湿帘-风机系统对北京育肥猪舍的降温效果

王美芝，赵婉莹，刘继军，安 涛，易 路，王 刚，吴中红※

（1.中国农业大学动物科技学院，北京 100193；2.动物营养学国家重点实验室，北京 100193；3. 中国科学院国家天文台，北京 100012）

湿帘-风机系统对北京育肥猪舍的降温效果

王美芝1,2，赵婉莹1，刘继军1,2，安 涛1，易 路1，王 刚3，吴中红1,2※

（1.中国农业大学动物科技学院，北京 100193；2.动物营养学国家重点实验室，北京 100193；3. 中国科学院国家天文台，北京 100012）

北京市夏季高温将对猪的生产造成严重影响，夏季猪舍环境温度控制尤为重要。该试验研究比较了湿帘-风机和单纯风机在北京猪舍的降温效果，设计了风机风量测量系统并实测了猪舍通风量，每天定时分别测定两猪舍内温度、湿度、风速和舍外温、湿度并进行比较分析。结果表明：试验期间，湿帘-风机猪舍和单纯风机舍6个断面风速范围分别为0.51～0.84和0.51～0.68 m/s，整体风速差异不显著（P＞0.05）。湿帘-风机舍舍内温度显著低于单纯风机舍（P＜0.05），湿帘-风机舍和单纯风机舍舍内温度高于 30.0 ℃的小时数占比分别为 5.0%和 20.2%。湿帘-风机舍同一时刻断面 1(湿帘端)温度低于断面6（风机端）温度0.4～2.2 ℃，单纯风机舍各时刻不同断面的温度差异不显著（P＞0.05）。单纯风机舍内的猪只呼吸频率均显著高于湿帘-风机舍内呼吸频率3.82次/min（12:00）和3.05次/min（14:00）（P＜0.05）。湿帘-风机舍降温系统日用水量为 1.20～6.27 m3。北京地区猪舍使用湿帘-风机系统降温效果优于单纯风机降温效果，但湿帘-风机降温将耗用一定水资源。

风机；降温；风速；湿帘-风机系统；猪舍

王美芝，赵婉莹，刘继军，安 涛，易 路，王 刚，吴中红. 湿帘-风机系统对北京育肥猪舍的降温效果[J]. 农业工程学报，2017，33(7)：197－205.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.026 http://www.tcsae.org

Wang Meizhi, Zhao Wanying, Liu Jijun, An Tao，Yi Lu, Wang Gang, Wu Zhonghong. Cooling effect of water pad-fan system for fattening pig houses in Beijing[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(7): 197－205. (in Chinese with English abstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.026 http://www.tcsae.org

0 引 言

高温将影响育肥猪的热应激、猪的福利和生产性能[1]。高温下，育肥猪将通过对生产性能不利的热调节机制包括行为、生理和代谢等调整来维持其体温，比如通过减少采食量减少产热量，由此带来生长速率的下降[2]。生长育肥猪在热应激条件下，采食量会显著下降，Renaudeau 等[3]试验测定 28、32、36 ℃温度下育肥猪的平均日采食量逐渐下降。同时，猪舍内温度越高，氨气排放量越高[4]。

20世纪 50年代美国科学家研究开发了湿帘降温系统。湿帘-风机降温系统利用水蒸汽吸热实现冷却[5-6]。湿帘-风机降温技术是温室多种降温技术中最有效而且最为经济的降温方式[7]。湿帘-风机降温系统在温室降温方面的效果已有较多研究[8-10]，研究人员对该降温方式下温室降温参数进行了优化[11]，并对湿帘-风机降温系统安装高度对降温效果的影响进行了研究[12]。在上海等湿度较大地区，在室外相对湿度大于80%时，湿帘-风机和遮阳综合措施可使温室内温度比室外降低2～3 ℃[13]。湿帘-风机降温系统在高温干燥地区降低舍内温度较为高效，研究人员利用模糊数学的方法理论评价了中国 9个城市地区禽舍采用湿帘-风机降温的适宜性[14]。龚建军等[15]研究了四川地区妊娠猪舍采用湿帘-风机降温系统时风机安装位置不同对降温效果的影响及该降温期间猪舍内环境状况。蒲洪州等[16]在重庆地区安装湿帘-风机的妊娠猪舍高温季节降温结果表明，湿帘风机降温系统受湿度影响，在湿度大于 90%条件下，最大降温幅度为 1 ℃，在低湿条件下虽其最大降温幅度可达 9 ℃，但在极端高温情况下很难将舍内温度降到适宜温度范围内。卢真真等[17]通过试验和理论分析相结合，分析了北京地区鸡舍利用湿帘-风机降温时在保证一定降温幅度时的必需通风量。综上可知，湿帘-风机降温系统的降温效果受不同地区的气候条件影响较大，并且不同动物种类及饲养密度的产热量不同也会对降温效果产生影响。

