豬場(chǎng)可再生能源與地面輻射采暖技術(shù)的研究及應(yīng)用

許孟先，張忠杰，虞耀土，沈磊磊，周志平

（1.余姚市黃家埠鎮(zhèn)農(nóng)技推廣綜合服務(wù)中心，浙江 余姚 315464； 2.余姚市低塘街道農(nóng)經(jīng)辦，浙江 余姚 315490；3.余姚市河姆渡鎮(zhèn)農(nóng)技推廣綜合服務(wù)中心，浙江 余姚 315414； 4.余姚市畜牧獸醫(yī)局，浙江 余姚 315400；5.杭州燈塔養(yǎng)殖總場(chǎng)，浙江 杭州 310022）

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，各地都在籌建規(guī)?；酿B(yǎng)豬場(chǎng)。在寒冷季節(jié)，豬舍室內(nèi)溫度是否均衡穩(wěn)定，直接影響到豬的抗應(yīng)激能力、生長(zhǎng)速度和飼料轉(zhuǎn)化率。溫度與豬的生長(zhǎng)發(fā)育和健康有著極其密切關(guān)系。因此，在豬的飼養(yǎng)管理中，注重溫度的調(diào)節(jié)，為其創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)發(fā)育溫度，是促進(jìn)其快速生長(zhǎng)或育肥，獲得較高經(jīng)濟(jì)效益的必要保證。傳統(tǒng)養(yǎng)豬方法，冬季大多利用煤炭和電力給豬舍供熱，高耗能、高污染，不僅造成日益嚴(yán)重的豬場(chǎng)生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題，而且由于豬舍的熱源不穩(wěn)定、空氣流通性差，使保育舍小豬的成活率低下、慢性胃腸炎的比例長(zhǎng)期居高不下，嚴(yán)重影響?zhàn)B豬的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

余姚市康宏畜牧有限公司根據(jù)多年的養(yǎng)豬實(shí)踐利用豬場(chǎng)可再生資源，采用低溫?zé)崴孛孑椛涔嵯到y(tǒng)為豬場(chǎng)保育舍提供穩(wěn)定的熱源，解決寒冷季節(jié)豬場(chǎng)的采暖問(wèn)題?，F(xiàn)將有關(guān)項(xiàng)目研究實(shí)施情況總結(jié)如下。

1 主要研究?jī)?nèi)容

1.1 地板加熱盤(pán)管敷設(shè)形式和間距的方案設(shè)計(jì)

地?zé)岜P(pán)管敷設(shè)形式的選擇與場(chǎng)所的本身性質(zhì)及狀況有關(guān)，選擇的好壞關(guān)系

圖1 舍內(nèi)管道鋪設(shè)位置圖

圖2 舍內(nèi)熱水器示意圖

圖3 地面管理鋪設(shè)間距圖

到系統(tǒng)供熱的均勻性及效果。為了比較和了解在寧波冬天的氣溫條件下地?zé)岜P(pán)管敷設(shè)形式與地面溫度的關(guān)系及其影響，我們對(duì)地?zé)岜P(pán)管敷設(shè)方式及盤(pán)管間距進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。

試驗(yàn)過(guò)程中，我們把地?zé)岜P(pán)管敷設(shè)形式設(shè)計(jì)為S型、直列型、旋轉(zhuǎn)型和“回”字型等幾種形式，見(jiàn)圖1；熱水管間距分別設(shè)定為8 、15 、20 、25 、30 cm，見(jiàn)圖2；距地面12 cm；地?zé)岜P(pán)管敷設(shè)面積選擇其采食和臥睡的區(qū)域，約為（2×4.5） m的區(qū)間，見(jiàn)圖3。對(duì)不同形式敷設(shè)的地?zé)岜P(pán)管升溫情況，每天分7個(gè)測(cè)定時(shí)間測(cè)定其實(shí)際溫度，對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較，選擇最合理的敷設(shè)形式和間距。

