樓房式妊娠母豬舍靶向通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用效果

史凌杰 鄭煒超,2,3* 李修松 魏永祥 李 浩,2,3 鄧森中 吳雪飛

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，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.浙江大學(xué) 生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院 杭州 310058； 5.大牧人機(jī)械(膠州)有限公司，山東 青島 266000)

樓房豬舍是一種新的豬舍建筑模式，因節(jié)地效果明顯近年來(lái)得到了廣泛應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)豬舍，樓房豬舍的通風(fēng)管理更為復(fù)雜，但目前仍多采用平層豬舍的傳統(tǒng)縱向通風(fēng)模式，與樓房建筑的匹配性較差。作為豬舍環(huán)境控制的重要手段，良好的通風(fēng)管理可以有效調(diào)控豬舍內(nèi)的溫度、相對(duì)濕度和有害氣體濃度[1-2]，進(jìn)而提供適宜豬只生長(zhǎng)繁育的環(huán)境，避免出現(xiàn)生理指標(biāo)異常,免疫力下降和死亡率增高等問(wèn)題[3-5]。

為了更好地解決樓房豬舍通風(fēng)管理的問(wèn)題，已有研究對(duì)樓房豬舍的通風(fēng)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)意見(jiàn)[6-8]。Yeo等[6]認(rèn)為傳統(tǒng)縱向通風(fēng)模式普遍存在豬舍內(nèi)溫度分布不均的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為濕簾-風(fēng)機(jī)兩端縱向溫差較大，同時(shí)夏季無(wú)效通風(fēng)多，能耗高。Wang等[7]研究發(fā)現(xiàn)，樓房豬舍各樓層之間通風(fēng)量存在差異，且通風(fēng)量與樓層數(shù)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系。楊彩春等[8]認(rèn)為樓房豬舍應(yīng)構(gòu)建以樓層為單位的單元化通風(fēng)系統(tǒng)，可以借助送風(fēng)管道嘗試采用靶向通風(fēng)系統(tǒng)。靶向通風(fēng)系統(tǒng)是指在濕簾-風(fēng)機(jī)縱向通風(fēng)的基礎(chǔ)上，安裝覆蓋豬舍所有欄位的送風(fēng)管道，采用長(zhǎng)直管道進(jìn)風(fēng)，并在豬舍內(nèi)每個(gè)欄位的管道處設(shè)置出風(fēng)口的通風(fēng)系統(tǒng)，具有送風(fēng)精準(zhǔn)、局部降溫、受外界因素影響小的優(yōu)勢(shì)，能夠有效提升通風(fēng)均勻性[9]。靶向通風(fēng)系統(tǒng)在牛舍和豬舍中的應(yīng)用證明，該系統(tǒng)能夠有效改善舍內(nèi)溫濕度和風(fēng)速分布情況，而影響靶向通風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵因素包括管道長(zhǎng)度、出風(fēng)口位置、形狀等[10-11]。為有效提高樓房豬舍通風(fēng)均勻性，解決夏季豬舍內(nèi)熱環(huán)境分布不均和通風(fēng)能耗高等問(wèn)題，避免出現(xiàn)局部溫度過(guò)高和豬只熱應(yīng)激現(xiàn)象，探究靶向通風(fēng)系統(tǒng)在樓房豬舍的適用性，優(yōu)化樓房豬舍的配套通風(fēng)系統(tǒng)。

本研究擬以安裝有靶向通風(fēng)系統(tǒng)的樓房式妊娠母豬舍為研究對(duì)象，在冬季和夏季對(duì)豬舍內(nèi)風(fēng)速、通風(fēng)量、溫濕度和豬只應(yīng)激狀況進(jìn)行測(cè)試，研究靶向通風(fēng)系統(tǒng)在樓房豬舍的應(yīng)用效果，以期為樓房豬舍靶向通風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)用與改進(jìn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)豬舍

本試驗(yàn)在山東省萊州市某樓房豬場(chǎng)進(jìn)行。選取1間位于5層(頂層)且裝有靶向通風(fēng)系統(tǒng)的妊娠母豬舍作為試驗(yàn)豬舍，分冬季(測(cè)試時(shí)間為2021年3月3日—3月19日)和夏季(測(cè)試時(shí)間為2021年7月23日—8月20日)開(kāi)展測(cè)試。

