环境的改善与控制-2.ppt

第三节 畜舍的保温和隔热 一、建筑材料的物理特性,1导热系数（） 是表示材料传导热量能力的热物理指标。其单位为W/mK（瓦米开）或kcal/mh（千卡米小时度） 2蓄热系数（S） 是表示建筑材料贮藏热量能力的热物理指标。单位为w/m2K（或kcalm2h）。 3容重（） 指材料在自然状态下单位体积的重量，单位为kg/m3。,4.水分特性,吸水性 指材料在水中能吸收水分，并当自水中取出时能保持这些水分的性质。 吸湿性 当周围空气的湿度变化时，材料的湿度也随着变化的性质，叫吸湿性。 透水性 材料在水压力作用下，能使水透过的性质，称为透水性。 耐水性 材料在长期饱和水作用下，强度不降低或不严重降低的性质，称为耐水性。,二、围护结构的传热,热阻（R） 指空气层或材料层阻止热传递能力的热物理特性指标。它的单位为m2K/W，即当结构两侧温差为1K时，通过每平方米面积，传出1W热量所需要的小时数。材料层的热阻等于材料的厚度与它的导热系数的比值，即： R = / 式中R为单一材料层的热阻（m2k/w）；为材料层的厚度（m）；为材料的导热系数（wmk）。多层材料的热阻等于各种材料的热阻值之和。,围护结构总热阻,若将围护结构内外表面空气层的热阻称为内表面热转移阻（Rn）和外表面热转移阻（Rw），材料层的热阻为R，则围护结构总热阻（R0）为： R0 = Rn+R + Rw 以总传热系数（K）表示，则为：,外围护结构内外表面换热阻 Rn和Rw,有天花板的平屋顶，若为通风良好的空气间层，其空气热阻可不予考虑。这种空气间层的间层温度可取外气温度，表面换热阻（Re）为0.080K/（kJ/h）。 有天花板的坡屋面，其隔热层主要设计在天花板上，屋面多为波形瓦，这种空气间层的间层温度亦可取外气温度，其表面换热阻（Re）为0.023K/（kJ/h）。,三、畜舍的保温和供暖,外围护结构的保温 ：内表面温度比舍内露点温度高1。 工艺设计中 舍温要求的最低生产界限、相对湿度标准作为舍内计算温度和湿度， 提出墙和屋顶内表面温度n的最低允许值墙n tl，屋顶n （tl十1）,围护结构最小总热阻,F(tn-tw)/R0= t F /Rn t = 7 t td (露点温度) tn :设计舍内温度 HR:设计相对湿度 tw：设计舍外温度,Rn,Rw,R1,R2,R3,R0,计算,Ro min = n（ti-to）Ri /t 式中，Ro min：围护结构最小总热阻，K/（kJ/h）；ti：冬季舍内计算温度，。肥育猪舍取ti13；to：围护结构冬季舍外计算温度，；n：温差修正系数，外墙、平屋顶及直接接触室外空气的楼板等，1.00； 带通风间屋层的平屋顶，坡屋顶闷顶等 0.90；Ri：围护结构内表面换热阻，0.032K/（kJ/h）。t：室内空气与围护结构内表面之间的允许温差，通常取为7。,基本情况,哈尔滨地区-威斯康星 屋顶热阻为4.4m2K/W ，墙体热阻为2.64 m2K/W ； 加拿大-畜舍建筑的舍外设计温度为12.2的地区（相当京津地区）， 屋顶热阻要求为2.12 m2K/W ，墙体热阻为1.76 m2K/W ，比我国京津地区民用住房必要的热阻（屋顶0.63 m2K/W ，墙体0.49 m2K/W ）还要高出35倍。,建筑防寒措施,畜舍样式 畜舍的朝向 门窗设计 门窗的热阻值较小。单层木窗的Ro值为0.172m2K/W，仅为一砖厚(240mm)，内粉刷砖墙热阻值的13强。 