干热气候下奶牛舍环境调节设备关键技术与设备

奶牛舍环境调节设备关键技术与设备北京达尔曼农业科技发展有限责任公司尤克强摘要：奶牛舍是奶牛的生产场所也是工人的劳动车间，随着奶牛业逐步现代化，奶牛的生产环境也越来越偏离自然。奶牛是怕热耐寒的家畜，适宜温度范围是4.4℃—21.1℃，产奶最适宜的温度为10℃，当环境温度由21℃升高至35℃时，由于受到热应激影响，产奶量将大幅下降，乳的组成亦发生变化。在炎热气候下要使奶牛感到舒适，需要在设计牛舍时考虑减少环境高温的影响，并布设喷雾降温系统。该系统由电机驱动风扇以特定的流量将牛舍外的干燥空气吹入牛舍内，在导流翼片的作用下，对下层的空气产生气旋，喷嘴在高压下将水雾化喷出。喷出的湿冷空气通过导流罩弥散开，这些直径约为55微米的水滴在下落过程中即被蒸发，有的雾滴集结在一起，落在牛毛上，润湿的体表在流动空气的作用下可增加奶牛体表和周围的蒸发，因而更有效，但不会将地弄湿。大量的试验证明，采用喷雾关键词：奶牛舍热应激环境喷雾降温一、概述奶牛舍是奶牛的生产场所也是工人的劳动车间，随着奶牛业逐步现代化，奶牛的生产环境也越来越偏离自然，奶牛舍建筑和设备构成的奶牛舍环境是实现奶牛业生产方式转变，构建现代奶牛产业体系，稳定提高奶牛产业综合生产能力的物质技术基础，也是重要的固定资产投资。奶牛业发展到今天，要想充分利用饲料资源，保障食品安全，提高生产效率，降低生产成本，走“优质、高效、安全、生态”可持续发展的道路,其中重要的一点就是要控制好奶牛舍的环境质量。从牛舍工程角度来分析，影响牛舍环境质量的主要因素一个是牛舍内的温热环境（温度、湿度，气流和热辐射）一个是生产方式（营养水平和管理措施）。奶牛是怕热耐寒的家畜，适宜温度范围是4.4℃—21.1℃，产奶最适宜的温度为10℃，当环境温度由21℃升高至35℃长期处于不适区的高产牛会通过如下几种方式自行调节：1）寻找遮荫；2）增加摄水量；3）食欲下降，采食量减少；4）愿站不愿躺（除非地面潮湿）；5）增加呼吸率；6）体温升高；7）过多的唾液分泌。所带来的后果即是：1）机体内分泌机能紊乱，产奶量减少；2）延长母牛发情周期，缩短发情时间，造成母牛受胎率下降和出现死胎；3）对营养物质的吸收和利用率降低，营养供应不足；4）使奶牛体内免疫球蛋白减少，机体抵抗力降低，病原菌容易生长繁殖并侵害机体，造成乳房炎、子宫内膜炎、胎衣不下等产科疾病发生，对奶牛以后的繁殖力及各种生产性能影响极大。可见牛舍环境的温度和湿度控制，预防和减少奶牛的热应激对保持奶牛高产稳产，提高奶牛饲养的经济效益有着极其重要的意义。美国、西欧等饲养业发达国家早在六十年代初就开始在奶牛的饲养环境控制上采用了机械通风喷雾降温和喷雾蒸发系统。我国的一些大、中型饲养场近几年在这方面也作了一定的工作，但许多设备都是从清洗设备、温室降温设备中移植过来的，不但成本较高而且不能很好的适应奶牛的生理特点。同时，我国的一些传统的奶牛饲养场，特别是一些中小型奶牛饲养场，由于资金、场地等诸多因素的影响，一般都是搭建简易牛棚遮阳，靠自然通风降温，这种现状对奶牛场的牛均产奶量及饲料的报酬率都有极大的影响，不但影响奶牛场眼前的经济效益而且也影响着奶牛种群数量的增加。因此研制一种适合奶牛生理特点需求；特别是适合中小奶牛场、养牛个体户需要的成本低廉的喷雾降温系统是非常必要且有意义的。二、系统构成适用于中小奶牛场及个体奶牛养殖户的成本低廉（投资低于200元/头）的喷雾降温系统（如图）。