水簾式雞舍基本原理(上)
一、高環境溫度下對雞之影響
二、何謂水簾式雞舍
(一)水簾系統
水簾式雞舍是中國人為了好稱呼起見給這類型雞舍的代名詞，因為這類型雞舍之重要特色，不是只有水簾而且還有風扇抽風及密閉之特色。水簾這名詞也相當牽強，因為這一型禽畜舍中有一型是由上方直接灑水下來形成一層水簾，但絕大部份是水由上渡下(流下)，經由化學防腐處理過之纖維素所做成的巢型散熱板，左右風可透過，上下只要水量足、噴灑方法正確，水可流下弄溼散熱板所有蜂巢。為便於稱呼起見，此一散熱板或灑水下來的空間我們都稱之為水簾(Pad)。水簾外加所有附屬裝置(詳見後)稱之為水簾系統，英文裡名稱並不一致，有稱之為Wet pad cooling system(水簾冷卻系統)，也有稱之為Cooling pad system(冷卻水簾系統)。
(二)強迫通風系統
風扇及密閉之目的在於風扇將雞舍內之風抽出，而密閉會造成雞舍內之負壓，因此風不得不由雞舍另一端之風口進入雞舍，可達到通風之目的。在英文裡名稱也不一致，有稱之為Forced ventilation system(強迫通風系統)，也有稱之為Tunnel-ventilated house或Tunnel ventilated system(隧道型通風(舍)或系統)，亦有表為Tunnel ventilation(隧道型通風)，另外一種橫跨式通風(Cross ventilation)，其原理和隧道型通風相似。
(三)水簾式雞舍及其功能
水簾式雞舍(或畜舍)基本上包含水簾系統和強迫通風系統。
1. 冷卻作用
只有強迫通風對雞隻冷卻之效果並不顯著，如將水簾系統和強迫通風系統合併，則(1)空氣通過水簾時，由於水份之蒸發吸收熱量導致空氣冷卻，亦即可使得雞舍冷卻。(2)強力之通風可以使得雞隻呼出之熱量可立即帶走，雞吸進去之涼空疑也可以有帶走肺內熱量之效果。(3)雞隻對流失熱達到最快的移走速度。(4)因為空氣冷卻，因此會增加雞隻對流失熱。
2. 除去不良氣體
除了冷卻作用外，水簾雞舍的另一功能是可以除去不良氣體，間接減少雞隻不良氣體所引起之呼吸道疾病、眼睛問題及其他疾病。例如減少細菌數、增加氧量均可使疾病減少。
三、水簾式雞舍環境下而使用之名詞
水簾式雞舍設計時將會遇到相當多的名詞，當然首先遇到的當為溫度(temperature)及相關的名詞，由於水簾系統內有水份蒸發之問題，因此必須瞭解溼度(humidity)，此型雞舍最主要之目的在於雞隻所產生熱(heat production)及雞舍內原有之熱強迫移走，因此牽涉到熱傳遞(heat transfer)，由於強迫通風，因此必須瞭解風扇(fan)、風扇相關之馬力(housepower)、抽風所生成之通風(ventilation)和壓力(Pressure)問題。要控制溫度應瞭解恆溫控制(thermostat)，牽涉到屋頂之隔熱，所以要瞭解隔熱(insulatian)，密閉所以要牽涉到雞舍內之光照(light)，特別是光照和雞隻產蛋和生長有密切關係。本節擬將這些名詞及現象做一解釋，以便於我們在計算及使用這些雞舍時可以較為方便。
(一)溫度
1. 乾球溫(dry bulb temperature)
一般水銀溫度計在球形部份沒有包裹東西情況下測得之溫度。
2. 溼球溫(wet bulb temprature)
一般水銀溫度計在球形部份包有浸溼的紗布，而紗布一端浸在小的水杯中，此溼球因水份蒸發帶走熱量使得溫度計上之溫度較乾球為低，當空氣中之水份飽和時(相對溼度＝100％)，溼球外之水份無法蒸發，此時溼球溫度等於乾球溫度。
3. 露點溫(dew point temperture)
由於溫度愈低，飽和空氣中所能含有的水份(或溼氣)愈少。因此任何特定溫度(A)空氣含有一定之水份(C)，如此時將溫度下降則空氣中含水量漸趨飽和，當降到某一溫度(B)時，空氣中水份達到飽和再降下去空氣中水份將凝結成露水，此B溫度為空氣中含有特定水量(C)之A溫度的露點溫度。簡言之露點溫度是樣本空氣中水份變成飽和時的溫度。
4. 溫度之量測
(1)玻璃溫度計
