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高溫高濕環境下牛群畜舍降溫設備應用之簡述
王思涵
台灣地處亞熱帶地區，夏季長且高溫高濕。每年夏季對酪農而言是最具挑戰性的時段。熱緊迫會造成牛群很多負面效應產生，例如乾物質採食量、乳產量及繁殖效率等下降（Kadzere
et al., 2002）。以美國而言，每年因熱緊迫造成的經濟效益損失預估為9億（Collier et al.,
2006）。談到如何降低牛群熱緊迫，通常以畜舍設計為首要考量（即自然降溫法），包含自由式頸項夾（Freestall）、畜舍空間寬廣、高且深的屋簷及屋脊中央鏤空通風等。但，若環境屬於高溫高濕的狀況，溫度及其相對濕度就成了舒緩牛群熱緊迫最重要的主軸。其中，於畜舍內使用風扇設備（機械設備降溫法），可較有效改善牛群夏季熱緊迫。
熱緊迫的影響
熱緊迫的主要發生原因為其體熱產生高於其體熱散發之速度。高環境溫度會降低牛群採食量、乳產量及繁殖效率，甚至是影響乳成分組成。1940年起，乳產量因性能改進戲劇性的增加。高乳產量也意味著牛隻代謝增加，高代謝需求也等同更容易發生熱緊迫。更進一步，因為牛群熱緊迫造成夏季牛群站立時間延長導致跛腳的問題惡化。表1的資料顯示，在高溫高濕的環境條件下，僅利用畜舍建築設計進行自然降溫的費用相較於使用風扇搭配灑水的費用高，這說明在高THI環境下風扇與灑水做為降低畜舍溫度而言，是相對經濟的方式。
常見的降溫模式
目前美國高溫高濕的州境內乳牛場普遍依賴的降溫方式有以下幾項，自然（Natural）、機械隧道式（Mechanical-tunnel）及機械交叉式（Mechanical-cross）通風法。自然通風法以開闊邊牆設計，搭配伸展且開放通風的屋脊，刺激空氣流動如同利用熱循環的概念。相反的，無論機械隧道或交叉式通風法，即利用風扇系統的方式將空氣貫穿整個畜舍，隧道式即為風扇裝置於畜舍的寬面；交叉式則為風扇裝置於畜舍的長面。表2說明不同模式通風法的優缺點，機械隧道式法可以與自然通風法的畜舍合併使用，可以達到不錯的散熱效果（圖1）。近年來，有許多酪農會選擇機械交叉式的通風方式，主要是因為其畜舍的寬度有限且屋簷較低，風扇主要安裝於屋頂下方或傾斜式天花板下，這樣可以減少夏季時低屋簷之熱輻射對牛群的影響，冬季時也可降低屋簷結霜。
箱式風扇（Box fans）
箱式風扇(如圖2)是一種最簡單的循環扇樣式，體積比HVLS風扇小。在適合的安裝數量下，其可以有效的帶動畜舍內空氣流動。普遍來說，箱式風扇的尺寸在91至127公分間，安裝時每組91公分風扇至少間隔9米；127公分風扇至少間隔12米。除了需要有一定的角度向下以利於畜舍底面的空氣流動，建議對準牛床及餵飼道區可以達到比較好降溫效果。
高容量低速度風扇（High volume low speed, HVLS）
高容量低速度風扇(如圖4)對酪農來說是一項新的散熱設備選擇。HVLS屬於大型風扇，其尺寸介於4-7米間，可有效的節省能源且達到使畜舍空氣流動之目的。HVLS最大的優點為其能源利用效率，一組6米左右的風扇可帶動約125,000立方英吋/分
（Cubic Feet Per Minute,
CFM）之空氣對流，這約為使用6-7台走道式傳統風扇之空氣對流量。多數的HVLS具備1馬力（horsepower，HP）之馬達，以相同帶動空氣對流量而言，HVLS僅需要花費六速箱式電扇的三分之一能源。根據威斯康辛大學（University
of Wisconsin, UW）最近的報告顯示，HVLS風扇費用大約為每日30元台幣（14.5kWh per day at
0.07/kWh）。HVLS在低流速下可移動大量的直流空氣，約300mph（260-280英尺/分鐘），可將空氣對流貫穿整個畜舍。反之，箱式風扇可提供高風速在每個單位面積內，但缺點是遺漏許多無對流空氣之區域。箱式風扇雖是一項舒緩熱的不錯選擇，但因其能源效率差，可能會導致夏季電費顯著增加。HVLS可全年度使用，夏季可利用空氣對流降低畜舍內溫度；冬季藉由空氣對流帶動屋簷上方的熱空氣循環至畜舍地面處。HVLS產生的噪音較小且可減少鳥或飛蚊蟲出現的機會。
HVLS建議安裝於天花板下4.8-5.4米處且每組間隔15-18米，安裝位置以牛床及餵飼道區為主。此風扇在吹動過程中會擺動，安裝時應注意支撐穩固性及擺動時空間的預留。HVLS風扇每組含安裝的價錢約12-15萬間；六速箱式風扇每組則約6,000-9,000元，安裝HVLS前期的投資成本較高，但就節能的效率計算，約2-3年就可以打平與使用箱式風扇的價格差距。另，HVLS因為風速可調整，其使用年限相較於箱式風扇久，平均壽命至少10年。
安裝HVLS時，建議搭配自動風速控制系統，此有利於當季節變化時之風速大小調整且可減少人力。酪農安裝此系統時，最常見的問題是為了省錢而未依照建議安裝數量，導致此風扇降溫效果大幅減少。圖3為HVLS風扇帶動畜舍內風速變化圖，顏色愈深表示風速愈強，可以明顯的看出來，風扇四周部分因為帶動空氣流動的緣故，風速較大，而右上方顏色最深部分為邊牆空氣進出口，為風速最大的點。這也再次說明適當的HVLS風扇安裝地點可以有效的提高畜舍內空氣流動的速度。
若在經費考量下，風扇建議安裝於畜舍的優先順序為，等待區>圍產期牛群區（接近分娩）>產後及病牛區>初產牛區>高產區>低產區。當畜舍溫度高於20℃時建議利用自動控制啟動風扇運轉，但綜合溫度與濕度間的關係時，當THI高於68是較為準確可作為畜舍內熱緊迫的指數，且也可延長風扇的壽命。
風扇與灑水設備搭配時要注意幾點，灑水頭建議安裝於等待及餵飼區，餵飼區之安裝位置須注意避開噴灑至頸項夾及飼糧，以避免引起牛群健康問題的產生。半圓形（180度）灑水頭每組間隔1.8-2.4米且每次灑水量約為1.2公升；圓形（360度）灑水頭每次灑水量則為0.09公升。表3.說明在不同溫度下建議之灑水間距，溫度愈高停等時間愈短。
藉由這幾篇報告內容可我們了解，高溫高濕環境下該如何利用降溫設備來舒緩牛隻熱緊迫，期能提供給酪農朋友作為參考，順利度過炎炎夏日。
參考文獻
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