据北京市1971－2015年的气象资料显示，北京市夏季极端最高气温可达41.9 ℃[18]。调查显示，北京地区的猪舍夏季多数没有降温措施[19]，北京猪舍有必要增加降温措施。湿帘-风机降温和单纯风机降温在北京市气候条件下对猪舍的降温效果比较尚未见报道，本试验选择湿帘-风机降温育肥猪舍和单纯风机降温育肥猪舍作为研究对象，通过比较两者各环境指标的差异，研究湿帘-风机系统和单纯风机系统对北京地区夏季猪舍的降温效果，以期对北京地区猪舍夏季降温方式的选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验猪舍基本情况

选择北京市大兴区某猪场建筑形式相同的两栋育肥猪舍。其中一栋为湿帘-风机舍，另一栋为单纯风机舍。两栋猪舍的建筑尺寸均为60.4 m×8.9 m×3.55 m，墙体材料为 240 mm厚砖墙内外抹灰，四面墙体材料及厚度相同，窗户为单层塑钢窗。南侧纵墙和北侧纵墙各有20个1.48 m×1.48 m 的窗户，南侧窗户下沿距离舍内地面0.93 m，北侧窗户下沿距舍内地面0.85 m。猪舍内为单列猪栏单列走道布置方式，走道宽度 1.37 m。舍内有猪栏12个，猪栏尺寸为7.40 m×4.67 m，钢栏杆猪栏高0.99 m。栏内实体地面宽为2.6 m，漏缝地板宽为4.8 m。每栋猪舍漏缝地板下有4个粪坑，坑深0.7 m，清粪方式为拔塞式水泡粪方式。每个猪舍有 1个 2.1 m(高)× 0.9 m(宽)的门。试验舍设计饲养育肥猪420头（猪栏面积为414.70 m2，每头育肥猪占床面积为0.8～1.2 m2[20]），由于条件限制，湿帘-风机降温舍和单纯风机降温舍各有育肥猪94头，种类为长白和大白混合饲养，平均每头体质量为100～110 kg。屋顶为彩钢夹芯板（厚度为100 mm）双坡屋顶，猪舍设有2.47 m高单层彩钢板吊顶。2栋猪舍均为南北朝向，湿帘位于东墙上，风机位于西墙上。大湿帘尺寸为 2.6 m(宽)×1.8 m(高)× 0.15 m(厚)，小湿帘尺寸为1.3 m(宽)×1.8 m(高)×0.15 m(厚)，湿帘底部距离舍内地面0.37 m。风机共有4个，型号共有2个，2种型号的风机型号分别为1.18 m×1.18 m(大) 和0.86 m×0.86 m(小)。2个大风机底部距离舍内地面分别为0.55 m和0.63 m，2个小风机底部距离舍内地面分别为0.85和0.93 m。

试验期为2015年7月24日－8月11日。试验期间两栋猪舍的风机每天均24 h开启。单纯风机舍每天24 h靠近湿帘一侧的南侧纵墙上 2个窗户开启（推拉窗，实际每个窗户开启面积为窗户面积的一半），每天08:00－18:00东墙上的一个门开启。湿帘-风机舍内湿帘人工开启时间为 10:00－18:00，湿帘开启时门窗全部关闭，每日18:00－次日10:00门窗开启同单纯风机舍。

