低 屋 面 横 向 通 风 牛 舍 (LPCV) 李 守 忠 编 译 一 引 言 第 一 栋 低 屋 面 横 向 通 风 牛 舍 (LPCV) 于 2005 年 秋 建 造 于 美 国 南 达 科 他 州, 其 建 筑 型 式 和 管 理 模 式 目 前 已 在 美 国 7 个 州 被 普 遍 认 可, 另 外 10 个 州 也 在 考 虑 采 用 这 种 模 式 LPCV 的 概 念 现 在 已 经 扩 展 到 相 当 于 8-24 列 自 由 卧 栏 的 牛 舍 跨 度, 但 大 多 数 牧 场 选 择 12-16 列 型 式 图 1 所 示 为 8 列 式 LPCV 牛 舍 端 视 图 牛 舍 一 面 侧 墙 配 置 蒸 发 板, 另 一 面 侧 墙 安 装 风 机 图 2 所 示 为 尾 对 尾 8 列 式 LPCV 牛 舍 的 平 面 工 艺 布 局, 这 种 设 计 相 当 于 把 两 个 4 列 式 牛 舍 并 在 一 起 LPCV 牛 舍 或 隧 道 通 风 牛 舍 的 优 势 是 通 过 牛 舍 的 风 速 是 稳 定 的, 舍 内 最 大 通 风 率 时 的 风 速 一 般 低 于 13km/h, 而 冬 季 风 速 则 可 降 低 到 3.2km/h 以 下 在 2006 年 针 对 LPCV 牛 舍 舍 内 空 气 质 量 进 行 了 研 究 从 舍 内 三 个 取 样 点 采 集 的 样 品 中 对 悬 浮 颗 粒 含 量 的 分 析 结 果 为 : 牛 舍 东 端 78.2ppm, 牛 舍 中 部 74.8ppm, 牛 舍 西 端 94.8ppm 这 些 值 比 鸡 舍 和 猪 舍 尘 埃 浓 度 低 10-100 倍 (Jerez 等,2006), 也 低 于 美 国 国 家 标 准 (150ppm) 这 些 空 气 样 本 采 集 自 使 用 沙 子 做 卧 床 垫 料 的 LPCV 牛 舍, 使 用 干 牛 粪 或 锯 末 等 有 机 垫 料 的 牛 舍 空 气 悬 浮 颗 粒 浓 度 是 否 会 升 高 还 有 待 于 进 一 步 研 究 试 验 表 明,LPCV 牛 舍 中 散 发 的 有 害 气 体 以 含 氮 气 体 (NH3,NO2,NO) 为 主 在 春 季 试 验 的 最 低 通 风 率 (11900m 3 / 分 钟 ) 下, 氨 气 浓 度 和 散 发 速 度 最 高 试 验 测 定 的 氨 气 平 均 浓 度 ( 春 季 =1219±5ppb, 夏 季 =1117±4ppb) 远 远 低 于 自 然 通 风 散 栏 式 牛 舍 (36-51ppm) 图 1. 8 列 式 LPCV 散 栏 式 牛 舍 剖 视 图 1
图 2. 8 列 式 LPCV 散 栏 式 牛 舍 平 面 工 艺 图 ( 牛 舍 长 度 根 据 养 殖 容 量 确 定 ) 表 1. 800 头 容 量 的 LPCV 牛 舍 平 均 有 害 气 体 浓 度 二 LPCV 牛 舍 工 艺 设 计 LPCV 牛 舍 的 优 点 包 括 : 低 屋 面 占 地 面 积 小 奶 牛 往 返 挤 奶 厅 的 行 走 距 离 短 可 控 制 光 照 以 及 良 好 的 奶 牛 养 殖 环 境 和 人 员 工 作 环 境, 但 必 须 根 据 不 同 地 区 的 具 体 条 件 进 行 针 对 性 设 计 下 面 概 述 LPCV 牛 舍 