西北地區(qū)縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)改善夏季蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境

王 陽，鄭煒超，李絢陽，李保明，萬代富

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西北地區(qū)縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)改善夏季蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境

王 陽1,2,3，鄭煒超1,2,3，李絢陽1,2,3，李保明1,2,3※，萬代富4

（1. 中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，北京 100083；2. 中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，北京 100083； 3. 北京市畜禽健康養(yǎng)殖環(huán)境工程技術(shù)研究中心，北京 100083；4. ?？翟辞輼I(yè)責任有限公司，烏魯木齊 830001）

為研究應(yīng)用于中國西北地區(qū)的縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)對蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境的改善狀況，該試驗選取了西北地區(qū)縱墻濕簾山墻排風與傳統(tǒng)縱向通風2種通風系統(tǒng)的蛋雞舍，通過對舍內(nèi)熱環(huán)境的連續(xù)監(jiān)測，探究了2種通風系統(tǒng)下蛋雞舍內(nèi)的熱環(huán)境及熱應(yīng)激狀況，并比較了2種通風系統(tǒng)的經(jīng)濟投入成本。結(jié)果表明：縱墻濕簾山墻排風與傳統(tǒng)縱向通風系統(tǒng)蛋雞舍內(nèi)溫度最大波動幅度分別為2.7、10.3 ℃，縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)舍內(nèi)水平與垂直方向溫度差異不顯著（>0.05），傳統(tǒng)縱向通風蛋雞舍內(nèi)水平與垂直方向溫濕度差異顯著（<0.05）；傳統(tǒng)縱向通風蛋雞舍內(nèi)無熱應(yīng)激狀態(tài)比試驗舍低9.9%，輕度、中度、高度熱應(yīng)激狀態(tài)分別比縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)舍內(nèi)高2.7%、7.2%、0.1%；但相同飼養(yǎng)條件下蛋雞舍采用縱墻濕簾山墻排風降溫系統(tǒng)的經(jīng)濟投入成本是傳統(tǒng)縱向通風降溫系統(tǒng)成本的1.6倍。綜合2棟蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境空間分布、溫濕指數(shù)等認為，縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)應(yīng)用于中國西北炎熱干旱地區(qū)蛋雞舍可降低舍內(nèi)溫差及熱應(yīng)激程度，為更好的緩解舍內(nèi)局部熱應(yīng)激并將該降溫系統(tǒng)在西北地區(qū)蛋雞養(yǎng)殖中推廣，建議在風機相對側(cè)山墻上也安裝濕簾小窗。

溫度；濕度；降溫；蛋雞舍；熱應(yīng)激；通風系統(tǒng)

0 引 言

蛋雞舍夏季通風降溫一般為縱向通風型山墻濕簾風機降溫系統(tǒng)，濕簾一般安裝于雞舍一側(cè)山墻或兩縱墻端頭增加側(cè)墻濕簾[1-3]。但縱向通風型山墻濕簾風機降溫系統(tǒng)應(yīng)用于中國西北地區(qū)蛋雞養(yǎng)殖中，舍內(nèi)熱環(huán)境不均勻、濕簾端與風機端溫差大等問題是制約西北地區(qū)蛋雞產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要屏障。中國西北地區(qū)屬溫帶大陸性氣候，氣候炎熱干燥、晝夜溫差最大可達20～30 ℃[4-5]。西北地區(qū)夏季白天干濕球溫差大，濕簾降溫下溫降快且幅度大，當舍內(nèi)溫度達到設(shè)定溫度后，舍內(nèi)通風量減小，致使雞舍送、排風口溫差大，靠近風機端雞群易遭受熱應(yīng)激；夜間氣溫低，排除舍內(nèi)余熱所需通風量小，縱向通風系統(tǒng)下舍內(nèi)濕簾端與風機端溫差大[6-8]。蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境不均勻、局部冷熱應(yīng)激會影響蛋雞健康以及生產(chǎn)性能[9-13]，合理的通風降溫系統(tǒng)是實現(xiàn)舍內(nèi)溫度場及氣流組織均勻的關(guān)鍵[1-2]。

為了解決縱向通風系統(tǒng)下蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境不均勻、溫差大等問題，國內(nèi)外已經(jīng)開展了許多研究[14-18]。Mutaf等[14-17]通過對整棟舍間歇噴霧、噴淋等措施緩解舍內(nèi)熱環(huán)境不均勻；Chepete 等[16-17]研究表明間歇噴霧、噴淋降溫可緩解舍內(nèi)熱應(yīng)激，降低雞體溫上升、致死熱負荷閾值和死亡率等；Timmons等[18]研究建議進一步研究改善噴霧、噴淋降溫系統(tǒng)后再推廣應(yīng)用，應(yīng)實現(xiàn)蛋雞舍內(nèi)雞活動區(qū)域的精準噴霧降溫而非整棟雞舍的噴霧。因噴霧、噴淋降溫的同時會淋濕飼喂設(shè)備、飼料和雞糞等，長時間使用會降低設(shè)備的使用壽命，并不利于舍內(nèi)微生物環(huán)境的控制。因此間歇噴霧、噴淋等措施未在西北地區(qū)蛋雞養(yǎng)殖中推廣應(yīng)用。

