總結(jié)
Hydor實(shí)驗(yàn)室要求Farm Energy研究使用消層風(fēng)扇對(duì)肉雞舍內(nèi)能量消耗和溫度分布的作用效果。試驗(yàn)在一家最近安裝了消層設(shè)備的家禽場(chǎng)進(jìn)行。
試驗(yàn)對(duì)一個(gè)可容納50000只雞、安裝了5個(gè)平均分布的消層風(fēng)扇的雞舍進(jìn)行了監(jiān)控。此雞舍安裝了22個(gè)脊扇通風(fēng)以及8個(gè)直接打火的LPG加熱器加熱，每個(gè)加熱器功率為65.9KW。消層風(fēng)扇每隔一天開(kāi)或關(guān)，記錄測(cè)量的溫度，推算能量用量。農(nóng)場(chǎng)能量工程師分析了垂直和水平組列上14個(gè)溫度記錄儀的數(shù)據(jù)，并將之與建筑內(nèi)的記錄系統(tǒng)進(jìn)行比較。
當(dāng)消層風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在雞只高度上溫度分布水平改善以及在雞舍縱剖面上溫度分布垂直改善。當(dāng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)加熱器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以及因此燃?xì)庀亩紲p少。下列表總結(jié)了這些結(jié)果：
| 表1.操作Hydor消層風(fēng)扇作用效果的總結(jié)表。 | ||
| 風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn) | 風(fēng)扇沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn) | |
|---|---|---|
| 平均垂直溫度差異（整個(gè)階段/第一周） | 1.31°C / 1.87°C | 2.72°C / 3.25°C |
| 平均水平溫度差異（整個(gè)階段/第一周） | 0.57°C / 0.62°C | 1.02°C / 0.98°C |
| 燃?xì)庥昧?/strong> | 93,281 kWh | 111,402 kWh |
| 節(jié)省燃?xì)饪偭?/strong> | 15.75% | 0% |
| 燃?xì)獬杀?45p/L) | £5673 | £6774 |
| 節(jié)省燃?xì)鈨r(jià)值 | £1102 | £0 |
| 風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)成本 | £43 | £0 |
| 節(jié)省總值 | £1059 | £0 |
| 每個(gè)雞舍風(fēng)扇的資本費(fèi)用（去除安裝費(fèi)用） | £2420 | |
前言
Hydor實(shí)驗(yàn)室要求Farm Energy研究使用消層風(fēng)扇對(duì)肉雞舍內(nèi)能量消耗和溫度分布的作用效果。該試驗(yàn)是在midlands 的一家家禽場(chǎng)進(jìn)行，該農(nóng)場(chǎng)最近安裝了消層風(fēng)扇。
對(duì)下列指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量：
- Hydor風(fēng)扇、排風(fēng)扇和加熱風(fēng)扇的電力消耗。
- 雞舍內(nèi)形成水平和垂直陣列的14個(gè)點(diǎn)的溫度。
- 環(huán)境溫度。
- 加熱小時(shí)數(shù)。
使用雞舍內(nèi)土壤學(xué)控制電腦對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)。
消層風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)下列指標(biāo)的影響進(jìn)行了研究：
- 垂直面上的溫度分布
- 水平面上的溫度分布
- 燃?xì)庥昧?
