规模化楼房养猪模式工艺设计及优势探讨

刘平云

（农业部南京设计院中南分院，长沙 410000）

0 引言

“猪粮安天下”，生猪养殖业是农民增收的主要途径，促进地方经济发展的主要农业产业之一，猪肉是中国居民最主要的肉食品。自2018年非洲猪瘟疫情爆发以来，全国生猪产能大幅下滑，市场供求严重失衡，导致猪价肉价全线飘红，不断创下历史新高[1]。各级政府高度重视生猪产业稳产保供，国务院总理李克强在2019年8月21日主持召开国务院常务会议出台5项措施确定稳定生猪生产和猪肉保供稳价措施，2020年中央一号文件《中共中央国务院关于抓好“三农”领域重点工作确保如期实现全面小康的意见》中强调要加快恢复生猪生产。在效益和政策的双重激励下，规模生猪养殖场建设如雨后春笋，大量养猪项目的落地需求给选址带来巨大的困难，适合于规模化养猪场建设的土地越来越少[2]，养殖用地问题成为制约生猪产业进一步发展的瓶颈[3]，因此，探索用地面积更少、生物安全性更高的现代生猪养殖新模式显得尤为重要。

2019年，国家自然资源部和农业农村部联合发布的《农业农村部关于设施农业用地管理有关问题的通知》（自然资规〔2019〕4号），明确允许养殖设施建设多层建筑[4]，使高层养猪合法化，也让更多的业内人士认识到楼房养猪是未来养猪业发展的一大趋势，为此，高楼式养猪模式逐渐走向大众视野[5]。

楼房养殖是在传统养殖模式上研究出的新模式，能有效解决中国土地资源紧缺与猪肉需求量增长之间的矛盾[6]，是中国经济发展的特有产物[7]。早在20世纪70年代末，哈尔滨市香坊农场建立了楼房猪舍，由于诸多因素影响，以失败告终，但这是楼房养猪的雏形[8]。之后，湖北和安徽等地也不断出现高楼式猪舍[9]。2019年，广西扬翔股份有限公司推出“防非”效果显著的多层猪舍。四川天兆猪业也推出了用地少、生物安全性好的六层猪舍[10]。2020年，北京首农食品集团有限公司、温氏食品集团股份有限公司也相继建立了高楼式猪舍[11]。

楼房养猪模式并非是普通平层猪场的简单叠加，而是根据猪的生活条件和生理需求做了深度适应性设计的新式猪场[12]。楼房猪场高度集中的空间，一体化设计，有利于资源的高度整合集成[13]；通过人工智能、区块链等技术应用[14]，能够在区域内实现对养猪生产过程、环保、疫病等进行全面的检测和监控，实现信息化管理，大大降低监管成本和监管难度，提高监管效率[15]。

本研究从节约用地、生物防疫、保护环境、提高管理效能等维度分析了楼房养猪的优势，并从工程设计实践出发，从建设选址、平面设计、建筑设计、环境设计、交通设计等方面为楼房猪场建设提供了设计理论，对优化猪场建设、提高楼房养猪的经济效益具有重要意义。

1 工程设计

1.1 建设选址

养殖场建场选址必须在符合国家环保政策的大前提下，符合当地政府的用地规划，建立在禁养区之外，尽量要避免占用耕地，与居民生活区、道路主要交通干线以及屠宰加工交易等场所保持适当的距离[16]。尽量选择具有天然生物防疫屏障，地势较为平坦、向阳处，水源充足、水质较好、电源可靠且交通便利的地理环境。充分考虑当地环境的承载能力和场区自身的处理能力，选择有利于猪场粪污处理利用的环境。应位于居民生活建筑群的下风向和侧风向，禁止在饮用水源上游、旅游区及自然保护区建场。