調(diào)研中發(fā)現(xiàn)為緩解舍內(nèi)熱環(huán)境不均勻問題，西北地區(qū)夏季蛋雞舍應(yīng)用了一種新的通風降溫方式：將降溫濕簾均勻的安裝在雞舍的兩縱墻上并與縱墻小窗共用進風口，外側(cè)為濕簾，內(nèi)側(cè)為縱墻小窗，風機安裝在一端山墻上。根據(jù)溫度變化切換通風模式，溫度高于設(shè)定值時，濕簾水泵開啟且內(nèi)側(cè)進風小窗為全開狀態(tài)，運行縱墻濕簾降溫山墻排風模式；溫度低于設(shè)定值時，濕簾水泵關(guān)閉且縱墻小窗根據(jù)溫度調(diào)控開啟角度，運行縱墻小窗進風山墻排風模式?？v墻進風山墻排風系統(tǒng)在西北地區(qū)蛋雞養(yǎng)殖中大量應(yīng)用，但縱墻進風山墻排風系統(tǒng)的研究工作相對薄弱，尚沒有學者對該通風系統(tǒng)蛋雞舍內(nèi)的熱環(huán)境做過測試分析。

為研究應(yīng)用于中國西北地區(qū)的縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)對蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境的改善情況，本試驗選取了西北地區(qū)典型的縱墻濕簾山墻排風與傳統(tǒng)山墻濕簾風機降溫2種通風系統(tǒng)的蛋雞舍，通過對舍內(nèi)熱環(huán)境的連續(xù)監(jiān)測，探究了2種通風系統(tǒng)蛋雞舍內(nèi)的熱環(huán)境及熱應(yīng)激狀況，并比較了2種通風系統(tǒng)的經(jīng)濟投入成本及維護問題，以期為優(yōu)化西北地區(qū)夏季蛋雞舍通風降溫系統(tǒng)的設(shè)計及自動化控制提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 雞場外環(huán)境

試驗雞場位于阜康市（87°46￠E、43°45￠N），屬中溫帶大陸性干旱氣候[4]，夏季酷熱，晝夜溫差大，年均氣溫為6.7 ℃，年極端最高氣溫有48 %的年份出現(xiàn)在8月上、中旬，日最高氣溫大于35 ℃，平均日較差12.7 ℃。

1.2 試驗雞舍

該試驗中試驗舍與對照舍分別采用縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)、傳統(tǒng)縱向通風降溫系統(tǒng)，2棟蛋雞舍均坐北朝南，東西走向，長96 m、寬11.5 m、檐高3 m；2棟雞舍均采用3層全階梯籠養(yǎng)、四列五走道布置、傳送帶清糞、乳頭飲水器飲水、行車喂料系統(tǒng)。試驗舍與對照舍風機型號及安裝臺數(shù)一致，清糞周期為每天1次。

試驗舍與對照舍的區(qū)別為：1）試驗開始時，試驗舍飼養(yǎng)京紅一號父母代123日齡蛋雞，母雞14 600只、公雞730只；對照舍內(nèi)飼養(yǎng)京紅一號商品代123日齡蛋雞，存欄量15 500只。對照舍內(nèi)母雞比試驗舍多900只，公雞少730只，對照舍與試驗舍內(nèi)雞群的顯熱產(chǎn)熱量差異較小[11]，因此忽略雞群數(shù)量對試驗造成的誤差。2）試驗舍與對照舍安裝的濕簾為相同材質(zhì)。試驗舍濕簾安裝于兩側(cè)縱墻上（圖1），外側(cè)為濕簾，內(nèi)側(cè)為進風小窗，濕簾與縱墻小窗共用進風口，進風小窗的開啟度為0～100%，兩縱墻各有26個濕簾小窗，濕簾小窗的窗間距為3.3 m，縱墻進風濕簾小窗尺寸為長0.70 m、寬0.70 m、厚0.15 m。試驗舍內(nèi)空氣溫度高于設(shè)定閾值，濕簾水泵開啟，運行縱墻濕簾山墻排風模式；溫度低于設(shè)定值，濕簾水泵關(guān)閉，運行縱墻小窗進風山墻排風模式。對照舍濕簾安裝于一側(cè)山墻與兩縱墻端頭，山墻濕簾尺寸為長10 m、寬2.55 m、厚0.15 m，兩縱墻濕簾尺寸分別為長1.5 m、寬2.55 m、厚0.15 m。對照舍內(nèi)空氣溫度高于設(shè)定閾值，濕簾水泵開啟，運行山墻濕簾進風山墻排風模式；溫度低于設(shè)定值，濕簾水泵關(guān)閉，通風模式不變。

