，传送带式清粪系统，每4 d清粪一次。试验鸡舍饲养的家禽品种为淮南麻黄鸡，雏鸡饲养管理按照种鸡场制定的饲养管理制度进行饲喂。1～3周饲养密度为74只／m2，4～6周饲养密度为37只／m2。

图1 地源热泵系统示意图Fig.1 Sketch map of ground-source heat pump system

1.3 测定指标

试验于2012年2月1日～3月13日进行。鸡舍内环境参数测定项目包括温度、湿度和氨气浓度等指标。所用仪器为温湿度数据记录仪（HOBOU12-012型，美国Onset HOBO公司）和氨气气体检测管（1～30 mg／m3，北京市劳保所科技发展有限公司）。在舍内均匀布置9个测定点，测定点距地高1.5 m（见图3），育雏期间（1～6周）每天8∶00、14∶00、18∶00测定温度、湿度和氨气浓度。同时在试验鸡舍外部测定大气温度和湿度。

每周末使用电子台秤测定鸡只体重，每次测定100只，公母各半。每天记录死淘鸡只数，统计死淘率。

图2 鸡舍中测定点的位置Fig.2 Position of measuring points in the poultry house

1.4 数据处理

试验数据处理与分析采用SPSS 20.0软件进行，采用邓肯氏进行多重比较，试验结果以平均数±标准差表示，P＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 试验鸡舍内外温度的变化

采用地源热泵系统供暖的密闭式鸡舍1～6周龄温度测定结果见表1。鸡舍内第一周平均温度达到32.49℃，能够满足雏鸡的生长发育要求。随着雏鸡日龄的增加，育雏舍温度应逐渐降低，每周降低2～3℃。鸡舍内平均温度实际测定结果表明，从第3周开始，鸡舍内温度均高于育雏期要求温度2～3℃，这一方面表明地源热泵系统的供暖效果较好，另一方面也反映了育雏期生产管理存在问题，应根据育雏要求加强地源热泵的操作管理，降低能源消耗。在育雏期间，同一时间不同测定点温度也不相同，鸡舍内不同测定点的温差变化范围为1.81～3.40℃，鸡舍中间位置的平均温度稍高于鸡舍两端的温度。

试验期间鸡舍内外温度对比如图3所示。试验期间鸡舍外部平均气温为4.21℃，温度变化范围为2.50～6.43℃，其中第一周最低（2.50℃），第六周最高（6.43℃）。试验鸡舍内温度从第一周起，呈逐渐下降的趋势，而且鸡舍内温度明显高于鸡舍外的温度。表明采用地源热泵系统为密闭式鸡舍供暖，能够满足雏鸡的生长发育要求。

表1 1～6周鸡舍内温度变化状况／℃Table 1 The variation of temperature from 1st to 6th week in the poultry house

图3 室外和试验鸡舍内的温度变化曲线Fig.3 Air temperature curves in and outside experimental poultry house

2.2 试验鸡舍内外相对湿度的变化

育雏期鸡舍内相对湿度的测定结果见表2。育雏期鸡舍内的相对湿度要求为60%～70%，育雏舍内相对湿度测定结果低于雏鸡培育的相对湿度要求，第1～4周相对湿度均低于40%，处于低湿状态；第5～6周相对湿度有所增加，但也低于育雏期要求。同一时间不同测定点相对湿度测定结果也不相同，如在第1～3周测定点7的湿度显著高于测定点3（P＜0.05）。育雏舍前端的相对湿度均高于中间和后端位置，鸡舍中央的相对湿度较低。

试验期间鸡舍内外相对湿度变化如图4所示。试验期间鸡舍外部温度变化范围为71.43%～83.86%，舍外相对湿度较大，处于高湿状态。试验期间舍外湿度明显高于试验鸡舍内的湿度。育雏舍是密闭式鸡舍，舍外湿度高对鸡舍无明显影响。

