凌澤暉，鄒樂勤，王英群＊，梁園明，滕金枝

1 廣西石埠乳業(yè)生態(tài)觀光牧場有限公司，廣西扶綏 532103

2 廣西壯族自治區(qū)畜禽品種改良站，廣西南寧 530001

3 廣西科技師范學院，廣西來賓 546199

0 引言

隨著奶牛養(yǎng)殖創(chuàng)新理念的不斷提升，現(xiàn)代化的產(chǎn)業(yè)技術(shù)和設(shè)備的迅速推廣，為奶牛謀求更大福利的意識不斷增強，奶牛養(yǎng)殖從場址選擇、布局規(guī)劃、工藝設(shè)計及設(shè)備選型等各方面、各環(huán)節(jié)都進行了系統(tǒng)的論證及創(chuàng)新，以更好地提高奶牛的舒適度、加快實現(xiàn)生產(chǎn)的效率化、規(guī)模的集約化。南方地區(qū)常年高溫高濕，被行業(yè)認定為不適合奶牛養(yǎng)殖的地帶[1]。依據(jù)傳統(tǒng)奶牛的養(yǎng)殖模式，長期以來奶牛單產(chǎn)水平一直在5～7 噸之間徘徊，在很大程度上受制于環(huán)境氣候的影響。為了突破該瓶頸，近些年來，“牛人們”不斷地嘗試各種養(yǎng)殖模式[2]，如設(shè)計高屋檐自然通風[3]、濕簾通風[4，5]、大通鋪發(fā)酵床散放通風[6]及隧道式機械通風[7]等。以上各種設(shè)計的模式理念都圍繞著解決南方地區(qū)高溫高濕條件下奶牛熱應(yīng)激[8]、舒適度、生產(chǎn)性能等問題。筆者所在的廣西石埠乳業(yè)生態(tài)觀光牧場有限公司（簡稱“石埠牧場”）綜合各種模式的優(yōu)缺點，采用了大通鋪隧道式機械接力通風散欄式飼養(yǎng)模式，即設(shè)計通風方向為由北向南，東西兩側(cè)密閉，形成由北至南的隧道式通風模式?，F(xiàn)以該公司2019—2021年采用的飼養(yǎng)模式及運行情況進行總結(jié)分析，以供參考。

1 石埠牧場飼養(yǎng)模式現(xiàn)狀

1.1 隧道式通風選址及牛舍布局、結(jié)構(gòu)分析

隧道式通風牛舍對于風向、太陽照射不是很講究，可以依據(jù)地勢平整，劃出一塊牛舍建筑所需的場地面積?？v向依據(jù)刮糞機運行限度或機械通風的換風速度而定，橫向以橫向通風設(shè)計即以機械通風的換風速度而定。目前，石埠牧場成母牛舍采用橫向通風，后備牛舍采用縱向通風。

成母牛舍如圖1所示，成母牛1 棟牛舍橫向188.0 m，縱向144.0 m；后備牛舍2 棟，規(guī)格分別為134.0 m×50.0 m和144.0 m×75.0 m。成母牛舍檐口高度為4.5 m，屋頂高度為6.5 m。后備牛舍檐口高度為4.5 m，屋頂高度第一棟為6.5 m，第二棟為9.3 m。現(xiàn)就牛舍的結(jié)構(gòu)特點作如下分析。

圖1 牛舍示意圖

1.1.1 通風設(shè)計

隧道式通風設(shè)計理念就是通過單向通風，頻繁更換舍內(nèi)空氣。在夏季熱應(yīng)激情況下，將在進風口安裝霧化冷卻的空氣隨著氣流交換舍內(nèi)的熱空氣，從而達到降低舍內(nèi)溫度的效果。從實際運行效果分析，在夏季炎熱天氣下，舍外太陽直射溫度達到38 ℃以上，舍內(nèi)通過導(dǎo)流風機、負壓風機全速運行，及噴淋噴霧設(shè)備不間斷開啟，溫度可控制在30 ℃左右，但在午間時段（12：00—15：00）舍內(nèi)最高溫度可達到35 ℃。由于舍內(nèi)風速平均能達2.5 m/s，奶牛熱應(yīng)激反應(yīng)相對較小。對于午間時段舍內(nèi)出現(xiàn)的高溫情況，可能與屋頂隔熱層厚度不足及屋面安裝透光瓦所造成熱輻射有關(guān)。在后期建設(shè)的后備牛舍通過加厚隔熱層及不加裝透光瓦，其舍內(nèi)溫度明顯可控制在30 ℃左右。

1.1.2 牛舍屋面坡度

隧道式通風牛舍屋面坡度較傳統(tǒng)牛舍屋面低，降至10%，可提高空氣的流通速度，避免熱空氣回旋及有效地將風力集中在奶?；顒訁^(qū)域，帶走奶牛散發(fā)出的熱量。

1.1.3 牛舍設(shè)計

建設(shè)大通鋪牛舍，各個階段的牛只所處欄舍間隔短，上擠奶臺行走距離短、較傳統(tǒng)分隔開的牛舍減少了上擠奶臺時的熱應(yīng)激，同時也便于奶牛分群。

1.1.4 機械通風

隧道式通風需機械持續(xù)送風抽風，保持持續(xù)風力穩(wěn)定，可有效防止蚊蠅棲息，減少蚊蠅對奶牛采食及躺臥休息的干擾，提高奶牛舒適度、采食量，進而提高產(chǎn)奶量。

1.2 節(jié)約建筑成本

與傳統(tǒng)的大跨度牛舍相比，取消了牛舍頂部鐘樓式的排氣口；屋面坡度由傳統(tǒng)牛舍設(shè)計的20%～25%降至10%；牛舍頂部高度比原傳統(tǒng)牛舍設(shè)計11.0 m降至8.0 m左右；牛舍聯(lián)排之后比傳統(tǒng)獨棟牛舍減少立柱，相應(yīng)減少立柱基礎(chǔ)。