圖1 縱墻進風山墻排風系統(tǒng)

1.3 試驗方法

2016年8月8日—2016年8月20日對試驗舍與對照舍內(nèi)的溫度、濕度等進行連續(xù)的測試，試驗預試期5 d，預試期檢測雞舍內(nèi)溫熱環(huán)境變化大致規(guī)律，確定舍內(nèi)溫熱環(huán)境檢測方案；正試期8 d，按照方案進行連續(xù)的測試。

1.3.1 雞舍內(nèi)溫熱環(huán)境測試

試驗期間蛋雞舍內(nèi)、外溫濕度用HOBO U23-001型溫濕度采集記錄儀（美國Onset HOBO公司）自動采集，每5 min采集存儲1次。舍外2個溫濕度檢測點設(shè)在2棟雞舍間。因2棟雞舍內(nèi)熱環(huán)境由雞舍中間列雞籠向兩縱墻方向程對稱分布，所以只在雞舍的一側(cè)3列雞籠雞活動高度位置布置溫濕度測點（圖2）。為保證試驗舍與對照舍測試數(shù)據(jù)的可比性，對照舍內(nèi)測點與試驗舍測點布置一致，每個測點處安裝2個相同溫濕度采集記錄儀。舍內(nèi)水平與垂直方向布置溫濕度測點以分析2棟蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境的空間分布。舍內(nèi)溫濕度測點沿雞舍長度方向上分別距離風機相對側(cè)山墻23、52、80 m處斷面布置，用L23、L52、L80表示；舍內(nèi)垂直測點設(shè)在每層蛋雞籠雞活動高度位置，由底層至最頂層雞籠雞活動高度分別距離地面0.45、0.85、1.25 m，用H0.45、H0.85、H1.25表示。試驗雞舍內(nèi)共設(shè)27個溫濕度測定點（圖2）。

注：L23、L52、L80分別表示沿雞舍長度方向上分別距離風機相對側(cè)山墻 23、52、80 m斷面布置溫濕度測點；H0.45、H0.85、H1.25分別表示沿垂直方向由底層至最頂層雞籠雞活動高度分別距離地面0.45、0.85、1.25 m斷面布置溫濕度測點，下同。

1.3.2 雞舍溫濕指數(shù)的計算

溫濕指數(shù)（temperature-humidity index，THI）通常用來形容畜禽養(yǎng)殖過程中是否處于熱應(yīng)激狀態(tài)及其程度，是氣溫和氣濕2者結(jié)合來評價動物熱應(yīng)激狀態(tài)的指標[19]。當THI≤74時，表明動物尚未處于熱應(yīng)激狀態(tài)；當THI位于75～78之間時，表明動物處于輕度熱應(yīng)激狀態(tài)；當THI位于78～83之間時，表明動物處于中度熱應(yīng)激狀態(tài)；當THI≥84時，表明動物處于高度熱應(yīng)激狀態(tài)[19-20]。THI的計算如下式[19-21]：

THI=(1.8′T+32)–[(0.55–0.0055′RH)′(1.8′T–26)]

式中THI為溫濕指數(shù)；RH為相對濕度，%；T為干球溫度，℃。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

為更好的分析2種通風系統(tǒng)蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境及熱應(yīng)激狀況，試驗選取正試期舍外晝夜溫差最大的一天分析，應(yīng)用Origin 軟件(Ver.8，Origin Lab)進行數(shù)據(jù)分析及繪圖，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式為平均值±標準差，<0.05為差異性顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗舍和對照舍內(nèi)溫濕度測試結(jié)果與分析

蛋雞舍外熱環(huán)境測試結(jié)果如圖3所示，舍外空氣的平均溫度、相對濕度分別為25.7 ℃、38.7%；舍外空氣 溫度、相對濕度的波動范圍分別為15.8～35.8 ℃、24.8%～57.7%。溫度是影響雞群健康和生產(chǎn)性能最基本、最顯著的因素，在適宜溫度條件下，濕度對家禽的體溫調(diào)節(jié)影響不顯著[22-23]，適宜蛋雞生產(chǎn)的溫度范圍為13～28 ℃[24-25]。

圖3 蛋雞舍外環(huán)境溫濕度變化

試驗舍與對照舍內(nèi)空氣的平均溫度、相對濕度測試結(jié)果如圖4所示。

圖4 試驗舍與對照舍內(nèi)環(huán)境溫濕度變化

由圖4可知，試驗舍與對照舍內(nèi)空氣的平均溫度、相對濕度分別為（25.2±0.66）℃、（25.8±1.13） ℃；（50.9%±3.70%）、（54.9%±3.75%）；試驗舍與對照舍內(nèi)空氣溫度、相對濕度的波動范圍分別為23.2～25.9 ℃、19.3～29.6 ℃；45.2 %～69.6%、44.8 %～66.1%。

