做好豬舍的隔熱、合理利用風(fēng)機(jī)和水簾系統(tǒng)可避免熱應(yīng)激

閻玉東

（正大預(yù)混料 （天津）有限公司，天津 300457）

對(duì)于豬場(chǎng)的管理者來(lái)講，夏季的熱應(yīng)激對(duì)于豬只的危害具有麻痹性和滯后性。如發(fā)現(xiàn)豬群受精率和產(chǎn)仔率下降后，才意識(shí)到這是由于幾周前甚至幾月前配種舍/公豬舍的高溫高濕引起的。針對(duì)夏季豬場(chǎng)，避免高溫高濕，需要保持豬舍合適的隔熱性能，配置合理的風(fēng)機(jī)數(shù)量，配套的水簾降溫系統(tǒng)、自動(dòng)化的電腦控制系統(tǒng)以及應(yīng)急后備電源及報(bào)警系統(tǒng)等。

1 高溫高濕 （熱應(yīng)激）的危害

豬只對(duì)于外部環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，因此在生產(chǎn)中鮮有熱應(yīng)激引起豬只大批死亡的情況，這也造成一些豬場(chǎng)疏忽了豬舍的隔熱性能以及配套合理的通風(fēng)降溫設(shè)施。高溫可能不會(huì)致使豬只立即死亡，但對(duì)于后續(xù)豬只的生長(zhǎng)和豬場(chǎng)的效益也許是致命的。熱應(yīng)激影響母豬的受胎率、初生仔豬數(shù)和仔豬體重。1967年，Tompkins及其合作者[1]研究表明，母豬在配種后第1天處在熱應(yīng)激環(huán)境下，并持續(xù)5天，其胚胎存活率為39%，而正常環(huán)境下母豬的胚胎存活率為69%。Omtvedt IT等[2]研究發(fā)現(xiàn)，配種后102～110天懷孕前母豬發(fā)生熱應(yīng)激后，初生活仔數(shù)減少，初生仔豬均重和平均窩仔重降低，產(chǎn)房表現(xiàn)不如正常環(huán)境下母豬，見(jiàn)表1。另外，熱應(yīng)激還影響到豬只的采食并導(dǎo)致飼料報(bào)酬降低甚至減重。公豬也可能在熱應(yīng)激之后的2～3周時(shí)間內(nèi)發(fā)生性欲減退和精液質(zhì)量下降的情況，并延續(xù)8～9周左右[3]。

表1 配種后102～110天懷孕前母豬發(fā)生熱應(yīng)激后產(chǎn)房表現(xiàn)

2 舍飼豬只的適宜溫度及區(qū)間

豬只所需的理想溫度取決于其品種、年齡及體重大小。美國(guó)國(guó)家豬肉委員會(huì)2003年的豬護(hù)理手冊(cè)[4]，推薦了豬只的最佳溫度范圍及上限干預(yù)溫度點(diǎn)，控制舍溫不超過(guò)其上限干預(yù)溫度，可以避免熱應(yīng)激，見(jiàn)表2。

3 設(shè)計(jì)建造或改造隔熱性能良好的豬舍

隔熱性能良好并配置合理風(fēng)機(jī)和水簾系統(tǒng)的豬舍，在夏季舍外39℃甚至更高的溫度下，其舍內(nèi)豬只的體感溫度亦可在其適宜溫度范圍。體感溫度是根據(jù)所處環(huán)境中空氣的溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速3個(gè)溫?zé)嵋蛩氐闹饔^感覺(jué)制定的指標(biāo)。豬只的體感溫度（ET）可以由以下公式計(jì)算得出：ET＝0.65 Td+0.35 Tw。式中Td為干球溫度，Tw為濕球溫度[5]。在夏季降低豬舍內(nèi)較高的溫度，本質(zhì)上就是消除豬舍內(nèi)的余熱量，主要是豬只的自身發(fā)熱量和進(jìn)入豬舍的太陽(yáng)輻射熱量。筆者通過(guò)如下幾個(gè)數(shù)學(xué)公式來(lái)表示豬舍內(nèi)外的熱傳遞關(guān)系：

表2 舍飼豬只的最佳溫度范圍及上限干預(yù)溫度點(diǎn)

