APP下载

夏季鸡舍屋顶隔热改善舍内热环境及蛋鸡生产性能

2018-09-03郑炜超石海鹏李保明

农业工程学报 2018年17期
关键词:水平面产蛋率蛋鸡

王 阳,郑炜超,石海鹏,涂 江,李保明



夏季鸡舍屋顶隔热改善舍内热环境及蛋鸡生产性能

王 阳,郑炜超,石海鹏,涂 江,李保明※

(1. 中国农业大学农业部设施农业工程重点实验室,北京 100083;2. 中国农业大学水利与土木工程学院,北京 100083; 3. 北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心,北京 100083)

鸡舍屋顶夏季所接收辐射热最多,屋顶内表面与舍内空气对流换热作用较强,舍内垂直温差加剧,造成局部热应激影响蛋鸡生产性能。为探究屋顶隔热对蛋鸡舍内热环境及蛋鸡生产性能的影响,该文对比研究试验舍(100 mm保温玻璃棉毡彩钢板屋顶)与对照舍(200 mm加气混凝土屋顶)2种不同材料屋顶对鸡舍内环境及生产性能的影响,并讨论鸡舍屋顶成本与养鸡经济效益的关系。结果表明:1)试验舍内温湿度波动比对照舍内小,试验舍内平均温度比对照鸡舍低2.3 ℃,对照舍内温度空间上呈垂直分布且温差大于3 ℃,由地面向屋顶逐渐升高且距离地面3.2 m高度水平面温度与0.8、1.6、2.4 m高度水平面温度差异极显著(<0.01);2)试验舍内热应激程度低于对照舍,对照舍内温湿指标正常水平比试验舍内低15.7%,轻度热应激程度高12.1%,中度热应激程度高1.7%,高度热应激程度高0.9%。对照舍内3.2 m平面上蛋鸡受到不同程度的热应激,高度热应激占2.5%;3)试验舍蛋鸡产蛋率比对照鸡舍高1.5%,平均蛋质量高1.9 g。对照舍3.2 m平面上蛋鸡产蛋率与距离地面0.8、1.6、2.4 m平面蛋鸡产蛋率差异极显著(<0.01),周死淘率差异显著(<0.05);试验舍和对照舍0.8 m平面上蛋鸡平均蛋质量最高,对照舍底层0.8 m平面上蛋鸡平均蛋质量与距离地面1.6、2.4、3.2 m平面蛋鸡的平均蛋质量差异极显著(<0.01),但破蛋率之间差异不显著(>0.05);4)对照舍屋顶的冷负荷峰值是试验舍屋顶冷负荷峰值的2.1倍,对照舍屋顶内表面温度比试验舍高3 ℃。试验鸡舍采用隔热屋顶1~1.5 a可收回投入成本,维持舍内热环境以提高蛋鸡养殖户的收入。该研究可为集约化密集型饲养模式下蛋鸡舍的环境调控及节能措施提供参考。

辐射;温度;湿度;热应激;冷负荷;产蛋性能;死淘率

0 引 言

蛋鸡全舍饲、高密度饲养环境下,蛋鸡品种、环境、营养及防疫等因素共同决定了蛋鸡的生产力水平,且环境质量是影响鸡群健康、福利、生产性能的重要因素[1-2]。但众多环境因素中,温度是影响鸡群健康和生产性能最基本、最显著的因素且占30%~40%的影响。舍内适宜温度条件下,湿度对家禽的体温调节影响不显著[3-5]。舍内气温过高过低会对机体造成冷热应激,机体抵抗力下降,影响蛋鸡生产性能、蛋品质、抗病能力、饲料转化率等,从而直接导致鸡场经济效益的下降[6]。因此,在蛋鸡的养殖生产中必须将舍内环境温度控制在适宜范围内。