蛋雞舍內(nèi)溫度隨舍外溫度的波動而變化，本試驗測試中10:00舍外溫度達到27.3 ℃，雞舍內(nèi)溫度達到設(shè)定閾值，蛋雞舍濕簾水泵開啟，試驗舍與對照舍都根據(jù)舍內(nèi)空氣溫度切換通風模式。試驗舍運行縱墻濕簾山墻排風模式；對照舍運行山墻濕簾進風山墻排風模式。21:00蛋雞舍內(nèi)溫度低于設(shè)定閾值，試驗舍縱墻降溫濕簾水泵關(guān)閉，運行縱墻小窗進風山墻排風模式；對照舍濕簾水泵關(guān)閉，但通風模式不變。

試驗舍與對照舍內(nèi)水平與垂直方向的溫濕度差異顯著性分析結(jié)果如表1所示，濕簾水泵開啟時間段為10:00-21:00，試驗舍內(nèi)水平方向距離風機相對側(cè)山墻 23、52、80 m處3個斷面內(nèi)溫度與相對濕度差異不顯著（>0.05），對照舍內(nèi)相同測點位置相對濕度差異顯著（<0.05），對照舍內(nèi)水平方向距離風機相對側(cè)山墻80 m處斷面內(nèi)測定點溫度與距離風機相對側(cè)山墻23、52 m處2個斷面內(nèi)測點溫度差異顯著（<0.05）；對照舍內(nèi)垂直方向距離地面0.45、0.85、1.25 m處3個雞活動高度水平面溫度差異顯著（<0.05），但試驗舍相同測點位置溫度差異不顯著（>0.05）。濕簾水泵關(guān)閉時間段為21:00-10:00，試驗舍內(nèi)水平方向距離風機相對側(cè)山墻23、52、80 m處3個斷面內(nèi)溫度與相對濕度差異也不顯著（>0.05）。

表1 蛋雞舍水平與垂直方向溫濕度結(jié)果

注：不同小寫字母表示同一時間段同列數(shù)據(jù)差異顯著（<0.05）；相同小寫字母表示差異不顯著（>0.05），下同。10:00-21:00水泵開啟；21:00-10:00水泵關(guān)閉。

Note: Different lowercases indicate significant difference among the same column in the same time, at<0.05 level, same letters were no significant difference; the same as below. 10:00-21:00 open pump；21:00-10:00close pump.

試驗舍與對照舍內(nèi)溫濕度都隨舍外環(huán)境的變化而產(chǎn)生波動，但試驗舍內(nèi)溫度變化波動幅度較對照舍內(nèi)溫度變化波動幅度小，試驗舍與對照舍內(nèi)溫度波動幅度最大分別為2.7、10.3 ℃。濕簾開啟時間段10:00—21:00與濕簾水泵關(guān)閉時間段21:00—10:00，試驗舍內(nèi)水平與垂直方向溫度的波動幅度均小于3 ℃，對照舍內(nèi)水平與垂直方向溫度的最大波動幅度分別為7.2、6.5 ℃。Abbas 等[9]研究發(fā)現(xiàn)密閉式雞舍內(nèi)溫差超過3 ℃，會對蛋雞的生產(chǎn)性能及健康等產(chǎn)生不利影響。試驗舍與對照舍內(nèi)熱環(huán)境比較可以看出試驗舍內(nèi)溫度波動小于對照舍，試驗舍內(nèi)熱環(huán)境更適宜于蛋雞的生長。

2.2 試驗舍和對照舍內(nèi)溫濕指數(shù)結(jié)果與分析

溫濕指數(shù)反應(yīng)雞只所處熱環(huán)境的舒適程度，并可準確評價雞只所處環(huán)境的熱應(yīng)激程度[10-23,26-28]。比較試驗舍與對照舍內(nèi)溫濕指數(shù)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表2），對照舍內(nèi)不同測點無熱應(yīng)激狀態(tài)比試驗舍內(nèi)低9.9%，輕度、中度、高度熱應(yīng)激狀態(tài)分別比試驗舍內(nèi)高2.7%、7.2%、0.1%，對照舍內(nèi)蛋雞受到高度熱應(yīng)激的影響。