豬舍夏季的余熱量＝豬只主動(dòng)散熱量+進(jìn)入豬舍的太陽(yáng)輻射綜合熱量；

進(jìn)入豬舍的太陽(yáng)輻射綜合熱量＝豬舍的傳熱面積（屋頂+墻體）×傳熱系數(shù)×溫差（舍外溫度-舍內(nèi)溫度）；

傳熱系數(shù)＝1/熱阻（R）；

熱阻（R）＝材料厚度（δ）÷導(dǎo)熱系數(shù)（λ）

通過(guò)上述計(jì)算關(guān)系可知，降低豬舍屋頂和墻體建筑材料的傳熱系數(shù)，可以減少進(jìn)入豬舍的太陽(yáng)輻射綜合熱。在某一地區(qū)大小規(guī)格相同的2個(gè)豬舍，傳熱系數(shù)較小亦或者熱阻較大的豬舍內(nèi)外溫差較大，也就是隔熱性能較好。沈金山[6]1981年研究發(fā)現(xiàn)，取室外極端溫度35℃，舍內(nèi)短時(shí)間32℃時(shí)，全國(guó)范圍內(nèi)的雞舍屋頂傳熱系數(shù) （K） 適宜為 0.5 Kcal/（m2·h·℃），其屋頂?shù)木C合熱阻（R）為1.72 m2·℃/W。在現(xiàn)今時(shí)期的豬舍建造中，若其屋頂采用外鋼板為0.6 mm，內(nèi)鋼板為0.5 mm，內(nèi)夾容量為120 kg/m3，巖棉芯材厚度在100 mm時(shí)，其綜合熱阻（R）為4.53 m2·℃/W左右。此處，屋頂內(nèi)外表面熱阻（R）采用（外0.0537、內(nèi)0.1433 m2·℃/W），巖棉的熱阻（R）為4.35 m2·℃/W。而當(dāng)采用厚度150 mm的巖棉時(shí)，其綜合熱阻（R）為6.62 m2·℃/W，其對(duì)應(yīng)綜合傳熱系數(shù)（K）為 0.13 Kcal/（m2·h·℃）。因此，隔熱良好的豬舍，其內(nèi)外溫差可達(dá)5℃甚至8℃以上，就像山洞一樣冬暖夏涼，可有效避免夏季豬只的熱應(yīng)激。在選擇豬舍的隔熱材料時(shí)，建議豬場(chǎng)根據(jù)當(dāng)?shù)囟竞拖募練夂驐l件，參照工業(yè)企業(yè)采暖通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范以及豬只的上下限臨界溫度考慮。

4 配置合理的風(fēng)機(jī)和水簾降溫系統(tǒng)

4.1 利用風(fēng)冷效應(yīng) （wind chill）配置合理的風(fēng)機(jī)

人類在一定氣溫但不同風(fēng)速下感知的寒冷程度不同。例如，開(kāi)啟風(fēng)扇，人的感知溫度低于不用風(fēng)扇的溫度，此為風(fēng)冷效應(yīng)。對(duì)于豬只來(lái)講，根據(jù)美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)Steven J.Hoff博士所著在舍溫69℉（20.6℃）時(shí)，1頭體重18 kg（40 磅）的豬，在過(guò)其體表風(fēng)速 0.8 mph（0.36 m/s），其體感溫度下降大約5℉(2.8℃)；在2 mph（0.89 m/s）時(shí)，其體感溫度下降大約10℉（5.6℃）；而當(dāng)4.5 mph（2 m/s）時(shí)，其體感溫度下降大約15℉（8.4℃），見(jiàn)圖1。

圖1 舍溫69℉ （21℃）下體重18 kg豬只不同風(fēng)速的體感溫度示意圖 （風(fēng)冷效應(yīng)）

就如隨著室溫升高，人類需要逐步增加風(fēng)扇檔位，即增大風(fēng)速，但達(dá)到一定溫度時(shí)，最大檔位的風(fēng)扇也不能降低人類的感知溫度，此為風(fēng)冷效應(yīng)失敗。對(duì)于豬只來(lái)講，當(dāng)周邊溫度高于其體溫（豬只的正常體溫為38.7～39.8℃）時(shí)，例如在40℃（104℉）的舍溫下，體重 220 lb（100 kg）的豬只，風(fēng)速在 4.5 mph（2 m/s）時(shí)，其體感溫度不僅沒(méi)有下降，反而升高了0.1℉。因此，達(dá)到風(fēng)冷效應(yīng)上限溫度時(shí)，就需要考慮其他的降溫方式，比如水簾降溫。

不同階段豬只體重大小不同，小豬的身體表面積與體重占比系數(shù)大于成年豬只，其對(duì)風(fēng)冷效應(yīng)更加敏感。關(guān)于豬舍風(fēng)冷效應(yīng)所對(duì)應(yīng)的舍內(nèi)風(fēng)速，因分娩舍和保育舍的特殊性，需要豬場(chǎng)詢問(wèn)有資質(zhì)的豬場(chǎng)設(shè)計(jì)專家。隔熱材料合適的育肥、配種和懷孕豬舍，均可參照1.7～1.9 m/s的豬舍截面風(fēng)速來(lái)配套風(fēng)機(jī)，且采用25 Pa負(fù)壓下的風(fēng)量來(lái)計(jì)算。