試驗(yàn)豬舍長(zhǎng)為64.4 m，寬41.3 m，舍內(nèi)布局為10列6走道，每舍可容納620頭妊娠母豬。試驗(yàn)豬舍采用單欄定位飼養(yǎng)模式，每列62個(gè)欄位，單欄尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為2 200 mm×6 00 mm×1 100 mm。試驗(yàn)豬舍采用負(fù)壓通風(fēng)模式，并且配備靶向通風(fēng)系統(tǒng)，采用送風(fēng)管道進(jìn)風(fēng)，送風(fēng)管道與豬舍前端進(jìn)風(fēng)走廊連接(圖1(a))，進(jìn)風(fēng)走廊外側(cè)安裝有濕簾用于夏季降溫。試驗(yàn)豬舍每列豬欄上方布置1條送風(fēng)管道，管道截面為900 mm×600 mm的矩形，底部離地高度為1.5 m，送風(fēng)管道在每個(gè)欄位處設(shè)置2個(gè)出風(fēng)口，出風(fēng)口直徑為100 mm，從管道處向下延伸100 mm。其中正出風(fēng)口中心距離欄位前端450 mm，斜出風(fēng)口與水平面夾角為30°～45°，與正出風(fēng)口相鄰(圖1(b))。

1.支撐架；2.送風(fēng)管道；3.正出風(fēng)口；4.斜出風(fēng)口 1.Support frame; 2.Air conduit; 3.Front air outlet; 4.Inclined air outlet圖1 送風(fēng)管道進(jìn)風(fēng)口(a)和出風(fēng)口(b)實(shí)物圖Fig.1 Physical picture of air inlet (a) and outlet (b) of air conduit

試驗(yàn)豬舍內(nèi)飼養(yǎng)母豬品種為‘大白’，舍內(nèi)實(shí)際飼養(yǎng)母豬545頭，同批次入舍，采用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝，配套機(jī)械式干清糞系統(tǒng)和自動(dòng)飼喂飲水系統(tǒng)，每天喂料2次，分別在9:00—10:00和15:00—16:00進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)指標(biāo)及測(cè)試方法

1.2.1通風(fēng)量及風(fēng)速

測(cè)量試驗(yàn)豬舍通風(fēng)量時(shí)，在風(fēng)機(jī)端兩側(cè)各確定1個(gè)測(cè)點(diǎn)(圖2(a))[12-13]，對(duì)試驗(yàn)豬舍風(fēng)機(jī)端內(nèi)外兩側(cè)靜壓差進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合風(fēng)機(jī)性能曲線，計(jì)算得到試驗(yàn)豬舍通風(fēng)量和單位豬只通風(fēng)量[14-15]。單位豬只通風(fēng)量的計(jì)算公式為：

(1)

測(cè)量試驗(yàn)豬舍風(fēng)速時(shí)，在寬度方向選取中心區(qū)域(C)、邊緣區(qū)域(E)和其他區(qū)域(O)3種不同區(qū)域，在長(zhǎng)度方向選取第1、31和62號(hào)欄位，共在舍內(nèi)選取9個(gè)欄位(圖2(a))，每個(gè)欄位又分別取正出風(fēng)口、斜出風(fēng)口、送風(fēng)管道內(nèi)和豬只生活區(qū)域4個(gè)(圖2(b))，合計(jì)36個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，其中取正出風(fēng)口和斜出風(fēng)口測(cè)量結(jié)果的平均值后，作為送風(fēng)管道出風(fēng)口風(fēng)速測(cè)量結(jié)果。以試驗(yàn)豬舍內(nèi)地面為基準(zhǔn)，正出風(fēng)口、斜出風(fēng)口采集高度為1.4 m，送風(fēng)管道內(nèi)采集高度為1.8 m，生活區(qū)域采集高度為0.8 m(圖2(b))。

氣流不均勻性系數(shù)是用于評(píng)價(jià)豬舍通風(fēng)模式和風(fēng)速分布情況的指標(biāo)[16]，參照民用建筑氣流分布性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[17]，引入式(2)和(3)計(jì)算試驗(yàn)豬舍內(nèi)氣流不均勻性系數(shù)：

(2)

(3)

