照明燈具在養(yǎng)豬舍的應用研究

陳 龍，呂曉能，譚宇明，熊 祥，麥焯偉，陳劍輝

（1.國家生豬種業(yè)工程技術研究中心，廣東 新興 527400；2.廣東南牧機械設備有限公司，廣東 新興 527400）

0 引言

對于規(guī)?；?、高效化的現代養(yǎng)豬業(yè)來說，養(yǎng)豬舍的密閉性對飼養(yǎng)的豬群具有十分重要的作用。密閉性好的養(yǎng)豬舍，可以通過人工方式控制通風的風速和流量[1]。密閉性差的養(yǎng)豬舍，舍內的通風風速不可控，進風口多，易引起“賊風”導致飼養(yǎng)的豬群出現冷應激，從而導致生產水平下降，造成經濟損失[2]?，F代養(yǎng)豬舍密閉性高，養(yǎng)豬舍的光源來源基本取決于舍內照明燈具[3,4]。照明燈具作為現代養(yǎng)豬舍照明的重要設備，可以根據豬群生物鐘需求實時調節(jié)照明亮度及色溫，合適的光照參數可以誘使母豬發(fā)情，提升公豬精液質量，增加母豬產仔數，促進仔豬生長，起到保健殺菌等效果，從而提高養(yǎng)豬場的經濟指標[5]。

1 國內外豬舍照明燈具的應用情況

1.1 國內豬舍照明燈具應用情況

目前在養(yǎng)豬舍使用的照明燈具以T8熒光燈，節(jié)能燈及LED燈為主。在家庭農場中，由于照明燈具知識普及不到位和限于成本的壓力，舍內照明燈具以傳統(tǒng)的T8熒光燈為主；在中小規(guī)模的養(yǎng)殖公司及傳統(tǒng)養(yǎng)殖場中，舍內照明使用的以T8熒光燈及節(jié)能燈為主，如圖1所示；在現代規(guī)模養(yǎng)殖企業(yè)新建養(yǎng)殖場中，由于對舍內照度有技術要求，有的公司對照明產品還建立專門的技術標準，主要有無頻閃（符合IEEEPAR1789：2013要求），高光效（光效大于116 Lm/W），低光衰（8 000 h光衰維持率為97.19%），隔離寬電壓電源（工作電壓100～265V@50/60Hz）、工作環(huán)境溫度-25～55℃，IP67防護等級等技術要求，規(guī)模豬場舍內大部分以先進的LED燈具作為照明設備，如圖2所示。

圖1 國內傳統(tǒng)養(yǎng)殖場照明燈具

圖2 國內現代規(guī)模養(yǎng)殖場照明燈具

1.2 國外豬舍照明燈具應用情況

在美國、荷蘭及丹麥等國家的養(yǎng)殖照明主要以LED照明燈具為主，如圖3所示。美國的Smithfield Foods公司的養(yǎng)殖場中，很大一部分的舍內照明采用了先進的LED光源作為舍內的主要光源。在荷蘭的養(yǎng)豬場中，也大部分使用先進的LED照明產品，產品符合IP67的防護等級并配置防水接頭，照明產品安裝在吊頂上，滿足豬舍沖洗的環(huán)境要求。

圖3 國外養(yǎng)殖場照明燈具

2 豬舍照明燈具的要求與舍內照度建議

2.1 豬舍照明燈具的要求

2.1.1 照明燈具高光效

傳統(tǒng)白熾燈光效12～24 Lm/W，T8熒光燈和節(jié)能燈光效50～60 Lm/W，目前市面主流的單顆LED燈珠的光效可以做到160 Lm/W以上，考慮到光通量的損失，整體成品LED照明燈具的光效要求在116 Lm/W。

