規(guī)?；瘶欠筐B(yǎng)豬模式工藝設計及優(yōu)勢探討

劉平云

（農(nóng)業(yè)部南京設計院中南分院，長沙 410000）

0 引言

“豬糧安天下”，生豬養(yǎng)殖業(yè)是農(nóng)民增收的主要途徑，促進地方經(jīng)濟發(fā)展的主要農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)之一，豬肉是中國居民最主要的肉食品。自2018年非洲豬瘟疫情爆發(fā)以來，全國生豬產(chǎn)能大幅下滑，市場供求嚴重失衡，導致豬價肉價全線飄紅，不斷創(chuàng)下歷史新高[1]。各級政府高度重視生豬產(chǎn)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)保供，國務院總理李克強在2019年8月21日主持召開國務院常務會議出臺5項措施確定穩(wěn)定生豬生產(chǎn)和豬肉保供穩(wěn)價措施，2020年中央一號文件《中共中央國務院關于抓好“三農(nóng)”領域重點工作確保如期實現(xiàn)全面小康的意見》中強調要加快恢復生豬生產(chǎn)。在效益和政策的雙重激勵下，規(guī)模生豬養(yǎng)殖場建設如雨后春筍，大量養(yǎng)豬項目的落地需求給選址帶來巨大的困難，適合于規(guī)?；B(yǎng)豬場建設的土地越來越少[2]，養(yǎng)殖用地問題成為制約生豬產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展的瓶頸[3]，因此，探索用地面積更少、生物安全性更高的現(xiàn)代生豬養(yǎng)殖新模式顯得尤為重要。

2019年，國家自然資源部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合發(fā)布的《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關于設施農(nóng)業(yè)用地管理有關問題的通知》（自然資規(guī)〔2019〕4號），明確允許養(yǎng)殖設施建設多層建筑[4]，使高層養(yǎng)豬合法化，也讓更多的業(yè)內人士認識到樓房養(yǎng)豬是未來養(yǎng)豬業(yè)發(fā)展的一大趨勢，為此，高樓式養(yǎng)豬模式逐漸走向大眾視野[5]。

樓房養(yǎng)殖是在傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式上研究出的新模式，能有效解決中國土地資源緊缺與豬肉需求量增長之間的矛盾[6]，是中國經(jīng)濟發(fā)展的特有產(chǎn)物[7]。早在20世紀70年代末，哈爾濱市香坊農(nóng)場建立了樓房豬舍，由于諸多因素影響，以失敗告終，但這是樓房養(yǎng)豬的雛形[8]。之后，湖北和安徽等地也不斷出現(xiàn)高樓式豬舍[9]。2019年，廣西揚翔股份有限公司推出“防非”效果顯著的多層豬舍。四川天兆豬業(yè)也推出了用地少、生物安全性好的六層豬舍[10]。2020年，北京首農(nóng)食品集團有限公司、溫氏食品集團股份有限公司也相繼建立了高樓式豬舍[11]。

樓房養(yǎng)豬模式并非是普通平層豬場的簡單疊加，而是根據(jù)豬的生活條件和生理需求做了深度適應性設計的新式豬場[12]。樓房豬場高度集中的空間，一體化設計，有利于資源的高度整合集成[13]；通過人工智能、區(qū)塊鏈等技術應用[14]，能夠在區(qū)域內實現(xiàn)對養(yǎng)豬生產(chǎn)過程、環(huán)保、疫病等進行全面的檢測和監(jiān)控，實現(xiàn)信息化管理，大大降低監(jiān)管成本和監(jiān)管難度，提高監(jiān)管效率[15]。

本研究從節(jié)約用地、生物防疫、保護環(huán)境、提高管理效能等維度分析了樓房養(yǎng)豬的優(yōu)勢，并從工程設計實踐出發(fā)，從建設選址、平面設計、建筑設計、環(huán)境設計、交通設計等方面為樓房豬場建設提供了設計理論，對優(yōu)化豬場建設、提高樓房養(yǎng)豬的經(jīng)濟效益具有重要意義。