1.2.2溫濕度

測(cè)量試驗(yàn)豬舍溫濕度時(shí)，在寬度方向選取中心區(qū)域(C)和邊緣區(qū)域(E)2種不同區(qū)域，在長(zhǎng)度方向選取第1、31和62號(hào)欄位，共在舍內(nèi)布置6個(gè)溫濕度測(cè)點(diǎn)(圖2(a))，高度為0.8 m，用于采集豬只生活區(qū)域溫濕度，并將中心和邊緣區(qū)域第1、31和62號(hào)欄位平均溫濕度分別定義為測(cè)點(diǎn)L1、L2和L3的測(cè)量結(jié)果，用于分析試驗(yàn)豬舍內(nèi)水平方向溫濕度分布情況。夏季試驗(yàn)中，在邊緣區(qū)域第31號(hào)欄位(E31)采集點(diǎn)的正上方高度為1.4和2.0 m處各設(shè)置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，合計(jì)2個(gè)測(cè)點(diǎn)，用于采集試驗(yàn)豬舍內(nèi)不同高度溫濕度分布情況，并將E31處0.8、1.4和2.0 m 3個(gè)不同高度測(cè)點(diǎn)分別定義為H1、H2和H3，用于分析試驗(yàn)豬舍內(nèi)垂直方向溫濕度分布情況。

單位：m Unit: m E1、E31、E62、C1和O1均為各指標(biāo)測(cè)點(diǎn)；其中，C、E和O表示試驗(yàn)豬舍寬度方向中心、邊緣和其他區(qū)域；數(shù)字1、31和62表示試驗(yàn)豬舍長(zhǎng)度方向每列第1、31和62號(hào)欄位。圖4和表5同。 E1, E31, E62, C1 and O1 are the measurement points of each indicator; C, E and O are center area, edge area and other area in the width direction of experimental house; 1, 31 and 62 are No.1, 31 and 62 fields in each column in the length direction of experimental house. The same inFig.4 andTable 5.圖2 試驗(yàn)豬舍各指標(biāo)測(cè)點(diǎn)(a)及單個(gè)豬只欄位風(fēng)速測(cè)點(diǎn)(b)布置示意圖Fig.2 Layout diagram of measuring points for each indicator in experimental house (a) and wind speed in single sow field (b)

1.2.3溫濕度指數(shù)

溫濕度指數(shù)(Temperature humidity index, THI)，是綜合溫度和相對(duì)濕度的熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)。當(dāng)THI為38～74時(shí)，表明動(dòng)物處于舒適區(qū)；THI≤38時(shí)，動(dòng)物處于冷應(yīng)激狀態(tài)；THI為75～78時(shí)，動(dòng)物處于輕度熱應(yīng)激狀態(tài)；THI為78～83時(shí)，動(dòng)物處于中度熱應(yīng)激狀態(tài)；THI≥84時(shí)，動(dòng)物處于高度熱應(yīng)激狀態(tài)[18-19]。THI的計(jì)算公式為：

THI=(1.8T+32)-[0.55×RH]× [(1.8T+32)-58]

(4)

式中：T為干球溫度，℃；RH為相對(duì)濕度，%。

1.3 試驗(yàn)儀器及工況

1.3.1試驗(yàn)儀器

1)壓差測(cè)量：采用testo 510i型壓差計(jì)，精度為±(2 Pa+1.5%測(cè)量值)，測(cè)試3次取平均值。

2)風(fēng)速測(cè)量：采用testo 440型熱線風(fēng)速儀，精度為±(0.03 m/s+4%測(cè)量值)，對(duì)每個(gè)測(cè)試點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測(cè)20 s后自動(dòng)計(jì)算平均值，剔除粗大誤差并重復(fù)3次再取平均值。

3)溫濕度測(cè)量：采用HOBO U23-001型溫濕度傳感器，溫度測(cè)量精度為±0.18 ℃，濕度測(cè)量精度為±2.5%，采集頻率為12 次/ h，間隔5 min，24 h連續(xù)采集。

1.3.2試驗(yàn)工況

試驗(yàn)豬舍采用自動(dòng)環(huán)境控制器(BH8600，青島大牧人機(jī)械股份有限公司)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行，冬季舍內(nèi)目標(biāo)溫度閾值區(qū)間設(shè)定為18～20 ℃，夏季舍內(nèi)目標(biāo)溫度閾值區(qū)間設(shè)定為20～22 ℃。