蛋鸡舍建筑外围护结构的保温隔热性能是保障舍内温度环境的关键[7],屋顶作为鸡舍建筑外围护结构的主要组成部分,冬季存在比任何朝向墙面都大的长波辐射散热,再加上对流换热,会严重降低屋顶的外表面温度;夏季在太阳直射时所接收的辐射热最多,从而导致室外综合温度最高,造成其室内外温差传热在夏季都大于各朝向外墙,屋顶内表面与舍内空气对流换热作用较强,且热空气密度较小,屋顶隔热性能差会加剧舍内垂直温差,致使鸡舍上部温度较高,不但造成局部热应激影响蛋鸡生产性能,还造成额外冷损耗,增加鸡舍内温度调控成本[8-9]。Reece等[10]对比研究隔热与非隔热屋顶的环控室内环境对8周龄肉鸡死淘率影响,以确定高温炎热天气屋顶隔热对肉鸡死淘率影响,结果表明屋顶的辐射热会显著影响肉鸡的死淘率,非隔热屋顶环境室内死淘率比隔热屋顶的环境室内死淘率高18 %。但目前国内外学者的研究主要集中在不同通风模式下蛋鸡舍内温热环境的测试与模拟[11-13];环境因素对蛋鸡健康、生产性能的影响等[14-15]。但对于研究屋顶隔热性能对蛋鸡舍内热环境的影响及对蛋鸡生产性能的研究较少。

因此,确定鸡舍屋顶的隔热性能对蛋鸡舍内温热环境及对蛋鸡生产性能的影响是有待研究的问题。本文对比研究试验舍(100 mm保温玻璃棉毡彩钢板屋顶)与对照舍(200 mm加气混凝土屋顶)2种不同材料屋顶对鸡舍内环境及对生产性能的影响,并分析讨论鸡舍屋顶隔热对舍内温热环境的影响及鸡舍屋顶成本与养鸡经济效益的估算,以期从生产应用角度探讨屋顶保温隔热对蛋鸡舍环境的影响,为集约化密集型饲养模式下蛋鸡舍的环境调控及节能措施提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验鸡舍

该试验在某大型蛋鸡场进行,试验鸡舍饲养“海兰褐”商品代蛋鸡,单栋存栏2万只,采用4层叠层笼养、四列五走道布局、乳头饮水器自动饮水、传送带自动清粪系统等。试验鸡舍和对照鸡舍间距离为15 m,且均为南北走向的密闭式鸡舍,长97 m,宽11 m,高5 m(檐高3.85 m);墙体结构均为370抹灰砖墙,地面为普通水泥地面;侧墙小窗64个,规格为长0.65 m、宽0.25 m;湿帘、风机安装位置及效率均一致,通风系统采用AC2000自动控制系统调控。试验鸡舍和对照鸡舍的区别为:试验鸡舍屋顶为轻钢结构,采用100 mm厚的保温玻璃棉毡彩钢板;对照鸡舍屋顶为200 mm厚加气混凝土。

1.2 试验方法

2017年06月08日-2017年07月18日对试验舍、对照鸡舍内的温湿度、产蛋性能等进行连续的对比试验测试,试验预试期1周,正试期4周。

1.2.1 鸡舍内温湿度测试

试验期间用 HOBO U23-001型(美国Onset HOBO公司)温湿度采集记录仪采集蛋鸡舍内外温、湿度,每5 min采集存储1次,蛋鸡舍外温、湿度检测点设在2栋鸡舍之间。考虑到鸡舍夏季采用山墙加侧墙湿帘纵向通风方式,舍内气流及温度分布具有一定的对称性,因此试验舍与对照舍内温湿度测点设在同一侧3列走道各层鸡笼鸡活动高度位置(图1),在鸡舍长度方向上分别距离湿帘端25、50、75 m处垂直断面布置测点,由底层至最顶层鸡笼鸡活动高度分别距离地面0.8、1.6、2.4、3.2 m,试验舍与对照舍内分别设36个测定点。

图1 蛋鸡舍内温湿度测定点布置图

1.2.2 谐波法鸡舍屋顶冷负荷的计算

为简化计算,谐波反应法计算屋顶冷负荷的公式[8]简化为

=D

式中为屋顶冷负荷,W;为围护结构传热系数,W/(m2·K);为围护结构计算面积,m2;D为不同时刻下,围护结构的冷负荷计算温差,℃。

1.2.3 鸡舍温湿指数的计算

温湿指数(temperature-humidity index,THI)通常用来形容畜禽养殖过程中是否处于热应激状态及其程度,是气温和气湿两者结合来评价动物热应激状态的指标[16-18]。当THI≤74时,表明动物尚未处于热应激状态;当THI位于75~78之间时,表明动物处于轻度热应激状态;当THI位于79~83之间时,表明动物处于中度热应激状态;当THI≥84时,表明动物处于高度热应激状态。THI的计算如下式[19-20]:

THI=(1.8×db+32)−[(0.55−0.0055×RH)×(1.8×db−26)]

式中THI为温湿指数;RH为相对湿度,%;db为干球温度,℃。

1.2.4 鸡舍生产性能测试

预试期和正试期每天记录2列蛋鸡笼具各层笼架上鸡的总产蛋数、破蛋个数、总蛋质量、存栏量和死淘率情况[21],每天记录数据为1个重复。

1.2.5 数据分析处理

应用Origin 软件(Ver.8,Origin Lab)进行分析,结果以平均值±标准差表示。

2 结果与分析

2.1 试验舍和对照舍内温热环境测试结果与分析

本试验对试验与对照两蛋鸡舍内气温的空间分布特征做测试分析,试验结果如表1和图2所示,鸡舍外空气平均温度、相对湿度分别为(30.2±3.45)℃、(57.9%±14.8%),舍外最高温度可达36.2 ℃,昼夜温差为10.3 ℃。试验舍和对照舍内空气的平均温度、相对湿度分别为(22.9±0.94) ℃、(25.1±0.79) ℃;(63.1%±2.49%)、(71.2%±1.75%)。试验舍和对照舍内空气温度随着外界环境温度的变化而变化,但整个测试期内变化幅度较小,变化规律也较为稳定。

表1 蛋鸡舍内环境参数垂直分布差异显著性分析

注:表中同列大写字母不同表示在<0.01水平差异极显著,小写字母不同表示在<0.05水平差异显著。

Note: Values within a column with different capital letters were highly significant difference in<0.01 level, values within a column with different lowercase was significant difference in<0.05 level.

图2 试验舍、对照舍内和舍外温度、相对湿度垂直方向变化

本试验结果表明试验舍内温热环境优于对照舍,试验舍内温湿度波动比对照舍小,试验舍内平均温度比对照鸡舍低2.3 ℃,对照舍内温度空间上呈垂直分布,由地面向屋顶方向逐渐升高,距离地面3.2 m高度水平面的空气温度与0.8、1.6、2.4 m高度水平面温度差异极显著(<0.01),且最底层0.8 m水平面鸡活动高度温度至最顶层3.2 m鸡活动高度的温差大于3 ℃,Abbas等[6,15]发现密闭式鸡舍内温差超过3 ℃,会对蛋鸡的生产性能、健康等产生不利影响。对照鸡舍内空气平均温度比试验鸡舍高2.3 ℃,但平均相对湿度高8.1%,其原因可能为舍内温度高于27 ℃时,会自动启动喷雾降温系统致使舍内相对湿度偏大。试验鸡舍内温湿度波动比对照鸡舍内小,舍内温度空间上也呈垂直分布,但底层0.8 m高度水平面的温度与距离地面1.6、2.4、3.2 m高度水平面的空气温度差异不显著。

2.2 试验舍和对照舍温湿指数结果与分析

温湿指数是评价动物热应激状态及其程度的重要指标,动物不同程度热应激下临床症状不同,会出现不同程度的呼吸、心率、饮水、采食量等的变化。通过对比试验舍和对照舍内温湿指数值发现(表2),试验舍内热应激程度低于对照舍,对照舍内温湿指数正常水平比试验舍低15.7%,轻度热应激高12.1%,中度热应激高1.7%,高度热应激高0.9%;对照舍内温热指数平均值为74.1±1.6,舍内顶层3.2 m平面上蛋鸡受到不同程度的热应激,高度热应激比占2.5%,蛋鸡表现为张口呼吸、急剧热喘息、饮水频率增多、双翅下垂、鸡冠发白及经常蹲伏在笼底等症状[5]。试验舍内温热指数平均值为(70.2±1.1),舍内蛋鸡轻度热应激占3.3%,轻度热应激主要分布在1.6、2.4、3.2 m高度水平面上,但舍内蛋鸡未受到高度热应激影响;这是因为对照舍内上层温度受舍外太阳辐射热及对流换热作用较强,且热空气密度较小,屋顶内表面温度高于舍内空气温度并以对流换热方式将热量散发给空气,加剧鸡舍内温度的垂直分布致使蛋鸡受到不同程度的热应激。