溫度量測方法相當多，最普遍的是利用水銀或酒精遇熱膨脹的原理所製作的玻璃溫度計，此種溫度計在過去也曾用於自動控制系統中，亦即在某一特定溫度(A)，玻璃內裝有金屬絲並有線引出玻璃外，而在較低溫度下也裝有此一金屬線。此兩線分別連於正負極上，當水銀溫度高到A點時，藉著水銀之傳導而將兩極接通，因此可開啟溫控之開關，但此種設計逐漸為以下兩種方法所取代。
(2)電流式溫度計(thermoelectric thermometer)
利用兩種不同之金屬所產生的電流，而電流隨不同溫度而迅速變化。兩種不同金屬稱之為熱電偶(thermocouple)，熱電偶可以比一般電線還細，由於電流可以傳送出去，因此可連到自動控制系統中。
(3)電阻溫度計(resistance thermometer)
利用金屬在溫度變化時所引起之電阻變化之原理而設計，也常用在自動量測系統中。
5. 溫度刻度
攝氏(℃)＝(華氏－32℉)×5／9
華氏(℉)＝攝氏×9／5＋32℃
凱氏(K)＝攝氏＋273°
(二)冷空氣重、熱空氣輕
由於熱脹冷縮的原理，冷縮使得單位體積內氣體較重。
(三)溼度(humidity)
一般溼度都是以相對溼度表示(relative humidity, RH)，但為表示含水量之絕對值時是以溼度率(humidity ratio)來表示。
1. 溼度率(humidity RH)
每單位(磅)乾空氣中所含之水重(磅)。
2. 相對溼度(relative humidity, RH)
相對溼度(RH)＝樣本空氣中所含水量／相同壓力、相同溫度下樣本空氣含水量飽和時所含水量
一般可以由乾球溫(db)─溼球溫(wb)所得之差查表而得(見表1)。在日常使用上要注意下列事項：
(1)相對溼度是在相同壓力、相同溫度下的比值，如果溫度降低同樣空氣中的相對溼度就會增高。
(2)相對溼度100％之較冷空氣，如進入較熱的空氣中，相對溼度就變低，例如經過水簾後空氣溫度較冷而相對溼度100％，當空氣進入雞舍後舍內溫度升高，則相對溼度又降低，因此雞舍內並不一定一直很潮溼，如果舍內溼度也是100％相對溼度，此時水份蒸發就困難，但仍可靠對流失熱。
(3)相對溼度差距愈大，蒸發作用愈快。
(四)熱能單位
1百萬卡(Mcal)＝1000仟卡(kcal)＝1000,000卡(cal)
1百萬大焦耳(MJ)＝1000仟焦耳(RJ)＝1,000,000焦耳(J)
1cal＝4.187J
1焦耳＝1瓦特×1秒
1仟瓦小時(Kilowatt hour KWh)＝3.6百萬焦耳(MJ)
1仟瓦小時(KWhr)＝3413BTU＝3.6
1英熱單位(1 British thermal unit)＝1.055仟焦耳KJ
1hp－hr＝2545BTU
1噸冷氣＝12000BUT／h
2BTU＝0.252Kcal(仟卡)＝1.055
(五)熱傳遞(heat transfer)
熱傳遞的方式包含兩大類四種方式：
1. 敏感性(Sensible heat loss)失熱或得到熱，包含：
(1)傳導(conduction)是熱能可能由分子傳送到另一分子。例如雞隻可將熱量經由冷的地面傳遞而失熱，又例如雞舍屋頂或牆壁受到陽光照射溫度升高，此時熱會慢慢傳到材料之內面，但不同材料有不同之傳熱效果，因此有的不易傳熱，成為很好之隔熱材料(絕緣材料insulator)，例如保麗龍、玻璃纖維等。
(2)對流(convection)是熱能可能由分子之移動而傳送熱。對流僅發生在液體或氣體，例如雞皮膚表面之熱量先傳到和雞表面接觸的空氣，此空氣變熱後會膨脹，膨脹後密度變低，因而變輕，輕的空氣往上升，其他外圍較冷且重的空氣就下來和雞皮膚接觸，如此週而復始的成為對流。
(3)輻射(radiation)靠電磁波完成熱能傳送。當物體表面熱時會產生電磁波而將熱輻射出去，基本上粗糙表面較光滑面放出或吸收較多之熱量，深暗色表面可較光亮面吸收較多之熱，例如雞舍屋頂採用粗糙而暗色的鍍鋅板會比光亮的表面易吸收熱而使得雞舍內較熱；又例如雞舍的擋風布簾外表如果是光亮的顏色，就比暗色來得不易吸收太陽光之熱，如此有利於雞舍內之涼爽。
以上三種敏感性熱傳方式，不但可失熱也可得到熱。