1 工程設計

1.1 建設選址

養(yǎng)殖場建場選址必須在符合國家環(huán)保政策的大前提下，符合當?shù)卣挠玫匾?guī)劃，建立在禁養(yǎng)區(qū)之外，盡量要避免占用耕地，與居民生活區(qū)、道路主要交通干線以及屠宰加工交易等場所保持適當?shù)木嚯x[16]。盡量選擇具有天然生物防疫屏障，地勢較為平坦、向陽處，水源充足、水質較好、電源可靠且交通便利的地理環(huán)境。充分考慮當?shù)丨h(huán)境的承載能力和場區(qū)自身的處理能力，選擇有利于豬場糞污處理利用的環(huán)境。應位于居民生活建筑群的下風向和側風向，禁止在飲用水源上游、旅游區(qū)及自然保護區(qū)建場。

1.2 平面設計

根據(jù)場地條件，科學確定建/構筑物、道路的標高，并使場區(qū)排水通暢，土方及護坡工程最小化。豬場平面布局嚴格按照生產(chǎn)、生活、糞污處理等功能要求，合理劃分為外事區(qū)、內部生活區(qū)、核心生產(chǎn)區(qū)、糞污及無害化處理區(qū)。其中外事區(qū)，主要包括外部附屬用房、飼料中轉、豬只中轉站、洗消烘干中心。內部生活區(qū)，主要包括生產(chǎn)附屬用房、籃球場等。核心生產(chǎn)區(qū)，主要包括配懷舍、分娩舍、后備培育、生產(chǎn)功能用房、配電間等。糞污及無害化處理區(qū)，主要包括污水處理、有機肥生產(chǎn)和病死豬無害化中心等。

1.3 建筑設計

規(guī)模豬場建筑單體較多，以樓房式豬舍為重點，配套管理人員生活、辦公建筑物，輔以物資、車輛等防疫建/構筑物。以“適用、美觀、經(jīng)濟”為原則，結合生產(chǎn)工藝特點，綜合考慮生物防疫、功能要求合理設計。建筑設計需滿足以下要求：

（1）每層豬舍設置單獨洗消進出口，趕豬道采用封閉式連廊連通；

（2）豬舍進行封閉式設計，只采用少量固定窗；

（3）所有與外部連接的進出口做好防蚊蠅工作，包括門窗、風機等；

（4）實體圍墻、豬舍墻邊鋪設1 m寬以上的石子防鼠帶；

（5）每棟豬舍分別設計凈道、污道與應急通道。

1.4 養(yǎng)殖欄舍設計

生豬養(yǎng)殖欄舍面積大小根據(jù)生豬的養(yǎng)殖類型、規(guī)模確定。各類型養(yǎng)殖欄舍面積的計算見公示(1)。

式中，Q為養(yǎng)殖場內生豬欄舍面積，m2；Qi為養(yǎng)殖場內第i種類型生豬欄舍面積，m2；Ai為養(yǎng)殖場內第i種類型生豬的存欄量；Ri為養(yǎng)殖場內第i種類型生豬的單位欄舍面積，m2/頭。不同類型生豬單位欄舍面積參考值詳見表1。

表1 不同類型生豬單位欄舍面積參考值

1.5 室內環(huán)境設計

本人結合多年的工程設計實踐，對樓房養(yǎng)豬模式室內環(huán)境設計進行了系統(tǒng)研究，針對不同類型生豬、不同氣候條件提出了具體的室內環(huán)境控制指標值。

1.5.1 通風設計 夏季經(jīng)濕簾、舍內吊頂下進風窗、到風機隧道式通風；冬季經(jīng)濕簾、舍內吊頂上進風窗、經(jīng)過吊頂小窗由風機抽出。不同季節(jié)舍內環(huán)境控制參數(shù)表詳見表2～4。