两栋试验猪舍平面图及测试点布置示意图见图1。

图1 单纯风机舍和湿帘-风机舍的测量点分布图Fig.1 Measuring points of fan pig house and water pad-fan pig house

1.2 试验测定指标及方法

1.2.1 猪舍通风量的测定

猪舍风机通风量及湿帘配置的合理性是研究单纯风机降温和湿帘-风机降温效果的基本条件。因试验猪舍及环境控制设备为既有猪舍和既有设备，现有风机的通风量等技术参数标识已毁损，为确定猪舍风机目前状态下的通风量，需对风机通风量进行实测。通风量的确定比较困难，通风量的确定方法有风机断面实测法、风速断面法、二氧化碳质量平衡法、示踪气体法和热平衡法[21]。本试验采用风机断面实测法确定单台风机通风量，借鉴美国农业部南部家禽实验室研制的（FANS）风机风量测试系统[22]，对该系统进行简化设计。

风机B由一个780 mm（长）× 800 mm（宽）× 350 mm（厚）的镀锌板底座框和一个780 mm（长）×800 mm（宽）×200 mm（厚）的风速计安装框架组成测试系统，5个自动记录式风速仪在水平测试杆上等距安置，风速仪距扇叶31 cm，距外框边界9 cm。风机A由一个1 080 mm（长）×1 150 mm（宽）×550 mm（厚）的镀锌板底座框和一个1 080 mm（长）×1 150 mm（宽）×200 mm（厚）的风速计安装框架组成测试系统，风速仪距扇叶39 cm，距外框边界9 cm。上下改变测试杆位置，对测试框架内不同测点（风机A共25个测点，风机B共20个测点）的风速进行监测，计算框架断面平均风速，根据框架断面平均风速和断面面积得到单台风机通风量。

风速风量测试框架中安装的自动记录式风速仪采用北京天建华仪科技发展有限公司生产的WFWZY-1万向风速风温记录仪，该仪表的风速分辨率为0.01 m/s，量程为0.05～30 m/s。

试验猪舍西端墙从北向南共4台风机：风机A、风机B、风机B′和风机A′，其中风机A和风机A′型号相同，风机B和风机B′型号相同，先通过测试风机A和风机B的断面平均风速和断面面积得出二者的通风量，然后通过风机转速与通风量的关系公式（1）[23]求得风机A′和风机B’的通风量。

式中Q1，Q2为风机1和风机2的通风量，m3/h；N1，N2为风机1和风机2的转速，r/min。

风机转速采用自行设计的转速测试仪进行测试，转速测试仪的设计原理为：选择漫反射式光电开关作为转速测量传感器，采用市场上较为普遍、性能稳定的AT89C51作为核心微处理器，对由传感器传来的信号进行处理、计算，将计算后的转速显示到LED数码管上。风速转速测试仪的连接示意图见图2。

图2 风机转速测试仪连接示意图Fig.2 Connecting schematic diagram of speed tester of fan

漫反射式光电开关在测量范围内检测到目标物体（即风机扇叶时），会产生一个由低电平至高电平的跳变信号，从而触发单片机的外部中断，进入至中断函数体中对变量 Num进行加‘1’操作。与此同时开启单片机定时器，当定时器计时1 min时对Num变量进行处理，计算出每分钟的风机转速（r/min），并将转速值显示至LED数码管上。

1.2.2 舍内、外环境指标和湿帘用水量的测定

舍内环境指标主要测定温湿度和风速。舍外环境指标主要测定温湿度。猪舍内不同断面温、湿度及风速监测：每隔两猪栏为一监测断面，从湿帘端到风机端共设6个断面（见图1），且每一监测断面分猪栏和走道2个监测点，各监测点监测高度略高于育肥猪猪背高度。

舍内、外温湿度监测仪器采用Apresys 179A-TH温湿度自动记录仪24 h 自动记录（精度分别为±0.2 ℃，相对湿度±1.8%），每30 min记录1次，舍内温湿度自动记录仪每个监测点布置1个，共12个温湿度监测点。舍外温、湿度自动记录仪布置 3个，放置在气象专用百叶箱中，测点高度采用中国气象站的测定高度（1.5 m），百叶箱置于室外空旷无遮阴处。舍外温度取 3个舍外温度计的平均值。