2. 非敏感性失熱(insensible heat lost)或蒸發失熱(evaporative heatlost)
水份蒸發時需要大量之熱，因此在蒸發時會帶走熱量，約為1044 BUT／1b，一般而言蒸發失熱依下列原則運作。
(1)相對溼度愈大蒸發愈快，套句俗語"空氣愈乾，蒸發愈快"。
(2)風速愈大蒸發愈快，例如水簾式雞舍通風速率快，則禽舍較涼爽。
(3)可供蒸發之表面積愈大，蒸發之量愈大，例如水簾式雞舍的水簾呈現蜂巢狀之目的就是在增加蒸發之表面積。又例如水簾如果水灑下來不均勻，就是蒸發面積變小，所以無法達到最大的之蒸發。
(4)溫度每升高11.1℃(20℉)，空氣可包容一倍之水。
3. 雞隻汗腺不發達，最大之蒸發是靠呼出之水蒸氣，因此雞舍內通風愈快就可使得雞呼出之水蒸氣不致聚集在雞附近而愈快移除，因此雞吸入之較乾空氣就愈多，如此雞就有較大之蒸發量。
4. 當相對溼度100％時無法蒸發，因此當水簾式"雞舍內"之相對溼度達到100％時，應關掉水簾保持通風，此時通風之目的在增加對流等之失熱。
5. 當看到雞舍內有凝結水時，並不百分之百代表雞合內相對溼度100％，有時候是因為牆壁溫度正好低到舍內溫度之露點溫度所以壁上結水珠。當然此時雞舍內之相對溼度也不會太低。
(六)雞所產生之熱量(heat production)
圖1和2分別為蛋雞和肉雞所產生的熱量，這些數據中要注意到都是每公斤體重之產熱量，因此在使用此資料時要乘上體重。由於雞隻會產生熱量，因此雞舍內之溫度除了由環境所導致外，也有部份是由雞本身所產生之熱量導致。
(七)雞隻生產最佳環境溫度
由圖3中可看出產蛋雞之最佳生產範圍大約在12─28℃左右。這些溫度之資料可以用在雞舍溫度設定上。
(八)風扇
通風和將不良氣體抽出就一定要風扇，風扇簡單分為軸式和離心式風扇兩類，一般離心式風扇較少用於禽舍，對於使用者而言，一個風扇最重要的資料是其通風量，通風量常以CFM(每分立方英呎的風量)或CMS(每秒立方公尺的風量)或cmm(每分立方公尺風量)，CFM÷60×0.0283m3＝CMS或CFM×0.0283m3＝cmm，通風量當然和馬力轉速及風扇大小有密切之關係，但是風扇因為設計的不同而通風量上有相當的差別，在美國是由AMCA(空氣流動控制協會)量測給予證書(不是所有美國公司都參與此項檢定，有些公司也只提供某些產品檢定)，對使用者而言另幾項重要之規格是風扇之外圍呎吋大小(裝置時需要)和使用馬力之多少(計算用電總量時需要)。
(九)恆溫(thermostats)、恆溼(humidistats)控制器
有了風扇還需要在定溫和定溼下控制風扇之運轉，在溫度方面甚至要接到微電腦或控制器控制不同溫度下控制不同之風扇在運轉。
(十)水簾
水簾設計上是以有最多之接觸表面積，使空氣在通風時有最大之蒸發效果，但同時也希望水簾對風的阻力最小。耐用也是水簾材料之重要考慮項目，目前大多使用化學物質保護的皺折性纖維素及白揚木纖維素。
(十一)隔熱(Insulation)
採用水簾設備其目的在於降低舍內之溫度，但如果雞舍本身隔熱設施不好，則水簾設備之效果將會打一折扣，因此將雞舍設計和隔熱有關事項列於下：
1. 屋頂下採用良好之隔熱材料，例如膨脹苯乙烯、乙酯、玻璃纖維等。
2. 布簾採用外表光亮(反輻射熱)且不易透熱之材料。
3. 水簾外設擋太陽直接照射之材料。
4. 雞舍長向東西、南北面之屋簷稍延長，以阻斷光直接照到北南兩面之布簾。
(十二)光照
一般量測時採用發光度Lux(1x)之單位。
1lux＝1lm／m2
1m為發光通量之單位
1lm＝1燭光源在1立弳所放出的發光通量。
一燭光為放出頻率540×1012Hz的單色輻射光的發光強度，1／2在該方向輻射強度為1／683W／w，一立弳(one steradian)(w)指在圓球表面上切成球半徑平方的面積，對圓球中心所形成的角度，這些說明對現場而言均不重要，重要在於知道發光度之單位為Lux(1x)，這在雞舍照明上相當重要，不只對蛋雞種雞重要，且對肉雞之飼養管理相當重要。(待續)
飼料營養雜誌(p.22∼30)─夏良宙、九八年七期