1.2 平面设计

根据场地条件，科学确定建/构筑物、道路的标高，并使场区排水通畅，土方及护坡工程最小化。猪场平面布局严格按照生产、生活、粪污处理等功能要求，合理划分为外事区、内部生活区、核心生产区、粪污及无害化处理区。其中外事区，主要包括外部附属用房、饲料中转、猪只中转站、洗消烘干中心。内部生活区，主要包括生产附属用房、篮球场等。核心生产区，主要包括配怀舍、分娩舍、后备培育、生产功能用房、配电间等。粪污及无害化处理区，主要包括污水处理、有机肥生产和病死猪无害化中心等。

1.3 建筑设计

规模猪场建筑单体较多，以楼房式猪舍为重点，配套管理人员生活、办公建筑物，辅以物资、车辆等防疫建/构筑物。以“适用、美观、经济”为原则，结合生产工艺特点，综合考虑生物防疫、功能要求合理设计。建筑设计需满足以下要求：

（1）每层猪舍设置单独洗消进出口，赶猪道采用封闭式连廊连通；

（2）猪舍进行封闭式设计，只采用少量固定窗；

（3）所有与外部连接的进出口做好防蚊蝇工作，包括门窗、风机等；

（4）实体围墙、猪舍墙边铺设1 m宽以上的石子防鼠带；

（5）每栋猪舍分别设计净道、污道与应急通道。

1.4 养殖栏舍设计

生猪养殖栏舍面积大小根据生猪的养殖类型、规模确定。各类型养殖栏舍面积的计算见公示(1)。

式中，Q为养殖场内生猪栏舍面积，m2；Qi为养殖场内第i种类型生猪栏舍面积，m2；Ai为养殖场内第i种类型生猪的存栏量；Ri为养殖场内第i种类型生猪的单位栏舍面积，m2/头。不同类型生猪单位栏舍面积参考值详见表1。

表1 不同类型生猪单位栏舍面积参考值

1.5 室内环境设计

本人结合多年的工程设计实践，对楼房养猪模式室内环境设计进行了系统研究，针对不同类型生猪、不同气候条件提出了具体的室内环境控制指标值。

1.5.1 通风设计 夏季经湿帘、舍内吊顶下进风窗、到风机隧道式通风；冬季经湿帘、舍内吊顶上进风窗、经过吊顶小窗由风机抽出。不同季节舍内环境控制参数表详见表2～4。

表2 冬季舍内环境控制参数表

表3 温和季节舍内环境控制参数表

表4 夏季舍内环境控制参数表

1.5.2 风机设计 通过两个厂家的风机效能比较，不难看出，不同厂家或同一厂家，不同类型风机、或同类型风机，在舍内相同静压值条件下，其风量效能是不同的，猪舍内的静压值与风机的通风量成正比，详见表5、表6。当舍内趋于最大通风量时，此时风机所接受的静压值也会达到最大。通常猪舍内的静压值为37～97 Pa之间。通常厂家会通过测试不同静压值下的通风量与效能比，均在风机上标识5～7个级静压值对应风机的有效风量值和效能比，此参数值是判定风机品质优劣方法之一。猪舍风机过风湿帘产生综合静压值一般为15 Pa、空气过滤层过风产生综合静压值为25 Pa、舍内匀速通风产生的综合静压值为35 Pa，通常合计为75 Pa。未设计空气过滤层的猪舍，舍内静压值一般为37～50 Pa。所以，在进行猪舍设计时，应可能降低舍内的静压值，选择风机适宜的静压值，这有利于提高风机效率和降低运行成本。

表5 某厂家1风机效能与静压值参数表

表6 某厂家2风机效能与静压值参数表

1.5.3 湿帘设计 通常猪舍用的湿帘分为3种类型：7090型、7060型、5090型。湿帘型号不同，其波纹高度及进出风曲线也不同。市场上常见的湿帘，波纹高度有70 mm、50 mm两种，波纹夹角有90℃（进风夹角与出风夹角均为45℃）、60℃（进风夹角为45℃、出风夹角15℃），厚度有100 mm、150 mm、200 mm、300 mm等多种规格。各类型湿帘的过风阻力（舍内均速静压值）从大到小依次为：7090型＞5090型＞7060型；各类型降温效果依次为：7090型＞5090型＞7060型；各类型湿帘在相同时间内的过风风速依次为：7060型＞5090型＞7090型。