1.2 沼氣與太陽(yáng)能熱水互補(bǔ)供熱系統(tǒng)的配置和優(yōu)化研究

采暖系統(tǒng)的熱源主要是利用豬場(chǎng)自產(chǎn)的沼氣，但在寒冷季節(jié)（特別是浙江、寧波等江南地區(qū)），沼氣池會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)氣少，供氣不穩(wěn)定等問(wèn)題。為了解決冬天沼氣發(fā)酵不足，熱能利用效率低下的難題，本項(xiàng)目開(kāi)展了采用太陽(yáng)能熱利用與沼氣結(jié)合的多元互補(bǔ)系統(tǒng)的相關(guān)研究。重點(diǎn)是解決沼氣系統(tǒng)保溫和增溫的問(wèn)題。

沼氣系統(tǒng)的保溫措施，一是對(duì)于各種管路能地埋的則地埋，地上管路采用北方地區(qū)常規(guī)保溫方式實(shí)現(xiàn)；二是對(duì)厭氧消化罐、沼氣儲(chǔ)氣柜等，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料進(jìn)行強(qiáng)化保溫。

沼氣系統(tǒng)的增溫措施，一是采用較高的物料濃度，在保證有機(jī)負(fù)荷不變的情況下，降低水的含量和物料增溫能耗；二是利用太陽(yáng)能熱水器提供熱水向沼氣池供熱，以保證沼氣池正常工作。

1.3 仔豬利用地面輻射采暖的飼養(yǎng)試驗(yàn)

試驗(yàn)豬是本公司回龍牧場(chǎng)21日齡斷奶仔豬，分成試驗(yàn)組和對(duì)照組，試驗(yàn)組采用地面輻射采暖，對(duì)照組采用常規(guī)飼養(yǎng)方式，試驗(yàn)時(shí)間為48 d，以試驗(yàn)期平均增重、糞便含水率、成活率、料重比作為主要對(duì)比指標(biāo)。

2 研究成果

2.1 選定了最佳加熱盤(pán)管敷設(shè)形式和熱水管間距

低溫?zé)崴孛孑椛涔嵯到y(tǒng)是在豬舍地面下敷設(shè)供暖管道，并通過(guò)60 ℃以下熱水來(lái)加熱地面，再由地面向室內(nèi)來(lái)散熱的一種供暖方式。地面通過(guò)對(duì)流換熱加熱周?chē)諝獾耐瑫r(shí)，還與四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行輻射換熱，從而使圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的溫度升高，其輻射換熱量約占換熱總量的50%。該系統(tǒng)又具有室內(nèi)溫度均勻，溫度梯度小，地面溫度相對(duì)穩(wěn)定，豬體感溫度舒適，豬舍有效面積利用率高，運(yùn)行費(fèi)用低，操作運(yùn)行簡(jiǎn)便，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)由地面散熱，室內(nèi)空氣對(duì)流弱，減少了豬體表的蒸發(fā)，室內(nèi)溫度垂直地面的分布曲線與豬體感覺(jué)舒適時(shí)的溫度曲線一致，使豬體感覺(jué)舒服，符合健康要求。同時(shí)，低溫?zé)崴孛孑椛涔┡故覂?nèi)地面溫度均勻，室溫自下而上逐漸遞減，熱傳遞方式為輻射，不引起灰塵飛揚(yáng)，空氣潔凈，不改變空氣濕度，減少水分蒸發(fā)。這種方法不易造成潮濕空氣對(duì)流，使得室內(nèi)十分潔凈衛(wèi)生，改善豬舍環(huán)境。

在對(duì)仔豬行為習(xí)性觀察的基礎(chǔ)上，根據(jù)本公司及浙江一些規(guī)模養(yǎng)豬場(chǎng)的保育舍采暖設(shè)計(jì)、供熱效果評(píng)估，我們采用“回”字型的地板加熱盤(pán)管敷設(shè)，間距確定為20 cm；由于每欄保育舍的實(shí)際面積比較大，為了熱能有效利用，我們集中在仔豬采食和睡臥區(qū)域（2×4）m2的范圍進(jìn)行管道鋪設(shè)；選擇以聚丁烯為原料，具有堅(jiān)韌性好、抗凍、耐熱、抗沖擊性等諸多優(yōu)點(diǎn)的新穎塑料管，確保了熱的傳遞和良好輻射。

