猪舍设计依据的相关指标（一）
猪舍设计依据的相关指标（一）
福建傲农生物科技集团有限公司 高岩
我们设计猪舍时需要掌握一些基本指标，才能满足猪只的相关需求，使猪舍设计有据可依。笔者就其中几个关键指标做一下简要介绍。
一、猪的热环境指标
猪作为恒温动物，在不同的热环境下要通过和周围环境的热交换，保障稳定的核心温度。猪的产热量、产湿量是确定猪舍通风、供暖、降温系统的关键指标之一。这里要先提到几点概念：
1、显热 Sensible Heat
物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。（如将水从20℃的升高到80℃所吸收到的热量，就叫显热）
2、潜热 Latent Heat
物质发生相变（物态变化），在温度不发生变化时吸收或放出的热量叫作“潜热”。物质由低能状态转变为高能状态时吸收潜热，反之则放出潜热。（例如20摄氏度的水蒸发到空气中，吸收的热量就是潜热）
猪产生的热量也分为这两个部分，呼吸蒸发散失的热量是潜热，通过对流、传导、辐射散失的热量是显热。外界环境温度越高散失的显热越少（环境温度与动物核心温度的温度差变小），潜热越多。
3、全热 Total Heat
显热和潜热的和。猪全热随外界环境温度的降低而增加（每摄氏度约1.2%）。
图1 猪全热、显热、潜热和空气温度的关系
关于猪的产热量、产湿量美国农业生物工程师学会标准有相关标准： ASABE Standards.
ASABE. (2011). EP270.5: Design of ventilation systems for poultryand livestock shelters. St. Joseph, Mich.: ASABE.。
表1 美国农业生物工程师学会标准的产热量产湿量指标
猪只类型 | 舍温 | 产湿量 | 显热 | 全热 |
℃ | g H2O/kg/h | W/kg | W/kg | |
分娩母猪和仔猪（实心地面） | ||||
177kg（0周） | 16-27 | 1.8 | 1.3 | 2.6 |
181kg（2周） | 16-27 | 2.4 | 1.7 | 3.3 |
186kg（4周） | 16-27 | 2.6 | 1.7 | 3.5 |
200kg（6周） | 16-27 | 2.7 | 1.7 | 3.5 |
227kg（8周） | 16-27 | 2.6 | 2.1 | 3.9 |
保育猪 | ||||
4-6kg | 29 | 1.7 | 2.2 | 3.3 |
6-11kg | 24 | 2.2 | 3.1 | 4.5 |
11-12kg | 18 | 2.2 | 3.5 | 5 |
生长育肥猪（实心地面） | ||||
20kg | 5 | 2.5 | 4.2 | 5.9 |
10 | 2.7 | 4 | 5.4 | |
15 | 3.1 | 3 | 5 | |
20 | 3.7 | 2.3 | 4.8 | |
25 | 4.7 | 1.6 | 4.8 | |
30 | 6.3 | 0.6 | 4.8 | |
40kg | 5 | 1.5 | 3 | 4 |
10 | 1.6 | 2.5 | 3.6 | |
15 | 1.9 | 2 | 3.3 | |
20 | 2.2 | 1.6 | 3.1 | |
25 | 2.8 | 1.2 | 3 | |
30 | 3.6 | 0.6 | 3 | |
60kg | 5 | 1.2 | 2.5 | 3.3 |
10 | 1.3 | 2 | 2.9 | |
15 | 1.4 | 1.7 | 2.6 | |
20 | 1.7 | 1.3 | 2.4 | |
25 | 2 | 1 | 2.3 | |
30 | 2.7 | 0.5 | 2.3 | |
80kg | 5 | 1.1 | 2.2 | 2.9 |
10 | 1.1 | 1.8 | 2.5 | |
15 | 1.2 | 1.5 | 2.3 | |
20 | 1.4 | 1.2 | 2.1 | |
25 | 1.7 | 0.85 | 2 | |
30 | 2.2 | 0.49 | 1.9 | |
100kg | 5 | 0.94 | 2 | 2.6 |
10 | 1 | 1.6 | 2.3 | |
