照明灯具在养猪舍的应用研究

陈 龙，吕晓能，谭宇明，熊 祥，麦焯伟，陈剑辉

（1.国家生猪种业工程技术研究中心，广东 新兴 527400；2.广东南牧机械设备有限公司，广东 新兴 527400）

0 引言

对于规模化、高效化的现代养猪业来说，养猪舍的密闭性对饲养的猪群具有十分重要的作用。密闭性好的养猪舍，可以通过人工方式控制通风的风速和流量[1]。密闭性差的养猪舍，舍内的通风风速不可控，进风口多，易引起“贼风”导致饲养的猪群出现冷应激，从而导致生产水平下降，造成经济损失[2]。现代养猪舍密闭性高，养猪舍的光源来源基本取决于舍内照明灯具[3,4]。照明灯具作为现代养猪舍照明的重要设备，可以根据猪群生物钟需求实时调节照明亮度及色温，合适的光照参数可以诱使母猪发情，提升公猪精液质量，增加母猪产仔数，促进仔猪生长，起到保健杀菌等效果，从而提高养猪场的经济指标[5]。

1 国内外猪舍照明灯具的应用情况

1.1 国内猪舍照明灯具应用情况

目前在养猪舍使用的照明灯具以T8荧光灯，节能灯及LED灯为主。在家庭农场中，由于照明灯具知识普及不到位和限于成本的压力，舍内照明灯具以传统的T8荧光灯为主；在中小规模的养殖公司及传统养殖场中，舍内照明使用的以T8荧光灯及节能灯为主，如图1所示；在现代规模养殖企业新建养殖场中，由于对舍内照度有技术要求，有的公司对照明产品还建立专门的技术标准，主要有无频闪（符合IEEEPAR1789：2013要求），高光效（光效大于116 Lm/W），低光衰（8 000 h光衰维持率为97.19%），隔离宽电压电源（工作电压100～265V@50/60Hz）、工作环境温度-25～55℃，IP67防护等级等技术要求，规模猪场舍内大部分以先进的LED灯具作为照明设备，如图2所示。

图1 国内传统养殖场照明灯具

图2 国内现代规模养殖场照明灯具

1.2 国外猪舍照明灯具应用情况

在美国、荷兰及丹麦等国家的养殖照明主要以LED照明灯具为主，如图3所示。美国的Smithfield Foods公司的养殖场中，很大一部分的舍内照明采用了先进的LED光源作为舍内的主要光源。在荷兰的养猪场中，也大部分使用先进的LED照明产品，产品符合IP67的防护等级并配置防水接头，照明产品安装在吊顶上，满足猪舍冲洗的环境要求。

图3 国外养殖场照明灯具

2 猪舍照明灯具的要求与舍内照度建议

2.1 猪舍照明灯具的要求

2.1.1 照明灯具高光效

传统白炽灯光效12～24 Lm/W，T8荧光灯和节能灯光效50～60 Lm/W，目前市面主流的单颗LED灯珠的光效可以做到160 Lm/W以上，考虑到光通量的损失，整体成品LED照明灯具的光效要求在116 Lm/W。

2.1.2 高显色指数

显色性（即显色指数）是光源对物体的显色能力，是通过与同色温的参考或基准光源下物体外观颜色的比较所得出的结果。光源的光色由光所发射的光谱内容决定。当光源光谱中很少或缺乏物体在基准光源下所反射的主波时，会使物体颜色产生明显的色差。色差越大，光源对该色的显色性越差。显色指数是定义光源显色性指标的普遍方法。传统白炽灯显色指数是95～99，T8荧光灯和节能灯光效显色指数在70左右，现在的主流LED产品显色指数基本高于80。

2.1.3 宽电压范围

养殖场一般都在比较偏僻的地方，电力供应相对薄弱，而且养殖场用电设备多，尤其风机等感性负载居多，并且启停频繁，从而导致养殖场电网谐波多，功率因素低，出现电压不足或者过高等电网质量问题。这就要求照明灯具产品必须具备宽电压工作能力，并且具备一定的抗EMC干扰的能力。

2.1.4 低光衰

光衰是反应产品使用寿命的重要指标。现在的养猪舍一般都是密闭设计，舍内照明灯具都是24 h开启，所以要求照明灯具产品满足具备低光衰的要求。保证产品在使用2～3年后舍内照度还基本满足使用要求。光衰指标正常要求在8 000 h，光衰控制在5%以内为佳，超过5%的产品不建议在养猪舍使用。

2.1.5 耐腐蚀

养猪舍内的猪会产生猪粪和尿液等，这些排泄物不可避免的会产生氨气，氯化氢，硫化器，二氧化碳，甲烷等气体。特别是在冬季，舍内通风量比较小的时候，舍内的有害气体浓度更大，这些气体会对舍内照明灯具产品造成腐蚀，直接导致产品寿命缩短甚至损坏。