試驗舍水平方向距離風機相對側(cè)山墻80 m垂直斷面內(nèi)，蛋雞活動高度位置為0.85、1.25 m測定點處受到輕度、中度熱應(yīng)激狀態(tài)分別為15.4%、14.1%；0、0.1%。試驗舍水平方向距離風機相對側(cè)山墻80 m垂直斷面內(nèi)，蛋雞活動高度位置1.25 m處受到高度熱應(yīng)激的影響，原因為舍內(nèi)蛋雞的顯熱發(fā)散量較大且熱氣流密度較小，熱氣流往雞舍上層集聚，致使雞舍最頂層蛋雞活動高度位置1.25 m處溫度高。顧憲紅等[26]認為高溫熱應(yīng)激引起雞只體內(nèi)激素水平及血液生化指標的變化，從而對雞的生產(chǎn)性能和蛋品質(zhì)造成不利影響；Buyse[28]研究60周齡的Hyline蛋雞高溫環(huán)境對生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)等的影響，研究結(jié)果表明熱應(yīng)激使采食量下降，致使蛋雞產(chǎn)蛋性能、蛋殼質(zhì)量厚度、蛋品質(zhì)下降等。

蛋雞舍夏季通風的目的是將舍內(nèi)多余的熱量排除，使氣流通過雞只的不同飼養(yǎng)平面，以利于降低舍內(nèi)溫度和雞只體感溫度，氣流組織應(yīng)盡量避免和縮小通風死角的范圍。合理的通風降溫系統(tǒng)，舍內(nèi)水平面及垂直面上氣流組織應(yīng)均勻，使整舍內(nèi)蛋雞的活動區(qū)域都在適宜的熱環(huán)境內(nèi)。蛋雞舍外空氣經(jīng)小窗濕簾進風口以射流形式進入舍內(nèi)，在舍內(nèi)形成了一定溫度場和速度場，根據(jù)試驗結(jié)果（圖4）可以看出縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)能降低舍內(nèi)水平與垂直方向溫差，將舍內(nèi)水平、垂直方向溫差控制在3 ℃以內(nèi)，試驗舍內(nèi)不同測點處蛋雞沒有受到高度熱應(yīng)激的影響，但舍內(nèi)水平方向距離風機相對側(cè)山墻23 m處斷面測定點輕度熱應(yīng)激、中度熱應(yīng)激狀態(tài)分別為13.9%、0.5%。試驗舍內(nèi)水平方向距離風機相對側(cè)山墻23 m處斷面測定點內(nèi)受到熱應(yīng)激的原因可能是舍內(nèi)氣流組織不均導致，從表1中可以看出水泵開啟降溫時間段與縱墻小窗通風時間段距離風機相對側(cè)山墻23 m處斷面測定點內(nèi)溫度略高于距離風機相對側(cè)山墻53、80 m處斷面測定點溫度，其原因為風機相對側(cè)山墻上未安裝小窗濕簾，縱墻上遠離風機端第一個濕簾小窗的安裝位置與第一架雞籠具中間處于同一斷面上，在蛋雞舍風機負壓作用下，冷空氣射流進入舍內(nèi)的同時受到風機作用力逐漸或者迅速向下偏斜，致使舍內(nèi)水平方向距離風機相對側(cè)山墻23 m處斷面內(nèi)冷氣流回流區(qū)域范圍較小，因此該區(qū)域蛋雞會受到局部熱應(yīng)激的影響。試驗舍內(nèi)熱應(yīng)激狀態(tài)較對照舍內(nèi)降低，但是試驗舍內(nèi)部分蛋雞仍受到熱應(yīng)激的影響，熱應(yīng)激會對蛋雞產(chǎn)生不利的影響[23,26-29]，為緩解試驗舍內(nèi)存在的局部熱應(yīng)激并將該縱墻濕簾山墻排風降溫系統(tǒng)在西北地區(qū)蛋雞養(yǎng)殖中推廣，建議試驗舍在風機相對側(cè)山墻上也安裝降溫濕簾小窗。

表2 蛋雞舍內(nèi)不同測點溫濕指數(shù)