表2 蛋鸡舍内垂直方向温热指数分析

2.3 试验舍和对照舍内蛋鸡产蛋性能结果与分析

试验舍和对照舍内垂直方向蛋鸡生产性能分析结果如表3,试验鸡舍比对照舍蛋鸡的产蛋率高1.5%,平均蛋质量高1.9 g;试验舍和对照舍底层0.8 m平面上蛋鸡的产蛋率最高,试验鸡舍垂直方向蛋鸡产蛋率差异不显著(>0.05);对照舍顶层3.2 m平面上蛋鸡产蛋率与距离地面0.8、1.6、2.4 m高度水平面蛋鸡的产蛋率差异极显著(<0.01);试验舍和对照舍底层0.8 m平面上平均蛋质量最高,与距离地面1.6、2.4、3.2 m高度水平面对照舍蛋鸡的平均蛋质量差异极显著(<0.01),但试验舍蛋鸡的平均蛋质量差异显著(<0.05);试验舍和对照舍蛋鸡不同笼层高度0.8、1.6、2.4、3.2 m水平面的破蛋率之间差异不显著(>0.05);对照舍内顶层3.2 m平面上蛋鸡周死淘率与距离地面0.8、1.6、2.4 m高度水平面蛋鸡的周死淘率差异显著(<0.05)。

朱庆等[5]指出环境温度在21~25 ℃时,每升高1 ℃,产蛋率降低0.5%;在25~30 ℃时,每升高1 ℃,产蛋率降低1.5%,每只蛋质量减轻0.3 g;Webster等[11]通过将鸡舍垂直方向划分为不同区域研究温度波动对蛋鸡生产性能、蛋质量的影响,研究结果表明最底层鸡笼产蛋平均蛋质量最大。本试验结果发现对照舍内垂直方向温度对平均蛋质量、产蛋率的影响显著,且最底层鸡笼蛋鸡产蛋平均蛋质量最大,这与其他学者的研究结果一致,但本研究结果表明垂直温差大于3 ℃环境下,平均蛋质量减小1.9 g,但破蛋率无显著影响,主要原因可能与蛋鸡的品种有关及正试期为4周,试验周期非饲养过程全周期,试验结果仅能反应一定的变化规律但不能完全量化温热环境对蛋鸡产蛋性能的影响,全周期试验及研究温热环境对蛋品质的影响是下一步研究的方向。

表3 蛋鸡舍垂直方向蛋鸡生产性能差异显著性分析

3 讨 论

3.1 蛋鸡舍屋顶隔热性能对舍内环境的影响

鸡舍屋顶作为建筑外围护结构的主要组成部分,夏季在太阳直射时所接收的辐射热最多,从而导致室外综合温度最高,造成其室内外温差传热在夏季都大于各朝向外墙。鸡舍屋顶得热量过大,不仅造成冷损耗,而且会影响舍内温度场分布和气流组织。屋顶冷负荷主要包括对流和辐射2部分,在舍内外空气温差经鸡舍屋顶传入的热量和太阳辐射作用下进入鸡舍的辐射热量是鸡舍屋顶主要的热量,鸡舍屋顶在太阳辐射热作用下温度会提高,当屋顶内表面温度高于舍内空气温度时,以对流换热方式将热量散发给空气,从2栋蛋鸡舍屋顶内表面红外热成像温度图(图3)可以看出,试验舍屋顶内表面温度比对照舍屋顶内表面温度低3 ℃,对照舍屋顶内表面与舍内空气对流换热作用较强,且热空气密度较小,致使鸡舍上部温度较高会造成局部热应激。Reece等[10]的研究表明隔热屋顶环控室内肉鸡死淘率较非隔热屋顶环控室内肉鸡死淘率低18%,说明高温炎热天气屋顶的辐射热会影响肉鸡死淘率。

