第8章-畜舍环境控制

第八章畜舍环境的改善与控制

家畜环境卫生学第八章畜舍环境的改善与控制

第一节畜舍类型和特点畜舍的类型按墙的设置可分为：完全开放式、（敞棚式、凉棚式、凉亭式）

、半开放式、有窗式和无窗式。见P142图8-2所示按畜舍屋顶形式可分为：单坡式、双坡式、联合式、半钟楼式、钟楼式和拱顶式。见P143图8-3所示按人工对畜舍调控程度分为：开放式和密闭式两种。一、开放式畜舍开放式畜舍按开放式程度分为：完全开放式畜舍（敞棚式、凉亭式）、半开放式畜舍和有窗式畜舍三种。1.完全开放式畜舍也称敞棚式、凉篷式或凉亭式畜舍，畜舍只有端墙或四面无墙，这类畜舍多适用于炎热及温暖地区。2.半开放式畜舍

指三面有墙，正面全部敞开或有半截墙的畜舍。通常敞开部分朝南，冬季保证阳光照入舍内，而在夏季只照屋顶。有墙部分在冬季起挡风作用。在我国华中地区应用较广。3.有窗式畜舍指通过墙体、窗户、屋顶等围护结构形成全封闭状态的畜舍形式，具有较好的保温隔热能力，便于人工控制舍内环境条件。在我国北方各地应用最广。二、密闭式畜舍密闭式畜舍又称为无窗畜舍，是指舍内的环境条件完全靠人工调控。这种畜舍内环境容易控制，自动化程度高，省人工、生产效率高，在电能便宜、劳动力昂贵的发达国家应用较多。除上述两类常见的畜舍形式外，还有大棚式畜舍、拱板结构畜舍、复合聚苯板组装畜禽舍、被动式太阳能猪舍等多种建筑形式，但这些不常见。三、畜舍的选择畜舍样式的选择主要根据当地的气候和家畜种类及饲养阶段确定，我国畜舍选择开放式较多，密闭式较少。一般热带气候区域选用完全开放式畜舍、寒带气候区域选择有窗开放式畜舍，牛以防暑为主，幼畜以防寒为主。畜舍式样选择可参考P147表8-2。第二节畜舍的保温和隔热畜舍防寒防暑性能，很大程度上取决于其外围护结构的保温隔热性能。外围护结构的保温隔热性能又与其建筑材料的物理特性密切相关。一、建筑材料的物理特性1.建筑材料的温热特性

(1)导热系数（λ）是表示材料导热能力的热物理量指标。其单位为W/(m·K)。导热性越强，保温隔热能力越差，反之亦然。多数材料的λ值范围在0.029～3.5W/(m·K)之间，建筑上习惯把λ值小于0.23W/(m·K)的材料称为保温材料。(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W/(m2·K)。材料蓄热系数大，吸收和容纳的热量多，材料层面温度波动就小，导热延迟时间也长。2.建筑材料的空气特性(1)容重（ρ）

指材料在自然状态下单位体积的重量，单位为Kg/m3。容重小，孔隙多，保温隔热性能好。芦苇、稻草、锯末、炉灰等因其孔隙多充满空气，而空气的导热系数仅为0.023W/(m·K)，因此而保温隔热性能好。(2)透气性

也是衡量材料隔热能力的一个指标，透气性好，隔热能力差。连通的、粗孔的材料保温隔热性能不如密闭的微孔材料。3.建筑材料的水分特性

当建筑材料孔隙中的空气被水取代时，因水的导热系数0.58W/(m·K)是空气的24倍，故潮湿材料的导热能力显著增大。(1)吸水性指材料在水中吸收水分后，离开水后能保持水分的能力。(2)吸湿性当周围空气湿度发生变化时，材料吸收空气中水分的能力。(3)透水性

材料在水压力下，使水透过的性质。(4)耐水性材料长期在饱和水作用下，强度不降低或不严重降低的性质。材料的水分特性，不仅影响材料的保温隔热性能，而且影响材料的硬度。因此，在建筑施工中采取严格的防潮措施具有重要意义。二、围护结构的传热围护结构的传热是指热量由其温度较高的一侧传递到较低一侧的过程。热量由围护结构传入或传出的过程中，要遇到围护结构材料的阻碍作用。所以，围护结构的保温隔热能力，常用热阻来衡量。热阻（Ｒ）是指空气层或材料组织热传递能力的热物理特性指标。它的单位为㎡·K/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：

δ

R=——

λ式中

R—单一材料层的热阻（㎡·K/W

）

δ—材料层的厚度（m）

λ—材料的导热系数W/(m·K)