2.3 兩種通風降溫系統(tǒng)成本估算

蛋雞舍縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)與傳統(tǒng)縱向通風系統(tǒng)的經(jīng)濟成本主要包括濕簾、風機、水泵、水槽、水管等。采用縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)試驗舍與傳統(tǒng)縱向通風系統(tǒng)對照舍為例，計算比較2種通風系統(tǒng)的經(jīng)濟投入成本。因蛋雞舍位于同一氣候區(qū)且相同飼養(yǎng)方式，為簡化分析不考慮風機、安裝施工、日常維護成本，只考慮2種通風系統(tǒng)的投入成本。根據(jù)蛋雞舍夏季排除舍內(nèi)余熱、余濕及保證舍內(nèi)氣流速度可得出該地區(qū)雞舍的必要通風量。以新疆烏魯木齊地區(qū)為例，烏魯木齊夏季空調(diào)室外計算日平均溫度為28.3 ℃，干球溫度為33.4 ℃，濕球溫度為18.3 ℃[30]，濕簾的降溫效率為80 %[31]，蛋雞顯熱產(chǎn)熱量為9.2 W/只[32]，則排除余熱的必要通風量為30 241.9 m3/h；為增加雞體的對流散熱，還需保證一定的舍內(nèi)氣流速度[30]，一般應(yīng)達到1.0～2.0 m/s，取舍內(nèi)風速為1.0 m/s，所需通風量按滿足舍內(nèi)通風斷面上平均風速的要求，計算可得必要通風量為198 720 m3/h。取過簾風速為1.7 m/s[30]，則對照舍縱向通風加濕簾降溫系統(tǒng)蛋雞舍的濕簾面積至少為33 m2，本試驗中對照舍濕簾面積至少為33.2 m2, 滿足濕簾安裝尺寸要求。當濕簾面積大于30 m2時，0.15 m鋁合金框架濕簾的單價為85元/m2；濕簾面積小于30 m2時，濕簾單價為95元/m2。試驗舍縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)與對照舍傳統(tǒng)縱向通風系統(tǒng)中濕簾的成本分別為2 420、2 805元。試驗舍縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)濕簾均勻安裝在兩縱墻，每側(cè)濕簾獨立配置一套供水系統(tǒng)但共用同一循環(huán)水池，循環(huán)水泵的價格為500元/臺，試驗舍縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)蛋雞舍輸水系統(tǒng)的水泵吸水管和回水管總長度約為380 m，是對照舍傳統(tǒng)縱向通風系統(tǒng)水管長度的9.5倍，輸水系統(tǒng)吸水管和回水管均采用32 mm PVC管材，PVC管材長度小于200 m時，單價為10元/m；長度大于200 m時，單價為8元/m，則試驗舍與對照舍水泵與水管的成本分別為3 540、900元。因此試驗舍與對照風2種不同通風降溫系統(tǒng)的經(jīng)濟投入成本分別為5 960、3 705元，試驗舍采用縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)的經(jīng)濟成本投入是對照舍傳統(tǒng)縱向通風山墻濕簾風機降溫系統(tǒng)成本的1.6倍。

3 結(jié) 論

1）試驗舍內(nèi)溫度波動比對照舍低，試驗舍與對照舍內(nèi)溫度最大波動幅度分別為2.7、10.3 ℃，試驗舍內(nèi)水平方向溫濕度差異不顯著（>0.05），但對照舍內(nèi)水平與垂直方向溫濕度差異顯著（<0.05）。

2）對照舍內(nèi)無熱應(yīng)激狀態(tài)比試驗舍低9.9%，輕度、中度、高度熱應(yīng)激狀態(tài)比試驗舍內(nèi)高2.7%、7.2%、0.1%，對照舍水平方向距離風機相對側(cè)山墻52、80 m斷面測點蛋雞受到高度熱應(yīng)激，試驗舍內(nèi)蛋雞未受到高度熱應(yīng)激影響。

3）試驗舍采用縱墻濕簾山墻排風降溫系統(tǒng)的經(jīng)濟投入成本是對照舍傳統(tǒng)縱向通風山墻濕簾風機降溫系統(tǒng)成本的1.6倍。

[1] Dawkins M S, Donnelly C A, Jones T A. Chicken welfare is influenced more by housing conditions than by stocking density[J]. Nature, 2004, 427(6972): 342－344.

[2] Ruzal M, Shinder D, Malka I, Yahav S. Ventilation play an important role in hen’s egg production at high ambient temperature[J]. Poultry Science, 2011, 90(4): 856－862.

[3] 李保明. 雞舍縱向通風系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用中的幾個問題[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，1993，9(增刊1)：82－85. Li Baoming. Discussion on design and application of the tunnel ventilation system for poultry housing[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 1993, 9(Suppl.1): 82－85. (in Chinese with English abstract)

[4] 姜啟銀.淺談新疆規(guī)?；半u養(yǎng)殖環(huán)境控制技術(shù)的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2017(5)：189－189.

[5] 尹家振，劉文進，張再超. 淺談新疆規(guī)?；半u養(yǎng)殖環(huán)境控制技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 中國畜禽種業(yè)，2015(9)：15－17.

[6] Cao G Y, Awbi H, Yao R M, et al. A review of the performance of different ventilation and airflow distribution systems in buildings[J]. Building and Environment, 2014, 73(1): 171－186.

[7] Hui X, Zhu Q, Ni J Q, et al. Effect of cooling pad installation on indoor airflow distribution in a tunnel-ventilated laying- hen house[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2016, 9(4): 169－177.

[8] Olgun M, ?elik M Y, Polat H E. Determining of heat balance design criteria for laying hen houses under continental climate conditions[J]. Building and Environment, 2007, 42(1): 355－365.

[9] Abbas T E, Yousuf M M, Ahmed M E, et al. Effect of fluctuating ambient temperature on the performance of laying hens in the closed poultry house[J]. Research Opinions in Animal and Veterinary Sciences, 2011, 1(4): 547－560.