4.2 配置合理的水簾降溫系統(tǒng)

舍外高溫、低濕空氣經(jīng)過(guò)濕簾時(shí)，水從上到下噴淋到特殊的波紋狀水簾紙表面，空氣與水大面積接觸，利用水從液態(tài)變成氣態(tài)要吸收大量熱量的汽化熱特性，致使通過(guò)的空氣溫度冷卻后進(jìn)入豬舍。水簾降溫系統(tǒng)因制作工藝和質(zhì)量不同，降溫效率不同，低的有52.1%，高的有90.1%。但在同一塊水簾紙上，當(dāng)設(shè)計(jì)過(guò)簾風(fēng)速在2 m/s時(shí)，其降溫效率為75%時(shí)，若風(fēng)速減為1 m/s時(shí)，其降溫效率會(huì)提高，甚至可達(dá)90%。筆者通常在給豬場(chǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)選擇高質(zhì)量的15 cm厚的水簾紙，南方高溫高濕區(qū)域的過(guò)簾風(fēng)速在1.75～1.78 m/s，降溫效率在78%～80%左右；北方低濕度區(qū)域，過(guò)簾風(fēng)速在2 m/s，降溫效率在75%左右。豬場(chǎng)可根據(jù)水簾供應(yīng)商提供的不同規(guī)格水簾紙，選擇合理的過(guò)簾風(fēng)速。

舉例：取海南?？?018年6月18日下午1點(diǎn)的最高溫度（干球）32℃，相對(duì)濕度63%，按照海拔高度100 m，根據(jù)美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)的空氣焓濕圖查出其濕球溫度為25.3℃。則水簾可降溫度＝（干球溫度-濕球溫度）×降溫效率＝（32-25.3）×80%＝5.36℃，當(dāng)過(guò)豬體表風(fēng)速為1.9 m/s，對(duì)于體重100 kg的育肥豬，根據(jù)Czarick M和Fairchild BD的研究，其風(fēng)冷效應(yīng)大約為5℃（9℉）[7]，則其體感溫度大約＝32-5.36-5＝23.34℃。而天津（海拔5 m）2018年7月31日下午3點(diǎn)時(shí)，其高溫在37℃，相對(duì)濕度為44%，濕球溫度為24.5℃，則水簾可降溫度＝（37-24.5）×75%＝9.375℃，當(dāng)風(fēng)冷效應(yīng)仍然為5℃時(shí)，則豬只的體感溫度為22.63℃。

使用水簾系統(tǒng)時(shí)，要遵循2個(gè)“80原則”，其中1個(gè)“80原則”是舍外溫度要高于80℉（26.7℃）。溫度高時(shí)，相對(duì)濕度低；溫度低時(shí)，相對(duì)濕度高。大部分地區(qū)在溫度低于26.7℃時(shí)，其濕度會(huì)高于80%。此時(shí)利用水簾系統(tǒng)降溫會(huì)造成舍內(nèi)高濕，降溫效果也不會(huì)好；另外1個(gè)“80原則”是在相對(duì)濕度高于80%時(shí)，避免使用水簾系統(tǒng)。但在某些高溫高濕地區(qū)，高于80%的相對(duì)濕度時(shí)也是可以使用水簾系統(tǒng)的，不過(guò)需要間歇式運(yùn)行，并在當(dāng)天至少有1個(gè)小時(shí)的干燥水簾過(guò)程，防止藻類生長(zhǎng)。

例如：福建泉州（海拔17 m）2018年7月31日早上6點(diǎn)的溫度是27℃，相對(duì)濕度為88%，上午9點(diǎn)的溫度32℃，相對(duì)濕度為65%。如果早上6點(diǎn)鐘開(kāi)啟水簾，其濕球溫度為25.3℃，其水簾可降溫度＝（27-25.3）×80%＝1.36℃。而在上午9點(diǎn)時(shí)，其濕球溫度為25.7℃，降溫幅度為（32-25.7）×80%＝5.2℃。兩者相比，9點(diǎn)啟動(dòng)水簾要好過(guò)6點(diǎn)。

4.3 優(yōu)先使用風(fēng)冷效應(yīng)

即隨著舍溫上升，逐步增加風(fēng)機(jī)數(shù)量，到全部風(fēng)機(jī)運(yùn)行后，舍溫升高到滿足舍外溫度超過(guò)26.7℃，舍溫達(dá)到豬只的上限臨界溫度時(shí)，才開(kāi)啟水簾泵，并間歇式運(yùn)行水簾系統(tǒng)。避免整體長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行水簾，造成豬只過(guò)冷，濕度超標(biāo)或者造成水簾紙生長(zhǎng)藻類。具體操作可為：達(dá)到啟動(dòng)溫度點(diǎn)時(shí)，設(shè)定其啟動(dòng)后運(yùn)行時(shí)間為噴淋水達(dá)到水簾表面的85%以上時(shí)，停止水泵作業(yè)，時(shí)間假定為90 s，等待舍溫不再下降，反而上升1～2℃時(shí)，重新啟動(dòng)水簾泵，此時(shí)間假定為7 min，則設(shè)定停止運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)為7 min，使水簾泵在啟動(dòng)溫度點(diǎn)后循環(huán)使用水簾系統(tǒng)。