2.1.2 高顯色指數

顯色性（即顯色指數）是光源對物體的顯色能力，是通過與同色溫的參考或基準光源下物體外觀顏色的比較所得出的結果。光源的光色由光所發(fā)射的光譜內容決定。當光源光譜中很少或缺乏物體在基準光源下所反射的主波時，會使物體顏色產生明顯的色差。色差越大，光源對該色的顯色性越差。顯色指數是定義光源顯色性指標的普遍方法。傳統(tǒng)白熾燈顯色指數是95～99，T8熒光燈和節(jié)能燈光效顯色指數在70左右，現在的主流LED產品顯色指數基本高于80。

2.1.3 寬電壓范圍

養(yǎng)殖場一般都在比較偏僻的地方，電力供應相對薄弱，而且養(yǎng)殖場用電設備多，尤其風機等感性負載居多，并且啟停頻繁，從而導致養(yǎng)殖場電網諧波多，功率因素低，出現電壓不足或者過高等電網質量問題。這就要求照明燈具產品必須具備寬電壓工作能力，并且具備一定的抗EMC干擾的能力。

2.1.4 低光衰

光衰是反應產品使用壽命的重要指標?，F在的養(yǎng)豬舍一般都是密閉設計，舍內照明燈具都是24 h開啟，所以要求照明燈具產品滿足具備低光衰的要求。保證產品在使用2～3年后舍內照度還基本滿足使用要求。光衰指標正常要求在8 000 h，光衰控制在5%以內為佳，超過5%的產品不建議在養(yǎng)豬舍使用。

2.1.5 耐腐蝕

養(yǎng)豬舍內的豬會產生豬糞和尿液等，這些排泄物不可避免的會產生氨氣，氯化氫，硫化器，二氧化碳，甲烷等氣體。特別是在冬季，舍內通風量比較小的時候，舍內的有害氣體濃度更大，這些氣體會對舍內照明燈具產品造成腐蝕，直接導致產品壽命縮短甚至損壞。

2.1.6 防護等級IP67

由于夏季養(yǎng)豬舍內的環(huán)境潮濕，要求舍內的產品必須具備IP67的防護等級，否則在夏季濕簾開啟或者是在舍內沖洗消毒的情況下，照明燈具就會進水導致損壞。

2.2 豬舍的照度建議

目前國內暫時還沒有相關標準對豬舍的光照指數進行定義，國外的養(yǎng)殖技術及相關技術標準相對完善，表1 為美國農業(yè)生物工程師學會標準。由2018年統(tǒng)計數據顯示全球最大的母豬存欄量在美國，表1數據具有一定的行業(yè)代表性。

綜合表1美國農業(yè)生物工程師學會標準并結合我國養(yǎng)豬場現狀，建議國內養(yǎng)豬舍照明指標如表2所示。

表1 美國農業(yè)生物工程師學會標準

表2 國內豬舍照明建議指標

在配懷舍配種區(qū)、公豬舍、后備舍誘情區(qū)照明要求相對高，主要原因是高強度的光照可以刺激豬發(fā)情，增加配種的成功率。配懷舍懷孕區(qū)、后備舍飼養(yǎng)區(qū)、隔離舍等只要求中等強度的光照[6]。分娩舍由于是母豬和仔豬在同一產床位置，仔豬位置如配置有保溫燈，晚上的照明可以省去；如仔豬位置配置的保溫板（包括水暖板、電熱地暖板）等設備無法提供光照產品，則需要在分娩舍提供24 h照明；保育舍及育肥舍對光照強度要求不高，根據日常作息晚上降低光照強度即可[7,8]。

國內規(guī)模養(yǎng)豬企業(yè)在建設豬舍時，為了達到理想的舍內通風效果，大部分采用密閉的豬舍結構。養(yǎng)豬舍只有天花進風窗及濕簾部分可以進入新鮮空氣，豬舍內部的環(huán)境參數由預設好的智能環(huán)境控制器進行控制[9,10]，在日常的飼養(yǎng)過程中，豬舍內部的光源絕大部分來自于照明燈具[11]。在此條件下，若使用不適當的人造燈光，或者是使用錯誤的光照強度，會誘導豬出現異常反應，不適當的照明可能會影響動物的健康、生產和福利。相關研究表明，合理的使用照明燈具可以調節(jié)豬肌體的熱機能，降低豬群的能量消耗，降低患病的幾率和家畜死亡率，減少妊娠期胚胎的死亡率，增加母豬產仔率和初生仔豬重量，提高食物轉化率。