鸡舍建筑屋顶夏季热工参数取值参照《民用建筑热工设计规范》[22],试验舍100 mm厚的保温玻璃棉毡彩钢板与对照鸡舍200 mm厚加气混凝土屋顶的传热系数分别为0.44、0.79 W/(m2·K)。试验舍和对照舍屋顶谐波法逐时冷负荷如表4所示,试验舍和对照舍屋顶的冷负荷与太阳辐射热间存在延迟现象,时间上有所滞后,且对照舍屋顶的冷负荷峰值是试验舍屋顶冷负荷峰值的2.1倍,这是由屋顶材料的蓄热能力和传热衰减系数决定的,蓄热能力越强,冷负荷衰减愈大;传热衰减系数越大,建筑屋顶具有较大的惰性对外界扰量反应迟钝,致使冷负荷温差的日变化很小[23-24]。Morrison等[25]和Aldawood等[26]认为高温环境下蛋鸡受到热应激,会导致高死淘率,且降低蛋鸡生长速度、体质量及饲料利用效率等,增大舍内空气的流速来增强空气对流换热会降低蛋鸡舍内有效环境温度,Aldawood等[26]研究表明高温环境下舍内空气的流速为1.5~3 m/s是较为理想的风速可缓解舍内高温热应激影响,但高密度叠层笼养下,笼养蛋鸡舍顶层鸡笼鸡活动位置保持高风速会增大风机安装及运行过程中的用电成本及设备投入[27],从节能角度考虑增强空气流速并不是最佳缓解方案。

图3 试验与对照两蛋鸡舍屋顶内表面红外热成像温度图

表4 试验与对照蛋鸡舍屋顶逐时冷负荷变化 Table 4 Variation of cooling load of roof in experiment and control layer houses

注:D为不同时刻下围护结构的冷负荷计算温差,℃。

Note:Dwere cooling load calculated temperature difference of building envelope.

3.2 鸡舍屋顶成本与养鸡经济效益的估算

在舍饲环境下,蛋鸡的生产性能只有在适宜的环境条件下才能充分发挥遗传潜力[3]。蛋鸡舍内气温过高过低会对机体造成冷热应激,机体抵抗力下降,影响蛋鸡生产性能、蛋品质、抗病能力、饲料转化率,从而直接导致鸡场经济效益的下降[25-27]。蛋鸡养殖经济效益与建筑投入、生产性能、饲料成本、防疫成本等诸多因素有关。本试验中,对照舍内蛋鸡生产性能受热环境的影响,试验鸡舍比对照舍内蛋鸡产蛋率高1.5%,平均蛋质量多1.9 g。以蛋鸡舍屋顶选用试验舍与对照舍所述的2种材料、鸡舍饲养量2万只和鸡舍规模尺寸为例,计算鸡舍建筑屋顶使用不同隔热材料的经济投入成本回收周期。Webster等[5,11,14-15]等研究表明热应激下蛋鸡饲料转化率降低、饮水量增加。本试验中饲养管理一致为简化分析因此不予考虑管理、饲料成本和人工成本,鸡蛋价格按北京价格每千克6.0元,每千克鸡蛋约14~16个,为简化计算,只考虑产蛋高峰段27~54周的产蛋收益值(如表5),试验舍屋顶投入成本比对照舍多2.1~3.0万元,但试验舍蛋鸡产蛋高峰段总收益比对照舍多2.3万元,因此试验鸡舍采用隔热屋顶1~1.5 a可收回投入成本,以维持舍内适宜的温热环境保证蛋鸡的产蛋性能,增加蛋鸡养殖收益。

表5 蛋鸡舍建筑不同屋顶材料经济效益估算

4 结 论

1)试验鸡舍比对照鸡舍内平均温度低2.3 ℃,对照舍内温度空间上呈垂直分布,由地面向屋顶垂直方向逐渐升高且垂直温差大于3 ℃,最底层0.8 m高度水平面空气温度与距离地面1.6、2.4、3.2 m高度水平面的空气温度差异极显著(<0.01);试验舍内温度空间上也呈垂直分布,但距离地面1.6、2.4、3. 2 m高度水平面的空气温度差异不显著(>0.05)。