1.控制器2.多头喷雾系统3.导流翼片4.整流罩5.高效风机6.防雨帽7.管路系统8.供水系统喷雾降温系统简图该系统由电机驱动风扇以特定的流量将牛舍外的干燥空气吹入牛舍内，在导流翼片的作用下，对下层的空气产生气旋，喷嘴在高压下将水雾化喷出。喷出的湿冷空气通过导流罩弥散开，这些直径约为55微米的水滴在下落过程中即被蒸发，有的雾滴集结在一起，落在牛毛上，润湿的体表在流动空气的作用下可增加奶牛体表和周围的蒸发，因而更有效，但不会将地弄湿。每个单元可供13~15头牛，通风量：22--24立方米/分.头，喷雾量：0.08—0.16升/分.头，喷嘴压力：1400—5000Kpa。三、应用效果对比在炎热的半干旱及干旱气候条件下，对奶业来说非常重要的一个问题就是夏季产奶量及繁殖率的降低。研究表明，即使是在低湿度下，当温度超过37度时，对高产奶牛仍超出了其舒适区。只要温湿指数（THI）超过72就会产生应激。奶牛新陈代谢产热高，它必须将这些热量释放掉才能达到体温的平衡，奶牛一般通过四种物理方法调节体温，但是，在一个炎热环境下，这些方法也会对奶牛起加热作用，使环境更加恶化。3.1．热传导：热从高温物体向低温物体传导，当环境温度接近体温时，奶牛很难通过热传导降低体温，实际上当环境温度高于体温，热传导还会灼伤奶牛。3.2．对流：通过空气的流动，使得热气从物体表面向空气中对流的增加，当空气温度超过体温，对流也会灼伤奶牛。3.3．辐射：热量从高温物体表面向低温物体表面辐射，正如太阳将热量辐射给地面，当奶牛环境表面温度超过体温，也会灼伤奶牛。3.4．蒸发：水蒸发时带走热量，在炎热环境中，蒸发是奶牛排除代谢热及外界给予的热的唯一手段，因为它的体表蒸发量非常小，因此只能靠呼吸来降低体温。这远远不够。3.5喷雾降温系统降温原理：喷雾降温系统可调节奶牛场奶牛的生存环境使得奶牛能利用上述四种方式排热。3.5.1．热传导：利用干冷空气蒸发一定量的水（根据温度及湿度）使其降温，然后将其送入奶牛舍内，空气通过热传导使牛降温。3.5.2．对流：专门设计的风扇、翼片及整流罩控制着冷空气的运动，可最大限度地保证屋顶下的对流，空气通过对流使奶牛降温。3.5.3．辐射：环境温度因为冷空气而得以降低，地表温度、体表温度以及体表上的雾滴均比奶牛体温低，奶牛可籍此辐射体温。3.5.4．蒸发：使屋顶上方的新鲜干空气在奶牛周围循环，每分钟六次，使得空气保持最大的蒸发降温潜能。该系统控制在空气蒸发降温潜能最高点。向空气中喷入适量的水滴，最大限度地保证了可控温度下的空气降温及直接降温。早在1984年，美国的亚利桑那大学的学者就对喷雾降温系统进行了试验，对照组与试验组各用了100头奶牛，153天的试验结果概括如下：产奶量初始产奶量试验期平均产奶量对照组7862试验组7667试验期受孕率对照组15%试验组25%体增重体增重试验初期限试验末期对照组14741420试验组14051454后来，他们又进行了四组试验，每组20头牛，分别饲养于机械制冷环境、喷雾降温环境及敞蓬遮荫，结果喷雾降温环境中的奶牛优于其它各组，试验结果表明，在夏季准确地控制喷水量的喷雾降温系统，可有效地保持奶牛体温，甚至比机械制冷的环境下更有效。喷雾降温与机械制冷对奶产量的影响降温方式奶产量（升/日）机械制冷27.19喷雾降温28.19常规遮荫27.34对干奶期奶牛进行喷雾降温对产后奶产量和繁殖性能的影响试验牛数（头）最高产奶量配种次数受孕失败淘汰率牛场A降温组对照组503840．