建 设 的 一 些 工 艺 设 计 问 题 1 牛 舍 跨 度 在 炎 热 季 节, 通 风 率 ( 即 舍 内 空 气 全 部 更 新 的 时 间 ) 应 为 60-120 秒, 即 风 机 每 60-120 秒 钟 就 要 把 舍 内 空 气 完 全 排 出, 更 换 为 舍 外 新 鲜 空 气 而 冬 季 需 要 降 低 舍 内 通 风 率, 在 北 达 科 他 州 800 头 容 量 的 LPCV 牛 舍 冬 季 的 通 风 率 一 般 为 180-240 秒 冬 季 通 风 率 必 须 能 够 最 大 限 度 降 低 舍 内 湿 度 和 有 害 气 体 如 氨 气 的 浓 2
度, 以 免 损 害 奶 牛 健 康 这 个 地 区 对 牛 舍 通 风 率 的 管 理 依 据 是 舍 内 氨 气 浓 度 而 不 是 温 度, 这 就 使 其 牛 舍 的 通 风 率 高 于 其 它 地 区 的 牧 场 LPCV 牛 舍 的 跨 度 范 围 在 60-150m, 表 观 上 可 以 分 为 8 列 式 10 列 式 12 列 式 16 列 式 24 列 式 表 2 所 示 为 侧 墙 配 置 3m 高 蒸 发 板 的 情 况 下, 不 同 跨 度 牛 舍 空 气 通 过 蒸 发 板 的 不 同 速 率 和 牛 舍 换 气 时 间 的 关 系 设 备 供 应 商 建 议 空 气 通 过 蒸 发 板 的 最 大 速 率 为 122m/ 分 钟, 超 过 122m/ 分 钟 会 降 低 蒸 发 板 的 效 率 牛 舍 通 风 率 初 始 设 定 应 为 120 秒 以 下 ; 跨 度 超 过 91m 时, 根 据 蒸 发 板 通 气 率, 牛 舍 通 风 率 可 以 在 180-240 秒 之 间 蒸 发 板 通 气 率 加 快 会 使 其 降 温 效 率 下 降, 导 致 舍 内 温 度 升 高 表 2. 牛 舍 跨 度 和 空 气 通 过 蒸 发 板 速 率 对 通 风 率 影 响 的 比 较 ( 秒 ) 堪 萨 斯 州 的 奶 牛 专 家 在 2007 年 夏 季 对 四 个 LPCV 牛 舍 进 行 了 评 估, 表 3 是 对 7 月 17 日 到 8 月 16 日 期 间 牛 舍 内 各 区 域 温 度 升 高 情 况 的 总 结 数 据 表 明, 隔 板 之 间 温 度 平 均 升 高 0.32 0 C, 牛 舍 横 向 每 米 跨 度 温 度 平 均 升 高 0.0167 0 C/m, 相 当 于 每 30m 牛 舍 跨 度 温 度 升 高 0.556 0 C 由 于 使 用 蒸 发 板 降 温 系 统 造 成 的 舍 内 高 湿 度, 每 30m 牛 舍 跨 度 的 温 湿 度 指 数 (THI) 约 升 高 1 个 单 位 表 3.2007 年 夏 季 4 个 LPCV 牛 舍 隔 板 间 和 单 位 跨 度 温 度 平 均 升 高 情 况 3