减少外围护结构的面积 畜舍地面的保温 l.16wmK 畜舍的供暖,加强防寒管理,调整饲养密度 利用垫草 控制湿度 冬季通风占畜舍失热比重：不采暖舍40%以上 采暖舍高达80%。 控制气流、防止贼风 在冬季，舍内气流由0.1m/s增大到0.8m/s，相当于舍温降低6。冬季舍内气流速度应控制在0.10.2m/s。 利用温室效应,四、畜舍的防暑与降温,1夏季低限热阻（R0xd） 就是保障内表面温度不超过该允许值的热阻，称为“夏季低限热阻”，以R0xd表示，单位为m2KW。 屋顶传入的热，以及畜体产生的热量 在建筑热工设计规范中，规定一般房间的外围护结构内表面温度n，允许比舍内气温tn高2，而舍内气温tn允许比舍外气温tw高1。我国尚无畜牧建筑热工标准，确定内表面温度可以此为依据。 R0xd = n（ tn- tw ）Rn /t,2.总延迟时间（0） 是指畜舍外围护结构内表面温度的峰值比舍外综合温度的峰值推迟的时间，以0表示，单位为小时。 总延迟时间0越长，人畜感到越舒适。建议畜舍的总延迟时间采用810小时。,建筑防暑与绿化,通风屋顶 建筑遮阳 采用浅色、光平外表面 深黑色、粗糙的油毡屋面，对太阳辐射热的吸收系数为0.86，红瓦屋面和水泥粉刷的浅灰色光平墙面均为0.56，白色石膏粉刷的光平表面为0.26。 加强舍内通风的建筑措施 设置凉棚：辐射热负荷减少3050%，769W/m2减弱到526 W/m2，相当于使平均辐射温度从67.2降低到36.7。 绿化遮阳。,遮荫,通风,畜舍的降温,喷淋与喷雾 蒸发垫（湿帘） 也叫湿帘通风系统。 冷风设备 地能利用装置,第四节 畜舍通风与换气,畜舍通风换气是畜舍环境控制的第一要素。 （1）在夏季加大气流促进畜体的散热使其感到舒适，缓和高温影响；（通风） （2）排除畜舍中的污浊空气（尘埃、微生物和有毒有害气体），防止畜舍内潮湿，改善畜舍空气环境质量。 （换气）,畜舍通风方式,自然通风是设进、排风口（主要指门窗），靠风压和热压为动力的通风。开放舍可采用自然通风。 机械通风是靠通风机械为动力的通风。封闭舍必须采用机械通风。,物质平衡方程,Gdt = V d+ Vedt G：二氧化碳产生量（m3/s）； V：畜舍的容积（m3）； Ve：换气量（m3/s）； ：舍内外二氧化碳浓度差（m3/ m3）； t：时间（s）,最低换气量,在初始条件t=0时=0，积分系数为Ve/G，在t时间后舍内二氧化碳浓度积聚至Ct，舍外二氧化碳浓度Co，则=Ct Co；经过充分长时间后，二氧化碳浓度达到安定值Ci时，则下面的关系成立： Ve = G/(Ci-Co) 我们把舍外二氧化碳浓度视为定值Co= 0.034%，舍内二氧化碳浓度Ci为设定值，Ci=0.3%或Ci=0.2%，只要知道二氧化碳的产生量，则可以计算保持空气卫生环境之最低换气量。,实用公式,1945年Brody推断动物平均每产生24.6kJ热量就会呼出0.001m3的二氧化碳，1981年Bruce换算为4.510-8m3/sW，1983年Scott试验证实其可行性。 保证Ci为0.2%，0.3%，0.5%之换气量计算式： V0.2 = 2.7110-2QHP； V0.3 = 1.6910-2QHP ； V0.5 = 9.6610-3QHP 其中，V0.2、V0.3、V0.5 ：舍内二氧化碳浓度保持0.2%、0.3%、0.5%水平时的换气量（m3/h）。 