138．22．32．62%16%牛场B降温组对照组503845．543．53．633．985%14%不同降温方式对产乳后期奶牛产奶量的影响降温方式奶产量（升/日）喷雾降温20．57喷雾通风18．25无降温（对照）15．04 大量的试验证明，采用喷雾降温系统可在投资增加很小的情况下，使奶牛的产奶量提高10%以上，受孕率提高50%以上。仅以奶牛的产奶量提高10%，即平均每头奶牛每天产奶量增加2公斤，每年高温季节按100天计算，这样每头奶牛每年产奶量可增加200公斤，每个降温单元可满足13—15头奶牛，所带来的效益即为4000元以上，去除运行所需费用，当年既可收回投资，如果加上奶牛受孕率提高、发病率降低所带来的间接效益，其投资回报率是相当客观的。四、市场需求分析近年来，随着人民生活水平的不断提高，对牛奶及牛肉的需求量不断增加，牛肉和牛奶以其特有的营养价值日益受到人们的重视，已成为我国城镇居民不可缺少的优质蛋白质来源。为提升我国传统奶业的整体素质，突破奶业发展的共性关键技术瓶颈，培育现代高科技奶产业，国家近几年在奶牛的科学化饲养方面投入了大量的人力和资金。2006年，全国奶牛存栏1330万头，比2005年增长3％；奶类总产量3290万吨，比2005年增长15％，居世界第三位。目前我国的奶牛饲养基本是公司加农户的形式，其中以农户为主的小规模饲养存栏量达735万头，每个农户的饲养规模在10—25头左右，由于受自然条件和饲养规模的限制，这些中小饲养户饲养环境比较简陋，也不可能投入较大的资金来改善饲养环境，本喷雾降温系统，由于其成本低廉、安装方便、操作简单的特点，十分适合这些中小饲养户，并可以给他们带来可观的经济效益。如果按10%的中小饲养户使用该系统，每套系统满足15头奶牛需要计算，即需该系统49000余套。每年产生的直接经济效益达14759余万元，市场前景是十分可观的。参考文献：DennisArmstrongUniversityofArizonaTuncson,Arizona李如治，家畜环境卫生学，中国农业出版社，1981黄昌澍，家畜气候学，江苏科学技术出版社，1989

附录资料：不需要的可以自行删除Xxxxx煤矿Xxxx使用气割安全技术措施一、施工概述根据工作安排，于2010年4月3日对xxxx维修，施工过程中需用气割作业。为确保施工安全，特制定本专项安全技术措施。二、作业环境及施工时间1、作业地点位于我矿副井处，全负压通风，符合煤矿安全规程气割作业环境的要求。2、施工时间：xxxxxxxx。三、施工组织施工人员3人，其中现场负责人：xxx现场监护工：xxx气割操作工：xxx火种携带工：xxx洒水灭火工：xxx四、施工前准备（一）地面施工准备1、检查气瓶。必须认真检查，检查氧气瓶、乙炔瓶阀门关闭严密无泄漏，氧气、乙炔足量，压力负荷达到要求，并认真清点好领取数量。2、检查气割器具。必须对气管、减压阀、气压表、回火防止器、割炬等认真检查，确保气割器具完好，气管及连接部位不漏气。3、气割器具装车。将氧气、乙炔及气割器具装入矿车，作好入井准备。氧气瓶、乙炔瓶不能装在同一矿车内，且不得与其它可燃材料、大型金属物件以及大块矸石等混装；气管及其它器具不得装车运输，必须专人携带以防挤坏。4、入井要求。地面准备工作负责人持审批完成的气割措施，在井口向把钩人员登记氧气、乙炔数量及施工地点后，方能将气瓶和施工材料装入矿车推到井口位置，准备下井。