牛舍
環境控制
方 煒
台大農機系


一、簡介

亞熱帶及熱帶地區的牛舍環境控制首在降溫,其降溫對策應採多管齊下:首先要由牛舍方位與結構設計上去考量,其次要減少熱量進入並且彈性使用側遮陰,第三要善用自然風並且在風量不足時要加強通風量,最後再考慮使用蒸發冷卻方式來降溫。

(一)牛舍方位與結構設計

建築多採四面開放方式,屋頂與屋簷均高,有天窗允許熱空氣由上方逸出。 牛舍之縱深(較長之一邊)沿東西向為宜,如圖所示東西向牛舍的屋頂可較長時間遮去陽光, 進入牛舍的光線相對的較少。

(二)減少熱量進入

屋頂使用白色塗料可加強反射效果,使用適當資材也可增加隔熱效果。較高的建築加大熱空氣與牛群的距離,有助於減少熱緊迫,但大幅增加建築成本。若牛舍附近在高溫期能有每秒3公尺或以上的風速,則可不需採用太子樓方式的建築。

(三)彈性使用側遮陰

由於本省位於北半球,全年均應採側遮陰防止由西面及南面來的光線進入牛舍;另外由於地軸呈23.5度傾斜,夏季時亦有如圖所示的陰影,代表由北側進入牛舍的光線,屋簷越高的牛舍越需注意側遮陰。

下圖為太陽在各時節相對於地球的運行軌跡,含數值的小圓圈為各時刻的太陽位置,夏季由北側入射的太陽光均頗高,愈往午後其入射角愈低,所以牛舍北面的側遮陰應由中下高度開始由下往上捲。

四面開放與天窗提供自然通風效果,側遮陰系統除了提供遮陰效果,在設計上也應考慮是否會擋了風道,整個側邊分成兩段至三段的遮陰是好的設計。

(四)善用自然風且適時加強通風

要發揮充份的自然對流效果,太子樓的開口面積不宜過小,夏季迎風面應維持風道的暢通,若風量不足可適時且適當的使用風扇作強制通風。風扇之安裝可採固定或如左圖所示的自走式,自走式風扇可提供一個類似自然風的效果,所以紓解熱緊迫的效果優於固定式風扇。一台自走風機驅動主機透過連動裝置可帶動多組風扇。風扇應直接朝著乳牛的後頸部與地上的飼料送風,通氣良好的飼料適口性較佳。

(五)蒸發冷卻法

下圖所示為高壓噴嘴造霧與自走式風機在牛舍中使用的情形。圖中可見噴嘴朝上方噴出水霧。

為防止在牛舍內形成高濕,噴霧時應採間歇方式,且應同時保持風扇的開啟。

下圖所示分別為高壓噴嘴造霧系統在氣密型與開放型牛舍的配置示意圖。


二、效益評估

降溫系統於八十四年五月開始使用,於同年十月初停止。降溫系統安裝前與安裝後同期(五月至十月) 場平均泌乳量之比較如圖所示:

在五月至九月的泌乳增加量平均為2.8公斤/牛/日,但由於泌乳量除了受環境的影響之外,也會受到泌乳天數(分娩後多久)及體成熟狀況(第幾胎)之影響,所以採用校正後全期泌乳量 (305-2x-ME)作比較應該較為適當。如條狀圖所示產量較低者為八十三年五月至九月的校正後泌乳量,較高者為八十四年同期的校正後泌乳量。降溫系統安裝前與安裝後的校正後泌乳量平均增加了1.9 公斤/牛/日。

下圖所示小三角形為八十四年五月至九月的校正後泌乳量,其餘各點為八十三年至八十四年兩年間其它19個月份的校正後泌乳量。


三、注意事項
使用噴霧系統需注意風扇的配合,以防止牛群活動範圍內的空氣濕度過高。前頁之照片中可看到噴嘴為朝上方噴出霧氣即基於此出發點。

下圖所示為間歇噴霧時錯誤與正確的控制回路示意圖,圖中照片為可提供每平方公分70公斤壓力的動力噴霧機;由於動力噴霧機為整個高壓噴霧系統中最關鍵也是最貴的組件,其使用與維護自然也就最值得注意。

第一部份所示者為錯誤的控制(圖中打叉的部份),卻也是目前坊間所最常見的;其間歇噴霧的控制線直接控制動力噴霧機的電源,若設定為噴霧1分鐘停2分鐘再繼續噴霧,則此控制回路將造成機器在一小時內重複開與關的動作各20 次,將嚴重損耗使用壽命。

正確的間歇噴霧控制應是控制出水的動作,不噴時自動關閉出水閥,開啟洩水閥,讓進水與洩水形成一個循環,機器開閉次數大幅減少,可延長機器之使用壽命。

另一個值得重視,但也常被忽略的重點是噴霧管路在安裝時需有一傾斜度,需掌握水由上往下流的基本原則,不要與重力作對。