地下水源热泵系统在密闭式肉鸡舍的应用效果分析

王 鹏，白献晓，马慧慧，徐 彬，孙全友，李绍钰，魏凤仙*

(1.河南农业大学 牧医工程学院，河南 郑州 450002； 2.河南省农业科学院 畜牧兽医研究所，河南 郑州 450002)

地下水源热泵系统在密闭式肉鸡舍的应用效果分析

王 鹏1,2，白献晓2，马慧慧2，徐 彬2，孙全友2，李绍钰2，魏凤仙2*

(1.河南农业大学 牧医工程学院，河南 郑州 450002； 2.河南省农业科学院 畜牧兽医研究所，河南 郑州 450002)

为研究地下水源热泵系统供暖对规模化密闭式肉鸡舍环境参数及肉仔鸡生产性能的影响，选择3栋鸡舍为研究对象，每天8:00和20:00测定密闭式鸡舍内的温度、相对湿度和氨气水平，每周测定肉仔鸡的体质量，并统计死淘率。结果显示，在规模化肉鸡养殖生产过程中采用单井最大取水量100 m3/h、出水温度53 ℃的1 000 m地下水源热泵系统供暖，批出栏36 万只肉鸡养殖场供暖最远端肉鸡舍内温度为27.07～34.98 ℃，相对湿度为56.38%～64.98%，氨气水平为0.50～11.45 mg/m3，42日龄肉鸡出栏体质量较标准品种体质量低0.26%～3.30%，死淘率为4.34%～5.66%，表明地下水源热泵系统供暖在规模肉鸡养殖中可行。

水源热泵系统； 密闭式肉鸡舍； 环境参数； 肉鸡

当前，国际、国内都面临节能减排的巨大压力，我国在2011年3月16日正式发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要》中也特别指出，要调整优化能源结构，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系。积极发展太阳能、生物质能、地热能等新能源，促进新能源系统的推广应用。地热能是清洁、环保的新型可再生能源，资源储量大、分布广，通过热泵技术可以对其进行广泛开发利用，多用于夏季的制冷和冬季的供暖。

肉鸡生长期短，对鸡舍内环境温度要求较高。目前，我国肉鸡养殖过程中普遍采用的供暖形式是以燃煤为能源。电加热由于耗费比较大，很少甚至基本不被考虑使用；沼气加热尽管比较经济，但沼气使用技术还不成熟，且沼气供应不稳定，使用较少。煤炭的使用增加了CO2的排放量，加重了大气污染，近些年，我国加大了对煤炭使用的监管力度，鼓励使用新型清洁能源。当前，发达国家已广泛应用地下水源热泵供暖系统。我国地下水源热泵技术已广泛应用于设施农业温室[1-3]，而应用于畜牧养殖业的研究报道较少。鉴于此，以地下水源热泵供暖的肉鸡舍及肉仔鸡为研究对象，以肉鸡舍内环境温热参数及肉仔鸡生产性能等为研究目标，考察分析水源热泵在规模化肉鸡养殖中的供热效果，以期为以地下水源热水为供暖来源的肉鸡养殖模式的推广提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 地下水源热泵系统

采用地下水源热泵方案，地热井数量1眼，井深1 000 m，单井最大取水量为100 m3/h，地热井出水温度53 ℃，最小回灌量为100 m3/h，回水温度35 ℃。

1.2 试验鸡舍概况与饲养管理

试验于2016年2月1日—3月13日，在河南周口大用实业有限公司肉鸡示范场进行。试验场共有12栋鸡舍，选用该场供暖最远端相邻的3栋鸡舍开展试验。试验场鸡舍纵长120 m，横宽27 m，檐高4.3 m；鸡舍前端安装湿帘，面积为20 m2；鸡舍纵向通风，末端安装3台直径为1.0 m的风机。

供试鸡采用网上平养，即在鸡舍内水泥地面上60 cm加设棚架，在鸡床上铺设专用网片，肉鸡在整个生长期内都在其上采食、饮水。采用行车式自动喂料系统，乳头式自动饮水系统，全部试验鸡出栏后集中清粪。

本试验饲养的肉鸡品种为AA肉鸡，供试肉鸡由河南周口大用实业有限公司种鸡场提供，按照试验鸡场的管理制度执行肉仔鸡饲养管理。试验鸡共36万只，均匀分布在12栋鸡舍内，每栋3万只。试验期为42 d，公母混养，1～2周饲养密度为35只/m2，2～4周饲养密度为18只/m2，5～6周饲养密度为12只/m2。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 鸡舍内环境参数 在每栋鸡舍内前、中、后位置均匀布置3个测定点，测定点距地面高1.5 m，试验期间每天8：00和20：00检测不同测定点的温度、湿度和氨气水平。