試驗(yàn)豬舍共配置12臺(tái)風(fēng)機(jī)，包括10臺(tái)定頻風(fēng)機(jī)(57玻璃鋼攏風(fēng)筒風(fēng)機(jī)，額定風(fēng)量62 500 m3/h，青島大牧人機(jī)械股份有限公司)，用A表示；以及2臺(tái)變頻風(fēng)機(jī)(36玻璃鋼攏風(fēng)筒風(fēng)機(jī)，額定風(fēng)量22 200 m3/h，青島大牧人機(jī)械股份有限公司)，用B表示。

冬季試驗(yàn)共采用2種工況，分別為W1和W2；夏季試驗(yàn)中共采用3種工況，分別為S1、S2和S3。每種工況對(duì)應(yīng)的運(yùn)行風(fēng)機(jī)配置見(jiàn)表1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行差異性分析。壓差和風(fēng)速以平均值表示，并采用氣流不均勻性系數(shù)對(duì)風(fēng)速進(jìn)行分析。溫度、相對(duì)濕度和溫濕度指數(shù)以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，差異顯著性分析采用單因素方差分析，其中差異性系數(shù)P<0.05表示差異顯著。

表1 不同工況下運(yùn)行風(fēng)機(jī)配置Table 1 Configuration of fans in operation under different working conditions

2 結(jié)果與分析

2.1 通風(fēng)量及風(fēng)速

根據(jù)測(cè)試得到的試驗(yàn)豬舍風(fēng)機(jī)端內(nèi)外靜壓差，結(jié)合風(fēng)機(jī)性能曲線(圖3)，計(jì)算得到試驗(yàn)豬舍通風(fēng)量和單位豬只通風(fēng)量，結(jié)果見(jiàn)表2。

冬季測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)豬舍風(fēng)速較小，送風(fēng)管道出風(fēng)口和生活區(qū)域各測(cè)點(diǎn)風(fēng)速波動(dòng)范圍分別為0.04～0.87 和0.02～0.19 m/s；夏季測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)豬舍風(fēng)速較大，送風(fēng)管道出風(fēng)口和生活區(qū)域各測(cè)點(diǎn)風(fēng)速波動(dòng)范圍分別為1.36～6.26 和0.07～2.59 m/s。

圖3 風(fēng)機(jī)性能曲線Fig.3 Fan performance curve

表2 不同工況下試驗(yàn)豬舍內(nèi)外靜壓差和單位豬只通風(fēng)量Table 2 Static pressure difference inside and outside experimental house and individual ventilation rates under different working conditions

冬季和夏季測(cè)試結(jié)果均顯示，試驗(yàn)豬舍送風(fēng)管道內(nèi)風(fēng)速沿長(zhǎng)度方向從進(jìn)風(fēng)端至排風(fēng)端呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。送風(fēng)管道出風(fēng)口和生活區(qū)域各測(cè)點(diǎn)風(fēng)速測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4。試驗(yàn)豬舍在采用靶向通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)速沿長(zhǎng)度方向存在顯著性差異(P<0.05)，寬度方向差異不顯著(P>0.05)。

圖4 不同工況下試驗(yàn)豬舍送風(fēng)管道出風(fēng)口和生活區(qū)域各測(cè)點(diǎn)風(fēng)速測(cè)試結(jié)果Fig.4 Results of wind speed for each measuring point at the air conduit outlet and the living area under different working conditions in experimental house

依據(jù)各測(cè)點(diǎn)測(cè)量結(jié)果，采用插值法確定各欄位不同位點(diǎn)的風(fēng)速，計(jì)算得到試驗(yàn)豬舍內(nèi)氣流不均勻性系數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表3。試驗(yàn)豬舍內(nèi)氣流在寬度方向均勻性較好，氣流不均勻性系數(shù)保持在0.4以下；長(zhǎng)度方向均勻性略差。出風(fēng)口位點(diǎn)整體均勻性較好，冬季工況較小時(shí)，在長(zhǎng)度方向上存在一定程度的分布不均；生活區(qū)域位點(diǎn)因出風(fēng)口角度差異及風(fēng)速擴(kuò)散效應(yīng)，氣流更不穩(wěn)定，整體均勻性較差。