外挂式湿帘循环水箱为铝合金材质（厚0.5 mm），每平方米湿帘面积匹配储水量35～40 L、每平方米湿帘面积循环水量6 L/min、每平方米湿帘顶层面积循环水量60 L/min。外挂式湿帘循环水箱的水温要比地下式湿帘循环水池高，且降温效果稍会有影响；地下式循环水池为有筋混凝浇筑水池壁（厚250 mm），每平方米湿帘匹配水量为60～80 L。湿帘循环水量参数详表7。

表7 湿帘循环水量参数表

1.6 供热设计

在冬季极低气温条件下，养殖栏舍需提供额外热源才能提供适宜的生长环境，如果猪舍防寒保暖工作做不好，不仅会影响猪只的正常生长发育，还会造成一些常见病的发生，严重影响养殖效益。同时，需要处理好保温与通风的关系，由于气温较低，栏舍门窗关闭较严，通风量减少，氨等有害气体聚集，易诱发呼吸道等疾病。密闭猪舍冬季供热指导参数表详见表8。

表8 密闭猪舍冬季供热指导参数表

1.7 猪舍内光照设计

不同猪舍平均照度按公式(2)计算。

式中，Eav，代表平均照度，Lx；u，代表利用系数；K，代表减光系数（亦称维护系数）；n，代表灯的盏数，个；φ，代表每盏灯发出的光通量，Lm/个；A，代表受照房间面积，m2。各类猪舍光照指导参数表详见表9。

表9 各类猪舍光照指导参数表

以某妊娠舍为例，该妊娠母猪舍规格为长84.5 m，宽30.6 m，总面积2586 m2，吊顶高2.4 m光照强度，要求为50 Lx，选用36 w有罩冷白光直管荧光节能灯的光通量为2200 Lm/个。

按照计算公式(2)，该栋妊娠母猪舍，在选用36 w有罩冷白光直管荧光节能灯的光通量为2200 Lm/个的灯具130个，1.8 w/m2，才能满足光照强度50 Lx。约20 m2安装一个36 w有罩冷白光直管荧光节能灯，平均10.7头妊娠母猪，安装一个有罩36 w冷白光直管荧光节能灯。

1.8 交通组织设计

根据生产工艺流程，合理组织“料流、人流、猪流、污流”路线。

1.8.1 物资

生活物资：场外购买需进行检测，合格后由专门封闭运输车运输，运输车经场外一级洗消、烘干→运至门卫消毒间（物资进行熏蒸或紫外线等消毒处理）→检测合格后进入外事区储藏间。

饲料：由本场专用场外饲料车从饲料厂拖运饲料，经过场外一级车辆洗消中心进行场外饲料车清洗、消毒，料车烘干后，进入外事区的集中料塔区，在围墙外把饲料经蛟龙输送到场内中转料塔内。场内专用饲料车在饲料中转区装载饲料后，把饲料运至各生产基地围墙外，进行围墙外打料。

其他生产物资：经上述生活物资流程后，进入生产区需经过外事区综合用房熏蒸消毒，运至各猪舍综合用房熏蒸间进行消毒处理，才能进入生产区进行使用。

1.8.2 人员

外事区人员：场外检测合格→门卫消毒间淋浴→外事区。

生产区外出人员：场外检测合格→门卫消毒间淋浴→外事区隔离2天→外事区附属用房淋浴→员工生活区隔离1天→各猪舍综合用房淋浴后进生产区工作。

生产人员：员工生活区→各猪舍综合用房淋浴后进生产区工作→下班沐浴→员工生活区。

1.8.3 猪只

外部引种：外部引种猪只经过检测合格后，由专用运猪车运输，经过场外一级、二级洗消中心清洗、消毒后，进行二次检测，合格后，再将猪只运至猪场隔离区进行隔离饲养。

销售猪只：场内专用中转车在繁殖基地围墙外装猪台进行装猪，经过洗消后把猪只运至猪只中转站内部卸猪台卸猪；外部专业运猪车经过场外一级、二级洗消中心洗消、烘干，检测合格后，进入猪只中转区外部装猪台装猪。