15 | 1.1 | 1.3 | 2 | |
20 | 1.2 | 1.1 | 1.9 | |
25 | 1.4 | 0.8 | 1.8 | |
30 | 1.8 | 0.49 | 1.7 | |
母猪和公猪（实心地面） | ||||
140kg | 5 | 0.79 | 1.8 | 2.3 |
10 | 0.79 | 1.5 | 2 | |
15 | 0.84 | 1.2 | 1.8 | |
20 | 0.93 | 1 | 1.6 | |
25 | 1.1 | 1.77 | 1.5 | |
30 | 1.3 | 0.54 | 1.4 | |
180kg | 5 | 0.64 | 1.7 | 2.1 |
10 | 0.63 | 1.4 | 1.8 | |
15 | 0.65 | 1.2 | 1.6 | |
20 | 0.7 | 0.97 | 1.4 | |
25 | 0.8 | 0.8 | 1.3 | |
30 | 0.96 | 0.63 | 1.3 |
该标准参考的数据来自1950—1970年代的研究，而在现代养猪产业中，随着猪的遗传改良和生产性能的不断提高，猪的产热量也升高，这些数据需要更新。今年来有一些相关的新的研究，相关研究结论如下。
计算猪单位体重总产热量的计算公式：
保育猪（6-20kg）Log(THP ）= 0.715 - 0.0025 ta + 0.0211 log(wt)
育肥猪前期（20-45kg）Log(THP ) = 1.288 - 0.005 ta -0.371 log(wt)
母猪育肥期（45-120kg）Log(THP ) = 1.555 - 0.0063 ta - 0.54 log(wt)
去势公猪育肥期（45-120Kg）Log(THP ) = 1.792 - 0.0074 ta - 0.632 log(wt)
计算猪单位体重潜热量的计算公式：
保育猪（6-20kg） LHP = -2.26 + 0.194 ta+ 0.0679 w - 0.0034 ta*wt
育肥猪前期（20-45kg） LHP = -1.64+ 0.173 ta+ 0.021 w-0.0016 ta*wt
母猪育肥期（45-120kg） LHP = -0.46 + 0.077 ta+ 0.0029 w - 0.00032 ta*wt
去势公猪育肥期（45-120Kg） LHP = -0.64 + 0.117 ta+ 0.0019 w - 0.00054 ta* wt
THP：单位体重总产热量，W/kg
LHP：单位体重产潜热量，W/kg
ta: 环境温度，℃
wt：猪只体重，kg
Log：以10为底的对数
猪的产热产湿量是非常基准的指标，是猪舍通风、供暖、降温设计的关键指标。相信后续会有更多的相关研究，也会有相应的新标准出台。
二、猪的通风指标
猪舍环境控制系统要实现室内适宜的温度、湿度和有害气体浓度3个方面的指标。不同环境条件下通过通风要同时满足这三方面要求，实现显热、湿度和有害气体的平衡，通风量要取满足这三个平衡的通风量中的最大值。所以猪舍通风指标同下面几点有关：
1、猪舍维护结构的保温隔热性能
2、猪舍内热、湿和有害气体的产生量
3、猪舍舍内环境指标：设定温度、相对湿度、有害气体浓度
4、猪舍舍外环境指标：温度、相对湿度、有害气体浓度
猪舍通风量随着这些条件的不同各有不同，但整体遵循下图所示的规律。室外温度较低时，通风量是由有害气体平衡和湿度平衡确定的，当室外温度低于Td（也称平衡温度）需加热温度时，舍内提供辅助加热时必须的。
图2 猪舍通风量曲线
所不同气候条件，不同猪舍，不同饲养条件，不同猪只类型的通风量是不同的。针对某一地区的具体项目，我们可以计算出一个猪舍的Td和通风曲线等指标，但是这样猪舍设计工作量就相对较大，所以一些组织和机构就出具了相应的通风建议指标，可以作为一般猪舍的通风设计的参考依据，气候有特殊性的地区还是应该根据具体项目分析确定。2015年美国伊利诺伊大学采用最新的猪产热产湿参数后调整了猪只通风量标准，该标准基于美国伊利诺伊州中部气候研究得出。下表是新标准和美国农业工程师协会标准，美国中西部规划服务MWPS标准的对比。
表2猪舍通风建议指标
猪只类型 | 体重范围kg | MWPS标准 m3/h | 新标准m3/h |
