智能化猪场通风降温系统生产工艺设计

于桂阳 向志扬 黄武光 郑春芳

（1永州职业技术学院，湖南永州 425000；2湖南绥宁县畜牧水产事务中心，湖南邵阳 422600）

为了降低养猪成本，使猪场获得最大利润，年出栏5万～10万头的智能化猪场成为近年来我国现代化养猪的主要模式之一。因圈养猪舍的养殖密度大，极易造成猪舍温度、湿度、有毒有害气体浓度过高等问题，不利于猪只生长[1]。尤其是在夏季，高温、高湿均可给养猪生产带来严重的热应激，由于热应激及蚊虫孳生很容易引发动物疫病流行，甚至人畜共患病的大规模暴发[2]，因此，高温是影响猪场生产的主要原因之一，尤其是规模化、集约化猪场受影响更明显。当猪舍内温度高于30℃时，猪会发生不同程度的热应激反应，如果持续高温可导致猪发生一系列生理或病理反应，如体温升高、精神沉郁、食欲减少或废绝、便秘、产程延长、初生仔猪因缺氧造成弱仔或死胎比例增加、母猪泌乳量下降且乳汁品质降低、乳猪拉稀、乳猪生长发育不良，母猪断奶发情率降低及潜在疫病发生等。因此，在新建或改扩建智能化猪场时，考虑通风降温系统的新工艺、新技术在猪场中的应用尤为重要。

1 湿帘风机降温

环境温度的高低主要由气温和风速决定，是影响猪能量转换的两个重要因素[3]。20世纪90年代，我国传统规模化猪场大多采用猪舍滴水与喷淋降温设施。湿帘—风机降温系统是智能化猪场比较理想的一种降温方式，在夏季能够明显降低猪舍内的温度和有害气体浓度，改善舍内的环境[4]。该系统主要降温方式是用风机对水帘吹风，水蒸发带走大量的热量，风机吹出的空气温度比猪舍温度低，大量冷空气进入猪舍可降低猪舍内的温度。据试验数据统计，智能化猪场“湿帘—风机降温”系统设计参数为：湿帘厚度为12 cm、过帘风速1.5～1.6 m/s时，降温效果最理想，可使猪舍内温度降低7～9℃，尤其在炎热的夏天，经过湿帘的空气温差越大，效果越显著。

湿帘风机降温的工作原理是利用“水蒸发吸收热量”。当水从上往下流时，水在湿帘波纹状的纤维表面形成水膜，快速流动的空气穿过湿帘水膜中的水，通过水的蒸发带走空气中的大量热量，使经过湿帘的空气温度降低形成冷空气进入猪舍，从而达到猪舍降温的目的。目前，设计智能化猪场时，通常采用湿帘与负压风机配套使用，湿帘装在密闭栏舍一端山墙或侧墙上，风机装在另一端山墙或侧墙上，降温风机抽出室内空气使室内产生负压，迫使室外的空气流经多孔湿帘表面，空气中的大量热量被湿帘吸收，温度显著降低，据测试空气经过湿帘温度可下降10～15℃。此外，湿帘还有增加空气湿度和除尘的作用。

2 机械通风

通风水平是影响猪舍内部环境的主要因素，有2个作用：一是在寒冷冬季，通风可以排出猪舍内的有害气体，保持圈舍内空气新鲜，还可以排除猪舍中过多的水汽；二是在炎热的夏季，通风可以降低猪舍的温度，减少有害气体的浓度[5]。猪舍内通风分为机械通风和自然通风，自然通风是指依靠猪舍内外温差所造成的热压，或利用猪舍外风力作用在建筑上形成的压差，对猪舍内空气进行交换，从而改善猪舍内空气环境的通风方法；机械通风是指利用通风机械的运转给空气一定的能量，使新鲜空气不断地进入猪舍，沿着预定路线流动而将猪舍内的污浊空气排至猪舍外的通风方法[6]。以前，我国南方地区猪场主要以自然通风为主，随着智能化猪场快速发展，目前大多数猪场设计通风以机械通风为主，多采用负压机械通风。

按通风的方向可分为水平（横向或纵向）通风和垂直通风，智能化猪场猪舍一般采用水平与垂直通风相结合的联合通风模式。

2.1 水平纵向通风

水平纵向通风的风机位于猪舍一端的山墙，进风口位于另一端的湿帘山墙（或侧墙），风从栏舍的一端以较大流速流向另一端（图1），形成通常的夏季“湿帘—风机降温”系统，主要用于夏季通风降温，也能增加舍内湿度并降低粉尘。纵向通风因距离较长，两端可能会有温差。因此，在建猪舍时，要控制好一个栏舍单元的长度，以进出风口之间不超过100 m为宜。

2.2 水平置换通风

水平横向通风有2种形式，一种为顶吸式：进风口位于猪舍两侧的侧墙上，风机安装在屋顶上，即空气从两侧进从顶端出（图2），顶吸式由于风机设计在屋顶，安装维护不方便，但对相邻栏舍干扰较小。此外，顶吸式通风距离较短，流速较慢，主要用于冬季通风换气，但各区域风速可能不均匀。另一种为侧吸风式：进风口位于猪舍一侧的侧墙上，风机安装在另一侧的侧墙上，即空气从一侧进从另一侧出（图3）。

2.3 垂直置换通风

垂直通风技术最早源于欧洲，荷兰和丹麦应用最早，近几年，我国才在智能化猪场猪舍中广泛应用。其原理是基于猪舍内存在的热源而引发的自然空气对流，主要以气流无脉冲涌动、空气自热源由下向上、空气流速极低以及空气温度逐渐分层为标志[7]。风机位于地沟的出风口，猪舍的空气被风机“抽吸”排出，进风口位于吊顶上，风从吊顶进入，穿过舍内通过漏缝地板经粪坑风道排出（图4）。垂直通风主要用于冬季通风换气，也可用于春秋季通风。由于地沟内有害气体浓度相对较高，从上往下的垂直通风模式对排除舍内有害气体更为有利，而且风机安装维护也更方便，因此应用较为广泛。垂直置换通风要求最好在地下粪坑中建专用的风道，如果直接从粪坑内吸取，则风机远端换气不良。如果为老猪场改造，可以在粪坑中挂装PVC通风管，风管在粪坑内开口由风机近端到远端逐渐变密。

有的猪舍对垂直通风模式进行改良，增设专用的供气通道和热交换室，在新鲜空气均匀度及节能环保上做得更好，如美国的“Air-Works 系统”等。

2.4 联合通风模式

现代环控型智能化猪场猪舍多数采用水平与垂直通风系统相结合的联合通风模式，即夏季高温采用水平纵向通风，其他季节采用垂直通风，或者由自动控制系统根据温度、有害气体浓度等指标自动开启相应风机和通风口，做到全自动控制通风。

3 应用案例

永州职业技术学院 2015 年投资 1 600 万扩建了一条智能化猪场生产线，该猪场的猪舍设计均采用“湿帘—风机降温”系统和联合通风模式的设计。据2018年7—9 月份，3 个月的数据显示，该系统夏季降温增湿效果明显，舍内温度比舍外阴凉处低9℃；舍内湿度比舍外阴凉处高39.5个百分点，可明显降低猪舍内温度、增加猪舍内湿度。与扩建前猪场比较，“湿帘—风机降温”系统和联合通风模式可使猪舍内的夏季平均温度维持在25℃左右，哺乳仔猪死亡率降低了3个百分点，成活率达到97%以上，仔猪21日龄断奶平均体重达7.5 kg以上；保育猪死亡率降低了2个百分点，成活率达98%以上，育肥猪生长速度明显提高。