表2 冬季舍內環(huán)境控制參數(shù)表

表3 溫和季節(jié)舍內環(huán)境控制參數(shù)表

表4 夏季舍內環(huán)境控制參數(shù)表

1.5.2 風機設計 通過兩個廠家的風機效能比較，不難看出，不同廠家或同一廠家，不同類型風機、或同類型風機，在舍內相同靜壓值條件下，其風量效能是不同的，豬舍內的靜壓值與風機的通風量成正比，詳見表5、表6。當舍內趨于最大通風量時，此時風機所接受的靜壓值也會達到最大。通常豬舍內的靜壓值為37～97 Pa之間。通常廠家會通過測試不同靜壓值下的通風量與效能比，均在風機上標識5～7個級靜壓值對應風機的有效風量值和效能比，此參數(shù)值是判定風機品質優(yōu)劣方法之一。豬舍風機過風濕簾產(chǎn)生綜合靜壓值一般為15 Pa、空氣過濾層過風產(chǎn)生綜合靜壓值為25 Pa、舍內勻速通風產(chǎn)生的綜合靜壓值為35 Pa，通常合計為75 Pa。未設計空氣過濾層的豬舍，舍內靜壓值一般為37～50 Pa。所以，在進行豬舍設計時，應可能降低舍內的靜壓值，選擇風機適宜的靜壓值，這有利于提高風機效率和降低運行成本。

表5 某廠家1風機效能與靜壓值參數(shù)表

表6 某廠家2風機效能與靜壓值參數(shù)表

1.5.3 濕簾設計 通常豬舍用的濕簾分為3種類型：7090型、7060型、5090型。濕簾型號不同，其波紋高度及進出風曲線也不同。市場上常見的濕簾，波紋高度有70 mm、50 mm兩種，波紋夾角有90℃（進風夾角與出風夾角均為45℃）、60℃（進風夾角為45℃、出風夾角15℃），厚度有100 mm、150 mm、200 mm、300 mm等多種規(guī)格。各類型濕簾的過風阻力（舍內均速靜壓值）從大到小依次為：7090型＞5090型＞7060型；各類型降溫效果依次為：7090型＞5090型＞7060型；各類型濕簾在相同時間內的過風風速依次為：7060型＞5090型＞7090型。

外掛式濕簾循環(huán)水箱為鋁合金材質（厚0.5 mm），每平方米濕簾面積匹配儲水量35～40 L、每平方米濕簾面積循環(huán)水量6 L/min、每平方米濕簾頂層面積循環(huán)水量60 L/min。外掛式濕簾循環(huán)水箱的水溫要比地下式濕簾循環(huán)水池高，且降溫效果稍會有影響；地下式循環(huán)水池為有筋混凝澆筑水池壁（厚250 mm），每平方米濕簾匹配水量為60～80 L。濕簾循環(huán)水量參數(shù)詳表7。

表7 濕簾循環(huán)水量參數(shù)表

1.6 供熱設計

在冬季極低氣溫條件下，養(yǎng)殖欄舍需提供額外熱源才能提供適宜的生長環(huán)境，如果豬舍防寒保暖工作做不好，不僅會影響豬只的正常生長發(fā)育，還會造成一些常見病的發(fā)生，嚴重影響?zhàn)B殖效益。同時，需要處理好保溫與通風的關系，由于氣溫較低，欄舍門窗關閉較嚴，通風量減少，氨等有害氣體聚集，易誘發(fā)呼吸道等疾病。密閉豬舍冬季供熱指導參數(shù)表詳見表8。

表8 密閉豬舍冬季供熱指導參數(shù)表

1.7 豬舍內光照設計

不同豬舍平均照度按公式(2)計算。

式中，Eav，代表平均照度，Lx；u，代表利用系數(shù)；K，代表減光系數(shù)（亦稱維護系數(shù)）；n，代表燈的盞數(shù)，個；φ，代表每盞燈發(fā)出的光通量，Lm/個；A，代表受照房間面積，m2。各類豬舍光照指導參數(shù)表詳見表9。

表9 各類豬舍光照指導參數(shù)表

以某妊娠舍為例，該妊娠母豬舍規(guī)格為長84.5 m，寬30.6 m，總面積2586 m2，吊頂高2.4 m光照強度，要求為50 Lx，選用36 w有罩冷白光直管熒光節(jié)能燈的光通量為2200 Lm/個。