2 牛 舍 山 墙 门 设 计 第 一 栋 LPCV 牛 舍 对 应 舍 内 每 条 功 能 通 道 都 设 置 有 山 墙 门, 以 便 于 饲 喂 和 清 粪 设 备 进 出, 也 可 在 备 用 发 电 机 故 障 等 突 发 情 况 下 用 以 紧 急 通 风 或 奶 牛 的 应 急 出 口 配 置 山 墙 门 考 虑 的 重 点 是 建 造 投 资 和 维 修 费 用, 多 数 人 选 择 只 配 置 对 应 饲 喂 通 道 的 山 墙 门, 相 当 于 牛 舍 每 4 列 自 由 卧 栏 ( 假 定 自 由 卧 栏 为 四 列 式 布 置 ) 山 墙 门 从 10 个 减 少 到 2 个 这 种 设 计 需 要 在 牛 舍 两 端 各 延 长 一 定 的 空 间 来 满 足 小 型 机 械 和 运 沙 车 等 设 备 进 出 牛 通 道 的 需 要, 但 不 适 于 牵 引 式 车 辆 使 用 还 有 一 种 设 计 是 只 在 一 端 山 墙 配 置 饲 喂 通 道 门, 另 一 端 设 置 机 械 设 备 缓 冲 区, 让 牵 引 式 车 辆 从 一 端 进 入 牛 舍, 在 另 一 端 横 穿 牛 舍 退 出 这 就 使 牛 舍 的 山 墙 门 从 每 8 列 自 由 卧 栏 20 个 或 4 个 减 少 到 2 个, 但 这 种 设 计 会 减 少 舍 内 自 由 卧 栏 的 有 效 配 置 数 量 确 定 山 墙 门 配 置 需 要 权 衡 原 始 投 资 和 维 修 成 本 与 舍 内 自 由 卧 栏 减 少 的 关 系 如 果 充 分 利 用 舍 内 空 间 配 置 自 由 卧 栏, 就 应 该 对 应 每 条 通 道 全 部 配 置 山 墙 门, 在 舍 内 不 增 加 额 外 缓 冲 空 间 的 情 况 下, 这 种 设 计 会 使 每 栏 位 平 均 占 有 牛 舍 面 积 减 少 5-10% 3 牛 舍 隔 热 保 温 对 屋 面 和 墙 体 进 行 隔 热 处 理 可 以 减 少 夏 季 辐 射 热 对 牛 舍 的 影 响, 防 止 冬 季 舍 内 发 生 结 露 现 象 自 然 通 风 的 散 栏 式 牛 舍 一 般 不 做 隔 热 处 理, 但 屋 面 坡 比 为 1/3, 使 热 空 气 不 断 上 升 并 从 敞 开 的 屋 脊 散 发 到 舍 外 而 LPCV 牛 舍 是 通 过 风 机 把 热 空 气 排 出 舍 外 的, 在 夏 季 通 风 率 必 须 足 够 高, 以 保 证 舍 内 温 度 不 会 明 显 升 高 冬 季 由 于 牛 舍 通 风 率 降 低, 湿 热 空 气 在 接 触 低 温 金 属 表 面 时 会 发 生 结 露 现 象, 露 滴 又 会 滴 落 在 牛 舍 地 面 上 屋 面 采 用 复 合 保 温 板 时 在 接 缝 处 需 要 进 行 密 封 处 理, 否 则 由 于 奶 牛 呼 出 的 湿 气 和 尿 液 蒸 气, 接 缝 处 会 受 到 牛 舍 空 气 中 高 湿 度 的 腐 蚀 而 变 形, 最 终 使 隔 热 材 料 与 钢 板 分 离, 出 现 钢 板 结 露 现 象 ; 拖 拉 机 在 舍 内 作 业 时 排 出 的 热 废 气 也 会 加 重 这 类 问 题 根 据 需 要 采 用 不 同 的 喷 涂 隔 热 材 料 可 以 避 免 这 些 问 题 的 发 生 另 外 也 可 以 考 虑 采 用 刚 性 隔 热 板 材 4