冬季通风标准 | |||
保育前期 | 5.5-14 | 3.4 | 5.1 |
保育猪 | 14-34 | 5.1 | 8.5 |
生长猪 | 34-68 | 11.9 | 18.7 |
育肥猪 | 68-100 | 17 | 20.4 |
妊娠母猪 | 147 | 20.4 | 42.5 |
分娩母猪和仔猪 | 181 | 34 | 52.7 |
夏季通风标准 | |||
保育前期 | 5.5-14 | 42.5 | 76.5 |
保育猪 | 14-34 | 59.5 | 166.6 |
生长猪 | 34-68 | 127.5 | 244.8 |
育肥猪 | 68-100 | 204 | 360.4 |
妊娠母猪 | 147 | 255 | 765 |
分娩母猪和仔猪 | 181 | 850 | 1190 |
有一点需要再次提醒，通风指标只是建议值，具体某个项目的通风设计要基于当地气候条件和猪舍情况具体情况具体分析，不可盲目套用。我国针对不同气候分区出具相关猪舍通风指标建议是有必要性的。
表3 猪舍建议设定温度
猪舍类型 | 冬季设定/℃ | 夏季设定/℃ | ||
实心地面 | 漏粪地板 | 实心地面 | 漏粪地板 | |
妊娠母猪 | 17 | 19 | 19 | 21 |
分娩母猪 | 16 | 18 | 18 | 20 |
保育猪 | ||||
7kg | 26 | 28 | 27 | 29 |
20kg | 23 | 24 | 24 | 26 |
育肥猪 | ||||
25kg | 21 | 23 | 22 | 24 |
30kg | 20 | 22 | 21 | 22 |
35kg | 19 | 20 | 19 | 21 |
40kg | 17 | 19 | 18 | 20 |
45kg | 16 | 17 | 17 | 18 |
50kg | 16 | 16 | 16 | 17 |
55kg | 14 | 15 | 16 | 17 |
60kg | 14 | 15 | 16 | 17 |
70kg | 14 | 15 | 16 | 17 |
80kg | 14 | 15 | 16 | 17 |
90kg | 14 | 15 | 16 | 17 |
三、猪用水需求指标
水是猪只需要的第一营养素，随着规模化现代化猪场的增加大家对于用水量和水质标准愈发重视。用水量方面GB/T17824.1-2008《规模猪场建设》中给出的数据是采用干清粪生产工艺的100头基础母猪规模，猪场日供水量为20吨，猪群饮水总量为5吨，炎热和干旱地区的供水量可增加25%。标准中未给出数据来源和不同用途用水量的细分数据。2001年DGH Engineering LTD. 对加拿大9家水泡粪猪场进行了长时间的用水量观测，实测出了表4、表5、表6中的数据。
表4自繁自养猪场每日用于各种用途的耗水量
用途 | 平均值(每头母猪，升) | 范围(每头母猪，升) |
饮水 | 72.3 | 62.5 - 82.4 |
冲洗 | 3.1 | 1.5 - 4.3 |
降温 (育肥) (1) | 22.4 | 8.1 - 37.1 |
降温 (产房) (1) | 0.3 | 0.3 - 0.3 |
生活用水 (2) | 1.0 | 0.4 - 1.5 |
所有用途 | 89.5 | 71.1 - 110.0 |
(1) 根据采样数据和猪群母猪头数推算得出。
(2)包括人员用水和分娩前冲洗母猪的用水。
表 5 各生产阶段每天的需水总量 (1)及其与现存标准的对比
生产阶段 | 本研究结果 | 阿尔伯特农业、食品与乡村事务部数据 |
分娩－育肥 | 89.5 | 91 |
(L/母猪/天) | ||
(2)分娩－23公斤 | 31.6 | 30 |
(L/母猪/天) | ||
(2)分娩－断奶 | 21.1 | 25 |
(L/母猪/天) | ||
(2)保育 | 3.8 | 2 |
(L/头/天) | ||
(2)育肥 | 11.7 (7.9)(3) | 7 |
(L/头/天) |
(1) 饮水、降温、冲洗和生活用水总量。
(2) 根据自繁自养猪场各阶段的数据计算得出。
(3) 无降温喷头情况下的耗水量。
表6 不同阶段猪只的饮水量
生产阶段 | 平均 (L/天) | 范围 (L/天) | ||