采用温湿度数据记录仪(HOBOU12-012型，美国Onset HOBO公司) 测定温度、湿度；利用泵吸式氨气检测仪(GT901-NH3型，检测范围：0～75.89 mg/m3，深圳市科尔诺电子科技有限公司)测定氨气水平。

1.3.2 肉鸡生产性能 分别在每栋试验鸡舍内前、中、后位置均匀布置3个测定点，用电子台秤于周末8:00测定试验鸡只体质量(每7 d测定1次)，每个测定点圈50只鸡。每天记录各处理组死淘鸡只数，统计死淘率。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS 20.0软件对试验数据进行处理和分析，试验数据以平均数±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 试验鸡舍内温度的变化

由表1可知，采用地下水源热泵系统供暖，试验鸡舍内第1周平均温度可达34.05 ℃，最高温度为34.98 ℃，最低温度为33.45 ℃，较好地满足了AA肉雏鸡第1周32～35 ℃的生长发育适宜温度要求。同时，按照AA肉鸡饲养管理规程要求，随着肉鸡日龄的增加，每周应逐渐降低鸡舍内温度2～3 ℃，至第3周末降到27 ℃。本试验鸡舍内平均温度测定结果显示，在第5周和第6周，鸡舍内温度均在27.07 ℃以上，高于育雏期要求的24 ℃适温条件，这一方面反映了本试验鸡场在生产管理中存在着问题，应加强地下水源热泵的操作管理，控制鸡舍内热水流量，降低能源消耗；另一方面表明，本研究中地下水源热泵系统的供暖效果较好，有利于规模化肉鸡养殖场的供暖。

试验期间，不同栋试验鸡舍在相同时间、不同测定点的温度不同，同一栋试验鸡舍内的不同测定点也存在温差，其中，在鸡舍中间位置(测定点②)的平均温度稍高于鸡舍两端的平均温度(测定点①和③)，但差异不显著(除在第6周，1号鸡舍③号测定点温度显著低于②号测定点温度)。

表1 鸡舍内温度的变化 ℃

注：同列肩注不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

2.2 试验鸡舍内相对湿度的变化

从表2可以看出，在整个试验期，鸡舍内的相对湿度在56.38%～64.98%，试验过程中湿度条件控制较好，基本符合AA肉鸡生长发育最适60%～70%的相对湿度要求。在不同时间点，各鸡舍内相对湿度平均值差异不显著。相同时间、不同测定点的相对湿度测定结果不相同，如在1号鸡舍内测定点③的相对湿度数值远高于其他测定点(①和②)；而2号和3号鸡舍，鸡舍中央的测定点②相对湿度较低。经检查发现，1号鸡舍内乳头饮水器水线存在漏水的情况，在测定点③漏水严重且一直没被饲养员发现，表2中1号鸡舍测定点③各周数据不予统计。

表2 鸡舍内相对湿度的变化 %

2.3 试验鸡舍内氨气水平的变化

不同周龄试验鸡舍内氨气水平变化情况见表3。在第1周，各测定点氨气水平未被检出，表明试验鸡舍内空气质量良好。而随着试验期的延长，鸡群日龄增加，鸡舍内的氨气水平有逐渐增大的趋势，整个试验期，试验鸡舍内氨气水平在0.50～11.45 mg/m3。在第5周和第6周，鸡舍内氨气水平明显升高。这可能与试验场采用的清粪模式有关，随着试验期的延长，鸡舍内粪便增多，受微生物作用，产生氨气的量增多。同一试验鸡舍内同一时间、不同测定点的氨气水平测定结果不同，其中，试验鸡舍中间位置的氨气水平显著高于试验鸡舍两端位置，且以试验鸡舍中间位置为最高值(1号、2号、3号鸡舍对应的测定点②，1号鸡舍测定点③除外)。试验至第6周末，1号试验鸡舍测定点③的氨气水平最高，达到11.45 mg/m3，高于国家标准(GB/T 18407.3—2001)《农产品安全质量无公害畜禽肉产地环境要求》参考值10.0 mg/m3。这与1号鸡舍测定点③相对湿度高有关，表明鸡舍内高湿度使氨气水平升高。

表3 鸡舍内氨气水平的变化 mg/m3

2.4 肉仔鸡的生产性能

从表4可以看出，在第1～6周，肉仔鸡的体质量增长稍偏低于本品种标准，其中，1、2、3号鸡舍42日龄肉鸡出栏体质量分别低于标准品种体质量3.30%、1.42%和0.26%。在整个试验期间，肉仔鸡的死淘率为4.34%～5.66%，各试验鸡舍死淘率差异不明显。