2)试验舍内热应激程度低于对照舍,对照舍内温湿指数正常程度比试验舍低15.7%,轻度热应激程度高12.1%,中度热应激程度高1.7%,高度热应激程度高0.9%。试验舍内未受到高度热应激,但对照舍内顶层3.2 m平面上蛋鸡受到不同程度的热应激,高度热应激比占2.5%。

3)试验鸡舍比对照鸡舍蛋鸡产蛋率高1.5%,平均蛋质量高1.9 g。对照舍顶层3.2 m高度水平面蛋鸡产蛋率与距离地面0.8、1.6、2.4 m高度的差异极显著(<0.01),周死淘率间差异显著(<0.05);试验舍和对照舍底层0.8 m高度水平面蛋鸡平均蛋质量最高,且对照舍0.8 m高度水平面蛋鸡的平均蛋质量与距离地面1.6、2.4、3.2 m高度水平面平均蛋质量差异极显著(<0.01),但破蛋率之间差异不显著(>0.05)。

4)对照舍屋顶的冷负荷峰值是试验舍屋顶冷负荷峰值的2.1倍,试验舍屋顶内表面温度比对照舍屋顶内表面温度低3 ℃。试验鸡舍采用隔热屋顶1~1.5 a可收回投入成本,有效提高蛋鸡养殖收入。

[1] 白士宝,滕光辉,杜晓冬,等. 基于LabVIEW平台的蛋鸡舍环境舒适度实时监测系统设计与实现[J]. 农业工程学报,2017,33(15):237-244.

Bai Shibao, Teng Guanghui, Du Xiaodong, et al. Design and implementation on real-time monitoring system of laying hens environmental comfort based on LabVIEW[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(15): 237-244. (in Chinese with English abstract)

[2] 杨柳,李保明. 蛋鸡福利化养殖模式及技术装备研究进展[J]. 农业工程学报,2015,31(23):214-221.

Yang Liu, Li Baoming. Research progress of welfare-oriented breeding mode and technical equipment for laying hen[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(23): 214-221. (in Chinese with English abstract)

[3] Dawkins M S, Donnelly C A, Jones T A. Chicken welfare is influenced more by housing conditions than by stocking density[J]. Nature, 2004, 427(6972): 342-344.

[4] 常玉,冯京海,张敏红. 环境温度、湿度等因素对家禽体温调节的影响及评估模型[J]. 动物营养学报,2015,27(5):1341-1347.

Chang Yu, Feng Jinghai, Zhang Minhong. Effects of ambient temperature, humidity on poultry thermoregulation and the evaluation model[J]. Chinese Journal of Animal Nutrition, 2015, 27(5): 1341-1347. (in Chinese with English abstract)

[5] 朱庆,陈永华. 环境高温对蛋鸡生产性能的影响机理[J]. 中国家禽,1997(6):29-30.

Zhu Qing, Chen Yonghua. The influence mechanism of high temperature environment on the production performance of laying hens[J]. China Poultry, 1997(6): 29-30. (in Chinese with English abstract)

[6] Abbas T E, Yousuf M M, Ahmed M E, et al. Effect of fluctuating ambient temperature on the performance of laying hens in the closed poultry house[J]. Research Opinions in Animal & Veterinary Sciences, 2011, 1(4): 547-560.

[7] 王阳,李保明. 密闭式蛋鸡舍外围护结构冬季保温性能分析与试验[J]. 农业工程学报,2017,33(7):190-196.

Wang Yang, Li Baoming. Analysis and experiment on thermal insulation performance of outer building envelope for closed layer house in winter[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(7): 190-196. (in Chinese with English abstract)

[8] Olgun M, Çelik M Y, Polat H E. Determining of heat balance design criteria for laying hen houses under continental climate conditions[J]. Building & Environment, 2007, 42(1): 355-365.

[9] Zhao Y, Xin H, Shepherd T A, et al. Modelling ventilation rate, balance temperature and supplemental heat need in alternative vs conventional laying-hen housing systems[J]. Biosystems Engineering, 2013, 115(3): 311-323.

[10] Reece F N, Deaton J W, Harwood F W. Roof insulation and its effect on broiler chicken mortality in hot weather[J]. Transactions of the ASAE, 1976, 19(4): 733-735.