- 電力用量
- 能量消耗總量
此外，在雞只進(jìn)入雞舍前進(jìn)行試驗(yàn)以確定風(fēng)扇最佳運(yùn)轉(zhuǎn)速度。
測(cè)量
溫度記錄儀
在第1區(qū)域安裝了14個(gè)溫度記錄儀，分成兩組，每組7個(gè)，間距10米。見(jiàn)圖2。
雞舍內(nèi)的加熱和通風(fēng)通過(guò)土壤學(xué)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，該系統(tǒng)還記錄了內(nèi)外條件數(shù)據(jù)。
每隔45記錄溫度，為期一個(gè)月。Hydor風(fēng)扇每天8點(diǎn)交替開(kāi)關(guān)以收集消層風(fēng)扇開(kāi)關(guān)條件下的溫度數(shù)據(jù)。
試驗(yàn)從第一天（01/12/2010）開(kāi)始，在第31天結(jié)束（31/12/2010）。雞只在12月4日（第4天）1日齡時(shí)進(jìn)欄，在試驗(yàn)后繼續(xù)生長(zhǎng)。
| 表2.分區(qū)細(xì)節(jié) | |||
| 區(qū)域 | 加熱器 | Hydor風(fēng)扇 | 排風(fēng)扇 |
|---|---|---|---|
| 第1區(qū) | 3 x 65.9kW | 5 個(gè)平均分布的風(fēng)扇 | 22 個(gè)平均分布的風(fēng)扇 |
| 第2區(qū) | 2 x 65.9kW | ||
| 第3區(qū) | 3 x 65.9kW | ||
確定最佳的風(fēng)扇速度
在試驗(yàn)開(kāi)始之前，需要測(cè)定消層風(fēng)扇最合適的速度。測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)為：
- 考慮節(jié)省能量即雞舍頂部和雞只水平之間最小的溫度差異的最佳的垂直溫度分布。
- 雞只高度上不會(huì)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題的可接受的最高的空氣湍流。
測(cè)試的風(fēng)扇速度范圍，從30Hz 到45Hz。
結(jié)果
確定最好的風(fēng)扇速度
40Hz 的風(fēng)扇速度（80%）在地板干擾和溫度分布之間產(chǎn)生最佳的折中效果。
垂直溫度分布
下圖顯示當(dāng)風(fēng)扇關(guān)或開(kāi)時(shí)在雞舍三個(gè)不同高度上溫度的作用效果。使用的數(shù)據(jù)是試驗(yàn)期間典型天數(shù)的代表。
圖片顯示當(dāng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)雞舍頂部和底部的溫度差異降低。
平均溫度差異為：
- 風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)： 5.5°C
- 風(fēng)扇未運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)：7°C.
水平溫度分布
此外，雖然沒(méi)有一開(kāi)始就在試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)中列出，試驗(yàn)還對(duì)Hydor 風(fēng)扇對(duì)水平分布的影響進(jìn)行了分析。雞只水平上雞舍左手側(cè)、中間和右側(cè)溫度列出如下。
關(guān)于垂直溫度分布，當(dāng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)水平溫度分布的差異1。
1 溫度對(duì)家禽生長(zhǎng)速率影響的細(xì)節(jié)見(jiàn)附錄，用于參考。
下圖表示此階段內(nèi)的溫度差異（雞舍最高和最低溫度差異）。“紅線”表示消層風(fēng)扇關(guān)著時(shí)的階段，“藍(lán)線”表示風(fēng)扇開(kāi)著。
圖片表示：
- 在試驗(yàn)早期，當(dāng)風(fēng)扇開(kāi)著時(shí)溫度差異降低。
- 在向試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的溫度差異加大（大約12月21日）。這可能是由于雞舍通風(fēng)率增加至消層風(fēng)量沒(méi)有實(shí)際意義的水平。不同雞只日齡常見(jiàn)的最低排風(fēng)模式顯示與溫度數(shù)據(jù)變化一致（綠線）。
較好的溫度混合以及雞舍地板和屋脊之間的溫差下降有助于雞只高度水平上溫度對(duì)加熱器操作做出更快的反應(yīng)。因此，加熱器操作循環(huán)在風(fēng)扇開(kāi)著時(shí)更快。但是，快速的溫度升高有助于縮短加熱器的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間從而節(jié)省了能量。
在既定的雞只高度水平上的溫度下，平均雞舍溫度通常在消層風(fēng)扇開(kāi)著時(shí)較低，所以雞舍通過(guò)結(jié)構(gòu)和漏氣的熱損失較少。
