【分享】解决笼养鸡舍上下层温差的可行性方案

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当搅拌风机运转时，发现在鸡只高度上温度分布水平改善以及在鸡舍纵剖面上温度分布垂直改善，根据Farm Energy 为Hydor实验室进行的研究报告。

总结
Hydor实验室要求Farm Energy研究使用搅拌风机对肉鸡舍内能量消耗和温度分布的作用效果。试验在一家最近安装了消层设备的家禽场进行。试验对一个可容纳50000只鸡、安装了5个平均分布的搅拌风机的鸡舍进行了监控。此鸡舍安装了22个脊扇通风以及8个直接打火的LPG加热器加热，每个加热器功率为65.9KW。搅拌风机每隔一天开或关，记录测量的温度，推算能量用量。农场能量工程师分析了垂直和水平组列上14个温度记录仪的数据，并将之与建筑内的记录系统进行比较。 当搅拌风机运转时，发现在鸡只高度上温度分布水平改善以及在鸡舍纵剖面上温度分布垂直改善。当风扇运转时加热器运转时间以及因此燃气消耗都减少。下列表总结了这些结果：

表1.操作Hydor搅拌风机作用效果的总结表。
	风扇运转	风扇没有运转
平均垂直温度差异（整个阶段/第一周）	1.31°C / 1.87°C	2.72°C / 3.25°C
平均水平温度差异（整个阶段/第一周）	0.57°C / 0.62°C	1.02°C / 0.98°C
燃气用量	93,281 kWh	111,402 kWh
节省燃气总量	15.75%	0%
燃气成本(45p/L)	?5673	?6774
节省燃气价值	?1102	?0
风扇运转成本	?43	?0
节省总值	?1059	?0
每个鸡舍风扇的资本费用（去除安装费用）	?2420

前言
Hydor实验室要求Farm Energy研究使用搅拌风机对肉鸡舍内能量消耗和温度分布的作用效果。该试验是在midlands 的一家家禽场进行，该农场最近安装了搅拌风机。对下列指标进行测量：

1. Hydor风扇、排风扇和加热风扇的电力消耗。

2. 鸡舍内形成水平和垂直阵列的14个点的温度。

3. 环境温度。

4. 加热小时数。

使用鸡舍内土壤学控制电脑对所有数据进行核实。 搅拌风机运转对下列指标的影响进行了研究：

· 垂直面上的温度分布

· 水平面上的温度分布

· 燃气用量

· 电力用量

· 能量消耗总量

此外，在鸡只进入鸡舍前进行试验以确定风扇最佳运转速度。

测量
温度记录仪

图1.试验家禽鸡舍分区示意图

在第1区域安装了14个温度记录仪，分成两组，每组7个，间距10米。见图2。


图2. 试验禽舍安装温度记录仪的交叉部分

鸡舍内的加热和通风通过土壤学控制系统进行控制，该系统还记录了内外条件数据。每隔45记录温度，为期一个月。Hydor风扇每天8点交替开关以收集搅拌风机开关条件下的温度数据。 试验从第一天（01/12/2010）开始，在第31天结束（31/12/2010）。鸡只在12月4日（第4天）1日龄时进栏，在试验后继续生长。

表2.分区细节
区域	加热器	Hydor风扇	排风扇
第1区	3 x 65.9kW	5 个平均分布的风扇	22 个平均分布的风扇
第2区	2 x 65.9kW
第3区	3 x 65.9kW

确定最佳的风扇速度
在试验开始之前，需要测定搅拌风机最合适的速度。测定标准为：

· 考虑节省能量即鸡舍顶部和鸡只水平之间最小的温度差异的最佳的垂直温度分布。

· 鸡只高度上不会带来环境问题的可接受的最高的空气湍流。

测试的风扇速度范围，从30Hz 到45Hz。

结果确定最好的风扇速度
40Hz 的风扇速度（80%）在地板干扰和温度分布之间产生最佳的折中效果。

垂直温度分布
下图显示当风扇关或开时在鸡舍三个不同高度上温度的作用效果。使用的数据是试验期间典型天数的代表。


图3. Hydor风扇开着时的垂直温度分布


图4. Hydor风扇关着时的垂直温度分布

图片显示当风扇运转时鸡舍顶部和底部的温度差异降低。 平均温度差异为：

· 风扇运转时：5.5°C

· 风扇未运转时：7°C

水平温度分布
此外，虽然没有一开始就在试验目标中列出，试验还对Hydor 风扇对水平分布的影响进行了分析。鸡只水平上鸡舍左手侧、中间和右侧温度列出如下。关于垂直温度分布，当风扇运转时水平温度分布的差异1。1 温度对家禽生长速率影响的细节见附录，用于参考。