舍内不同断面风速的测定采用MODEL6004热线式风速仪测定，该风速仪测量范围0.1～20 m/s，测定精度0.1 m/s或指示值的5%。测量舍内风速时1个监测点记录30个数据，取平均值，每栋猪舍内共布置12个风速监测点。舍内风速测试时间为2015年7月25日－8月11日，每日测定时间为 08:00、10:00、12:00、14:00、16:00和 18:00。

舍内猪只呼吸频率的测定是在环境温度较高的12:00 和14:00时进行的，测定方法为采用人工秒表数出1 min计数侧腹起伏次数[24]。

湿帘用水量监测：在湿帘进水端安装水表，监测湿帘每日用水量，每日上午08:00读数1次。每日上午08:00的水表读数减去前1天该时刻的读数为前1天的湿帘用水量。

2 结果与分析

2.1 猪舍通风量试验结果

试验测得4台风机的转速和风机A和风机B的断面平均风速，见表1。根据公式（1）和2种型号风机的断面平均风速和断面面积得出4台风机的通风量，见表1。

表1 四台风机的通风量Table1 Ventilation rate of four fans

猪舍的通风量为 4台风机通风量之和，因此猪舍的总通风量61 441.94 m3/h。湿帘-风机猪舍和单纯风机猪舍安装的风机型号和数量相同，在此认为两栋试验猪舍的通风量均为61 441.94 m3/h。

2.2 猪舍通风量和湿帘配置的合理性校核

育肥猪34～100 kg时夏季育肥猪舍内参考通风量为127.35～203.76 m3/(h·头)[25]，每栋试验舍设计饲养育肥猪420头，则每栋试验舍夏季共需通风量为 53 487～85 579 m3/h。实测猪舍夏季风机通风量为61 441.94 m3/h。实测通风量满足猪舍设计的基本要求。在蒸发降温的情况下，过帘风速设计为1.0～1.7 m/s，试验舍的设计所需夏季风机通风量为53 487～85 579 m3/h，故湿帘面积最小值应为53 487×(1.0～1.7)/3 600=8.7～14.0 m2。本试验中湿帘面积为(2.6+1.3) m×1.8 m=7.02 m2，面积稍小于湿帘面积最小值。因此，此湿帘-风机舍的湿帘和风机系统配置基本合理。

2.3 湿帘-风机舍、单纯风机舍舍内风速分布

为对比湿帘-风机猪舍和单纯风机猪舍内不同断面风速，选择数据记录完全的2015年7月25日、2015年7 月27日－7月31日，2015年8月3日－8月9日共13 d，每日 08:00、10:00、12:00、14:00、16:00和 18:00 共 6个断面猪栏部位的风速值，将同一时刻 1、2、3、4、5 和6断面猪栏测点的风速数据用SPSS17.0软件统计分析同一时刻、同一试验舍不同断面之间的风速差异性，结果见表2，风速值的表达方式为平均值±SD。

由表 2可知，湿帘-风机猪舍 6个断面风速范围为0.51～0.84 m/s；08:00－10:00时，湿帘-风机猪舍断面1（湿帘端）和断面6（风机端）风速差异不显著（P＞0.05）；12:00－18:00，断面 1风速显著高于 2～6断面风速（P＜0.05）。断面1风速大于断面2～6风速主要原因为10:00－18:00湿帘开启时间猪舍门窗全关闭，新风从湿帘端进入猪舍，湿帘面积小于该猪舍断面面积，距离湿帘近的部位因为进风断面面积的减小造成该部位附近断面1风速大于远离湿帘端各断面风速。

表2 湿帘-风机舍和单纯风机舍不同时刻各断面猪栏风速Table2 Wind speed above pen at different section in water pad-fan and fan pig house at different time m·s-1

