家畜环境卫生学之热环境与动物热调节

第3章热环境家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第1页提要：热环境是指与动物热交换直接相关气候原因，包含温度、湿度、气流。热环境对动物生产和健康产生深刻影响，是影响动物生长、发育、繁衍最关键原因之一。本章在介绍与动物热调整相关概念基本上，系统阐述了热环境改变规律，分析了热环境对动物生产和健康影响基本规律，并叙述了提升不一样热环境中动物生产力技术与办法，主要内容：①阐述产热和散热机制，叙述影响产热和散热原因；②阐述等热区、临界温度等概念与理论及在动物生产中应用；③叙述空气温度、体温相关概念，分别叙述了高温与低温对动物生理机能、生产性能和健康影响规律，提出了提升酷热和严寒环境动物生产力技术办法；④阐述湿度和气流相关概念，叙述空气湿度和气流等环境因子改变对动物生理机能、生产性能和健康影响，提出合理组织通风，预防畜舍潮湿以提升动物生产力办法；⑤还叙述了空气热环境综合评价基本方法。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第2页气象（meteorology）是大气下层（对流层）所发生冷、热、干、湿、风、云、雨、雪、霜、雾、雷、电等各种物理现象和物理状态统称。气象原因在一定时间和空间内改变结果所决定大气物理状态如阴、晴、风、雨等称为“天气（weather）”。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第3页气候（climate）是指某地域多年所特有天气情况。所谓“小气候（miroclimate）”是指因为地表性质不一样，或人类和生物活动所造成小范围内特殊气候，比如农田、牧场、温室、畜舍等小气候。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第4页热环境（thermalenvironment）是指直接与家畜体热调整相关外界环境原因总和，包含热辐射、温度、湿度、气流等，它们是影响家畜健康和生产极为主要外界环境原因。热环境可表现为酷热、严寒或温暖、清凉。空气热情况取决于热辐射、气温、气湿和气流等原因综合作用。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第5页3.1.1.动物体温体温概念1、体温体温是指身体深部（体核）温度（deep-bodytemperatureorcoretemperature）,是衡量恒温动物热平衡唯一可靠指标。普通以直肠温度（rectaltemperature）作为内部体温代表。3.1.热环境与动物热调整家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第6页2、皮温（皮肤表面温度称为“皮温”（skintemperature）。平均体温可按公式4-1预计之：平均体温=0.7×直肠温度（Tr）+0.3×平均皮肤温度（Ts）(式4-1)因为皮温随部位而不一样,所以应依据不一样部位面积大小计算平均皮温(meanshintemperature)。平均皮温=0.25×T躯干上部+0.25×T躯干下部+0.32×T四肢上部+0.12×T四肢下部+0.02×T垂皮+0.04×T耳(式4-2)家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第7页体温改变不一样种类动物体温不一样，同一个类不一样品种、不一样年纪动物体温也稍有差异。动物体温差异与动物机体代谢强度和体表隔热能力相关。普通规律是代射强度高，体表隔热能力强动物体温较高，反之则体温较低；幼龄动物体温较高，成年动物体温较低。各种家畜正常体温见表4-1

家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第8页表4-1各种家畜直肠温度（rectaltemperatures）家畜种类直肠温度（OC）平均改变范围鸡（fowl)41.740.0~43.0鸭（duck）40.740.2~41.2鹅（goose）40.840.0~41.3兔（rabbit）39.538.6~40.1猪（pig）39.238.7~39.8肉牛（beafcattle）38.336.7~39.1乳牛（milkcow）38.638.0~39.3水牛（buffalo）37.836.1~38.5牦牛（yak）38.337.0~39.7黄牛（yellowcattle）38.237.9~38.6绵羊（sheep）39.138.3~39.9山羊（gaot）39.138.5~39.7家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第9页表4-1各种家畜直肠温度（rectaltemperatures）家畜种类直肠温度（OC）平均改变范围马（horse）37.637.2~40.7驴（donkey）37.436.4~38.4骡（mule）38.538.0~39.0骆驼（camel）37.834.2~40.7狗（dog）38.937.9~39.9猫（cat）38.638.1~39.2水貂（mink）40.239.7~40.8银狐（silverfox）4039.4~40.9豚鼠（cavy）39.539.0~40.0大白鼠（rat）3938.5~39.5小白鼠（mouse）3837.0~39.0家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第10页3.1.2.产热3.1.2.1.动物产热主要形式:1、基础代谢产热

是指动物处于饥饿、休息（静卧清醒）、温度适宜（20OC）、消化道没有养分可吸收、清醒、平静状态下产热量。成年动物不论体重大小，基础代谢产热量均能够下式预计：基础代谢=K1W0.75(kJ/d)(式4-5)式中：W为动物质量（kg）；K1为单位代谢体重平均基础代谢产热量（kJ/kg·d）。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第11页2、体增热当动物休息于舒式环境中，产热量取决于采食量。饥饿动物因采食而增加产热量被称为体增热(heatincrement,HI)。体增热也被称为“热增耗”、“增生热”或“特殊动力作用”。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第12页3、生产代谢产热

生产代谢产热是指动物生产产品如生长、繁殖、产乳、产蛋、产毛等或劳役而增加产热量。通常净能中能量在满足维持代谢需要后剩下部分用于生产产品，在动物产品形成过程中，一直伴伴随热量产生。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第13页4、活动产热