表4 肉仔鸡生产性能的变化

3 结论与讨论

鸡舍内的环境条件主要包括温度、湿度、饲养密度、光照、饲养方式、通风条件、空气中有害气体浓度以及粉尘、声音和微生物含量等。鸡舍的内环境控制极为重要，若鸡舍内环境条件控制不当将会导致雏鸡生长缓慢，降低雏鸡的生长发育速度和成活率，使料肉比提高。鸡舍内温度达标是进行肉鸡养殖的前提，温度是肉鸡养殖生产过程控制的主要环境因子之一，温度的高低直接影响肉鸡的生产性能和死淘率，尤其是鸡舍内第1周的鸡舍内温度。高温使肉仔鸡采食量降低，研究发现，与20 ℃鸡舍温度相比，肉鸡在35 ℃高温中的采食量和生长率分别降低13%和32%[4]。低温易诱发后期肉鸡腹水症，在单纯的低温环境下，试验组的腹水综合征发病率比对照组高6.33%[5]。本试验中，各鸡舍内第1周平均温度可达34.05 ℃，最高温度为34.98 ℃，最低温度为33.45 ℃，能够较好地满足AA肉雏鸡第1周32～35 ℃的生长发育适宜温度要求。而在试验第5周和第6周平均温度与鸡舍内温度要求有偏差，这可能与肉鸡养殖过程中对鸡舍内温度的要求较难控制有关。这与其他采用地下水源热泵供暖可以达到预定温度条件的报道不完全一致。张晓慧等[6]研究了地下水源热泵系统在冬季日光温室应用的效果，结果显示，地下水源热泵温室内的平均气温比对照温室高13.7 ℃，平均相对湿度比对照温室低20%。柴立龙等[1]研究发现，采用地下水源热泵系统在温室供暖，供试温室夜间可以有效维持室内空气温度在18 ℃以上，可保持室内湿度在70%～ 80%，并能有效避免普通日光温室夜间出现的高湿状况。同时，本试验中，同一试验鸡舍内不同测定点温度有偏差，表明肉鸡舍内温度控制难度高于普通农业温室供暖，需要更高的技术手段和设备条件。

湿度对肉仔鸡生长性能的影响各研究报道结果不尽一致[7]。通常认为，湿度对肉仔鸡的影响是与温度共同起作用的，但Yahav[8]研究认为，即使在适宜的环境温度条件下(28 ℃和32 ℃)，60%～65%相对湿度条件下肉仔鸡仍能获得较多的饲料采食量和增质量。本试验中，在整个试验期，鸡舍内的相对湿度在56.38%～64.98%，基本符合AA肉鸡生长发育最适60%～70%的相对湿度要求，表明采用地下水源热泵供暖可以满足肉鸡养殖湿度条件。鸡舍内环境因子具有相互影响的特性[9-10]，如高湿条件趋于增加氨气的释放，高湿度有利于更多微生物降解，这与本试验中高湿度测定点氨气水平高的结果一致。

生产性能指标是反映鸡舍内环境条件、营养水平及饲养管理等最为直接的指标。本试验结果显示，各鸡舍42日龄肉鸡出栏体质量分别较标准品种体质量低3.30%、1.42%和0.26%，在整个试验期间，肉仔鸡的死淘率为4.34%～5.66%，表明本试验场鸡舍内环境条件良好。因此，在规模化肉鸡养殖生产过程中采用地下水源热泵系统供暖，能够满足肉鸡生长的温度环境要求。

周风珍[11]研究表明，一般鸡舍内的氨气平均水平在3.80～31.92 mg/m3，其中有大约25%的鸡舍内氨气水平超过了国家标准推荐值10.0 mg/m3。本试验中，除1号鸡舍③号测定点第6周的氨气水平超标外，其他不同时间及不同测定点的氨气水平均可控制在国家标准(GB/T 18407.3—2001)规定范围之内，表明本试验鸡舍内环境条件控制良好，使用地下水源热泵技术供暖可以控制肉鸡舍内养殖有害气体氨气水平要求。因此，本试验中，在规模化肉鸡养殖生产过程中采用单井最大取水量100 m3/h、地热井出水温度53 ℃的1 000 m地热下源热泵系统供暖，批出栏36 万只肉鸡养殖场供暖最远端肉鸡舍内温度为27.07～34.98 ℃，可以满足肉鸡生长温度要求，地下水源热泵系统供暖在肉鸡规模养殖中可行。