单纯风机舍试验各时刻断面1和断面6风速差异不显著（P＞0.05），6个断面风速范围为0.51～0.68 m/s。单纯风机舍 1断面风速在该猪舍进风端进风口面积除了没有上水的湿帘外，还有打开的2扇窗户和1个门，因此，在通风量基本相同情况下，单纯风机猪舍断面 1风速（0.58～0.65 m/s）在12:00－18:00小于湿帘-风机猪舍断面1风速（0.74～0.84 m/s）。育肥猪舍内夏季风速的适宜值为1.0 m/s[26]，该两栋猪舍内风速稍低。

利用SPSS20.0对风机舍和湿帘-风机舍共13 d同一编号断面测得所有风速进行了差异显著性分析，结果见表3。

表3 湿帘-风机舍和单纯风机舍同一断面风速对比Table3 Wind speed at same section in water pad-fan pig house and fan pig house m·s-1

由表3可知，湿帘-风机舍和单纯风机舍断面1风速是湿帘-风机舍显著大于单纯风机舍（P＜0.05），两舍其他断面均差异不显著（P＞0.05）。湿帘-风机舍和单纯风机舍综合风速差异不显著（P＞0.05）。

2.4 两猪舍降温期间温湿度对比

将每一时刻各舍温湿度平均值（每个舍12个测点，即 6个所测断面的平均值）和室外温湿度平均值分别进行作图，见图3。

图3 舍内外温湿度对比Fig.3 Comparison of temperature and relative humidity inside and outside two pig houses

图3中，试验期间2015年7月24日00:00－8月11 日17:00中，室外温度范围17.1～41.1 ℃，舍外相对湿度范围33.6%～100%；单纯风机舍舍内平均温度范围19.6～33.8 ℃，相对湿度范围48%～100%；湿帘-风机舍舍内平均温度范围21.3～31.7 ℃，相对湿度范围65%～100%。

湿帘-风机舍降温幅度较大的 2个时刻分别为 2015 年8月10日15:00和16:00。2015年8月10日15:00，舍外温度和相对湿度分别为41.1 ℃和33.6%，此刻湿帘-风机舍舍内温度和相对湿度分别为 28.8 ℃（较舍外降低12.3 ℃）和75.8%；单纯风机舍舍内温度和相对湿度分别为33.5 ℃（较舍外降低7.6 ℃）和48.5%。2015年8月10日16:00，舍外温度和相对湿度分别为41.1 ℃和38.0%，此刻湿帘-风机舍舍内温度和相对湿度分别为28.9 ℃（较舍外降低 12.2 ℃）和 80.4%；单纯风机舍舍内温度和相对湿度分别为33.3 ℃（较舍外降低7.8 ℃）和52.0%。湿帘-风机舍降温幅度较大的2个时刻舍外温、湿度为试验期间温度最高和相对湿度最低的时刻。湿帘-风机舍最高降温幅度较舍外降低 12.3 ℃，该时刻单纯风机舍较舍外降低7.6 ℃，二者降温幅度相差4.7 ℃。

湿帘-风机降温幅度较低的时刻为2015年7月27日14:00，该时刻舍外温度和相对湿度分别为 36.5 ℃和60.1%，此刻湿帘-风机舍舍内平均温度为 31.7 ℃（较舍外降低4.8 ℃）和84.5%，单纯风机舍舍内平均温度和相对湿度分别为32.9 ℃（较舍外降低3.7 ℃）和78.0%。

蒸发降温是一个绝对加湿的过程，通过水分的蒸发降低空气温度，在这个过程中，显热转化为潜热，并且高湿环境会减弱蒸发降温的效果，很多的研究表明蒸发冷却在干燥高温地区有很好的降温效果。上述结果表明，在北京地区，湿帘-风机降温在高温、低湿的时段降温效果较好。

为分析在北京地区使用湿帘-风机降温和单纯风机降温的猪舍在夏季降温的整体情况，对试验期间2015年7 月24日00:00－8月11日17:00的450 h内两猪舍的温度分布范围进行了统计，结果见表4。

由表4可知，在试验期间的450 h中，湿帘-风机猪舍和单纯风机猪舍舍内温度低于 28.0 ℃的小时数占比分别为 71.6%和 61.8%，高于 30.0 ℃的小时数占比分别为5.0%和 20.2%。可见，湿帘-风机降温方式在北京地区使用时并不能将舍内温度全部控制在 30.0 ℃以内，但是与单纯风机降温相比，可以将舍内温度高于 30.0 ℃的小时数占比从20.2%降低为5.0%。