4 牛 舍 清 粪 工 艺 目 前 大 多 数 LPCV 牛 舍 采 用 刮 板 + 水 冲 的 清 粪 工 艺, 刮 板 将 粪 便 刮 到 中 央 粪 道, 再 用 水 把 掺 有 沙 子 的 牛 粪 尿 冲 到 分 沙 系 统 由 于 挤 奶 厅 的 高 效 率 和 奶 牛 往 返 挤 奶 厅 距 离 较 短, 其 他 清 粪 方 式 没 有 足 够 的 时 间 清 运 这 么 大 牛 舍 里 的 粪 便 以 饲 养 量 3300 头 的 泌 乳 牛 舍 为 例, 配 置 72 位 转 盘 式 挤 奶 厅, 每 天 3 次 挤 奶, 每 小 时 进 出 挤 奶 厅 的 奶 牛 头 数 平 均 463 头 ; 假 定 使 用 直 径 2.4m 橡 胶 轮 胎 做 刮 粪 板, 行 进 速 度 8km/h, 刮 粪 效 率 为 60%( 除 去 开 门 和 返 回 时 间 ), 操 作 人 员 1 名, 奶 牛 排 粪 量 为 头 日 68kg 设 计 方 案 一 : 奶 牛 分 12 群, 每 群 275 头, 占 舍 长 度 186m, 每 群 奶 牛 日 排 粪 量 为 18.7 吨 这 样, 在 每 天 二 次 清 粪 管 理 的 情 况 下, 每 群 通 道 每 次 清 粪 时 间 需 要 42 分 钟, 而 每 群 每 班 挤 奶 时 间 为 36 分 钟 设 计 方 案 二 : 奶 牛 分 8 群, 每 群 412 头, 占 舍 长 度 275m, 每 群 日 排 粪 量 28 吨, 清 粪 时 间 需 要 90 分 钟, 而 每 群 挤 奶 时 间 只 需 要 54 分 钟 这 二 种 设 计 方 案 下, 一 个 清 粪 工 都 是 不 可 能 在 一 群 奶 牛 挤 奶 结 束 前 完 成 清 粪 工 作 的, 因 而 就 要 考 虑 配 备 二 个 清 粪 工 或 实 行 三 次 清 粪 制 如 果 采 用 三 次 清 粪 制, 方 案 一 每 群 的 清 粪 时 间 可 以 减 少 到 28 分 钟, 方 案 二 可 以 减 少 到 62 分 钟 配 备 二 名 清 粪 工 适 合 方 案 二, 因 为 即 使 采 用 三 次 清 粪 制, 清 粪 时 间 仍 然 超 过 挤 奶 时 间 这 个 例 子 说 明 在 选 择 挤 奶 厅 和 设 计 牛 群 大 小 的 时 候, 必 须 重 点 考 虑 清 粪 方 式, 特 别 是 使 用 橡 胶 轮 胎 做 清 粪 刮 板 的 情 况 下 另 外, 由 于 在 刮 板 清 粪 操 作 中 没 有 时 间 弹 性, 所 以 对 清 粪 工 的 管 理 要 求 也 非 常 关 键 使 用 沙 子 做 卧 床 垫 料 的 牛 舍, 采 用 水 冲 式 清 粪 工 艺 需 要 至 少 2% 的 地 面 坡 度, 如 果 牛 舍 与 地 面 同 坡 度, 就 要 限 制 牛 舍 跨 度 以 规 避 雨 雪 荷 载 的 影 响 另 外, 由 于 蒸 发 板 必 须 尽 可 能 水 平 安 装 以 保 证 其 正 常 工 作, 所 以 对 于 采 用 水 冲 式 清 粪 的 牛 舍 就 要 求 在 地 面 有 坡 度 的 情 况 下 屋 脊 线 接 近 水 平, 即 牛 舍 侧 墙 不 是 同 一 高 度, 这 样 就 可 以 缓 解 雨 雪 荷 载 的 压 力 和 避 免 蒸 发 板 的 安 装 问 题 由 于 传 统 的 看 法 是 8 个 泌 乳 牛 群 配 置 一 座 挤 奶 厅, 所 以 LPCV 牛 舍 的 跨 度 设 计 倾 向 于 122m(16 列 式 ) 扩 大 单 个 牛 群 的 奶 牛 数 量 就 会 增 加 牛 舍 长 度, 必 要 时 可 以 考 虑 把 泌 乳 牛 分 成 12 群, 以 保 证 足 够 的 时 间 进 行 清 粪 和 卧 栏 维 护 工 作 5