2.1.6 防护等级IP67

由于夏季养猪舍内的环境潮湿，要求舍内的产品必须具备IP67的防护等级，否则在夏季湿帘开启或者是在舍内冲洗消毒的情况下，照明灯具就会进水导致损坏。

2.2 猪舍的照度建议

目前国内暂时还没有相关标准对猪舍的光照指数进行定义，国外的养殖技术及相关技术标准相对完善，表1 为美国农业生物工程师学会标准。由2018年统计数据显示全球最大的母猪存栏量在美国，表1数据具有一定的行业代表性。

综合表1美国农业生物工程师学会标准并结合我国养猪场现状，建议国内养猪舍照明指标如表2所示。

表1 美国农业生物工程师学会标准

表2 国内猪舍照明建议指标

在配怀舍配种区、公猪舍、后备舍诱情区照明要求相对高，主要原因是高强度的光照可以刺激猪发情，增加配种的成功率。配怀舍怀孕区、后备舍饲养区、隔离舍等只要求中等强度的光照[6]。分娩舍由于是母猪和仔猪在同一产床位置，仔猪位置如配置有保温灯，晚上的照明可以省去；如仔猪位置配置的保温板（包括水暖板、电热地暖板）等设备无法提供光照产品，则需要在分娩舍提供24 h照明；保育舍及育肥舍对光照强度要求不高，根据日常作息晚上降低光照强度即可[7,8]。

国内规模养猪企业在建设猪舍时，为了达到理想的舍内通风效果，大部分采用密闭的猪舍结构。养猪舍只有天花进风窗及湿帘部分可以进入新鲜空气，猪舍内部的环境参数由预设好的智能环境控制器进行控制[9,10]，在日常的饲养过程中，猪舍内部的光源绝大部分来自于照明灯具[11]。在此条件下，若使用不适当的人造灯光，或者是使用错误的光照强度，会诱导猪出现异常反应，不适当的照明可能会影响动物的健康、生产和福利。相关研究表明，合理的使用照明灯具可以调节猪肌体的热机能，降低猪群的能量消耗，降低患病的几率和家畜死亡率，减少妊娠期胚胎的死亡率，增加母猪产仔率和初生仔猪重量，提高食物转化率。

3 猪舍照明灯具布局计算方法

3.1 确认养猪舍及猪的类别

养猪舍的类别不同，舍内所饲养的猪的类别也不同，分娩舍待分娩的母猪需要50～100 Lux的照度，后备舍的母猪需要100 Lux的照度，保育舍的仔猪需要50～100 Lux的照度，并且晚上需要调低亮度，白天恢复正常亮度，每种猪需要的光照强度是不同的。需要根据实际需求进行照明灯具的配置。

3.2 掌握所采用的照明灯具的实际参数

实际产品光通量等参数可以由第三方测试机构提供产品积分球报告得出。市面上照明灯具种类繁多，产品质量参差不齐。通过对比分析并计算得出，采用25 W及以上的照明灯具产品下，养猪舍的照明投入性价比最高。

3.3 计算整栋猪舍的照明灯具数量及灯具布局

DIALux是专业的灯光设计软件，适用于所有灯具厂家提供的灯具，能满足目前所有照明设计及计算的要求。首先建立灯具的模型参数，包括布置灯具，建立空间，放置门窗，放置栏架，选择材质，然后将灯具的模型参数导入到软件中，如图4所示。以面积3 060 m2（长85 m，宽36 m）的配怀舍为例，使用DIALux软件模拟结果如图5—6所示，共使用光通量为2 904 Lm的照明灯具产品共9排，每排18根，共162根。照明系统维护系数0.8，地面90%的区域为90～130 Lux，单个灯具光通量2 904 Lm。

图4 DIALux软件界面

图5 灯具的模拟布局图

图6 软件模拟距离地面0.5 m照度

根据多个实际现场使用情况，总结出一种相对简单实用的经验计算方法。以长度1.2 m光通量2 904 Lm的LED照明灯具作为计算模型，根据舍内使用面积3 060 ㎡为例，除以一个经验系数（19和20两个整数）即可得出照明灯具的数量3 060/19=161根，向上取偶数为162根，3 060/20=153根，向上取偶数为153根。所以灯具数量在153～162之间，舍内灯具实际数量可根据现场需求，在153～162之间调整。经过对及阳春市春湾猪场及云浮市水台猪场的多个猪舍现场测量实际照度在90～115 Lux之间，实际效果与设计一致。

当使用其他光通量参数的灯具也可以进行这样计算，例如光通量2 450 Lm的照明灯具，同样的猪舍使用数量为（3 060×3 060/2 450）/19=201.1根，（3 060×3 060/2 450）/20=191根。向大数取整偶数可得出需要的照明灯具数量为192～202根。

4 结束语

照明灯具作为一种现代养猪舍舍内光源的主要来源，随着养猪舍的精细化饲养需求的提升及国家节能环保措施的进一步推行，专业的养猪场照明灯具将成为养猪舍发展的主要趋势。但现阶段各养猪场对产品需求不够明确，难以提出产品使用的实际需求，导致养猪场使用的照明灯具良莠不齐，部分已经使用的灯具存在安全隐患。本文根据笔者多年的现场设备使用经验提出产品的实际使用技术要求，为国内养猪行业照明灯具布局提供一种简便算法，为照明灯具相关指标的确定提供一些参考。