表1 地面輻射采暖的仔豬飼養(yǎng)試驗(yàn)

2.2 建立了太陽(yáng)能與沼氣結(jié)合的互補(bǔ)供熱系統(tǒng)

采暖系統(tǒng)的熱源主要是利用豬場(chǎng)自產(chǎn)的沼氣，通常情況下，在寒冷季節(jié)沼氣池會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)氣少，供氣不穩(wěn)定等問(wèn)題。針對(duì)這些在江南地區(qū)普遍存在的問(wèn)題，本項(xiàng)目采用了太陽(yáng)能熱利用與沼氣結(jié)合的互補(bǔ)系統(tǒng)。在沼氣池溫度下降到不能正常啟動(dòng)供氣時(shí)，利用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)向沼氣提供熱量，啟動(dòng)沼氣正常工作，同時(shí)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)還可以直接參與低溫?zé)崴孛孑椛涔嵫h(huán)。厭氧消化反應(yīng)過(guò)程受溫度影響很大，本項(xiàng)目厭氧處理單元設(shè)計(jì)為中溫，溫度控制范圍為35～38 ℃。為了保證厭氧反應(yīng)在冬季仍可正常運(yùn)行，公司對(duì)本系統(tǒng)實(shí)施了整體保溫措施，同時(shí)還對(duì)厭氧消化罐進(jìn)水進(jìn)行增溫處理。

2.3 地面輻射采暖的仔豬飼養(yǎng)試驗(yàn)技術(shù)數(shù)據(jù)

地面輻射采暖的仔豬飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

3 項(xiàng)目實(shí)施建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

由于南方地區(qū)冬季氣溫變化特點(diǎn)，熱水管進(jìn)口到保育舍地面的距離在2～3 m以內(nèi)為佳，這就要求沼氣管和熱水器在保育舍內(nèi)墻壁上，本項(xiàng)目距離為2～2.5 m，有效地減少了熱損失，提高了熱能的輻射，否則由于熱損失，達(dá)不到有效的地面溫度。

建設(shè)低溫?zé)崴孛孑椛涔嵯到y(tǒng)如果能夠與仔豬保育舍的屋頂處理（吊頂保溫）結(jié)合，效果更好。

無(wú)論是新建豬場(chǎng)和老場(chǎng)改造，仔豬保育舍有輻射供暖系統(tǒng)的區(qū)域最好與其它沒(méi)有供暖系統(tǒng)的區(qū)域保持一定的落差，高度控制在12～15 cm左右為佳。

4 取得的主要經(jīng)濟(jì)效益

1）截至2009年8月31日，本項(xiàng)目已建設(shè)低溫?zé)崴孛孑椛涔嵯到y(tǒng)面積2 200余m2，地面溫度一般在（24±1.5）℃，室內(nèi)溫度可達(dá)（22±3.5）℃，有效地改善了仔豬的保育生活環(huán)境。

2）仔豬成活率提高了6%～8%；按本場(chǎng)年出欄15 000頭計(jì)算，多成活900頭，按每頭豬售價(jià)500元算，可相對(duì)增加收入45萬(wàn)元。

3）豬的生長(zhǎng)速度加快，料肉比下降了5.8%；按每頭豬100 kg體重出售計(jì)算，每頭豬可節(jié)省飼料15 kg，按平均飼料價(jià)格2.8元/ kg，每頭豬可減少成本42元。本場(chǎng)年出欄15 000頭，凈增直接經(jīng)濟(jì)效益63萬(wàn)元。

4）共節(jié)約用煤200 t，用電5萬(wàn) kw·h，凈增直接經(jīng)濟(jì)效益16萬(wàn)元。