5 牛 舍 光 照 设 计 在 没 有 自 然 光 照 的 情 况 下, 合 理 设 计 人 工 光 照 对 于 LPCV 牛 舍 非 常 重 要 研 究 表 明,10-15 尺 烛 光 (fc) 照 度 对 泌 乳 牛 是 必 需 的 (Dahl,2001) 使 用 金 属 卤 素 灯 时, 安 装 高 度 取 决 于 灯 具 底 部 与 工 作 面 之 间 的 距 离 散 栏 式 牛 舍 工 作 面 定 义 在 自 由 卧 栏 隔 栏 顶 部 或 地 面 以 上 约 1.2m 金 属 卤 素 灯 一 般 安 装 高 度 为 3.6-6m LPCV 牛 舍 配 置 荧 光 灯 的 安 装 高 度 在 1.8-3.6m 比 较 合 适, 每 群 配 置 二 排 荧 光 灯, 相 当 于 每 列 自 由 卧 栏 一 排 每 套 灯 具 配 置 二 根 2.4m 的 荧 光 灯 管, 安 装 高 度 为 混 凝 土 地 面 以 上 约 3m, 安 装 间 隔 约 6m, 安 装 位 置 在 颈 枷 上 方 图 3 的 光 照 值 为 牛 舍 横 向 10 个 测 定 点 的 平 均 值, 牛 舍 平 均 光 照 为 27.9fc(9.9-44.8fc) 除 靠 近 蒸 发 板 和 风 机 的 卧 栏 外, 其 它 区 域 的 光 照 都 在 或 超 过 建 议 的 照 度 范 围 灯 管 ( 灯 泡 ) 的 照 度 随 着 使 用 时 间 的 延 长 会 下 降, 特 别 是 在 灯 具 上 沾 满 灰 尘 和 污 物 时 补 充 光 照 也 方 便 员 工 在 舍 内 进 行 工 作 光 照 设 计 必 须 能 够 满 足 不 同 生 产 阶 段 奶 牛 的 需 要, 如 泌 乳 牛 需 要 长 周 期, 而 干 奶 牛 需 要 短 周 期 适 当 的 光 照 水 平 对 保 证 人 员 安 全 有 效 地 工 作 也 是 必 需 的 图 3. 8 列 式 LPCV 散 栏 式 牛 舍 横 向 区 域 光 照 分 布 6 挤 奶 中 心 建 造 LPCV 牛 舍 的 主 要 挑 战 之 一 是 牛 舍 的 通 风 系 统 如 何 与 挤 奶 中 心 ( 挤 奶 厅 和 待 挤 厅 ) 作 为 整 体 来 设 计 自 然 通 风 的 散 栏 式 牛 舍 配 置 挤 奶 厅 一 般 采 用 T 6
或 H 型 布 局, 而 蒸 发 降 温 的 牛 舍 需 要 封 闭, 在 舍 内 设 置 隔 板 用 于 增 加 奶 牛 休 息 区 域 的 气 流 速 度 但 待 挤 厅 不 适 合 设 置 隔 板, 因 为 待 挤 厅 里 配 置 有 赶 牛 器 等 设 备 另 外, 大 多 数 待 挤 厅 是 净 跨 设 计, 如 果 安 装 隔 板 就 必 须 增 加 结 构 立 柱 风 机 工 作 时 如 果 在 牛 舍 或 挤 奶 厅 距 离 风 机 最 近 处 有 进 气 口, 就 会 在 小 区 域 形 成 空 气 对 流, 影 响 蒸 发 降 温 效 果 奶 牛 进 出 挤 奶 厅 和 牛 舍 的 过 程 也 会 影 响 蒸 发 降 温 系 统 的 作 用 目 前 认 为 待 挤 厅 还 是 适 合 采 用 自 然 通 风 设 计, 通 过 风 机 和 喷 淋 系 