按照計算公式(2)，該棟妊娠母豬舍，在選用36 w有罩冷白光直管熒光節(jié)能燈的光通量為2200 Lm/個的燈具130個，1.8 w/m2，才能滿足光照強度50 Lx。約20 m2安裝一個36 w有罩冷白光直管熒光節(jié)能燈，平均10.7頭妊娠母豬，安裝一個有罩36 w冷白光直管熒光節(jié)能燈。

1.8 交通組織設計

根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，合理組織“料流、人流、豬流、污流”路線。

1.8.1 物資

生活物資：場外購買需進行檢測，合格后由專門封閉運輸車運輸，運輸車經(jīng)場外一級洗消、烘干→運至門衛(wèi)消毒間（物資進行熏蒸或紫外線等消毒處理）→檢測合格后進入外事區(qū)儲藏間。

飼料：由本場專用場外飼料車從飼料廠拖運飼料，經(jīng)過場外一級車輛洗消中心進行場外飼料車清洗、消毒，料車烘干后，進入外事區(qū)的集中料塔區(qū)，在圍墻外把飼料經(jīng)蛟龍輸送到場內中轉料塔內。場內專用飼料車在飼料中轉區(qū)裝載飼料后，把飼料運至各生產(chǎn)基地圍墻外，進行圍墻外打料。

其他生產(chǎn)物資：經(jīng)上述生活物資流程后，進入生產(chǎn)區(qū)需經(jīng)過外事區(qū)綜合用房熏蒸消毒，運至各豬舍綜合用房熏蒸間進行消毒處理，才能進入生產(chǎn)區(qū)進行使用。

1.8.2 人員

外事區(qū)人員：場外檢測合格→門衛(wèi)消毒間淋浴→外事區(qū)。

生產(chǎn)區(qū)外出人員：場外檢測合格→門衛(wèi)消毒間淋浴→外事區(qū)隔離2天→外事區(qū)附屬用房淋浴→員工生活區(qū)隔離1天→各豬舍綜合用房淋浴后進生產(chǎn)區(qū)工作。

生產(chǎn)人員：員工生活區(qū)→各豬舍綜合用房淋浴后進生產(chǎn)區(qū)工作→下班沐浴→員工生活區(qū)。

1.8.3 豬只

外部引種：外部引種豬只經(jīng)過檢測合格后，由專用運豬車運輸，經(jīng)過場外一級、二級洗消中心清洗、消毒后，進行二次檢測，合格后，再將豬只運至豬場隔離區(qū)進行隔離飼養(yǎng)。

銷售豬只：場內專用中轉車在繁殖基地圍墻外裝豬臺進行裝豬，經(jīng)過洗消后把豬只運至豬只中轉站內部卸豬臺卸豬；外部專業(yè)運豬車經(jīng)過場外一級、二級洗消中心洗消、烘干，檢測合格后，進入豬只中轉區(qū)外部裝豬臺裝豬。

1.8.4 糞污

養(yǎng)殖糞污按照“減量化處置、無害化處理、資源化利用”原則，尿液、污水通過專用污道集中收集，全部進入場內設計的厭氧發(fā)酵池，糞便堆肥發(fā)酵，生產(chǎn)有機肥，實現(xiàn)糞污的資源化利用，提高養(yǎng)豬場的綠色健康生產(chǎn)水平。

2 討論

通過樓房養(yǎng)豬工藝設計探討，結果表明，樓房養(yǎng)豬工藝更精細、更科學，集約化程度更高。樓房養(yǎng)豬具有諸多優(yōu)勢。

2.1 節(jié)約集約用地

中國是一個人口眾多、土地緊缺的國家，人口約占世界人口的五分之一，豬肉的消費量占世界的二分之一左右，但人均占有的土地面積僅相當于世界人均土地面積的1/3，所以發(fā)展生豬養(yǎng)殖業(yè)要有效解決人與牲畜爭地的問題[16]。按照傳統(tǒng)方式建造一個年產(chǎn)十萬頭的育肥豬場，大約需要土地面積20 hm2，即便是采用規(guī)模化平層養(yǎng)豬舍也需要土地面積10 hm2，然而采用高樓式養(yǎng)豬模式，占地面積只需要3.3 hm2，節(jié)約了60%以上的土地資源。因此，高樓式養(yǎng)豬模式促進了土地節(jié)約集約利用，可以有效緩解中國土地資源少、豬肉產(chǎn)品需求量大之間的基本矛盾。