2.3 不同周龄试验鸡舍内氨气浓度的变化状况

在育雏的前两周，鸡舍内的氨气浓度过低，无法测出。随着鸡群日龄的增加，同一测定点的鸡舍内的氨气浓度有逐渐增大的趋势（见表3）。同一时间不同测定点氨气浓度测定结果也不同，鸡舍中间位置的氨气浓度显著高于鸡舍两端位置，且以鸡舍中央位置最高（测定点5），测定点5的氨气浓度高于测定点1、3、4、6和9（P＜0.05）。第6周时测定点5的氨气浓度最高达到7.57 mg／m3，低于《畜禽场环境质量标准》（NY／T 388-1999）中的参考值10.0 mg／m3。

2.4 雏鸡生长发育情况

采用地源热泵系统供暖的育雏育成舍雏鸡不同周龄的体重见表4。由表4可知，在1～6周期间，雏鸡的体重增长符合该品种标准。在死淘率上，除了第一周高达0.86%外，其他周龄均低于0.2%。整个育雏期间的死淘率为1.55%，死淘率较高的原因可能是鸡苗为种鸡场自行孵化，未将弱雏挑出，同时雏鸡作为后备种鸡饲养，对雏鸡质量要求相对较高，因而导致淘汰弱雏的数量较多所致。

表2 1～6周鸡舍内湿度变化状况／%Table 2 The variation of relative humidity from 1st to 6th week in the poultry house

3 讨 论

图4 室外和试验鸡舍的相对湿度变化曲线Fig.4 Relative humidity curves in and outside experimental poultry house

在现代集约化蛋鸡生产中，育雏期间鸡舍的环境控制极为重要，环境条件控制不当将会导致雏鸡生长缓慢，影响雏鸡的生长发育和成活率，降低饲料转化率［13］。目前，我国蛋鸡育雏生产中常见的供暖方式主要有锅炉供暖、红外线供暖和煤炉供暖。近年来，随着规模化蛋鸡养殖场的不断涌现，采取什么样的供暖方式才能搞好育雏环境和培育健壮的雏鸡受到相关研究人员的关注。刘爱巧等［14］研究发现，通过在鸡舍建筑结构上采取保温墙，将供暖锅炉管道由原来安装在鸡舍的侧墙上改为安装在鸡笼下方，同时将鸡舍横向通风改为横纵结合的通风方式，育雏期（1～7周龄）大群成活率比改进前提高1.3%，平均体重增加（P＜0.05），均匀度提高（P＜0.05）。唐兴和等［15］在我国北方地区层叠式育雏舍采用地热供暖，到90 d左右时雏鸡成活率达到99%，育雏效果较好。沈国良等［9］发现，利用地源热泵装置鸡舍的仔鸡成活率提高3.7%，料肉比降低0.08，80日平均体重增加0.07 kg，经济效益明显提高。然而，供暖方式对育雏舍温热环境影响的研究较少。本研究发现，采用地源热泵系统供暖的密闭式育雏舍内温度能够达到雏鸡生长发育的要求；相对湿度较低，需要通过地面洒水或者其他方式提高相对湿度；育雏期间鸡舍内氨气浓度低于《畜禽场环境质量标准》（NY／T 388-1999）［16］。但是鸡舍内不同位置环境参数之间存在差异，鸡舍内不同测定点最大温差为3.4℃，鸡舍中心位置的温度相对较高，湿度相对较低，造成这种现象的原因可能与鸡舍内供暖系统散热体的安装位置以及饲养员在洒水增加鸡舍湿度时中间位置操作不便洒水量相对较少有关。鸡舍不同位置温湿度的差异，在一定程度上将会影响雏鸡的生长发育，导致群体均匀度降低，影响后期的产蛋性能。因此，在采用地源热泵系统供暖时，鸡舍中心位置可不设散热体，或者将可将该处的散热体水流量调小，减少该处的热量散发，同时要增加该处的洒水量，提高湿度。