统 进 行 降 温 挤 奶 厅 通 风 设 计 必 须 考 虑 挤 奶 员 和 奶 牛 舒 适 度 7 通 风 设 计 LPCV 牛 舍 目 前 普 遍 的 通 风 设 计 是 通 过 配 置 在 进 风 口 的 蒸 发 板 来 控 制 的 蒸 发 板 生 产 商 建 议 空 气 通 过 蒸 发 板 的 最 大 流 速 为 122m 3 /m 2 / 分 钟, 一 般 设 计 值 为 106-114m 3 /m 2 / 分 钟 安 装 3m 高 蒸 发 板 需 要 4-4.3m 的 侧 墙 高 度 如 果 不 安 装 蒸 发 板, 开 敞 侧 墙 的 空 气 流 速 就 会 增 加 LPCV 牛 舍 风 机 的 最 大 工 作 静 压 应 该 控 制 在 3.8mm 水 柱 以 下 了 解 静 压 的 概 念 对 于 在 春 秋 季 节 控 制 风 机 开 启 数 量 很 关 键 如 果 进 气 空 间 不 足, 静 压 就 会 增 加, 造 成 风 机 空 转 LPCV 牛 舍 与 挤 奶 厅 之 间 的 通 道 如 果 不 封 闭, 即 使 蒸 发 板 关 闭 也 存 在 进 气 空 间 关 于 是 否 在 冬 季 关 闭 蒸 发 板 还 有 很 多 争 议 ; 如 果 不 封 闭 蒸 发 板, 那 么 增 加 运 转 风 机 数 量 不 会 增 加 静 压 如 果 冬 季 关 闭 蒸 发 板, 就 需 要 另 外 的 进 气 口 经 验 的 做 法 是 每 台 风 机 工 作 状 态 下 需 要 4.6m 2 进 气 空 间 8 冬 季 通 风 LPCV 牛 舍 冬 季 如 何 控 制 风 机 的 运 行 尚 没 有 标 准 可 依, 目 前 各 牧 场 都 有 自 己 的 操 作 方 法, 但 归 结 起 来 主 要 是 两 种 模 式 : 第 一 种 是 降 低 通 风 率 ( 关 闭 风 机 ) 防 止 地 面 粪 便 冻 结 ; 这 种 方 法 可 以 预 防 奶 牛 跛 行 问 题, 但 会 造 成 舍 内 氨 气 浓 度 升 高 另 外, 由 于 舍 内 温 度 升 高 导 致 舍 内 外 温 差 增 大, 使 舍 内 湿 度 相 应 增 加, 在 没 有 进 行 保 温 处 理 的 金 属 表 面 如 屋 面 檩 条 等 会 出 现 水 凝 现 象 第 二 种 是 根 据 进 气 口 温 度 来 控 制 运 转 风 机 的 数 量, 这 种 方 式 的 特 点 是 限 定 在 低 于 设 定 温 度 时 运 转 风 机 的 最 少 数 量 ; 但 是 当 舍 外 温 度 进 一 步 下 降 时 仍 会 有 一 定 数 量 的 风 机 在 7
运 转, 使 舍 内 温 度 继 续 降 低, 造 成 地 面 粪 便 冻 结 尽 管 存 在 不 同 意 见, 但 大 多 数 专 家 倾 向 于 把 冬 季 最 大 通 风 率 设 定 为 8 分 钟 与 8 列 式 牛 舍 冬 季 的 风 机 运 行 程 序 相 比,16 列 式 牛 舍 需 要 二 倍 的 风 机 数 量, 增 加 的 通 风 量 要 求 侧 墙 进 风 口 面 积 比 8 列 式 牛 舍 增 加 一 倍 ; 同 时, 由 于 进 风 口 必 须 通 过 更 多 的 空 气 以 满 足 8 分 钟 通 风 率 的 需 要, 造 成 牛 舍 进 风 侧 60m 舍 内 