5、地面准备工作由xxxx完成，由地面负责人具体负责检查确认。（二）井下运输1、气瓶二次检查。将氧气瓶、乙炔瓶下放到八号行人斜巷，派专人再次检查氧气瓶、乙炔瓶的装车情况，并对运输过程监管。2、运输路线：地面→主井→xxx→xxx。3、气瓶运输。氧气瓶、乙炔瓶的井下运输由xxx负责，按照井口登记的施工地点，将氧气瓶、乙炔瓶运送到指定地点；xxx派专人在指定地点现场交接，并作好交接记录。4、气瓶卸车。气瓶要小心从矿车中取出，接气瓶人员拿稳之后，取气瓶人员才能松手，气瓶要轻抬轻放。5、井下运输监管工作由xxx负责。器具交接、检查由xxx现场负责人具体负责。（三）施工人员入井前准备1、施工人员要求。经过培训考试合格并持证上岗，配齐防护用品。2、火源携带。火源为打火机一只，由火种携带工负责携带，火源入井时，要携带审批好的专项气割措施，并在井口进行火源登记。3、施工现场施工人员必须携带便携式甲烷检测仪。4、施工人员入井前准备检查工作由井口检身工负责。（四）井下施工准备1、清理施工现场。将工作地点及附近前后两端各10米2、放置气瓶。气瓶距工作地点间距必须在10米以上，且两种气瓶间距不小于10米；气瓶必须垂直站立放置在3、备好水源及消防器材。工作地点应配备不少于0.2m3的消防沙和合格的4kg干粉灭火器2台，工作人员必须了解灭火器使用方法；施工地点配有清水管路，4、井下施工准备工作由杨付强负责检查落实；安检员负责施工安全设施检查。（五）气割作业前准备1、人员到位。现场负责人检查气割操作工、现场监护工、火种携带工、洒水灭火工、瓦斯检查工、安检员到位情况。2、设定安全监护。指定专人负责整个施工现场安全监护。3、气割前器具检查。由气割操作工再次对气瓶、减压阀、气压表、气管、割炬等器具进行详细的安全检查，确认完好后，将各部件对接。4、现场洒水。由专职洒水工向施工点洒水，确保施工点10m范围内润湿。5、检查瓦斯。瓦斯检查工对气割工作地点及附近20m范围风流中的瓦斯浓度和通风状况进行检查，瓦斯浓度不得超过0.5%，只有在检查证明作业地点及附近20m范围内巷道顶部无瓦斯积存时，方能进行气割作业。6、在施工点上风侧3m范围内，距顶板500mm处悬挂一台便携式甲烷检测仪，以便随时监测风流中瓦斯浓度。7、请示。经施工负责人、安检员、瓦斯检查工共同检查确认无安全隐患后，由施工负责人向调度室汇报现场准备工作完毕，并请示调度室是否可以开始施工，经调度室许可后方能施工。8、施工前气割设施检查、连接工作由xxx负责；气割作业前准备工作由现场负责人负责检查落实；瓦斯检查工负责施工前有害气体检查；施工负责人、安检员、瓦斯检查工共同检查确认。五、气割操作技术要求1、施工过程中氧气瓶、乙炔瓶要直立放置，固定牢靠，不得在地上乱滚动，气管必须理顺，不得遭受挤压或踩踏。2、氧气瓶、乙炔瓶、减压阀、气压表、割炬、气管及连接部位等必须密封完好，不漏气，气压表能正确指示。3、气割作业时，枪嘴应尽量远离附近缆线常洒水、设备，避免在工作中被气割渣或火焰损伤。邻近的可能被加热的机械部分经降温，以防损坏。4、施工中瓦斯检查工应每隔30分钟全面检查一次工作地点风流中的有害气体浓度，当瓦斯浓度达到0.5%时，应立即停止作业，并用水迅速将熔渣冷却。5、施工现场悬挂的便携式甲烷检测仪设专人观察，实时监测风流中瓦斯浓度。6、气割作业时，现场监护工对气割操作实时监护，严格按规程操作；现场负责人经常对施工现场巡回检查，发现异常及时处理。