QHP：舍内所有家畜的产热量之和（kJ/h）。,畜舍的热平衡,Qa + Qe + Qs + Qw + Qvo = Qb + Qvi 式中：Qa ：家畜的显热散热量；Qe：舍内电器的散热量；Qs：采暖热量；Qw ：结露释放出的显热量（+）或水汽蒸发消耗的显热量（-）；Qvo：入气的显热量；Qb：畜舍外围护结构的失热量；Qvi：排气的显热量。 Qb = Qa + Qs + Qvo Qvi。,换气失热和围护传热,不采暖条件下热平衡方程,FKt = Qa/(ti-to)-1.005Ve/ 外围护结构主要包括：屋顶、墙壁、窗、门、基础5部分，FKt 为各围护结构面积和总传热系数的乘积和（FiKi）, 一般说来畜牧科技人员，提出设计参数包括最低换气量（Ve），畜栏及平面布局及相应面积、提出门、窗、墙壁、屋顶的各部分的尺寸，因此，围护结构各部分的面积（F）也就被确定了，余下来的工作就是选材、根据导热系数、确立围护结构的材料层厚度、复合，试算出各部分传热系数（K），使之符合根据上式计算之FKt值的要求。,采暖热量,当仅仅依赖围护结构隔热不能满足要求时候（FKt为负值），或者隔热要求过高，技术经济上难以承受情况下，补充采暖则成为必要环境调节手段。补充采暖热量可用下式计算： Qs = （FKt+1.005Ve/）（ti-to）- QHP,最大换气量的计算,在不使用制冷系统的条件下，企图将舍内气温降到舍外气温以下很困难，人们期待着提供最大换气量带走家畜产生的水汽和热量，并且有利于在家畜周围形成较大气流促进家畜散热以减少热应激之危害。 舍内外气温之差越少，换气量需求越大，相应引起与运转费用和设备费关联的经济问题，通常温差13即视为适宜。 Vmax =（QHP/t KFt）/1.005 式中，Vmax ：最大换气量（m3/h）；t ：舍内外温差（），13。,“非典安全隔离病房”,一个20平方米左右的全封闭房间，内有一间独立的卫生间，头顶的空调送风口清风徐来，紫外线消毒灯投射出荧荧的蓝光。环顾四周，清一色的浅象牙塑钢墙壁，同色系的地板，小小的床头灯与背景音乐按钮传递出温馨的人性化气息这间20平方米左右的病房可用4天时间建成。 一负压运行， 二引入清新空气 三通风代替敞开式通风 四 空调环境,第五节 畜舍的采光,自然光照 人工照明,入射角和透光角,入射角 25 透光角 5 Htg Sl htg( - )S2 故上两式可改写为： H0.466 Sl h0.364 S2,H,h,S1,S2,h。 90- (-)。 为当地的地理纬度； 为赤纬 (太阳光线垂直照射地点与地球 赤道所夹的圆心角）。,第六节 畜舍的给排水,粪尿量,据统计，每头家畜一天的粪尿量与其体重之比，牛为79%，猪为59%，鸡为10%；生产1kg牛奶所排出的污水约为12kg，生产1kg猪肉所排出的污水约为25kg。,畜牧场粪污：家畜粪尿、垫料及清扫用水 新鲜的羊、鸡粪含水量约为75% 马粪79%，呈固态，易于清除， 少用或不用垫料也易保持舍内清洁与干燥。 牛、猪粪便含水量较高，不含垫料一般分别高达88%及91%,一、地形图,地形图是地图的一种，它可表示地物的平面位置，地势高低起伏等地理状况。为了合理地利用地形和改造地形，以适应畜牧场的环境卫生要求，需要在地形图上对地形进行具体地分析研究。 地形图上均绘制有等高线，可将地面坡度划分出0-0.5，0.5-2.0，2-5等地区范围。 地形图上标明有分水线