以上牛舍結(jié)構(gòu)的改變較傳統(tǒng)牛舍，從鋼材用量、土建工程可直接減少材料費用及建造費用。同時與傳統(tǒng)獨棟牛舍相比，需每棟間有一定的間隔距離比，節(jié)省了占地面積及用地成本。

1.3 風機投入數(shù)量、成本及風機耗能

牛舍封閉后，采用隧道式通風的形式，將兩側(cè)面密閉。牛舍內(nèi)氣流主要依靠負壓風機和導(dǎo)流風機來傳送，以達到降溫并舒適的恒溫效果，這是與自然式通風牛舍最大的區(qū)別。據(jù)測算，存欄1 800 頭成母牛的隧道式通風牛舍負壓風機84 臺，導(dǎo)流風機98 臺。日常運營成本測算如下。

隧道通風負壓風機年工作情況如表1所示，隧道式通風可以根據(jù)氣候及室內(nèi)溫度變化，變頻智能調(diào)節(jié)風機啟動數(shù)量，可以有效降低能耗。其中4—10月，牛舍溫度均在16 ℃以上，開啟全部數(shù)量的負壓風機，其他月在滿負荷和半負荷風機運轉(zhuǎn)，全年總耗能為1 304 886 kw·h。

表1 隧道通風負壓風機年工作情況表

隧道通風導(dǎo)流風機年工作情況如表2所示，隧道式通風可以根據(jù)氣候及室內(nèi)溫度變化，變頻智能調(diào)節(jié)98 臺導(dǎo)流風機的功率，從而降低能耗。其中11至次年2月氣溫較低，以中功率模式為主，部分時間能開啟低功率模式，4—10月以大功率模式為主，部分時間開啟中功率模式，能主動降低全年總耗能。

表2 隧道通風導(dǎo)流風機年工作情況表

綜上，按照電費0.38 元/度計，負壓風機年耗電金額為49.6 萬元，導(dǎo)流風機年耗電金額為60.3 萬元。隧道式機械通風年總耗電成本為109.9 萬元。單只奶牛日均耗電費為1.88 元。

兩者舵的使用情況見圖6和圖7，可很直觀地看出，使用指數(shù)函數(shù)修飾的控制器進行航向控制時，動舵幅度較模糊控制小很多，通過使用MATLAB進行計算可以得到，圖6的平均舵角為1.94°，圖7的平均舵角為2.27°，平均舵角下降了0.33°，降幅約為15%,而舵的使用情況在一定程度上可反映出船舶能量的消耗，以及船舶營運過程中船員的舒適感。所以,使用指數(shù)函數(shù)修飾的航向保持控制器，不僅能夠降低能源的消耗，而且還在一定程度上改善船員的工作生活環(huán)境。

2 效果分析及改善建議

2.1 防暑降溫效果

2.1.1 優(yōu)勢

隧道式通風牛舍在夏季熱應(yīng)激條件下，能有效通過霧化冷卻入口熱空氣，并快速流通以調(diào)節(jié)牛舍內(nèi)溫濕度，以適合奶牛的日常生活環(huán)境，對提高奶牛舒適度、采食量、產(chǎn)奶量及降低疾病發(fā)生率有很大幫助。

2.1.2 劣勢

由于屋頂隔熱棉厚度不足，致夏季午間舍內(nèi)溫度達到35 ℃，建議通過更換屋面透光瓦或在整個牛舍屋面噴涂防曬漆，減少熱輻射。同時，在午間濕度較低時段增加舍內(nèi)噴霧開啟時間，快速冷卻舍內(nèi)空氣溫度。

2.2 糞污處理效果

2.2.1 優(yōu)勢

啟用自動化刮糞系統(tǒng)，其具有定時、高效、零傷害等優(yōu)點，可保證牛舍清潔衛(wèi)生，牛體衛(wèi)生，從而降低牛群乳房炎、肢蹄病等發(fā)病率。奶牛排泄糞尿通過自動化刮糞系統(tǒng)刮至糞污溝，再經(jīng)過糞污回沖系統(tǒng)將糞污回沖至集污池，再將糞污抽入?yún)捬跛M行厭氧發(fā)酵，隨后產(chǎn)生的沼氣、沼液、沼渣，其中沼液和沼渣進入固液分離系統(tǒng)進行固液分離，產(chǎn)生的固體部分通過沼氣烘干系統(tǒng)進行烘干，用于奶牛臥床墊料，或制作有機肥；液體部分進行氧化塘爆氧，用于澆灌牧草、青貯玉米種植地及周邊甘蔗種植地等；經(jīng)厭氧塔發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣進入烘干系統(tǒng)烘干糞渣作為牛床墊料。

2.2.2 劣勢

2.3 生產(chǎn)管理效果

牧場通過采用智能化GEA-Dairyplan牛群管理系統(tǒng)、一牧云牧場管理系統(tǒng)及督保樂牛群發(fā)情健康監(jiān)控管理系統(tǒng)等在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采集牛群實時在線采食、運動、擠奶及舍內(nèi)溫控變化等數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)牧場生產(chǎn)管理的智能分析、智能預(yù)警、智能決策，過程可視透明化、質(zhì)量管控數(shù)字化、成本控制精細化、專家在線指導(dǎo)化等，為牧場生產(chǎn)提供精準化飼養(yǎng)管理，全面提升牧場生產(chǎn)效率，降低運營成本，提高源奶質(zhì)量，實現(xiàn)牧場效益最大化。