【实用技术】北方牛舍机械通风自动控制系统

一、技术概述

（一）技术基本情况

经调研发现东北地区畜舍冬季舍内平均温度在5～6℃，舍外平均温度-14.4～-19.10℃，舍内外温差远远大于CIGR建议的3-5℃。而冬季牛舍过度保温可引起通风不足、湿度过大，易引起牛不同程度的患有皮肤、感冒等疾病，导致生产性能下降，严重影响牛场的生产效益。同时潮湿的环境会使牛只被毛以及皮肤的隔热性能下降，显著增加非蒸发散热量。因此在冬季，畜舍需要适当的通风来排出有害气体和降低空气湿度。

一般寒冷地区有窗牛舍采用的檐下通风口和屋脊热压自然通风模式，但由于舍内外温差大、湿度高导致通风口结冰、通风口面积减小，引起畜舍通风不足。同时热压自然通风模式受舍内外温差和舍外风力影响较大，难以控制实际畜舍通风量。而冬季畜舍的国内外通风量参考计算标准较多，如CIGR三大平衡计算、美国中西部手册及国内常用设计推荐值，但究竟多少通风量适合我国北方有窗牛舍仍需深入研究。因此本技术针对寒冷地区冬季有窗牛舍采用屋顶机械负压通风模式，根据畜舍实际情况，选择最优的通风参数，并制定自动控制程式，从而达到改善北方寒区肉牛舍通风不足的问题。

（二）示范推广情况

2019年和2020年在国家肉牛牦牛产业技术体系吉林公主岭试验站示范2栋牛舍、每栋育肥牛68头，平均体重均450kg，饲养密度为5.28㎡/头。

（三）提质增效情况

自然通风自动控制系统在国家肉牛牦牛产业技术体系吉林公主岭试验站示范。试验期间，伴随着通风量的增加，提高了舍内地面的干燥程度，00:30时躺卧数量变化明显，风机开启最大和不开风机相比躺卧率增加90.2%（P＜0.05）。这一结果也和2018年Giorgio分析吊扇提高地面干燥程度从而促进奶牛躺卧数量一致。

二、技术要点

北方牛舍机械通风自动控制系统装置包括：风机、控制器。风机均匀安置在舍内，采用负压风机机械通风。控制器和风机相连放置在牛舍饲料间或者较为干燥、不易被牛群接触位置。根据畜舍需要计算通风量及开启关闭时间，控制风机开启或者关闭。

（一）风量计算

风量三大平衡计算是基于牛自身产热量，根据CIGR2002年给出最新的肉牛计算方法。肉牛20℃时代谢总热量计算公式：

式中：为20℃环境中的肉牛总产热量，W；m为肉牛体重，kg；为肉牛平均日增重，kg/d；M为摄入干物质能量含量，粗饲时取10MJ/kg干物质；集中育肥时取11-12MJ/kg干物质。

肉牛代谢总热量温度校正计算公式：

经试验表明二氧化碳平衡更适合作为低温高湿牛舍通风计算依据，但热量单元（动物在20℃时1000W总代谢热）hpu的二氧化碳产生量系数取值0.185m3/（h·hpu）过小，可以根据实际试验牛舍情况调整。推荐取0.20、0.22或0.24m3/（h·hpu）。

二氧化碳平衡计算公式：

式中：为以CO2平衡计算的通风量，m3/h；为牛的活动系数；为牛体产生的CO2量，m3/(h·hpu)；为舍内CO2浓度，ppm；为舍外CO2浓度，ppm。

牛活动系数计算公式：

式中：a常数，拴饲取0.23,散养取0.22；hmin为牛的活动频率最小的时间数值，拴饲取2.2，散养取2.9。

可以根据上述公式获得畜舍总共需要的通风量，根据实际选用匹配风机型号和数量。

推荐畜舍内空气湿度上限设置为80%，氨气上限设置为26ppm，二氧化碳上限设置为1500ppm，舍内风速1-1.5m/s。

试验中肉牛体重，450kg；日增重，0.8kg/d；摄入干物质能量含量，选10MJ/kg，肉牛20℃时代谢总热量为744.09W/头。舍内平均温度为5℃，实际环境中的肉牛总产热量为788.74W/头。

试验期间由于肉牛仅夜晚进舍，为方便测量环境指标不关闭牛舍夜间灯光，且多次有人进出干扰牛的正常活动行为，牛的活动系数取值均为1。总试验牛头数为68头，热量单元（动物20℃时1000W总代谢热）hpu的二氧化碳产生量系数取值为0.185m3/（h·hpu）。计算可得总需求通风量为3816.29m3/h。实际牛舍安装４台风量为1800m3/h的风机。

2、自动通风控制程序设定

设定周期T的时间，根据通风换气计算量和风机总通风量比值计算风机开启和关闭的时间，计算公式：

试验根据2008年Curt Gooch研究建议牛舍冬季通风换气次数为6次/h。因此风机运转周期为T=10min，计算可得开启300s，关闭300s。

假如通风换气次数更改为10次/h，那风机运转周期为T=6min，计算可得开启190s，关闭170s。

三、适宜区域

适用于东北、西北及华北大部分冬季比较寒冷的有窗牛舍。

四、注意事项

1、采用性能良好符合畜舍设计通风量的风机；

2、定期检查自动控制系统，保证通风控制正常；

3、定期检查舍内自动控制器温湿度反馈探头信号连接。