1.8.4 粪污

养殖粪污按照“减量化处置、无害化处理、资源化利用”原则，尿液、污水通过专用污道集中收集，全部进入场内设计的厌氧发酵池，粪便堆肥发酵，生产有机肥，实现粪污的资源化利用，提高养猪场的绿色健康生产水平。

2 讨论

通过楼房养猪工艺设计探讨，结果表明，楼房养猪工艺更精细、更科学，集约化程度更高。楼房养猪具有诸多优势。

2.1 节约集约用地

中国是一个人口众多、土地紧缺的国家，人口约占世界人口的五分之一，猪肉的消费量占世界的二分之一左右，但人均占有的土地面积仅相当于世界人均土地面积的1/3，所以发展生猪养殖业要有效解决人与牲畜争地的问题[16]。按照传统方式建造一个年产十万头的育肥猪场，大约需要土地面积20 hm2，即便是采用规模化平层养猪舍也需要土地面积10 hm2，然而采用高楼式养猪模式，占地面积只需要3.3 hm2，节约了60%以上的土地资源。因此，高楼式养猪模式促进了土地节约集约利用，可以有效缓解中国土地资源少、猪肉产品需求量大之间的基本矛盾。

2.2 生物安全好

非洲猪瘟疫情对我国养猪模式、养殖场（户）生物安全水平、防控投入等产生了重大而深远的影响。在非洲猪瘟后疫情时代，生物安全已成了生猪养殖的首要问题[17]，也是当今生猪养殖企业战略发展的重点之一[18]。由于楼房式养猪是一种高密度、规模化的猪舍[19]，按照功能分区的要求[20]，设计时将每一层楼作为一个相对独立的系统，将猪舍分成生产区、生活区、隔离区和环保区，每个楼层、每个功能区互不交叉、互不关联，能有效切断病原体传播[21]。此外，物料也是病原体传播的重要途径之一，由于在高楼式猪舍内建立了严格的车辆、人员、物资洗消中心，因而可以有效实施防疫制度和消毒制度，实现立体化生物安全防护[22]。

2.3 环境质量好

高楼式猪舍室内空气质量好。由于高楼式猪舍具有内热源产生自然空气对流的垂直置换通风现象[23]，空气自热源由下向上自然流动，通风量都比平房式猪舍所需通风量小，只有平房式猪舍的四分之一左右[24]，减少通风所需能量消耗。同时，较小的通风量会导致风速较为平缓，有利于空气过滤系统的使用，使得高楼式猪舍比平房式猪舍的空气质量好[25]。

环境污染较小。生猪养殖过程中会产生氨气、硫化氢等恶臭气体[26]。高楼式猪舍都设有除臭塔进行集中除臭，能有效解决猪舍排出废气污染环境的问题[27]。同时，在楼房式猪舍中，猪舍的高低有一定落差，更加有利于各楼层粪便、污水的集中收集处理，更能发挥现代清粪模式的优势[28]。

2.4 管理效率高

相对于平房式猪舍，高楼式猪舍规模更大，集约化程度更高，机械化、智能化水平更高，便于实现智能监控、自动饲喂、测膘、自动清粪、粪尿自动分离、自动温控、自动通风等工作。高度的智能化、自动化水平，可以有效提升饲养管理效率，减少了养殖过程中的用工成本投入，也避免了人员交叉问题的出现[29]，让一个饲养员养10000头猪成为可能[30]。

3 结论

文章并从工程设计实践出发，经系统研究，从建设选址、平面设计、建筑设计、养殖栏舍设计、室内环境设计、供热设计、光照设计、交通组织设计等9个角度探讨了工程设计的关键参数，为楼房式猪场建设提供了详细的理论依据。高楼式养猪模式尤其适用于土地资源较为匮乏、人力成本较高、环境要求苛刻的区域，相对于平房养猪，高楼房养猪模式具有节约集约用地、生物安全性好、环境质量好、管理效率高等突出优势，已逐渐受到业内人士的广泛关注。