2.2 生物安全好

非洲豬瘟疫情對我國養(yǎng)豬模式、養(yǎng)殖場（戶）生物安全水平、防控投入等產(chǎn)生了重大而深遠的影響。在非洲豬瘟后疫情時代，生物安全已成了生豬養(yǎng)殖的首要問題[17]，也是當今生豬養(yǎng)殖企業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展的重點之一[18]。由于樓房式養(yǎng)豬是一種高密度、規(guī)模化的豬舍[19]，按照功能分區(qū)的要求[20]，設計時將每一層樓作為一個相對獨立的系統(tǒng)，將豬舍分成生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、隔離區(qū)和環(huán)保區(qū)，每個樓層、每個功能區(qū)互不交叉、互不關聯(lián)，能有效切斷病原體傳播[21]。此外，物料也是病原體傳播的重要途徑之一，由于在高樓式豬舍內建立了嚴格的車輛、人員、物資洗消中心，因而可以有效實施防疫制度和消毒制度，實現(xiàn)立體化生物安全防護[22]。

2.3 環(huán)境質量好

高樓式豬舍室內空氣質量好。由于高樓式豬舍具有內熱源產(chǎn)生自然空氣對流的垂直置換通風現(xiàn)象[23]，空氣自熱源由下向上自然流動，通風量都比平房式豬舍所需通風量小，只有平房式豬舍的四分之一左右[24]，減少通風所需能量消耗。同時，較小的通風量會導致風速較為平緩，有利于空氣過濾系統(tǒng)的使用，使得高樓式豬舍比平房式豬舍的空氣質量好[25]。

環(huán)境污染較小。生豬養(yǎng)殖過程中會產(chǎn)生氨氣、硫化氫等惡臭氣體[26]。高樓式豬舍都設有除臭塔進行集中除臭，能有效解決豬舍排出廢氣污染環(huán)境的問題[27]。同時，在樓房式豬舍中，豬舍的高低有一定落差，更加有利于各樓層糞便、污水的集中收集處理，更能發(fā)揮現(xiàn)代清糞模式的優(yōu)勢[28]。

2.4 管理效率高

相對于平房式豬舍，高樓式豬舍規(guī)模更大，集約化程度更高，機械化、智能化水平更高，便于實現(xiàn)智能監(jiān)控、自動飼喂、測膘、自動清糞、糞尿自動分離、自動溫控、自動通風等工作。高度的智能化、自動化水平，可以有效提升飼養(yǎng)管理效率，減少了養(yǎng)殖過程中的用工成本投入，也避免了人員交叉問題的出現(xiàn)[29]，讓一個飼養(yǎng)員養(yǎng)10000頭豬成為可能[30]。

3 結論

文章并從工程設計實踐出發(fā)，經(jīng)系統(tǒng)研究，從建設選址、平面設計、建筑設計、養(yǎng)殖欄舍設計、室內環(huán)境設計、供熱設計、光照設計、交通組織設計等9個角度探討了工程設計的關鍵參數(shù)，為樓房式豬場建設提供了詳細的理論依據(jù)。高樓式養(yǎng)豬模式尤其適用于土地資源較為匱乏、人力成本較高、環(huán)境要求苛刻的區(qū)域，相對于平房養(yǎng)豬，高樓房養(yǎng)豬模式具有節(jié)約集約用地、生物安全性好、環(huán)境質量好、管理效率高等突出優(yōu)勢，已逐漸受到業(yè)內人士的廣泛關注。