种鸡舍光照系统的改进

共享精神

图1.150W高压钠灯

      高压钠灯（HPS）因为具有非常高的流明输出已被用于种鸡舍照明几十年了。一个典型的150W高压钠灯（HPS）能够产生的光通量差不多是16000lm，是一个75W白炽灯泡产生光通量的16倍。HPS光照系统的缺陷是为了达到种鸡舍饲养者所要求的相对较高的光照强度，系统需要消耗大量的电能。例如，在一个典型的肉种鸡舍里面，HPS灯具安装在天花板顶部下方约0.6m（20ft）的地方。一个152.4m（500ft）长的鸡舍里面，25个HPS灯具的功率接近4000W（4KW）。换句话说，通常情况下风机的功率在0.9-1.3KW之间，这也就意味着HPS光照系统的耗电量与三到四台风机的耗电量差不多。纵向风机的运行时间会随着季节和昼夜的变化而显著变化，照明系统与纵向风机不同的是，对整个鸡群来说，一个种鸡舍的照明系统通常情况下会连续七天每天运行16小时。结果就是，一批鸡的整个饲养过程下来，HPS照明系统的耗电量与鸡舍纵向风机的耗电量差不多。

      重要的是要意识到虽然HPS照明系统的耗电量巨大，但HPS灯具本身在发光方面却是非常节能的。每1W的电能，一个HPS灯能够产生大约100lm的光通量。为了更好的理解这一点，一个100W的白炽灯泡每1W只能产生的15lm的光通量，而一个23W的紧凑型荧光灯每1W能产生65lm的光通量。值得注意的是HPS灯具比LED灯具更加节能，例如，一个10W的LED灯每1W能够产生80lm的光通量，比白炽灯和荧光灯要好，但效率比不上HPS灯具的100lm/W。HPS照明系统高昂的用电费用与亮度有关，也跟HPS照明系统无法将光线沿着鸡舍的宽度均匀的分布有关，这是饲养者经常探索的。鸡舍天花板顶部单独一列灯线往往会会让过多的光线照射到鸡舍中间的区域，同时只有只有五分之一甚至更少的光照射到靠近侧墙的地板区或者活动区。鸡舍中间的光线会太亮。结果，为了让侧墙附近的区域也能得到充足的光照，那么鸡舍中的光线就会过亮，这就会降低光照系统的整体效率。如果有一个更小版本的鸡舍HPS灯具，可以在鸡舍中间3.0m（10ft）处安装在两或三列，这对种鸡舍的照明来讲可能是一种能效比非常高的方法。但问题是，如果这样的系统确实存在，它很可能不切实际，因为与HPS固定装置相关的成本相对较高。

      最近有一项研究对比分析了三种不同的LED照明系统配置与HPS照明系统在用电量和光照均匀性上的区别。研究的目的是降低种鸡舍照明的用电需求和提高光照强度均匀性。这项研究是在北乔治亚州的一个拥有两栋肉种鸡舍的鸡场内进行的。研究期间，这两个配置侧墙幕帘和纵向通风系统的12.2m*152.4m的鸡舍里面，照明系统是由一列沿着在鸡舍吊顶天花板顶部中间，间隔6.1m（20ft）的150W的HPS灯具组成。

      为了将照明系统改造的整体成本最小化，研究者决定研究一种LED照明系统，在很大程度上，一个饲养者就可以能安装。在其中的一个鸡舍，HPS照明系统被换成了一列40W的LED灯（8000lm，色温3000K）。螺旋灯口LED灯泡被挂在一个标准底座上。这个底座通过一根3.0m（10ft）的电线连通到之前为HPS灯具供电的120V电源上（图2）。此外，在每列产蛋箱上方都安装了一组5根30.5m（100ft）带有插座的预制灯线（图3，4）。灯线系在天花板上固定板上（间隔1.2m），每个灯泡底座上安装一个10WLED灯泡（800lm，2000K，图5）。