表4 单纯风机舍、湿帘-风机舍内不同温度分布范围的时长Table4 Hours of different temperature in fan pig house and water pad-fan pig house

2.5 两猪舍内不同断面温、湿度对比

为对比湿帘-风机猪舍和单纯风机猪舍内不同断面温湿度，选择湿帘-风机降温效果较好的2015年7月26日、8月9日和8月10日湿帘和风机均运行时段10:00-18:00的温湿度数据，将同一时刻1、2、3、4、5和6断面猪栏和走道各 1个测点的温、湿度数据按照同一断面求平均，将3 d同一时刻的同一断面的温湿度值用SPSS17.0软件统计分析不同断面同一时刻的温湿度差异性，结果见表5和表6。

表5 湿帘-风机舍和单纯风机舍各断面温度Table5 Temperature at different sections in water pad-fan house and fan pig house at different time ℃

表6 湿帘-风机舍和单纯风机舍各断面相对湿度Table 6 Relative humidity at different sections in water pad-fan house and fan pig house at different time %

由表5可知，湿帘-风机舍10:00－18:00之间，同一时刻断面1温度比断面6低0.4 ～2.2 ℃，其中16:00、17:00和18:00三个时刻同一时刻不同断面温度差异不显著（P＞0.05），10:00-15:00同一时刻断面1温度显著比断面6低1.2～2.2 ℃（P＜0.05）。

由表5和表6可知，单纯风机舍各时刻不同断面的温度差异不显著（P＞0.05），单纯风机舍各时刻不同断面的相对湿度差异不显著（P＞0.05），湿帘-风机舍在10:00、11:00、12:00、16:00、17:00、18:00时不同断面的相对湿度差异不显著（P＞0.05），湿帘-风机舍在13:00、14:00、15:00时不同断面的相对湿度差异显著（P＜0.05）。

利用SPSS20.0对2015年7月26日－8月11日(全天)风机舍和湿帘-风机舍所有测点的温、湿度进行了差异显著性分析，结果见表7。

表7 湿帘-风机舍与单纯风机舍的温湿度对比Table 7 Temperature and relative humidity in water pad-fan pig house, fan pig house

由表7可知，舍外温度和单纯风机舍舍内温度差异不显著（P＞0.05），湿帘-风机舍舍内温度显著低于单纯风机舍舍内温度和舍外温度（P＜0.05）。湿帘-风机舍舍内相对湿度显著高于单纯风机舍舍内相对湿度和舍外相对湿度，单纯风机舍舍内相对湿度显著高于舍外相对湿度。

2.6 两猪舍猪只呼吸频率比较

利用SPSS20.0对单纯风机舍和湿帘-风机舍2015年7月25日－8月10日每日12:00和14:00的温度和猪只呼吸频率进行差异显著性分析，结果见表8。

表8 湿帘-风机舍和单纯风机舍的温度及猪只呼吸频率Table 8 Temperature and respiration rate of pigs in water pad-fan pig house and fan pig house

由表8可知，在12:00和14:00时，单纯风机舍内温度均显著高于湿帘-风机舍（P＜0.05），单纯风机舍内的猪只呼吸频率均显著高于湿帘-风机舍舍内呼吸频率3.82 次/min（12:00）和3.05次/min（14:00）（P＜0.05）。

猪只汗腺不发达，通过皮肤蒸发散热的能力有限，超过热中性区上限后猪主要靠喘息提高蒸发散热量，因此呼吸频率的变化可以在一定程度上反应猪对温度变化的适应情况。本试验研究结果表明在温度为28 ℃时，育肥猪的呼吸频率为 55～56次/min，在环境温度为 29～30 ℃时，猪只的呼吸频率为60次/min。有研究发现，80 kg左右的育肥猪在 18～24 ℃时呼吸频率无明显变化（44.7～47.5次/min），在温度超过24 ℃时呼吸频率快速增加，平均每升高1 ℃增加3.0～3.3次/min，在环境温度为28 ℃时，呼吸频率为60.7次/min，环境温度为32 ℃时，呼吸频率为72.6次/min[27-28]，与本试验研究结果基本相符。