多层材料的热阻等于各种材料的热阻值之和。由此可以看出，要使围护结构的保温隔热性能达到设计要求，可选择传热系数小的材料，或增加材料层厚度，使通过材料层的热量减少。也就是说，无论是在寒区为使舍内热量不致散失，还是在热区避免外界热量传入，都要求畜舍外围护结构必须具备一定的热阻。畜舍外围护结构的传热，与畜舍内外的温差和围护结构的面积成正比，与外围护结构的总热阻值成反比。三、畜舍的保温和供暖畜舍的保温和供暖主要包括外围护结构的保温设计、建筑防寒设计、畜舍供暖以及加强管理设施。1.外围护结构保温设计

畜舍的保温设计，要根据地区气候差异和畜种气候生理的要求，选择适当的建筑材料和合理的畜舍外围护结构，使围护结构总热阻值达到基本要求，这是畜舍保温隔热的基本措施。冬季低限热阻值

在生产实践的建筑热工设计中，一般根据冬季低限热阻来确定围护结构的构造方案。所谓冬季低限热阻值是指保证围护结构内表面温度不低于允许值的总热阻，以“Rd0”表示，单位为㎡·K/W

。在工业与民用建筑设计规范中，对相对湿度大于60%，且不允许内表结露的房间，墙的内表面温度要求在冬季不得低于舍内的露点温度tl在选择墙和屋顶的建筑方案时，尽量选择导热系数小的材料。畜牧工作者不必要求掌握如何设计计算，但要提出畜舍对舍温要求的最低生产界限和舍内相对湿度的标准。2.建筑防寒措施(1)选择适宜防寒的畜舍建筑形式严寒地区适宜选择有窗式或密闭式畜舍；冬暖夏热地区可以选择半开放式畜舍；对耐寒不耐热的成年奶牛来说，可选择钟楼式或半钟楼式畜舍。(2)畜舍的朝向畜舍朝向不仅影响采光，而且与冷风侵袭有关。设计畜舍朝向时，应根据本地风向频率，结合防寒、防暑要求，确定适宜朝向。适宜选择畜舍纵墙与冬季主导风向平行或成0°～45°角的朝向，可减少冷风渗入。(3)门窗设计门窗的热阻值较小，而且门窗逢会造成冷风渗入，开启门窗也会损失热量。因此，寒冷地区在能保证采光和通风的前提下，尽量少设门窗；北侧和西侧冬季迎风面尽量不设；必须设的要加门斗。(4)减少外围围护结构的面积畜舍单位时间的热量损失与外围护结构面积成正比，故减少外墙和屋顶的面积是有效的防寒措施。在保证通风和采光的前提下，适当加大畜舍的跨度(一般不超过8米)，可以减少外围护结构的面积。对寒区畜舍吊装顶棚，或屋顶铺设炉灰、锯末、珍珠岩等，是加大屋顶热阻值的有效方法。(5)畜舍地面保温地面保温、隔热性能，直接影响到平养畜禽的体热调节，也关系到畜舍的热量散失。直接铺设在土地上的地面，其材料的导热系数都大于1.16W/(m·K),统称为非保温地面。为了增强地面保温性能，可在地面中铺设导热系数小于1.16W/(m·K)的保温层，铺设了保温层的地面，叫保温地面。3.畜舍的供暖

如果采取各种措施仍不能达到舍温要求的时候，

就需要采取供暖措施。畜舍供暖有集中供暖和局部供暖。4.加强防寒保暖(1)增加饲养密度在不影响饲养管理和舍内卫生状况的前提下，适当加大舍内畜禽饲养密度，增加产热。(2)利用垫草垫草保温吸湿，可改进冷硬地面的温热特性。(3)控制湿度尽量控制和降低舍内湿度，最高不能超过80%。(4)控制气流防止贼风实际施工中要保证结构严密，防止冷风渗透；冬天要设挡风障，控制换气量，防止气流过大。(5)利用温室效应防寒窗户敷加透明塑料薄膜，防冷风渗入，充分利用太阳辐射，形成温室效应而保暖。四、畜舍的防暑与降温

畜舍的防暑设计包括外围护结构隔热设计、畜舍防暑措施和畜舍降温设备设计。1.外围护结构的隔热设计

畜舍外围护结构隔热性能由夏季低限热阻(Roxd)、低限总衰减度(vod)和总延迟时间(ξo)

来衡量。(1)夏季低限热阻是指保证夏季外围护结构内表面温度最高不超过允许值的热阻，称为夏季低限热阻，以Roxd

表示。(2)低限总衰减度舍外综合温度振幅与外围护结构的内表面的温度振幅的比值，称为“总衰减度”，以vod表示。一般外围护结构内表面的温度振幅允许值不超过2.5℃，那么保证畜舍内表面温度振幅不大于2.5℃的总衰减度，称为低限总衰减度。(3)总延迟时间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延迟的时间，以ξo表示，单位为小时。总延迟时间越长，人畜感到越舒服。畜舍总延迟时间以8～10小时为宜。2.建筑防暑与绿化(1)建筑防暑

建筑防暑包括通风屋顶、建筑遮阳、浅色光平外表面和加强舍内通风。①通风屋顶将屋顶做成双层，靠中间空气的气流流动带走传入的热量，有热压通风和风压通风等。见P155图8-6。②建筑遮阳一切可以遮断太阳辐射的设施与措施统称为遮阳。加长屋檐是常用的方法。