图5. Hydor风扇运转时的水平温度分布


图6. Hydor风扇未运转时的水平温度分布

下图表示此阶段内的温度差异（鸡舍最高和最低温度差异）。“红线”表示搅拌风机关着时的阶段，“蓝线”表示风扇开着。


图7. 风扇开和关着时沿着鸡舍的温度差异

图片表示：

· 在试验早期，当风扇开着时温度差异降低。

· 在向试验结束时的温度差异加大（大约12月21日）。这可能是由于鸡舍通风率增加至消层风量没有实际意义的水平。不同鸡只日龄常见的最低排风模式显示与温度数据变化一致（绿线）。

较好的温度混合以及鸡舍地板和屋脊之间的温差下降有助于鸡只高度水平上温度对加热器操作做出更快的反应。因此，加热器操作循环在风扇开着时更快。但是，快速的温度升高有助于缩短加热器的整个运转时间从而节省了能量。在既定的鸡只高度水平上的温度下，平均鸡舍温度通常在搅拌风机开着时较低，所以鸡舍通过结构和漏气的热损失较少。

推荐： 因为温度分布改善的好处在大约20天后因排风制度而消失，因此风扇可能从该点开始关闭。在夏天鸡只高度水平上较高的风速有助于冷却因此可考虑延长使用。

燃气使用
测量加热器运转时间，并将之与气候电脑显示的时间进行比较。发现这两个监控系统之间存在良好的相关性（图8）。


图8. 土壤学电脑显示的燃气用量以及明显的温度差异。

鸡舍内燃气消耗通过加热器运转时间乘以加热器功率计算出。记录系统和鸡舍控制电脑显示的运转时间用来获取平均加热器运转时间。“日度差”，数值（测量需要加热多少才能维持相对于外部温度的鸡舍温度）通过测量内外温度之差计算出。 这是用来取准加热能量小时数。整个阶段实际和取准的加热小时数加上节省的能量已经计算出来且列出如下。注意，为了此分析，数值已经调整至类似搅拌风机持续操作/没有操作而不是隔天操作。


图9. 有或没有调整用于改变外部温度的搅拌风机下每天的加热小时数

一般，有搅拌风机使用时加热操作时间较少。在12月9日、16日和23日出现异常主要是由于数据收集期间数据丢失。在24-25日，风叶因为冻住不能动，这可解释不一致之处。

电力用量
Hydor 风扇的电力用量平均为14.84 kWh /天。

能量使用Energy Use

表2. Hydor风扇技术说明
Hydor风扇技术说明
气流	3.11 m/秒
功率	390 W
开始安培	7.6 A
声音	60 dBA
速率	最大900 rpm
FL 安培	2.9 A
容率	12

Hydor 风扇的成本为?2,420 /鸡舍，去除安装费用。根据允许不定温度数据的总时间，Hydor风扇运行的天数以及不运行的天数，我们能够计算出风扇运转中节省的燃气量。这被每天风扇运转常用成本抵消。以此为基础素计算节省的成本。 为了计算：燃气价格= 45p/L（LPG），电费=10p/kWh。

表3.每天加热小时数以及节省量
日期	校正的加热器小时数		节省小时数	燃气节省量kWh	燃气节省量升	Hydor 风扇使用功率 (平均)
	风扇开	风扇关
03/12/2010	9.5	12.5	3.1	1,618	219	14.84
04/12/2010	8.4	11.7	3.3	1,739	235	14.84
05/12/2010	8.4	11.6	3.3	1,719	232	14.84
06/12/2010	7.4	10.7	3.3	1,737	235	14.84
07/12/2010	7.5	11.1	3.6	1,877	254	14.84
08/12/2010	7.6	8.7	1.1	597	81	14.84
09/12/2010	8.3	8.4	0.1	68	9	14.84
10/12/2010	8.0	7.6	-0.4	-222	-30	14.84
11/12/2010	8.4	8.0	-0.4	-216	-29	14.84
12/12/2010	7.2	8.5	1.3	688	93	14.84
13/12/2010	6.5	9.0	2.5	1,309	177	14.84
14/12/2010	6.4	8.6	2.2	1,143	154	14.84
15/12/2010	6.4	7.3	0.8	444	60	14.84
16/12/2010	6.0	5.5	-0.6	-306	-41	14.84
17/12/2010	7.2	7.6	0.4	189	26	14.84
18/12/2010	6.5	8.6	2.1	1,113	150	14.84
19/12/2010	7.3	9.5	2.1	1,130	153	14.84
20/12/2010	6.9	8.7	1.8	947	128	14.84
21/12/2010	5.8	7.5	1.8	932	126	14.84
22/12/2010	4.5	6.1	1.6	850	115	14.84
23/12/2010	4.1	5.5	1.4	736	100	14.84
24/12/2010	4.6	4.8	0.1	75	10	14.84
25/12/2010	6.2	5.2	-1.0	-515	-70	14.84
26/12/2010	4.8	4.6	-0.3	-150	-20	14.84
27/12/2010	3.2	3.9	0.7	356	48	14.84
28/12/2010	2.0	3.3	1.3	674	91	14.84
29/12/2010	1.2	2.7	1.5	808	109	14.84
30/12/2010	2.6	2.2	-0.4	-208	-28	14.84
31/12/2010	4.2	2.2	-1.9	-1,010	-137	14.84
总计	167.5	198.8	31.3	18,121	2,449	430.4
成本			15.75%		?1,101.94	?43.04
平均每天价值	5.8	6.9		625	?37.99	?1.48