地下水源热泵技术供暖前期投资较大，在畜牧养殖场采用地下水源热泵供暖经济上是否可行还需要开展进一步的研究。罗迎宾等[12]的研究表明，采用地下水源热泵水产养殖技术比传统的供热技术节能 50%以上，地下水源热泵技术在水产养殖恒温系统中完全具有可行性。根据我国现行的煤电价格，田丰果等[13]在天津温室内采用地下水源热泵供暖的平均运行费用约21.8元/m2，比燃煤取暖和电取暖费用低。在畜牧养殖中采用地下水源热泵系统供暖可节约燃煤资源，减少环境污染，社会环保效益显著，发展前景广阔，市场潜力巨大。进一步开展供暖模式与养殖场使用年限、养殖规模及额外静态投资回收期之间的关系研究，以优化出供暖模式与肉鸡养殖场投资规模及鸡舍投资使用年限的关系最佳比例，将会加快地下水源热泵系统供暖在养殖场的推广和应用。

[1] 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.

[2] 方慧,杨其长,孙骥.地源热泵在日光温室中的应用[J].西北农业学报,2010,19(4):196-200.

[3] 方慧,杨其长,孙骥.地源热泵—地板散热系统在温室冬季供暖中的应用[J].农业工程学报,2008,24(12):145-149.

[4] Donkoh A.Ambient temperature:A factor affecting performance and physiological response of broiler chickens[J].International Journal of Biometeorology,1989,33(4):259-265.

[5] 韩博,王小龙.低温致肉鸡腹水综合征及用L-精氨酸的预防[J].中国兽医学报,2003,23(1):78-81.

[6] 张晓慧,陈青云.地源热泵空调系统在日光温室中的加温效果[J].上海交通大学学报(农业科学版),2008,26(5):436-439.

[7] Jones T A,Donnelly C A,Stamp D M.Environmental and management factors affecting the welfare of chickens on commercial farms in the united kingdom and denmark stocked at five densities[J].Poultry Science,2005,84(8):1155-1165.

[8] Yahav S.Relative humidity at moderate ambient temperatures:Its effect on male broiler chickens and turkeys[J].British Poultry Science,2000,411(1):94-100.

[9] 刘胜洪,程驹,郭长江,等.微生物除臭菌对改善畜禽养殖场环境的应用初探[J].天津农业科学,2011,17(4):25-27.

[10] 刘卫东,宋素芳,王雷.小肽制品对商品肉仔鸡生产性能的影响[J].河南农业科学,2006(1):113-114.

[11] 周风珍.鸡舍氨浓度对肉仔鸡免疫性能和肉品质影响的研究[D].广州:华南农业大学,2003.

[12] 罗迎宾,梁路军,季柳金,等.地源热泵在水产养殖恒温系统中的应用研究[J].中国建设信息·供热制冷,2010(1):59-61.

[13] 田丰果,贺莹,孙铁方,等.水源热泵在温室大棚温度调节中的应用[J].北方园艺,2008(12):91-93.

Effect of Heating System by Water-source Heat Pump on Confined Poultry House

WANG Peng1,2,BAI Xianxiao2,MA Huihui2,XU Bin2,SUN Quanyou2,LI Shaoyu2,WEI Fengxian2*

(1.College of Animal Science and Veterinary Medicine,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China; 2.Institute of Animal Husbandry and Veterinary Science,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China)

To study the effect of heating by water heat pump system on the environmental parameter and growth performance of broiler in confined poultry house.Three poultry house were empolyed to caryy out the experiment.The temperature,relative humidity and ammonia concentration in the house were measured at 8:00 and 20:00 every day.The body weight and mortality rate of the broilers in the house were also measured.The results showed that in the production process of large-scale broiler breeding,in a farm with scale of raise 360 thousands chickens in one batch.Heating by water-source heat pump system with 1 000 meters geothermal well(The maximum water intake in one well was 100 m3/h,the water temperature was 53 ℃) could keep the temperature of the outermost poultry house at 27.07—34.98 ℃,the relative humidity at 56.38%—64.98% and the ammonia concentration at 0.50—11.45 mg/m3.The weight of 42 d broilers,raised in the heating poultry house,were lower than the standard weight of the same variety of broilers(0.26%—3.30%),and the mortality rate were about 4.34%—5.66%.In conclusion,in scale broiler breeding,heating by water-source heat pump system was feasible.

water-source heat pump system; enclosed poultry house; environment parameters; broilers

2016-10-22

“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAD39B0402)；国家现代农业产业技术体系项目(CARS-42)

王 鹏(1992-),男,河南商丘人,在读硕士研究生,研究方向：家禽营养与调控。E-mail:951337607@qq.com

*通讯作者：魏凤仙(1973-),女,河南南阳人,研究员,博士,主要从事动物营养与畜禽生产过程环境控制研究。 E-mail:wei.fx@163.com

S817.9

A

1004-3268(2017)03-0156-05