猪场可再生能源与地面辐射采暖技术的研究及应用

许孟先，张忠杰，虞耀土，沈磊磊，周志平

（1.余姚市黄家埠镇农技推广综合服务中心，浙江 余姚 315464； 2.余姚市低塘街道农经办，浙江 余姚 315490；3.余姚市河姆渡镇农技推广综合服务中心，浙江 余姚 315414； 4.余姚市畜牧兽医局，浙江 余姚 315400；5.杭州灯塔养殖总场，浙江 杭州 310022）

随着农村经济结构的调整，各地都在筹建规模化的养猪场。在寒冷季节，猪舍室内温度是否均衡稳定，直接影响到猪的抗应激能力、生长速度和饲料转化率。温度与猪的生长发育和健康有着极其密切关系。因此，在猪的饲养管理中，注重温度的调节，为其创造适宜的生长发育温度，是促进其快速生长或育肥，获得较高经济效益的必要保证。传统养猪方法，冬季大多利用煤炭和电力给猪舍供热，高耗能、高污染，不仅造成日益严重的猪场生态环境污染问题，而且由于猪舍的热源不稳定、空气流通性差，使保育舍小猪的成活率低下、慢性胃肠炎的比例长期居高不下，严重影响养猪的经济效益和社会效益。

余姚市康宏畜牧有限公司根据多年的养猪实践利用猪场可再生资源，采用低温热水地面辐射供热系统为猪场保育舍提供稳定的热源，解决寒冷季节猪场的采暖问题。现将有关项目研究实施情况总结如下。

1 主要研究内容

1.1 地板加热盘管敷设形式和间距的方案设计

地热盘管敷设形式的选择与场所的本身性质及状况有关，选择的好坏关系

图1 舍内管道铺设位置图

图2 舍内热水器示意图

图3 地面管理铺设间距图

到系统供热的均匀性及效果。为了比较和了解在宁波冬天的气温条件下地热盘管敷设形式与地面温度的关系及其影响，我们对地热盘管敷设方式及盘管间距进行了相关试验。

试验过程中，我们把地热盘管敷设形式设计为S型、直列型、旋转型和“回”字型等几种形式，见图1；热水管间距分别设定为8 、15 、20 、25 、30 cm，见图2；距地面12 cm；地热盘管敷设面积选择其采食和卧睡的区域，约为（2×4.5） m的区间，见图3。对不同形式敷设的地热盘管升温情况，每天分7个测定时间测定其实际温度，对测定结果进行比较，选择最合理的敷设形式和间距。

1.2 沼气与太阳能热水互补供热系统的配置和优化研究

采暖系统的热源主要是利用猪场自产的沼气，但在寒冷季节（特别是浙江、宁波等江南地区），沼气池会出现产气少，供气不稳定等问题。为了解决冬天沼气发酵不足，热能利用效率低下的难题，本项目开展了采用太阳能热利用与沼气结合的多元互补系统的相关研究。重点是解决沼气系统保温和增温的问题。

沼气系统的保温措施，一是对于各种管路能地埋的则地埋，地上管路采用北方地区常规保温方式实现；二是对厌氧消化罐、沼气储气柜等，采用聚苯乙烯和聚氨酯等材料进行强化保温。

沼气系统的增温措施，一是采用较高的物料浓度，在保证有机负荷不变的情况下，降低水的含量和物料增温能耗；二是利用太阳能热水器提供热水向沼气池供热，以保证沼气池正常工作。

1.3 仔猪利用地面辐射采暖的饲养试验

试验猪是本公司回龙牧场21日龄断奶仔猪，分成试验组和对照组，试验组采用地面辐射采暖，对照组采用常规饲养方式，试验时间为48 d，以试验期平均增重、粪便含水率、成活率、料重比作为主要对比指标。