每头母猪 | 每头猪 | 每头母猪 | 每头猪 | |
配种/妊娠 | 15.7 | - | 11.2- 21.2 | - |
分娩 | 37.4 | - | 27.3 - 49.5 | - |
保育 | - | 3.4 | - | 1.4- 4.9 |
育肥 | - | 7.7 | - | 4.7-13.9 |
由于设备配置、地域、生产工艺等因素的不同，猪场每天的用水量有比较大差异的，猪场总用水及各种途径用水量数据的收集统计是很有意义的工作，一方面可以为设计提供准确依据，另一方面也可以对日常用水进行有效监测。尤其是随着环保政策愈发严格，节水对于减少后续污水处理压力也有较大意义，采用高压冲洗、饮水碗、饮水盘等节水设施设备是后续的发展方向。
猪引用水水质方面我国也出台了一些相关标准，《无公害食品畜禽饮用水水质（NY5027-2008）》中对畜禽饮用水的质量有明确规定。
表7 畜禽饮用水水质安全指标
项目 | 标准值 | ||
畜 | 禽 | ||
感官性状及一般化学指标 | 色 | ≤30° | |
浑浊度 | ≤20° | ||
臭和味 | 不得有异臭、异味 | ||
总硬度（以CaCO3计），mg/L | ≤1500 | ||
PH | 5.5-9.0 | 6.5-8.5 | |
溶解性总固体，mg/L | ≤4000 | ≤2000 | |
硫酸盐（以SO4-2计），mg/L | ≤500 | ≤250 | |
细菌学指标 | 总大肠菌群，MPN/100mL | 成年畜100，幼畜和禽10 | |
毒理学指标 | 氟化物（以F-计），mg/L | ≤2.0 | ≤2.0 |
氰化物，mg/L | ≤0.2 | ≤0.05 | |
砷，mg/L | ≤0.2 | ≤0.2 | |
汞，mg/L | ≤0.01 | ≤0.001 | |
铅，mg/L | ≤0.1 | ≤0.1 | |
铬（6价），mg/L | ≤0.1 | ≤0.05 | |
镉，mg/L | ≤0.05 | ≤0.01 | |
硝酸盐（以N计），mg/L | ≤10.0 | ≤3.0 |
四、猪的排粪指标
表7、表8是四川省畜牧科学研究院进行规模化猪场产排污系数研究测得的猪粪尿产生量。
表7 四川畜牧科学研究院测得的猪粪产生量（kg/天）
测定季节 | 保育猪 | 育肥猪 | 繁殖母猪 |
春 | 0.46±0.11 | 0.71±0.27 | 0.85±0.42 |
夏 | 0.49±0.21 | 0.85±0.26 | 0.88±0.28 |
秋 | 0.39±0.16 | 0.82±0.26 | 1.1±0.62 |
冬 | 0.44±0.14 | 0.77±0.31 | 1.21±0.41 |
平均数及标准差 | 0.45±0.16 | 0.79±0.28 | 1.01±0.47 |
表8四川畜牧科学研究院测得的猪尿产生量（kg/天）
测定季节 | 保育猪 | 育肥猪 | 繁殖母猪 |
春 | 1.34±0.63 | 3.53±1.55 | 7.60±4.38 |
夏 | 3.00±2.47 | 3.68±2.38 | 4.34±2.91 |
秋 | 1.02±0.47 | 2.97±1.39 | 3.84±1.79 |
冬 | 1.26±0.78 | 4.03±2.40 | 6.73±2.82 |
平均数及标准差 | 1.65±1.54 | 3.47±2.02 | 5.60±3.46 |
数据来源：何志平，曾凯，李正确等。四川规模猪场排污系数测定。中国沼气，2010
2001年DGH Engineering LTD. 对加拿大9家水泡粪猪场进行了长时间的排粪量观测，实测出了表9中的数据。
表9 各生产阶段粪污产生量
生产阶段 | 平均 (L/天) | 范围 (L/天) | ||
每头母猪 | 每头猪 | 每头母猪 | 每头猪 | |
配种/妊娠 | 15 | - | 12.2 -20.7 | - |
分娩 | 30.1 | - | 23.5- 41.1 | - |
保育 | - | 3.4 | - | 2.3- 4.5 |
育肥 | - | 7.9 | - | 7.1 - 9.1 |
节水是减少粪污量的有效措施，目前高压冲洗、饮水碗、饮水盘等节水设施设备已经在许多现代化猪场得到应用。