表3 3～6周鸡舍内氨气浓度的变化状况（mg／m3）Table 3 The variation of ammonia＇concentration from 3rd to 6th week in the poultry house

表4 育雏期淮南麻黄鸡体重和死淘率Table 4 The body weight and mortality rate of Huainan partridge chicken during brooding period

地源热泵是一种具有加温制冷的双重功能的新型高效节能设备，温度可控性强，采用热泵技术可以节约大量的电能为建筑物进行供暖或者降温［18］。通常地源热泵消耗1 k W的能量，用户可以得到3 k W以上的热量［19］。采用地源热泵系统供暖时，雏鸡生长发育正常，表明使用采用地源热泵系统为雏鸡舍供暖是可行的，而地源热泵系统的制热系数和节能效果等经济指标尚未进行研究，因此，在蛋鸡育雏上利用地源热泵供暖经济上是否合适有待进一步深入研究。

采用地源热泵系统为雏鸡舍供暖，能够满足雏鸡生长的温度等环境要求，在供暖时要加强管理，提高鸡舍内的相对湿度，为雏鸡生长发育创造良好的环境。

［1］ 杨久仙，郭 彤，曹授俊，等.节能技术在养禽业中的应用［J］.安徽农业科学，2013，41（10）：4 386-4 387.

［2］ 马世强，孙加峰.育雏期加热设备的合理选择与运用［J］.家禽科学，2013（8）：23-25.

［3］ 吴季松，刘 斐.国内外温室气体排放的对比分析［J］.生产力研究，2009（13）：9-12.

［4］ 刘 清.地源热泵系统在南京地区的应用研究［D］.南京：南京理工大学，2012.

［5］ 柴立龙，马承伟，张 义，等.北京地区温室地源热泵供暖能耗及经济性分析［J］.农业工程学报，2010，26（3）：249-254.

［6］ 罗迎宾，蒋绿林.地源热泵温室系统的应用研究［J］.农机化研究，2007，4：59-61.

［7］ Sethia V P，Sharma S K.Greenhouse heating and cooling using aquifer water［J］.Energy，2007（32）：1 414-1 421.

［8］ 王美芝，刘继军，吴中红，等.地源热泵技术对规模化猪场节能减排的影响［J］.农业工程学报，2011，27（4）：251-254.

［9］ 沈国良.2012年地源热泵在家禽养殖中的应用［J］.现代农村科技，2013（2）：40-41.

［10］ 陈 凡，胡晓林，王 力，等.地源热泵在中华鳖温室养殖中的应用试验［J］.科学养鱼，2013（2）：50-52.

［11］ Choih C，Salim H M，Akter N，et al.Effect of heating system using a geothermal heat pump on the production performance and housing environment of broiler chickens［J］.Poultry Science，2012，91（2）：275-281.

［12］ 王吉庆，张百良.水源热泵在温室加温中的应用研究［J］.中国农学通报，2005，21（6）：415-419.

［13］ 刘 志.雏鸡育雏期间的环境控制［J］.中国畜牧杂志，2009，45（16）：65-66.

［14］ 刘爱巧，潘迎丽，高 敬.育雏舍环境控制系统改进前后育雏效果的比较［J］.中国畜牧杂志，2010，46（12）：57-59.

［15］ 唐兴和，李建磊，丁向阳，等.北方寒区层叠式育雏舍地热育雏效果的初步观察［C］／／第五届（2011）中国蛋鸡行业发展大会会刊，2011：181-183.

［16］ 中华人民共和国农业部.NY／T 388-1999畜禽场环境质量标准［S］.北京：中国标准出版社，1999.

［17］ 方 慧，杨其长，王 柟，等.浅层地热源节能技术及其在设施农业中的应用［J］.农业工程学报，2008，24（10）：286-290.

［18］ 贾孟立，侯中兰，赵廷林，等.地源热泵与常规供暖的经济性比较［J］.可再生能源，2005（123）：71-72.

［19］ 赵 军，戴传山.地源热泵技术与建筑节能应用［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009：3-5.