活动产热是指动物因起卧、站立、步行、自由运动、觅食、饮水、争斗、适应环境改变和其它生理活动等而增加产热量。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第14页3.1.2.2.影响动物产热原因1、年纪2、性别3、营养情况4、生产水平5、采食量6、活动量7、个体大小家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第15页3.1.3.散热3.1.3.1.动物散热方式1、辐射散热辐射（radiation）是指物体表面以电磁波形式连续释放能量过程，这种能量能够不经过中间介质而传递。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第16页温度大于绝对零度（0K或-273OC）任何物体都能放出辐射能，其辐射波长随辐射体温度升高而逐步变短。辐射散热是指动物与周围环境可度量距离内物体之间以电磁波形式进行热交换。动物首先经过长波辐射散热，另首先又从环境辐射得热。动物辐射散热减去环境辐射得热，才是净辐射散热家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第17页净辐射散热量主要取决于动物体表辐射面面积和辐射面温度与环境温度差。所以动物净辐射散热量能够下式表示之：Qr=Arσ（ε1T4bs-ε2T4a）（式4-8）式中：Ar是动物可发生辐射热交换体表面积（m2），σ是斯蒂芬-玻尔兹曼常数（5.67×10-8W/m2·K4）；ε1是动物体表发射率（emissivity）；ε2是环境发射率；Tbs是动物体表面温度（K）；Ta是环境平均辐射温度（K）。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第18页

Qr=Arσ（ε1T4bs-ε2T4a）从公式中能够看出：在其它原因一定情况下，当环境温度低于动物辐射面温度时，动物散失热量，其净辐射散热为正值；当环境温度高于动物辐射面温度时，动物取得热量，其净辐射散热为负值；当环境温度与动物辐射面温度相等时，动物失热，其净辐射散热为零。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第19页开氏温标（Kelvin）：以绝对零度为基点温度标尺。绝对零度即460℉/-273.15℃，在此温度下分子停顿运动（0℃＝273.15K）。T＝t℃+273开氏温标，用符号K表示。是建立在卡诺循环基础上热力学温标。要求摄氏零度以下273.15℃为零点，称为绝对零点。其分度法与摄氏温标相同（即绝对温标上相差1K时，摄氏温标上也相差1℃）；所不一样只是绝对温标上水冰点定为273.15K，沸点定为373.15K。当前中国已要求采取这种热力学温标。

家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第20页17,华伦海脱(DanielGabrielFarenheit)制订了华氏温标，温度测量有了共同标准,能够对不一样地点,不一样时间及各人所测量温度值进行比较。Farenheit曾发觉气压表水银柱高度随温度而改变，这就促使他开始对水银温度计进行研究在温度计上，0摄氏度对应32华氏温度。100摄氏度对应212华氏温度。将摄氏度转成华氏度，直接乘以9，除以5，再加上32即可。t=（F-32）×5/9家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第21页2、传导散热传导散热（heatlossofconduction）是指直接接触两物体经过分子或原子振动或旋转等将热量从高温处向低温处传递过程。空气是热不良导体，动物体表经过空气传导散失热热量有限。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第22页传导散热能够下式粗略表示：Qcd=AcdK（Tbs-Ta）（式4-10）式中：Qcd为传导散热量（W）；Acd为动物体表与冷物体直接接触有效面积（m2）；K为物体传热系数（W/m2·℃）；Tbs和Ta分别为动物体表和环境温度（℃）。

家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第23页3、对流散热对流（convection）是指流体如空气相对运动。对流散热是动物与流体（气体或液体）之间分子相对位移造成热传递。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第24页对流散热量取决于散热面面积和散热温度与空气温度之差，可粗略以下式表示之：Qcv=Acvh（Tbs-Ta）（式4-11）式中：Qcv为对流散热量；Acv为运动可供对流体表面积（m2）；h为对流系数（W/m2·℃）；Ta和Tbs分别为气温和体表温度（℃）。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第25页4、蒸发散热动物蒸发散热（Heatlossofevaporation）是指动物体表水从液态变为气态时吸收动物体热量过程。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第26页（1）皮肤蒸发

皮肤蒸发机制有二：一为渗透蒸发（diffusionevaporation），即皮肤组织水分经过上皮向外渗透，水分在皮肤表面蒸发。因为渗透蒸发不见有水滴，常称为“隐汗蒸发”（insensibleperspirationevaporation）。在普通天气条件下，人天天隐汗蒸发量为600~800ml，为呼吸蒸发二倍。另一个为出汗蒸发（perspirationevaporation）,即经过汗腺分泌，使汗液在皮肤表面蒸发。出汗多时，常见皮肤表面有水滴残留，故又称为“显汗蒸发”（sensibleperspirationevaporation）。家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第27页预计皮肤蒸发散热量理论公式为：Qe=AeKeVn（Pbs-Pa）式中：Qe为皮肤蒸发散热量（W）；Ae为有效蒸发面积（m2）；Ke为蒸发常数，V为风速（m/s）；n为风速指数；Pbs和Pa分别为皮肤表面及外界空气水汽压（mbar，1bar=100kPa）。

家畜环境卫生学之热环境与动物热调节第28页（2）呼吸道蒸发呼吸道黏膜湿润、温度高、水汽压大，空气水汽压普通相对较低，当水汽压较低空气经过呼吸道时，呼吸道黏膜水分子很轻易从空气中逸出而发生蒸发作用；预计呼吸蒸发散热量理公式为：Qre=KeVr（Pbs-Pa）式中：Qre为呼吸蒸发散热量（W）；Vr为呼吸量（L/h）；Ke、Pbs及Pa与前式相同。Ke为蒸发常数，Pbs和Pa分别为黏膜表面及外界空