推薦： 因?yàn)闇囟确植几纳频暮锰幵诖蠹s20天后因排風(fēng)制度而消失，因此風(fēng)扇可能從該點(diǎn)開(kāi)始關(guān)閉。在夏天雞只高度水平上較高的風(fēng)速有助于冷卻因此可考慮延長(zhǎng)使用。
燃?xì)馐褂?/h4>
測(cè)量加熱器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，并將之與氣候電腦顯示的時(shí)間進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)之間存在良好的相關(guān)性（圖8）。
雞舍內(nèi)燃?xì)庀耐ㄟ^(guò)加熱器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間乘以加熱器功率計(jì)算出。記錄系統(tǒng)和雞舍控制電腦顯示的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間用來(lái)獲取平均加熱器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。
“日度差”，數(shù)值（測(cè)量需要加熱多少才能維持相對(duì)于外部溫度的雞舍溫度）通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)外溫度之差計(jì)算出。
這是用來(lái)取準(zhǔn)加熱能量小時(shí)數(shù)。整個(gè)階段實(shí)際和取準(zhǔn)的加熱小時(shí)數(shù)加上節(jié)省的能量已經(jīng)計(jì)算出來(lái)且列出如下。注意，為了此分析，數(shù)值已經(jīng)調(diào)整至類(lèi)似消層風(fēng)扇持續(xù)操作/沒(méi)有操作而不是隔天操作。
一般，有消層風(fēng)扇使用時(shí)加熱操作時(shí)間較少。在12月9日、16日和23日出現(xiàn)異常主要是由于數(shù)據(jù)收集期間數(shù)據(jù)丟失。在24-25日，風(fēng)葉因?yàn)閮鲎〔荒軇?dòng)，這可解釋不一致之處。
電力用量
Hydor 風(fēng)扇的電力用量平均為14.84 kWh /天。
能量使用Energy Use
| 表2. Hydor風(fēng)扇技術(shù)說(shuō)明 | |
| Hydor風(fēng)扇技術(shù)說(shuō)明 | |
|---|---|
| 氣流 | 3.11 m/秒 |
| 功率 | 390 W |
| 開(kāi)始安培 | 7.6 A |
| 聲音 | 60 dBA |
| 速率 | 最大900 rpm |
| FL 安培 | 2.9 A |
| 容率 | 12 |
Hydor 風(fēng)扇的成本為£2,420 /雞舍，去除安裝費(fèi)用。
根據(jù)允許不定溫度數(shù)據(jù)的總時(shí)間，Hydor風(fēng)扇運(yùn)行的天數(shù)以及不運(yùn)行的天數(shù)，我們能夠計(jì)算出風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)中節(jié)省的燃?xì)饬?。這被每天風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)常用成本抵消。以此為基礎(chǔ)素計(jì)算節(jié)省的成本。
為了計(jì)算：燃?xì)鈨r(jià)格= 45p/L（LPG），電費(fèi)=10p/kWh。
| 表3.每天加熱小時(shí)數(shù)以及節(jié)省量 | ||||||
| 日期 | 校正的加熱器小時(shí)數(shù) | 節(jié)省小時(shí)數(shù) | 燃?xì)夤?jié)省量 kWh |
燃?xì)夤?jié)省量 升 |
Hydor 風(fēng)扇使用功率 (平均) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| 風(fēng)扇開(kāi) | 風(fēng)扇關(guān) | |||||
| 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 |
| 總計(jì) | 167.5 | 198.8 | 31.3 | 18,121 | 2,449 | 430.4 |
| 成本 | 15.75% | £1,101.94 | £43.04 | |||
| 平均每天價(jià)值 | 5.8 | 6.9 | 625 | £37.99 | £1.48 | |
在試驗(yàn)階段，如果在整個(gè)階段風(fēng)扇一直開(kāi)著而不是每隔一天將多節(jié)省£1,100?？深A(yù)測(cè)，實(shí)際節(jié)省大約是此數(shù)的一半。由于試驗(yàn)只是在冬季進(jìn)行，因此很難描述一年的預(yù)計(jì)，所以一般燃?xì)庥昧繒?huì)更多。且，試驗(yàn)沒(méi)有持續(xù)到雞的生長(zhǎng)周期結(jié)束，設(shè)定溫度降低時(shí)。然而，關(guān)于凈百分比，為什么加熱燃料節(jié)省15%在全年不可能持續(xù)與技術(shù)無(wú)關(guān)。