2.7 湿帘用水量

在试验的19 d中，选取降温幅度较好的10 d，由湿帘-风机舍湿帘的用水量与最大降温幅度（舍外温度-舍内温度）制得表9进行比较。

由表9可知，湿帘日用水量为1.20～6.27 m3，最大降温幅度为4.0～12.3 ℃。由于舍外温湿度对降温幅度的影响，所以最大降温幅度不一定随着湿帘用水量的增加而增大。

表9 湿帘用水量及最大降温幅度Table 9 Water consumption and cooling range of water pad-fan system

3 讨 论

试验猪舍中猪只头数为94头，设计猪舍满载头数为420头，为探讨饲养密度对降温效果的影响，对试验状况和满载情况猪舍新风进风温度的变化进行了理论分析。

一头100 kg的育肥猪在20 ℃时的全热产热量经计算为215 W，在舍内温度为25 ℃时，一头100 kg的育肥猪舍内温度为20 ℃时全热量乘以调整系数（1+4×10-5(20-t)3=0.995）后为214 W，显热量经计算约为全热的55.5%[29]。试验育肥猪舍满载420头猪和试验状况94头猪比较，假设每头猪平均体质量为100 kg，则在舍内温度为25 ℃时，满载比试验状况多产显热量为 214 W×(420−94)×55.5%= 38 719 W。试验猪舍体积为 60.4 m×8.9 m×2.47 m= 1 327.77 m3，试验猪舍通风量为 61 441.94 m3/h= 17.07 m3/s，通风换气次数为46次/h。假设新风进风温度为tn1=25 ℃，在此状况下，满载比试验状况多产的显热量Qs=38 719 W，可提高试验猪舍新风进风温度，理论公式[30]为：

式中Gw为新风通风量，kg/s。在此，猪舍内空气密度为1.146 kg/m3[31]，Gw=19.56 kg/s；cp为舍内空气的定压比热容，kJ/(kg·℃)，在此为1.013 kJ/(kg·℃)[31]；tn2为猪体产热将猪舍内新风通风量温度由25 ℃提高至的温度，℃；tn1为猪舍新风进风温度，℃，在此取25 ℃。

由公式（2）可得，满载猪只时，现有新风通风量情况下，与现有饲养密度相比，猪体增加的显热量可将新风进风温度由25提高至27 ℃，即提高2.0 ℃。

可见，在相同的通风量时，饲养密度不同降温效果不同。试验猪舍在满载时若要达到本试验条件相同的降温效果，通风量需要增大，增大的通风量可通过公式（2）计算。

4 结 论

1）在猪舍通风量和湿帘配置基本合理情况下，猪舍是否使用湿帘对猪舍整体风速无显著影响。

2）湿帘-风机降温系统能够显著改善北京市育肥猪舍的环境条件。试验期间，湿帘-风机舍舍内温度显著低于单纯风机舍（P＜0.05）。在北京地区使用时，湿帘-风机降温系统与单纯风机相比，可以将舍内温度高于 30.0 ℃的小时数占比从20.2%降低为5.0%。

3）湿帘-风机降温系统在改善猪舍内环境的同时，也改变了猪舍内部的温度分布均匀度。在 10:00－15:00舍外温度较高时，湿帘-风机舍内温度分布不均匀，从断面1（湿帘端）到断面6（风机端）温度逐渐上升（P＜0.05）。16:00－18:00，湿帘-风机舍舍内温度值均匀，湿帘的使用不会造成各断面温度有较大影响。无论什么时间段，只使用风机不使用湿帘时各断面温度值较为均匀。

4）湿帘-风机降温系统能够显著改善育肥猪的生理状况。试验期间，单纯风机舍内的猪只呼吸频率均显著高于湿帘-风机舍舍内呼吸频率3.82次/min（12:00）和3.05 次/min（14:00）（P＜0.05）。