2 研究成果

2.1 选定了最佳加热盘管敷设形式和热水管间距

低温热水地面辐射供热系统是在猪舍地面下敷设供暖管道，并通过60 ℃以下热水来加热地面，再由地面向室内来散热的一种供暖方式。地面通过对流换热加热周围空气的同时，还与四周的围护结构进行辐射换热，从而使围护结构表面的温度升高，其辐射换热量约占换热总量的50%。该系统又具有室内温度均匀，温度梯度小，地面温度相对稳定，猪体感温度舒适，猪舍有效面积利用率高，运行费用低，操作运行简便，使用寿命长等特点。

低温热水地面辐射供暖系统由地面散热，室内空气对流弱，减少了猪体表的蒸发，室内温度垂直地面的分布曲线与猪体感觉舒适时的温度曲线一致，使猪体感觉舒服，符合健康要求。同时，低温热水地面辐射供暖使室内地面温度均匀，室温自下而上逐渐递减，热传递方式为辐射，不引起灰尘飞扬，空气洁净，不改变空气湿度，减少水分蒸发。这种方法不易造成潮湿空气对流，使得室内十分洁净卫生，改善猪舍环境。

在对仔猪行为习性观察的基础上，根据本公司及浙江一些规模养猪场的保育舍采暖设计、供热效果评估，我们采用“回”字型的地板加热盘管敷设，间距确定为20 cm；由于每栏保育舍的实际面积比较大，为了热能有效利用，我们集中在仔猪采食和睡卧区域（2×4）m2的范围进行管道铺设；选择以聚丁烯为原料，具有坚韧性好、抗冻、耐热、抗冲击性等诸多优点的新颖塑料管，确保了热的传递和良好辐射。

表1 地面辐射采暖的仔猪饲养试验

2.2 建立了太阳能与沼气结合的互补供热系统

采暖系统的热源主要是利用猪场自产的沼气，通常情况下，在寒冷季节沼气池会出现产气少，供气不稳定等问题。针对这些在江南地区普遍存在的问题，本项目采用了太阳能热利用与沼气结合的互补系统。在沼气池温度下降到不能正常启动供气时，利用太阳能热水系统向沼气提供热量，启动沼气正常工作，同时太阳能热水系统还可以直接参与低温热水地面辐射供热循环。厌氧消化反应过程受温度影响很大，本项目厌氧处理单元设计为中温，温度控制范围为35～38 ℃。为了保证厌氧反应在冬季仍可正常运行，公司对本系统实施了整体保温措施，同时还对厌氧消化罐进水进行增温处理。

2.3 地面辐射采暖的仔猪饲养试验技术数据

地面辐射采暖的仔猪饲养试验结果见表1。

3 项目实施建设经验

由于南方地区冬季气温变化特点，热水管进口到保育舍地面的距离在2～3 m以内为佳，这就要求沼气管和热水器在保育舍内墙壁上，本项目距离为2～2.5 m，有效地减少了热损失，提高了热能的辐射，否则由于热损失，达不到有效的地面温度。

建设低温热水地面辐射供热系统如果能够与仔猪保育舍的屋顶处理（吊顶保温）结合，效果更好。

无论是新建猪场和老场改造，仔猪保育舍有辐射供暖系统的区域最好与其它没有供暖系统的区域保持一定的落差，高度控制在12～15 cm左右为佳。

4 取得的主要经济效益

1）截至2009年8月31日，本项目已建设低温热水地面辐射供热系统面积2 200余m2，地面温度一般在（24±1.5）℃，室内温度可达（22±3.5）℃，有效地改善了仔猪的保育生活环境。

2）仔猪成活率提高了6%～8%；按本场年出栏15 000头计算，多成活900头，按每头猪售价500元算，可相对增加收入45万元。

3）猪的生长速度加快，料肉比下降了5.8%；按每头猪100 kg体重出售计算，每头猪可节省饲料15 kg，按平均饲料价格2.8元/ kg，每头猪可减少成本42元。本场年出栏15 000头，净增直接经济效益63万元。

4）共节约用煤200 t，用电5万 kw·h，净增直接经济效益16万元。