[11] Webster A B, Czarick M. Temperatures and performance in a tunnel-ventilated, high-rise layer house[J]. Journal of Applied Poultry Research, 2000, 9(1): 118-129.

[12] Albright L D, Scott N R. An analysis of steady periodic building temperature variations in warm weather part i: A mathematical model[J]. Transactions of the ASABE, 1974, 17(1): 88-92.

[13] Albright L D, Scott N R. An analysis of steady periodic building temperature variations in warm weather part ii: experimental verification and simulation[J]. Trans ASAE Gen Ed Am Soc Agric Eng, 1974, 17(1): 93-98.

[14] Xin H, Gates R S, Green A R, et al. Environmental impacts and sustainability of egg production systems[J]. Poultry

Science, 2011, 90(1): 263-277.

[15] Kocaman B, Esenbuga N, Yildiz A, et al. Effect of environmental conditions in poultry houses on the performance of laying hens[J]. International Journal of Poultry Science, 2006, 5(1): 26-30.

[16] Thom E C. The discomfort index[J]. Weatherwise 1959, 12(12): 57-61.

[17] LCI. Patterns of transit losses[C]//Omaha, NE: Livestock Conservation, 1970.

[18] Poultry Pub. Climate in poultry houses[J/OL]. (2017-05-17) [2018-05-23].http://www.poultrypub.org/production/husbandary-management/housing-environment/climate-in-poultry-houses/

[19] Menezes A G, Nääs I A, Baracho M S. Identification of critical points of thermal environment in broiler production[J]. Revista Brasileira De Ciência Avícola, 2010, 12(1): 21-29.

[20] Tong X, Hong Se W, Zhao L. Development of upward airflow displacement ventilation system of manure-belt layer houses for improved indoor environment using CFD simulation[C]//Animal Environment and Welfare Proceeding of International Symposium, 2017. Chongqing, 2017: 143-150.

[21] 李岩,詹凯,李俊营,等. 本交笼不同笼层种鸡产蛋性能和蛋品质研究[J]. 家畜生态学报,2017,38(1):39-43.

Li Yan, Zhan Kai, Li Junying, et al. Study on layer performance and egg quality characteristics of layer breeder among different tiers[J]. Acta Ecologiae Animals Domastici, 2017, 38(1): 39-43. (in Chinese with English abstract)

[22] 民用建筑热工设计规范:GB 50176-93[S].

[23] 张天柱,潘强,黄之栋,等. 海口地区蛋鸡高密度叠层笼养工艺饲养效果的实验研究[J]. 农业工程学报,1997,13(5):90-95.

Zhang Tianzhu, Pan Qiang, Huang Zhidong, et al. Feeding effect study on confined high-density stacked-cage laying houses in Haikou[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 1997, 13(5): 90-95. (in Chinese with English abstract)

[24] 潘强,黄之栋,张天柱,等. 蛋鸡高密度叠层笼养工艺的初步研究[J]. 农业工程学报,1997,13(5):86-89.

Pan Qiang, Huang Zhidong, Zhang Tianzhu, et al. Study on high density stacked-cage-raising system of layer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 1997, 13(5): 86-89. (in Chinese with English abstract)

[25] Morrison W D, Mcmillan I, Bate L A. Effect of air movement on operant heat demand of chicks[J]. Poultry Science, 1987, 66(5): 854-857.

[26] Aldawood A, Büscher W. Air velocity produced by different types of mixing and ceiling fans to reduce heat stress in poultry houses[J]. International Journal of Agriculture and Forestry 2014, 4(3): 145-153.

[27] Christiansen L L, Hellickson M A. Simulation and optimization of energy requirements for livestock housing[J]. International Journal of Bifurcation & Chaos, 1977, 13(3): 617-630.