5）湿帘-风机降温系统的最大降温幅度不一定随着湿帘用水量的增加而增大。试验期间，当湿帘日用水量最大时（6.27 m3/d），当天最大降温幅度为5.4 ℃；当湿帘日用水量为2.76 m3/d时，当天最大降温幅度达到试验期间最大值（12.3 ℃）。

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Cooling effect of water pad-fan system for fattening pig houses in Beijing

Wang Meizhi1,2, Zhao Wanying1, Liu Jijun1,2, An Tao1, Yi Lu1, Wang Gang3, Wu Zhonghong1,2※
(1.College of Animal Science,China Agricultural University, Beijing100193,China; 2.State Key Laboratory of Animal Nutrition,Beijing100193,China; 3.National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences,Beijing100012,China)

High temperature in summer will cause serious impact on the production performance of pigs. So it is very important to control temperature in the pig houses in Beijing, China. An experiment was conducted to compare the cooling effect of the water pad-fan and only fan in pig house in Beijing from July 24thto August 11th, 2015. Before testing the cooling effect, a manual test system for measuring fan ventilation rate was designed and applied to check if the ventilation rate of the experimental pig houses was appropriate. The water pad-area for the experimental pig house was checked too. A total of 188 finishing pigs (each pig 100-110 kg) were prepared for the experiment and divided into 2 pig houses averagely. Temperature and relative humidity outside the pig houses and temperature, relative humidity and wind speed at 6 sections in the pig houses were monitored. The results showed that the ventilation rate and water pad-area were up to the standard recommended by “Midwest Plan Service Structures and Environment Handbook”. During the experimental period, the wind speed range at Section 1-6 in the water pad-fan pig house and the fan pig house was 0.51-0.84 and 0.51-0.68 m/s, respectively. There was insignificant difference between the water pad-fan pig house and the fan pig house for whole wind speed (P＞0.05). The water pad-fan system could reduce the temperature inside the pig house by 12.3 ℃ at most compared to the temperature outside while the fan system could reduce the temperature inside the pig house by 7.6 ℃ compared to the temperature outside in the same experimental period. But when the temperature and relative humidity outside the pig houses were 36.5 ℃ and 60.1%, respectively, the water pad-fan system could not control the temperature inside the pig house below 31.7 ℃. During the 450 h experimental period, the time percentage for the water pad-fan pig house and fan pig house with indoor temperature of below 28.0 ℃ was 71.6% and 61.8%, respectively, and that above 30.0 ℃ was 5.0% and 20.2%, respectively. The temperature at Section 1 was 0.4-2.2 ℃ lower than that at Section 6 in the water pad-fan pig house while the temperature difference at different sections in the fan pig house was not significant (P＞0.05). The relative humidity difference at different sections both in the water pad-fan pig house and in the fan pig house was not significant (P＞0.05). Respiration rates in the water pad-fan pig house were reduced by 3.82 bpm (breaths per minute) at 12:00 and 3.05 bpm at 14:00 compared to those in the fan pig house (P＜0.05), and respiration rate was affected by temperature (P＜0.05). Being one kind of evaporative cooling method, the water pad-fan system would consume 1.20-6.27 m3water per day during the days with good cooling effect and the temperature was reduced by 4.0-12.3 ℃ compared to the temperature outside the pig houses. The temperature range reduced was not consistent with the water consumption at all time because the relative humidity was not the same in different days. These results indicate that the water pad-fan cooling system is better than the fan cooling system in pig houses in Beijing, China.

fans; cooling; wind speed; water pad-fan system; pig house

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.026

S817.3

A

1002-6819(2017)-07-0197-09

2016-07-28

2017-04-12

生猪产业技术体系北京市创新团队项目（BAIC02-2016）

王美芝，女，副教授，博士，主要从事畜牧工程与畜牧环境研究。北京 中国农业大学动物科技学院，100193。

Email：meizhiwang@cau.edu.cn

※通信作者：吴中红，女，副教授，主要从事畜禽环境工程、环境对家畜生殖发育的影响方面的研究。北京 中国农业大学动物科技学院，100193。

Email：wuzhh@cau.edu.cn