3 豬舍照明燈具布局計算方法

3.1 確認養(yǎng)豬舍及豬的類別

養(yǎng)豬舍的類別不同，舍內所飼養(yǎng)的豬的類別也不同，分娩舍待分娩的母豬需要50～100 Lux的照度，后備舍的母豬需要100 Lux的照度，保育舍的仔豬需要50～100 Lux的照度，并且晚上需要調低亮度，白天恢復正常亮度，每種豬需要的光照強度是不同的。需要根據實際需求進行照明燈具的配置。

3.2 掌握所采用的照明燈具的實際參數

實際產品光通量等參數可以由第三方測試機構提供產品積分球報告得出。市面上照明燈具種類繁多，產品質量參差不齊。通過對比分析并計算得出，采用25 W及以上的照明燈具產品下，養(yǎng)豬舍的照明投入性價比最高。

3.3 計算整棟豬舍的照明燈具數量及燈具布局

DIALux是專業(yè)的燈光設計軟件，適用于所有燈具廠家提供的燈具，能滿足目前所有照明設計及計算的要求。首先建立燈具的模型參數，包括布置燈具，建立空間，放置門窗，放置欄架，選擇材質，然后將燈具的模型參數導入到軟件中，如圖4所示。以面積3 060 m2（長85 m，寬36 m）的配懷舍為例，使用DIALux軟件模擬結果如圖5—6所示，共使用光通量為2 904 Lm的照明燈具產品共9排，每排18根，共162根。照明系統(tǒng)維護系數0.8，地面90%的區(qū)域為90～130 Lux，單個燈具光通量2 904 Lm。

圖4 DIALux軟件界面

圖5 燈具的模擬布局圖

圖6 軟件模擬距離地面0.5 m照度

根據多個實際現場使用情況，總結出一種相對簡單實用的經驗計算方法。以長度1.2 m光通量2 904 Lm的LED照明燈具作為計算模型，根據舍內使用面積3 060 ㎡為例，除以一個經驗系數（19和20兩個整數）即可得出照明燈具的數量3 060/19=161根，向上取偶數為162根，3 060/20=153根，向上取偶數為153根。所以燈具數量在153～162之間，舍內燈具實際數量可根據現場需求，在153～162之間調整。經過對及陽春市春灣豬場及云浮市水臺豬場的多個豬舍現場測量實際照度在90～115 Lux之間，實際效果與設計一致。

當使用其他光通量參數的燈具也可以進行這樣計算，例如光通量2 450 Lm的照明燈具，同樣的豬舍使用數量為（3 060×3 060/2 450）/19=201.1根，（3 060×3 060/2 450）/20=191根。向大數取整偶數可得出需要的照明燈具數量為192～202根。

4 結束語

照明燈具作為一種現代養(yǎng)豬舍舍內光源的主要來源，隨著養(yǎng)豬舍的精細化飼養(yǎng)需求的提升及國家節(jié)能環(huán)保措施的進一步推行，專業(yè)的養(yǎng)豬場照明燈具將成為養(yǎng)豬舍發(fā)展的主要趨勢。但現階段各養(yǎng)豬場對產品需求不夠明確，難以提出產品使用的實際需求，導致養(yǎng)豬場使用的照明燈具良莠不齊，部分已經使用的燈具存在安全隱患。本文根據筆者多年的現場設備使用經驗提出產品的實際使用技術要求，為國內養(yǎng)豬行業(yè)照明燈具布局提供一種簡便算法，為照明燈具相關指標的確定提供一些參考。