[10] 白士寶，滕光輝，杜曉冬，等. 基于LabVIEW平臺的蛋雞舍環(huán)境舒適度實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2017，33(15)：237－244. Bai Shibao, Teng Guanghui, Du Xiaodong, et al. Design and implementation on real-time monitoring system of laying hens environmental comfort based on LabVIEW[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(15): 237－244. (in Chinese with English abstract)

[11] Green A R, Xin H. Effects of stocking density and group size on heat and moisture production of laying hens under thermoneutral and heat-challenging conditions[J]. Transactions of the ASABE, 2008, 52(6): 2027－2032.

[12] 郝二英，陳輝，趙宇，等. 冷熱應(yīng)激對蛋雞生產(chǎn)性能、蛋品質(zhì)的影響[J]. 中國家禽，2015，37(13)：39－42. Hao Erying, Chen Hui, Zhao Yu, et al. Effects of cold heat stress on production performance and egg quality of laying hens[J]. China Poultry, 2015, 37(13): 39－42. (in Chinese with English abstract)

[13] Feizi A, Shahazi M, Taifebagerlu J, et al. Effect of heat stress (HS) on production of Hy-Line layers[J]. Research Journal of Biological Sciences, 2012, 7(5): 206－208.

[14] Mutaf S, Kahraman N ?, F?rat M Z. Surface wetting and its effect on body and surface temperatures of domestic laying hens at different thermal conditions[J]. Poultry Science, 2008, 87(12): 2441－2450.

[15] Hui X, Li B, Xin H, et al. New control strategy against temperature sudden-drop in the initial stage of pad cooling process in poultry houses[J]. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 2018, 11(1): 66－73.

[16] Chepete H J, Xin H. Cooling laying hens by intermittent partial surface sprinkling[J]. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 2000,43(4): 965－971.

[17] Ikeguchi A. Field evaluation of a sprinkling system for cooling commercial laying hens in Iowa[J]. Applied Engineering in Agriculture, 2001, 17(2): 217－224.

[18] Timmons M B, Baughman G R. Experimental evaluation of poultry mist-fog systems[J]. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 1983, 26(1): 207－210.

[19] Thom E C. The discomfort index[J]. Weatherwise, 1959, 12(12): 57－59.

[20] Menezes A G, N??s I A, Baracho M S.Identification of critical points of thermal environment in broiler production[J]., 2010,12(1): 21－29.

[21] Tong X, Hong Se W, Zhao L. Development of upward airflow displacement ventilation system of manure-belt layer houses for improved indoor environment using CFD simulation[C]//Animal Environment and Welfare Proceedings of International Symposium 2017. Chongqing, 2017: 143－150.

[22] 常玉，馮京海，張敏紅. 環(huán)境溫度、濕度等因素對家禽體溫調(diào)節(jié)的影響及評估模型[J]. 動物營養(yǎng)學報，2015，27(5)：1341－1347. Chang Yu, Feng Jinghai, Zhang Minhong. Effects of ambient temperature, humidity on poultry thermoregulation and the evaluation model[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2015, 27(5): 1341－1347. (in Chinese with English abstract)

[23] Yahav S, Shinder D, Razpakovski V, et al. Lack of response of laying hens to relative humidity at high ambient temperature[J]. British Poultry Science, 2000, 41(5): 660－663.

[24] Al-Saffar A A, Rose S P. Ambient temperature and the egg laying characteristics of laying fowl[J]. World’s Poultry Science Journal, 2002, 58(3): 317－331.

[25] Thornton P A. The effect of environmental temperature on body temperature and oxygen uptake by the chicken[J]. Poultry Science, 1962, 41(4): 1053－1060.

[26] 顧憲紅，王新謀. 高溫對蛋雞生產(chǎn)性能和血漿皮質(zhì)酮、甲狀腺素、孕酮水平的影響[J]. 畜牧獸醫(yī)學報，1995，26(2)：109－115. Gu Xianhong, Wang Xinmou. Effect of high ambient temperature on productivity and plasma corticosterone, thyroid hormone, progesterone level in laying hens[J]. Acta Veterinariaet Zootechnica Sinica, 1995, 26(2): 109－115. (in Chinese with English abstract)

[27] Emmans G C, Charles D R. Climatic environment and poultry feeding in practice[J]. Beresit: Revista Interdiciplinar científico-humana, 1976, 38(2): 289－317.

[28] Buyse J. New approach of testing the effect of heat stress on eggshell quality: Mechanical and material properties of eggshell and membrane[J]. British Poultry Science, 2004, 45(4): 476－482.