图2.安装40WLED灯

图3.在产蛋箱上方安装带插座的电源线

图4.产蛋箱上方已安装好的带插座的电源线

图5.已安装好的LED照明系统

       在种鸡进舍前对四种不同的照明系统配置对光照强度分布和耗电量方面进行了评估：

• 间距6.1m（20ft）位于鸡舍中间天花板顶部的150W的HPS灯。
  

• 间距3.0m（10ft）位于鸡舍中间天花板顶部的40W的LED灯。
  

• 间距3.0m（10ft）位于鸡舍中间天花板顶部的40W的LED灯加上每列产蛋箱上方的一列10WLED灯。
  

• 位于鸡舍中间天花板顶部间距3.0m（10ft）的40W的LED灯加上每列产蛋箱上方的一列10W LED灯
  

      针对这四种照明系统的配置，在进行研究的种鸡舍内每一个单独的178.4㎡（1920平方英尺）的区域都放置了96个光照强度测试仪，为了说明由每个照明系统配置创造的光照环境，根据收集的数据制作了一个地形图像（图6-9）。图10 显示了四个照明系统配置在鸡舍宽度方向上的光照强度变化。图11-14是在地板区拍摄的照片用于评估每个照明系统配置产生的阴影。测量了每种照明系统的总耗电量并计算了预估的月度用电成本（16h/d，0.1$/kwh，图15）。

图6.位于鸡舍中间天花板顶部间距6.1m（20ft）的HPS灯在活动区/地板区产生的光照强度等高线图

图7. 位于鸡舍中间间距3.0m（10ft）的40W的LED灯加上每列产蛋箱上方的一列10WLED灯，

在活动区/地板区产生的光照强度等高线图

图8. 位于鸡舍中间间距3.0m（10ft）的40W的LED灯在活动区/地板区产生的光照强度等高线图

图9.位于鸡舍中间间距6.1m（20ft）的40W的LED灯加上每列产蛋箱上方的一列10W LED灯，

在活动区/地板区产生的光照强度等高线图

      评估完数据以后，家禽公司决定采用间距6.1m（20ft）的40W的LED灯加上每列产蛋箱上方的一列10W LED灯的照明系统方案。家禽公司认为这个组合能够提供充足的光照强度和均匀性，同时也给饲养者节约了可观的用电成本。对测试的照明系统配置唯一的改变是在传统的较暗的湿帘区和纵向风机区，鸡舍中间的40W的LED灯间距调整为3.0m（10ft）。

      安装了电力数据记录仪，以便持续监测照明系统和纵向风机电力使用情况。安装LED照明系统的鸡舍配备的是55变频纵向风机，而安装HPS照明系统的鸡舍配备的是传统的48倾斜式纵向风机。两个鸡舍的操作相同。从2019年8月底开始到2020年4月最后一周结束，收集了一整批鸡的电力使用数据。假定用电成本按照0.1$/kwh来计算运行成本。生产过程被监控，以便确定使用LED照明系统是否有任何有害影响。

图10.在鸡舍横截面上地板区/活动区的平均光照强度

图11. 间距6.1m（20ft）位于鸡舍中间的HPS灯

图12.间距3.0m（10ft）位于鸡舍中间40W的LED灯加上每列产蛋箱上方10W的LED灯

图13. 间距3.0m（10ft）位于鸡舍中间的LED灯                                               

图14.间距6.1m（10ft）位于鸡舍中间的LED灯加上每列产蛋箱上方10W的LED灯

      图16阐明了两个种鸡舍内照明系统和纵向风机的运行成本。正如预测的一样，LED照明系统将照明成本降低了一半。有趣的是，整个饲养周期下来HPS照明系统的运行成本比纵向风机的运行成本高差不多30%以上。这很有可能因为在天气炎热之前鸡就销售完毕了，纵向风机的使用相对有限。变频纵向风机节约的用电量比正常情况下更高的原因也是因为在天气炎热之前鸡舍内鸡的数量减少。变频纵向风机最低转速运行，能最大程度的节约电力（节约60%以上）。如果它们以更高的速度运行(通常在炎热的天气中需要)，那么节省的成本可能会接近之前的50%。注意到这一点也很重要，如果不是比正常情况提前八周抓鸡销售，鸡群的光照和纵向风机总运行成本将会更高。鸡场的管理者没有观察到两个鸡舍的产量有什么不同。

图15.照明系统的预估月度运行成本

	照明运行成本	纵向风机运行成本	照明和纵向风机运行成本
HPS照明系统+传统纵向风机	$1867	$1378	$3245
LED照明系统+变频纵向风机	$906	$511	$1417
差异	$961	$867	$1828

图16.照明系统和纵向风机运行成本

      经评估LED照明系统的零部件成本大约是$2800，如果鸡场老板自己动手完成大部分安装工作的话，那么如同我们测试的LED照明系统的成本可以在几批鸡后收回。在其他用电成本很高的地区，收回投资的周期会更短，在一段很短的时间内，拥有多个种鸡舍的饲养者会看到他们的收入会每年增加数千美元。
      来源： Del Piero Poultry Housing Tips，Translator：冯全明

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