在试验阶段，如果在整个阶段风扇一直开着而不是每隔一天将多节省?1,100。可预测，实际节省大约是此数的一半。由于试验只是在冬季进行，因此很难描述一年的预计，所以一般燃气用量会更多。且，试验没有持续到鸡的生长周期结束，设定温度降低时。然而，关于净百分比，为什么加热燃料节省15%在全年不可能持续与技术无关。很明显看到使用搅拌风机一直到同分制度开始对其产生不应影响时可节省很大一部分成本。 为了找到更多的全年节省成本的方法，推荐在夏天进行类似的研究。还建议在鸡只的整个生长阶段进行进一步研究。从本试验以及一个夏天试验获得的数据，可以绘制一年的模式并更精确的计算节省的总成本。

结论

Hydor搅拌风机优势是：

· 试验发现当风扇开着时温度在水平和垂直方向上分布更均匀。可认为假设鸡只对更精确的控制温度环境会作出反应，沿着鸡舍的温度分布的改善会导致生长率和饲料转化率得到改善。

· 当鸡舍的通风增加至40 m3/h /100只鸡时，搅拌风机的优势在节省能量上可以忽略。

· 在搅拌风机运转时预计加热器运转时间为168小时，而没有搅拌风机时为200小时（搅拌风机下降了15.5%）。结果是节省了大约2500升的LPG或者在加热器运转成本上节省了[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]￡1,100。

· 搅拌风机的成本大约为[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]￡1.50/天或整个试验阶段为[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]￡46.5。

附录温度对家禽生长速率的影响

注意禽舍内温度分布的重要性及其对家禽福利的影响很重要。对于任意特殊牲畜品种，存在一个温度，动物会将更多用于生长的能量用于维持体温，例如，为了保暖。这个温度水平称为下临界温度（LCT）且该水平是动物开始颤抖，增加代谢率，与其他动物挤在一起的临界。另一个极限是上临界温度（UCT），在此温度下动物会利用更多的能量来降温，通过出汗、血管扩张等。在LCT和UCT之间是温度适中区，在此温度范围内机体维持需要是最小的，因此动物会将摄取的能量最大化的用于生长。关于家禽的上下临界温度，限值随着年龄而变化且没有猪定义更完善。作用于家禽的重要温度的因素可包括家禽品系、饲养密度和饲料需求。例如1日龄鸡雏需要大约32°C的环境温度，此温度需要随着日龄变化最终在36日龄时降至19°C。


图10. 受温度影响的生长速率

因此，禽舍内温度分布的作用效果对其产量具有很大的影响。关于鸡舍，控制加热器开和关的恒温监控器位于沿着左边大约三分之一处。在该位置当风扇关着时温度低于禽舍中间部分的温度，但是高于最左（或右）边读数。因此当中央温度已经高于设定温度且鸡舍两侧温度低于实际设定温度时加热器就要打开。参考图11，这表示鸡舍左右侧的鸡只不是在最佳温度下生长，且可能会比理想状态摄取更多的食物。同样，在最中间的鸡只会比具有最佳饲料转化率和生长率的鸡只采食较少的食物。随着因风扇带来的温度更均衡的分布，在整个鸡舍饲料采食量、生长速率和饲料转化率可维持在最佳水平。

来源：深农养殖精细管理，仅供参考！