[29] 李保明，黃之棟. 我國南方炎熱地區(qū)開放式雞舍的夏季降溫問題[J]. 北京農(nóng)業(yè)工程大學學報，1992(2)：42－47. Li Baoming, Huang Zhidong. A summer cooling principle for open－type poultry housing in southern China[J]. Journal of Beijing Agricultural Engineering University, 1992(2): 42－47. (in Chinese with English abstract)

[30] 采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范：GB50019-2015[S].

[31] 馬承偉. 農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2005.

[32] Chepete H J, Xin H, Puma M C, et al. Heat and moisture production of poultry and their housing systems: Pullets and layers[J]. ASHRAE Transactions, 2004, 110(2): 286－298.

Vertical walls-evaporative cooling pad and gable-exhaust-air- ventilation system improving poultry house thermal environment in Northwest region of China

Wang Yang1,2,3, Zheng Weichao1,2,3, Li Xuanyang1,2,3, Li Baoming1,2,3※, Wan Daifu4

(1.100083,; 2.100083,3.100083,; 4.830001,)

Large temperature variations and non-uniformity of air distribution are founded in the poultry houses by using tunnel ventilation and evaporative cooling systems. Poultry suffer from large variations of temperatures, cold stress near the evaporative cooling pads region and heat stress near fans region. These adverse factors negatively influence poultry health, production performance, mortality rate, and consequently resulting in significant economic losses. In order to improve the welfare of the poultry and mitigate the large variations of air temperatures, heat stress in the poultry occupied zones. The poultry houses were equipped with a new ventilation system-vertical walls intake air and gable exhaust air ventilation system in China Northwest region. The evaporative cooling pads separately and uniformly on both vertical walls and exhausting air through fans located on the gable. When the indoor air temperature was higher than the set-point, the fans created a slightly negative pressure to draw fresh air through the evaporative cooling pad into the poultry houses. This was in contrast to other time in poultry houses which have fresh air directly entering into the poultry houses without cooling through the wall inlets. In order to determine the environmental condition of the poultry house that was equipped with the new ventilation system and its existing problems, this study had been conducted to detect and analyze the thermal environment. The performance of the new ventilation system in an experimental poultry house was evaluated in comparison with the tunnel ventilation and evaporative cooling systems in control poultry house by measuring the thermal environment. Results showed that the maximum air temperature fluctuation in the experimental poultry house and in control poultry house was 2.7 and 10.3 ℃, respectively. The air temperature and relative humidity difference were not significantly different (>0.05) along the horizontal and vertical direction in the experimental poultry house, and the air temperatures and relative humidity difference were significantly different (<0.05) along the horizontal and vertical direction in control poultry house. The heat stress degree in control poultry house was larger than that in the experimental poultry house, and the normal level of no heat stress in the control poultry house was lower by 9.9% compared with in the experimental poultry house, alert level was higher by 2.7%, danger level was higher by 7.2% and emergency level was higher by 0.1%. There was no emergency heat stress in experiment poultry house but the control poultry house was suffered from different degrees of heat stress. The economic cost of using the new ventilation system-sidewall intake air and gable exhaust air ventilation system in the experimental poultry house is 1.6 times the cost of the traditional tunnel ventilation cooling system in control poultry house. Comprehensive evaluation, the new ventilation system can mitigate the large variations of air temperatures, heat stress in the poultry occupied zones in China Northwest region poultry houses. Thus, this new ventilation system of the poultry house is suitable to be promoted and applied in China Northwest region and it is necessary to equipped with evaporative cooling pads in gable wall of the opposite side of the fans. The study expectation was to develop a guideline on ventilation and cooling systems design and automation control for poultry houses under continental climate zones.

temperature; humidity; cooling; poultry house; heat stress; ventilation system

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.024

S831.7

A

1002-6819(2018)-21-0202-06

2018-04-18

2018-09-20

國家重點研發(fā)計劃（2018YFD0500700）；國家蛋雞產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-40）；北京市基地建設(shè)和人才培養(yǎng)專項（Z171100002217018）

王 陽，博士生，研究方向為畜禽健康環(huán)境及其控制技術(shù)。 Email：wangyang512@cau.edu.cn

李保明，教授，博士生導師，主要從事畜禽設(shè)施養(yǎng)殖工藝與環(huán)境研究。Email：libm@cau.edu.cn

王 陽，鄭煒超，李絢陽，李保明，萬代富. 西北地區(qū)縱墻濕簾山墻排風系統(tǒng)改善夏季蛋雞舍內(nèi)熱環(huán)境[J]. 農(nóng)業(yè)工程學報，2018，34(21)：202－207. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.024 http://www.tcsae.org

Wang Yang, Zheng Weichao, Li Xuanyang, Li Baoming, Wan Daifu. Vertical walls-evaporative cooling pad and gable-exhaust-air-ventilation system improving poultry house thermal environment in Northwest region of China [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(21): 202－207. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2018.21.024 http://www.tcsae.org