4.4 避免過(guò)早和未全部運(yùn)行風(fēng)機(jī)時(shí)啟動(dòng)水簾

過(guò)早和未全部運(yùn)行風(fēng)機(jī)時(shí)啟動(dòng)水簾，可能導(dǎo)致在舍外溫度低于27℃，或者濕度超過(guò)80%，運(yùn)行水簾系統(tǒng)；由于水簾系統(tǒng)是按照全部運(yùn)行風(fēng)機(jī)來(lái)配置的，當(dāng)部分風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，意味者過(guò)簾風(fēng)速降低，其降溫效率會(huì)從設(shè)計(jì)時(shí)的75%～78%增加到90%左右，從而造成水簾出風(fēng)端溫度低，且換氣速度不夠，造成熱量堆積在風(fēng)機(jī)端，前后溫差大，同時(shí)舍內(nèi)濕度超標(biāo)。較低的溫度，空氣含水能力低，造成豬舍相對(duì)濕度超標(biāo)，反而容易使豬只因高濕度產(chǎn)生熱應(yīng)激。美國(guó)佐治亞大學(xué)Michael Czarick教授曾在2010年的1次報(bào)告中提到，見(jiàn)表3，在溫度為25℃、相對(duì)濕度為40%時(shí)，空氣的含水能力為0.94 L/100 cm3，相當(dāng)于溫度為10℃、相對(duì)濕度為100%時(shí)的含水能力0.91 L/100 cm3。溫度下降，相對(duì)濕度上升；反過(guò)來(lái)，溫度上升，則相對(duì)濕度下降。溫度為20℃、相對(duì)濕度為90%，其含水能力為1.57 L/100 cm3，低于溫度為30℃、相對(duì)濕度為50%的含水能力1.58 L/100 cm3。溫度雖高，但空氣干燥，在高溫環(huán)境下，豬只50%左右的散熱靠蒸發(fā)，干燥的空氣配合風(fēng)冷效應(yīng)更有利于豬只的降溫。

表3 不同溫度、相對(duì)濕度下空氣的含水能力 （L/100 cm3）

4.5 避免豬舍高濕問(wèn)題

在豬舍溫度的干球溫度達(dá)到一定程度時(shí)，如果豬場(chǎng)沒(méi)有安裝濕度傳感器或者忽視該問(wèn)題，沒(méi)有及時(shí)提高通風(fēng)量，則濕度會(huì)急劇增大。例如，在舍溫30℃、相對(duì)濕度40%時(shí)，其濕球溫度為18.9℃，而在相對(duì)濕度80%時(shí)，其濕球溫度為26.8℃，豬的體感溫度上升值為26.8×0.35-18.9×0.35＝2.77℃。

4.6 關(guān)于進(jìn)入水簾的水溫問(wèn)題

許多豬場(chǎng)包括很多專家建議水簾系統(tǒng)采用低溫深井水，其實(shí)這是常識(shí)性誤解。水簾降溫是利用水的汽化熱性能，此時(shí)的能量來(lái)源于透過(guò)水簾的舍外空氣。1加侖水溫度在10℃時(shí)，其降溫潛能為8 900 BTUs（英國(guó)熱量單位），32.2℃的水溫其降溫潛能為8 700 BTUs，兩者的降溫潛能只有2.3%的差別[8]。因此，豬場(chǎng)可以使用循環(huán)水，不需刻意采用低溫水，并經(jīng)過(guò)2～3周或其他合理時(shí)間更換和清洗過(guò)濾器芯及水池水，避免藻類以及雜質(zhì)等問(wèn)題。

綜上，應(yīng)對(duì)豬舍夏季高溫高濕的管理，首先需要隔熱良好的密閉豬舍，其次需要根據(jù)舍溫及相對(duì)濕度水平逐步啟動(dòng)風(fēng)機(jī)數(shù)量，然后根據(jù)溫度啟停水簾的同時(shí)，間歇時(shí)控運(yùn)行，由人力來(lái)操作該綜合系統(tǒng)相形見(jiàn)絀，配備合理的自動(dòng)控制系統(tǒng)是必要的。同時(shí)，因豬舍高度密閉，輔助電源方案及斷電報(bào)警系統(tǒng)也不可或缺。