表3 不同工況下試驗(yàn)豬舍內(nèi)長(zhǎng)度和寬度方向氣流不均勻性系數(shù)Table 3 Non-uniformity coefficient of airflow at length and width directions under different working conditions in experimental house

2.2 溫濕度

冬季試驗(yàn)豬舍內(nèi)豬只生活區(qū)域各測(cè)點(diǎn)的平均溫度為(19.5±0.21) ℃，波動(dòng)范圍18.0～21.5 ℃；相對(duì)濕度為68%±1.4%，波動(dòng)范圍59%～88%。試驗(yàn)豬舍內(nèi)溫度和相對(duì)濕度符合妊娠母豬生長(zhǎng)環(huán)境要求。

夏季試驗(yàn)豬舍內(nèi)豬只生活區(qū)域各測(cè)點(diǎn)的平均溫度和相對(duì)濕度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖5，其中平均溫度為(27.0±1.77)℃，波動(dòng)范圍23.7～31.0 ℃；相對(duì)濕度為81%±7.9%，波動(dòng)范圍58%～94%。夏季試驗(yàn)期間，每天12:00—16:00濕簾水泵開(kāi)啟，其余時(shí)段處于關(guān)閉狀態(tài)。

夏季試驗(yàn)豬舍水平與垂直方向的溫濕度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。試驗(yàn)豬舍水平方向第1、31和62號(hào)欄位處(L1、L2和L3)3個(gè)斷面內(nèi)溫度全天差異不顯著(P>0.05)；L1和L2處2個(gè)斷面內(nèi)相對(duì)濕度全天差異不顯著(P>0.05)，開(kāi)啟濕簾水泵后，L2和L3處2個(gè)斷面內(nèi)相對(duì)濕度差異顯著(P<0.05)。試驗(yàn)豬舍垂直方向0.8 m高度處(H1)斷面內(nèi)的溫度要低于1.4和2.0 m高度處(H2和H3)，且開(kāi)啟濕簾水泵后，H1和H2處2個(gè)斷面內(nèi)溫度差異顯著(P<0.05)；H1和H2處2個(gè)斷面內(nèi)相對(duì)濕度全天差異顯著(P<0.05)，H2和H3處2個(gè)斷面內(nèi)相對(duì)濕度全天差異不顯著(P>0.05)。

圖5 夏季試驗(yàn)豬舍豬只生活區(qū)域各測(cè)點(diǎn)平均溫濕度日變化Fig.5 Diurnal variation of average temperature and relative humidity in summer for each measuring point in the sow field area in experimental house

表4 試驗(yàn)豬舍水平與垂直方向溫濕度測(cè)試結(jié)果Table 4 Results of temperature and relative humidity at horizontal and vertical direction in experimental house

2.3 溫濕度指數(shù)

根據(jù)測(cè)試得到的試驗(yàn)豬舍內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)，計(jì)算各測(cè)點(diǎn)溫濕度指數(shù)(THI)平均值及冷熱應(yīng)激程度比例，結(jié)果見(jiàn)表5。冬季測(cè)試結(jié)果表明，各測(cè)點(diǎn)處均處于舒適區(qū)，試驗(yàn)豬舍內(nèi)溫濕度指數(shù)平均值為64.1±2.4，未出現(xiàn)冷應(yīng)激狀態(tài)；夏季試驗(yàn)豬舍內(nèi)溫濕度指數(shù)平均值為70.7±2.9，出現(xiàn)輕度和中度熱應(yīng)激的比例為13.3%和0.8%，未出現(xiàn)高度熱應(yīng)激狀態(tài)。

表5 試驗(yàn)豬舍各測(cè)點(diǎn)溫濕度指數(shù)平均值及冷熱應(yīng)激程度比例Table 5 Mean temperature-humidity index (THI) and the proportion of cold stress and heat stress for each measuring point in experimental house

3 討 論

測(cè)試期間，相同通風(fēng)級(jí)別試驗(yàn)豬舍內(nèi)外全壓一致。根據(jù)伯努利方程(式(5))和連續(xù)性方程(式(6))可以確定，在本研究中，靜壓對(duì)應(yīng)試驗(yàn)豬舍內(nèi)外靜壓差，與動(dòng)壓成負(fù)相關(guān)關(guān)系；風(fēng)量對(duì)應(yīng)試驗(yàn)豬舍通風(fēng)量，截面積對(duì)應(yīng)靶向通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口面積，風(fēng)量與截面積、風(fēng)速成正比關(guān)系。