空 间 的 气 温 较 低 冬 季 在 保 证 足 够 通 风 率 的 情 况 下,16 列 式 牛 舍 空 气 升 温 速 度 就 不 会 像 8 列 式 牛 舍 那 样 快 在 非 常 寒 冷 的 气 候 条 件 下,16 列 式 LPCV 牛 舍 靠 近 进 风 口 通 道 上 的 粪 便 大 多 会 冻 结 另 一 个 问 题 是 雪 天 对 进 风 口 的 管 理 措 施, 如 果 开 敞 进 风 口, 雪 必 然 会 被 吸 入 舍 内 ; 使 用 蒸 发 板 可 以 防 止 雪 进 入 牛 舍, 却 会 降 低 其 使 用 寿 命 冬 季 牛 舍 进 风 口 应 该 位 于 侧 墙 上 部, 使 进 入 牛 舍 的 空 气 在 接 触 奶 牛 和 地 面 前 有 升 温 的 时 间 也 可 以 采 用 卷 帘 覆 盖 蒸 发 板, 这 就 使 进 风 口 处 于 蒸 发 板 中 部, 随 着 静 压 增 加 上 卷 帘 可 以 自 动 调 整, 增 加 进 风 口 大 小 如 果 采 用 单 卷 帘, 应 该 从 上 向 下 卷, 始 终 使 进 风 口 处 于 侧 墙 上 部 还 有 一 种 选 择 方 案 是 在 使 用 单 卷 帘 的 情 况 下, 在 卷 帘 上 方 留 出 45-60cm 开 口 如 果 在 蒸 发 板 下 方 设 置 进 风 口 会 使 冷 空 气 直 接 接 触 奶 牛 和 通 道 地 面, 并 且 在 冰 雪 覆 盖 进 风 口 时 将 不 得 不 提 高 进 风 口 位 置 9 通 风 设 计 : 隔 板 的 作 用 LPCV 牛 舍 内 部 工 艺 布 置 与 自 然 通 风 牛 舍 非 常 相 似, 只 是 舍 内 增 设 隔 板 将 气 流 从 上 部 空 间 导 向 奶 牛 休 息 区 域 最 初 建 造 的 一 些 LPCV 牛 舍 都 配 置 了 隔 板, 而 新 建 的 LPCV 牛 舍 倾 向 于 取 消 隔 板, 以 降 低 造 价 和 维 修 成 本 隔 板 可 以 使 自 由 卧 栏 处 的 气 流 速 度 从 3.2-4.8km/h 提 高 到 9.6-12.8km/h, 这 取 决 于 隔 板 数 量 由 于 清 粪 车 操 作 可 能 会 意 外 损 坏 隔 板, 有 的 牛 舍 在 回 转 通 道 和 转 群 通 道 处 选 择 厚 帆 布 做 隔 板, 以 降 低 损 坏 的 可 能 隔 板 下 部 空 间 的 作 用 是 调 节 通 过 牛 舍 和 每 个 隔 板 时 的 气 流 速 度, 表 现 为 气 流 突 遇 隔 板 时 静 压 的 变 化, 类 似 于 空 速 管 原 理 为 使 风 机 的 静 压 最 小 化, 提 高 风 机 运 行 效 率, 隔 板 设 计 是 关 键 从 实 际 使 用 效 果 和 考 虑 到 对 奶 牛 的 影 响, 隔 板 距 离 地 面 高 度 不 能 低 于 2.1m 另 外, 在 不 设 置 隔 板 的 LPCV 牛 舍 要 达 到 8km/h 或 8