很明顯看到使用消層風(fēng)扇一直到同分制度開(kāi)始對(duì)其產(chǎn)生不應(yīng)影響時(shí)可節(jié)省很大一部分成本。
為了找到更多的全年節(jié)省成本的方法，推薦在夏天進(jìn)行類(lèi)似的研究。還建議在雞只的整個(gè)生長(zhǎng)階段進(jìn)行進(jìn)一步研究。從本試驗(yàn)以及一個(gè)夏天試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，可以繪制一年的模式并更精確的計(jì)算節(jié)省的總成本。
結(jié)論
Hydor消層風(fēng)扇優(yōu)勢(shì)是：
- 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)風(fēng)扇開(kāi)著時(shí)溫度在水平和垂直方向上分布更均勻。可認(rèn)為假設(shè)雞只對(duì)更精確的控制溫度環(huán)境會(huì)作出反應(yīng)，沿著雞舍的溫度分布的改善會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)率和飼料轉(zhuǎn)化率得到改善。
- 當(dāng)雞舍的通風(fēng)增加至40 m3/h /100只雞時(shí)，消層風(fēng)扇的優(yōu)勢(shì)在節(jié)省能量上可以忽略。
- 在消層風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)預(yù)計(jì)加熱器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為168小時(shí)，而沒(méi)有消層風(fēng)扇時(shí)為200小時(shí)（消層風(fēng)扇下降了15.5%）。結(jié)果是節(jié)省了大約2500升的LPG或者在加熱器運(yùn)轉(zhuǎn)成本上節(jié)省了£1,100。
- 消層風(fēng)扇的成本大約為£1.50/天或整個(gè)試驗(yàn)階段為£46.5。
參考文獻(xiàn)
Controlled Environments for Livestock (1990), Farm Electric
Assessing Thermal Comfort of Broiler Chicks (2008), J.L. Purswell, B.D. Lott, W.A. Dozier III, W.B. Roush and S.L. Branton
附錄
溫度對(duì)家禽生長(zhǎng)速率的影響
注意禽舍內(nèi)溫度分布的重要性及其對(duì)家禽福利的影響很重要。對(duì)于任意特殊牲畜品種，存在一個(gè)溫度，動(dòng)物會(huì)將更多用于生長(zhǎng)的能量用于維持體溫，例如，為了保暖。這個(gè)溫度水平稱為下臨界溫度（LCT）且該水平是動(dòng)物開(kāi)始顫抖，增加代謝率，與其他動(dòng)物擠在一起的臨界。另一個(gè)極限是上臨界溫度（UCT），在此溫度下動(dòng)物會(huì)利用更多的能量來(lái)降溫，通過(guò)出汗、血管擴(kuò)張等。在LCT和UCT之間是溫度適中區(qū)，在此溫度范圍內(nèi)機(jī)體維持需要是最小的，因此動(dòng)物會(huì)將攝取的能量最大化的用于生長(zhǎng)。
關(guān)于家禽的上下臨界溫度，限值隨著年齡而變化且沒(méi)有豬定義更完善。作用于家禽的重要溫度的因素可包括家禽品系、飼養(yǎng)密度和飼料需求。例如1日齡雞雛需要大約32°C的環(huán)境溫度，此溫度需要隨著日齡變化最終在36日齡時(shí)降至19°C。
因此，禽舍內(nèi)溫度分布的作用效果對(duì)其產(chǎn)量具有很大的影響。關(guān)于雞舍，控制加熱器開(kāi)和關(guān)的恒溫監(jiān)控器位于沿著左邊大約三分之一處。在該位置當(dāng)風(fēng)扇關(guān)著時(shí)溫度低于禽舍中間部分的溫度，但是高于最左（或右）邊讀數(shù)。因此當(dāng)中央溫度已經(jīng)高于設(shè)定溫度且雞舍兩側(cè)溫度低于實(shí)際設(shè)定溫度時(shí)加熱器就要打開(kāi)。參考圖11，這表示雞舍左右側(cè)的雞只不是在最佳溫度下生長(zhǎng)，且可能會(huì)比理想狀態(tài)攝取更多的食物。同樣，在最中間的雞只會(huì)比具有最佳飼料轉(zhuǎn)化率和生長(zhǎng)率的雞只采食較少的食物。隨著因風(fēng)扇帶來(lái)的溫度更均衡的分布，在整個(gè)雞舍飼料采食量、生長(zhǎng)速率和飼料轉(zhuǎn)化率可維持在最佳水平。
2011年4月
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