Roof insulation improving thermal environment and laying performance of poultry houses in summer

Wang Yang, Zheng Weichao, Shi Haipeng, Tu Jiang, Li Baoming※

(1.,,100083,; 2.100083,; 3.100083,)

In confined poultry buildings, the thermal insulation performance of poultry building construction can have positive impacts on the housing comfortable temperature environment. The ceiling as the main part of poultry house building envelope receives the most radiant heat under high solar insolation. Stronger convection heat transfer between roof inner surface and air increased temperature variations along vertical directions in poultry houses, and higher temperature occurs near the roof of poultry house, resulting in heat stress for the birds near the ceiling. Heat stress usually negatively influences the poultry health, welfare of layers and their production performance. Heat stress has resulted in significant economic losses in large-scale egg productions due to the decrease of egg production rate, the increase of hen mortality and the cost of thermal environment control. Experiments were conducted in 2 poultry houses with different roof types, to determine the effects of roof insulation on thermal environment of poultry houses and egg production rate in hot weather. And the relationship between the roof input cost and the economic benefits of the egg production was discussed.The results showed that: 1) Temperature and humidity fluctuations in experimental poultry house were smaller than that in control poultry house, and temperature in control poultry house was 2.3 ℃ higher than that in experimental poultry house. Temperature was in vertical distribution on the space, and the temperature rose gradually from the ground to the roof. At the height of 3.2 m above the ground air temperature difference was significant0.01), and the vertical temperature difference was greater than 3 ℃. The air temperature also showed vertical distribution in experimental house, but the air temperature difference was not significant at the altitude of 1.6, 2.4 and 3.2 m (>0.05). 2) Heat stress degree in control poultry house was serious than that in experimental poultry house, and the normal level of temperature and humid in the former was lower by 15.7% compared with that in the latter, alert level was higher by 12.1%, danger level was higher by 1.7% and emergency level was higher by 0.9%. There was no emergency heat stress in experiment poultry house. But the control poultry house was suffered from different degrees of heat stress, and the emergency thermal stress accounted for 2.5% at the altitude of 3.2 m. 3) The average egg production rates in control poultry house and experimental poultry house were 92.5% and 94.0%, respectively, and the average egg weight in control poultry house was 1.9 g less than that in experimental poultry house. Egg production rate at the 3.2 m level was significantly reduced to various degrees compared with the level of 0.8, 1.6 and 2.4 m, respectively (<0.01), and the mortality rate was very significantly different (<0.05). There was significant difference of average egg weight between bottom level and other levels (<0.01), but no significant difference of broken egg rate (>0.05), and at the bottom level, there was the highest average egg weight. 4) The peak cooling load in control poultry house roof was 2.1 times that in experimental poultry house roof, and the temperature of roof inner surface in the former was 3 ℃ higher than that in the latter. The period of recovery of input cost was 1-1.5 years with insulated roof of experimental poultry house, effectively raising the income of the farmers. This study is expected to provide the theory basis for environmental control and energy saving measures.

radiation; temperature; humidity; heat stress; cooling load; laying performance; mortality; economic

10.11975/j.issn.1002-6819.2018.17.027

S831.7

A

1002-6819(2018)-17-0207-07

2018-04-10

2018-07-11

国家蛋鸡产业技术体系(CARS-40);北京市基地建设和人才培养专项(Z171100002217018)。

王 阳,博士生,研究方向为畜禽健康环境及其控制技术。Email:wangyang512@cau.edu.cn

李保明,教授,博士生导师,主要从事畜禽设施养殖工艺与环境研究。Email:libm@cau.edu.cn

王 阳,郑炜超,石海鹏,涂 江,李保明.夏季鸡舍屋顶隔热改善舍内热环境及蛋鸡生产性能[J]. 农业工程学报,2018,34(17):207-213. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2018.17.027 http://www.tcsae.org

Wang Yang, Zheng Weichao, Shi Haipeng, Tu Jiang, Li Baoming. Roof insulation improving thermal environment and laying performance of poultry houses in summer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2018, 34(17): 207-213. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2018.17.027 http://www.tcsae.org

猜你喜欢

水平面产蛋率蛋鸡
蛋鸡多产蛋要过三道关
春季蛋鸡养殖三防
种鸡产蛋期的限饲方法
种鸡产蛋期的限饲方法
蛋鸡饲料添砂效果好
“水城”被淹
动能定理在水平面运动模型中的应用和归纳
坡角多大,圆柱体在水平面滚得最远
影响蛋鸡产蛋率因素
蛋鸡和肉鸡