以 上 的 气 流 速 度 并 不 经 济, 因 为 至 少 需 要 增 加 一 倍 的 风 机, 导 致 夏 季 运 行 成 本 增 加 LPCV 牛 舍 是 否 设 置 隔 板, 必 须 考 虑 原 始 投 资 与 日 常 运 行 成 本 的 关 系 10 蒸 发 板 与 高 压 喷 雾 的 比 较 蒸 发 降 温 是 让 热 空 气 通 过 高 压 水 雾 或 湿 表 面 实 现 的, 在 空 气 温 度 下 降 的 同 时 空 气 湿 度 升 高 理 论 上 讲, 在 空 气 湿 度 100% 或 饱 和 状 态 下 可 以 使 温 度 达 到 最 低, 大 多 数 设 计 者 认 为, 如 果 空 气 经 过 蒸 发 板 时 湿 度 能 够 提 高 到 75%, 就 可 以 保 证 进 入 舍 内 的 空 气 温 度 降 到 足 够 低 空 气 通 过 蒸 发 板 时 的 降 温 是 由 于 相 对 湿 度 的 作 用, 如 果 两 股 气 流 温 度 相 同 但 相 对 湿 度 不 同, 那 么 低 湿 度 气 流 降 温 幅 度 会 高 于 高 湿 度 气 流 由 于 舍 外 气 温 在 变 化, 所 以 通 过 蒸 发 板 进 入 舍 内 的 空 气 温 度 也 在 变 化 夏 季 消 除 奶 牛 热 应 激 问 题 需 要 用 水, 不 论 采 用 低 压 喷 淋 还 是 蒸 发 降 温 系 统 目 前 的 LPCV 牛 舍 更 倾 向 于 采 用 蒸 发 降 温 系 统, 也 有 个 别 牧 场 安 装 使 用 高 压 喷 雾 降 温 系 统 蒸 发 降 温 系 统 设 计 的 前 提 是 假 定 空 气 没 有 增 加 或 损 失 热 量, 降 温 效 果 是 由 空 气 吸 纳 水 分 的 能 力 决 定 的 较 低 的 相 对 湿 度 会 增 加 空 气 降 温 幅 度 蒸 发 板 和 高 压 喷 雾 是 目 前 常 用 的 二 种 增 加 空 气 湿 度 的 方 法 高 压 喷 雾 系 统 是 向 气 流 中 喷 射 微 小 雾 滴, 而 蒸 发 板 是 将 水 喷 在 纤 维 材 料 上, 空 气 通 过 纤 维 材 料 的 孔 隙 时 接 触 并 带 走 水 分 图 4 所 示 是 从 2007 年 7 月 17 日 到 8 月 16 日 对 一 个 LPCV 牛 舍 蒸 发 板 的 降 温 能 力 测 定 结 果, 测 定 数 据 为 牛 舍 蒸 发 板 侧 第 一 个 隔 板 处 和 环 境 之 间 每 小 时 的 平 均 温 差 在 下 午, 蒸 发 板 可 以 将 气 温 降 低 4.4-7.2 0 C, 这 是 由 于 下 午 随 着 空 气 相 对 湿 度 下 降 使 蒸 发 板 的 降 温 能 力 增 强 图 4.LPCV 散 栏 式 牛 舍 不 同 位 置 每 小 时 平 均 温 度 (2007.7.17-8.16) 9
三 结 论 LPCV 散 栏 式 牛 舍 的 设 计 和 使 用 还 处 于 初 期 认 识 阶 段, 但 这 类 牛 舍 很 明 显 可 以 带 给 养 牛 者 很 多 潜 在 的 效 益, 其 中 一 个 好 处 就 是 在 一 年 中 的 任 何 季 节 都 可 以 对 奶 牛 环 境 进 行 人 为 控 制, 目 前 看 来 最 大 的 问 题 是 LPCV 牛 舍 的 冬 季 管 理 LPCV 牛 舍 具 有 很 大 的 发 展 潜 力, 但 合 理 的 做 法 应 该 是 针 对 特 定 的 气 候 条 件 进 行 设 计 科 学 设 计 的 目 的 仍 然 是 满 足 养 牛 者 对 生 产 效 益 和 奶 牛 舒 适 度 的 需 要 10