(5)

A×v=Q

(6)

式中：p為靜壓；ρ為空氣密度；v為風(fēng)速；1/2ρv2表示動(dòng)壓；A為截面積；Q為風(fēng)量。

試驗(yàn)豬舍的靜壓差和風(fēng)量測(cè)試結(jié)果表明，冬季靜壓差較小，且冬季靶向通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口面積大于傳統(tǒng)通風(fēng)模式的吊頂進(jìn)風(fēng)或小窗進(jìn)風(fēng)，因此單位豬只通風(fēng)量較大；夏季靜壓差較大，且夏季靶向通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)風(fēng)口面積與冬季一致，小于傳統(tǒng)縱向通風(fēng)模式的開(kāi)放式進(jìn)風(fēng)口，因此單位豬只通風(fēng)量較小。

Wang等[7]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和CFD模擬發(fā)現(xiàn),采用傳統(tǒng)縱向通風(fēng)系統(tǒng)的樓房式妊娠母豬舍內(nèi)風(fēng)速沿長(zhǎng)度方向和寬度方向均存在顯著差異。本研究在采用靶向通風(fēng)系統(tǒng)后，試驗(yàn)豬舍內(nèi)風(fēng)速分布情況能夠明顯改善，尤其是在寬度方向，而長(zhǎng)度方向存在一定差異，可能的原因是送風(fēng)管道過(guò)長(zhǎng)。Moueddeb等[20]指出影響靶向通風(fēng)舍內(nèi)氣流分布的主要因素包括：風(fēng)速，靜壓和動(dòng)壓，管道壁的厚度，出風(fēng)口的形狀、尺寸和布置等。李浩等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在通風(fēng)量不變的條件下，隨著孔數(shù)或孔徑的增加，送風(fēng)管道總出風(fēng)口面積增大，導(dǎo)致出風(fēng)口風(fēng)速下降。當(dāng)通風(fēng)級(jí)別增加時(shí)，出風(fēng)口和生活區(qū)域風(fēng)速逐漸增大，靠近進(jìn)風(fēng)端的欄位處風(fēng)速和靠近排風(fēng)端的欄位處風(fēng)速之間差值減小，氣流不均勻性系數(shù)呈減小趨勢(shì)(表3)，試驗(yàn)豬舍內(nèi)氣流分布均勻性提升。因此，靶向通風(fēng)系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)，以更好地實(shí)現(xiàn)出風(fēng)口和生活區(qū)域風(fēng)速沿豬舍長(zhǎng)度方向均勻分布。在滿足豬只健康生長(zhǎng)要求的條件下，適當(dāng)增大出風(fēng)口風(fēng)速能夠在一定程度上改善沿豬舍長(zhǎng)度方向氣流組織的均勻性。同理，在不改變通風(fēng)級(jí)別的情況下，可以通過(guò)縮短豬舍長(zhǎng)度，減少欄位數(shù)量和出風(fēng)口數(shù)量，進(jìn)而增大出風(fēng)口風(fēng)速，提高氣流分布均勻性。

豬舍的建筑設(shè)計(jì)和通風(fēng)模式會(huì)影響豬舍內(nèi)熱濕環(huán)境[22]。吳志東等[23]研究表明，冬季豬舍應(yīng)用靶向通風(fēng)系統(tǒng)可以兼顧通風(fēng)與保溫的問(wèn)題。本試驗(yàn)結(jié)果同樣表明，冬季試驗(yàn)豬舍采用靶向通風(fēng)系統(tǒng)后，新風(fēng)經(jīng)過(guò)進(jìn)風(fēng)走廊預(yù)熱，使進(jìn)風(fēng)溫度較高，能夠起到較好的保溫效果，可以為豬只提供適宜生長(zhǎng)繁育的熱環(huán)境。高云等[24]現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明樓房豬舍采用傳統(tǒng)縱向通風(fēng)模式，夏季舍內(nèi)晝夜溫差會(huì)達(dá)到11.6 ℃。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，夏季外界高溫環(huán)境下，試驗(yàn)豬舍內(nèi)晝夜溫差僅為3.4 ℃，這一結(jié)果表明靶向通風(fēng)系統(tǒng)可以解決豬舍內(nèi)熱環(huán)境穩(wěn)定性不佳的問(wèn)題。龐進(jìn)友[25]研究表明靶向通風(fēng)系統(tǒng)可以有效利用風(fēng)速，提高豬舍內(nèi)風(fēng)速和溫度分布均勻度，有效實(shí)現(xiàn)夏季降溫。Caputo等[9]對(duì)比發(fā)現(xiàn)采用靶向通風(fēng)系統(tǒng)可以提高能源利用效率，達(dá)到局部環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控的需求。上述研究與本試驗(yàn)結(jié)果具有良好的一致性，說(shuō)明靶向通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效改善豬舍內(nèi)環(huán)境。同時(shí)，夏季采用靶向通風(fēng)系統(tǒng)后，能夠精準(zhǔn)地將新風(fēng)送至豬只生活區(qū)域，讓風(fēng)冷效應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而降低豬只生活區(qū)域溫度，提升濕簾-風(fēng)機(jī)系統(tǒng)降溫效果，解決豬舍內(nèi)熱環(huán)境分布均勻性不佳的問(wèn)題。