7、操作人员离开作业现场或暂停作业时，必须及时关闭气瓶阀门，并设专人看管设备；停止作业必须拆除气割用具。8、施工安全监护人员为杨付强；安检员负责安全设施检查；瓦斯检查工负责有害气体检查。六、安全技术措施1、施工人员在搬运氧气瓶、乙炔瓶的过程中，要指定负责人，统一指挥，行走时注意防滑，步调一致，确保安全。2、施工前，要认真检查构件气割部位是否存在预应力，如存在，必须现场采取技术措施将应力释放，以防施工时伤人或损害其它构件。3、气割作业时，气割点的下方必须使用铁桶或铁板承接熔落物及火星，气割部位以及气割掉的废料必须及时洒水降温，以防高温物体灼伤人员。4、作业时，严禁作业人员将头、手、脚放在两个金属构件之间，严防发生挤伤人员事故。5、在施工点上方悬挂的便携式甲烷检测仪必须确保读数准确。6、作业时，施工人员要佩戴保护用品，穿好工作服、扎紧袖口，佩戴好防护眼镜，以防刺伤眼睛和伤害皮肤。7、火源要由携带者专人妥善保管，严禁将火源用于非气割作业的其它作业，严禁人员玩耍火源，随意引燃。8、人员登高作业，如使用梯子，梯子要放置牢稳，并派专人扶梯，登高作业时，人员必须佩带保险带。9、气割作业中若遇到停风、风流出现异常或瓦检仪报警时，必须立即停止作业，关闭气瓶阀门，待查明原因并恢复正常后方可重新开始工作。10、现场使用的措施必须由施工人员、安检员和瓦斯检查工共同签字。11、施工环节要有确认、签字，每项工作必须由负责人确认无误、签字认可后方可进入下道工序，严禁代替签字。12、施工结束后，由施工负责人落实将现场签字后的措施于8小时内送至安检科和调度室备案。13、施工中，如现场负责人临时不在现场，则必须指定专人行使职责。七、施工收尾措施（一）施工后现场管理1、作业人员在规定时间内完工后，要先关闭气瓶阀门，及时收好割炬、气管，核对气割器具和火源数量。2、施工结束，必须将现场打扫干净，施工现场再次洒水，经检查无异常情况，由施工负责人向调度室汇报作业完毕，经调度室许可后方能离开作业现场。3、指派专人现场监视1小时，及时将未熄火源熄灭，冷却高温物体，发现异常现象，立即处理。4、施工后现场管理工作由现场负责人负责；并由现场负责人指派专职洒水监视施工后的现场情况。（二）施工后，气瓶及施工器具管理1、作业完成后，气瓶及施工器具必须当班装车升井，不得在井下存放。2、氧气瓶、乙炔瓶不能装在同一矿车内，要分矿车运输，经检查确认后交运输队升井；气压表、气管及割炬由专人携带升井。3、引燃火源由火源携带者专人携带升井，上交到队值班人员。4、气瓶及施工器具升井后，安排专人（施工前地面准备工作人员）负责认真核实升井设备数量，严禁将施工器具及火源等遗留在井下。5、施工器具回收由现场负责人负责；地面清查施工器具和气瓶工作由井上负责人负责。八、施工组织措施及安全责任划分1、现场负责人：施工人员组织、安全、质量及措施的监督、确认。2、气割操作工：施工机具、施工材料的安全检查，按照施工措施和本工种操作规程要求进行安全作业，保质保量完成施工任务。3、现场监护工：对安全设施和施工环境检查，施工安全、质量、措施执行落实，并对每道施工工序进行确认。4、洒水灭火工：准备施工现场消防设施，施工时对施工点洒水、降温。5、火种携带工：火种携带，并妥善保管。6、瓦斯检查工：施工现场的有害气体检查。7、安检员：施工现场安全设施检查、安全操作检查、消防设施检查及措施执行情况监督、确认。九、现场各工序执