施正香等[26]提出在提供適宜環(huán)境溫度的同時(shí)，應(yīng)按豬體不同部位進(jìn)行局部溫度控制，滿足豬只舒適的躺臥需求。汪開(kāi)英等[27]揭示了豬舍內(nèi)環(huán)境與豬只行為之間的關(guān)聯(lián)。靶向通風(fēng)系統(tǒng)在改善豬舍環(huán)境的基礎(chǔ)上，能夠更好地滿足豬只行為表達(dá)和生理需求[18-19]。本試驗(yàn)中，通過(guò)人工觀測(cè)也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)試驗(yàn)豬舍外部出現(xiàn)高溫天氣時(shí)，舍內(nèi)豬只依舊能夠保持活躍度，存在躺臥、站立等不同姿態(tài)，豬只會(huì)嘗試用頭部、鼻部感知風(fēng)速，并置于風(fēng)口下，呼吸頻率異常的豬只數(shù)量較少，應(yīng)激現(xiàn)象少。吳中紅等[11]測(cè)試得到傳統(tǒng)縱向通風(fēng)模式豬舍在夏季外界高溫環(huán)境作用下，豬舍內(nèi)溫濕指數(shù)平均值已經(jīng)處于舒適區(qū)的臨界值，出現(xiàn)熱應(yīng)激比例高。本研究中試驗(yàn)豬舍內(nèi)冬季和夏季溫濕指數(shù)平均值分別為64.1和70.7，處于舒適區(qū)，表明靶向通風(fēng)系統(tǒng)能夠提高豬只舒適度，提供更適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。

4 結(jié) 論

本研究選取山東省萊州市某樓房豬場(chǎng)中一個(gè)裝有靶向通風(fēng)系統(tǒng)的妊娠母豬舍，對(duì)豬舍內(nèi)風(fēng)速、通風(fēng)量、溫濕度和豬只應(yīng)激狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和計(jì)算，主要結(jié)論如下：

1)靶向通風(fēng)系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)地將新風(fēng)送到豬只生活區(qū)域，有效提升試驗(yàn)豬舍內(nèi)氣流的分布規(guī)律和利用效率，其中欄位處出風(fēng)口和生活區(qū)域風(fēng)速沿寬度方向均勻性較好(P>0.05)，沿長(zhǎng)度方向均勻性較差(P<0.05)。

2)靶向通風(fēng)系統(tǒng)能夠?qū)⒃囼?yàn)豬舍內(nèi)溫度調(diào)控至妊娠母豬適宜的溫度范圍內(nèi)，且水平和垂直方向溫濕度均勻性較好(P>0.05)，能夠有效提升濕簾-風(fēng)機(jī)系統(tǒng)降溫效果，降低豬舍通風(fēng)量需求。

3)靶向通風(fēng)系統(tǒng)能夠有效提升豬只舒適度，試驗(yàn)豬舍內(nèi)冬季未出現(xiàn)冷應(yīng)激狀態(tài)，夏季無(wú)熱應(yīng)激狀態(tài)比例為85.9%，輕度和中度熱應(yīng)激狀態(tài)分別為13.3%和0.8%，未出現(xiàn)高度熱應(yīng)激狀態(tài)。