③采用浅色光平外表面白色石膏粉刷的外表面比黑色粗糙油毡屋面防热辐射要强得多。④加强舍内通风的建筑措施自然通风的畜舍设置地窗、天窗（钟楼式）、通风屋脊等，是加强畜舍通风的有效措施。(2)设置凉棚设置凉棚可使家畜得到的辐射热负荷减少30～50％。凉棚一般以长轴东西向配置效果好。(3)绿化防暑

绿化是最经济有效的防暑措施，绿化不仅其遮阳作用，还具有缓和热辐射、降低环境温度的意义。草地可吸收80%的太阳光辐射，树木可以遮挡50～90%的太阳辐射；另外植物的蒸腾作用和光合作用可以吸收太阳辐射而降低气温。3.畜舍降温

在炎热条件下，当围护结构隔热、建筑防暑和绿化措施不能满足降温要求时，还需要采取其他设备和设施降温。(1)蒸发降温主要通过淋浴、喷雾和蒸发垫(湿帘)等降温。蒸发降温在干热地区效果较好；在高温高湿地区则不明显。(2)冷风设备冷风机是一种喷雾与冷风相结合的设备。(3)机械制冷也就是通过空调机制冷。第三节畜舍通风与换气畜舍通风的目的有两个：一是炎热夏季通过通风加大气流，促进畜体散热；二是排除舍内污浊空气和水汽。畜舍通风方式有：(1)自然通风设有进、排风口，通过风压和热压为动力通风。(2)机械通风通过通风机械和设备进行通风。一、畜舍通风换气量的确定

通风换气量的确定，主要根据畜舍内产生的二氧化碳、水汽、热能计算，但通常是根据家畜的通风换气参数来确定。1.根据畜舍通风换气参数计算通风量

通风换气参数是畜舍通风设计的主要依据，各种家畜的通风换气参数详见P160表8-5。2.根据畜舍二氧化碳计算通风量根据舍内家畜产生的二氧化碳总量，求出每小时需有舍外导入多少新鲜空气，可将舍内聚集的二氧化碳冲淡至家畜环境卫生学规定范围。根据二氧化碳计算通风量的公式为：

mK

L=————

C1–C2式中L—畜舍所需通风换气量(m3/h)

K—每头家畜的二氧化碳产量(L/h)

m—舍内家畜头数C1—舍内空气中二氧化碳允许含量(1.5L/m3)C2—舍外大气中二氧化碳允许含量(0.3L/m3)

通常根据二氧化碳算得的通风量，往往不足以排除舍内的水汽，只适用于温暖干燥地区，对于潮湿地区特别是寒冷地区，应根据水汽和热量来计算。3.根据水汽计算通风换气量

通过由舍外导入比较干燥的新鲜空气，以置换舍内潮湿空气。Q

L=————

q1–q2式中L—排除水汽每小时需导入的新鲜空气(m3/h)

Q—舍内产生水汽量的总和(g/h)

q1—舍内湿度适宜时的水汽含量(g/m3)

q2—舍外大气水汽含量(g/m3)4.根据热平衡要求计算通风换气量

以热量计算通风换气量是根据热平衡原理，其热平衡方程如下：

Q=Δt（L×1.3+ΣKF）+W式中Q—家畜产生的可感热(kJ/h)

t—舍内外空气温差(℃)

L—通风换气量(m3/h)

1.3

—空气的热容量[kJ/(m3

℃)]

K

—外围护结构的总导热系数

F—外围护结构的面积(m3)

W—地面水分蒸发所耗热能（按家畜总产热10%计算，猪按25%计）通过上式求得通风换气量为：Q–ΣKF

×Δt–W

L=————————

1.3×Δt

5.畜舍通风换气次数

畜舍通风换气次数=L/V式中L—通风换气量(m3/h)

V—畜舍容积(m3)二、畜舍的自然通风

自然通风是指依靠自然界的风压或热压，产生空气流动，通过畜舍外围护结构的空隙所形成的空气交流。1.自然通风的原理自然通风的动力为风压或热压。风压通风适当风吹向建筑物时，迎风面风压大形成正压，背风面风压小形成负压，由于存在压力差，风从正压区开口流入，有负压区开口排出，而形成自然通风。见P162图8-10热压通风即舍内空气受热膨胀上升，在高处形成高压区，若屋顶有开口或缝隙，空气就会自动排出；舍内下部因冷空气受热不断上升，形成了空气稀薄的负压区，舍外较冷的新鲜空气不断流进来补充，如此循环，形成了自然通风。见P162图8-112.自然通风设计

（略）三、畜舍的机械通风

机械通风又叫强制通风，它克服了自然通风受外界风速变化、舍内外温差等因素，可依据不同气候、不同畜禽种类设计理想的通风量和舍内气流速度。对于大型密闭式畜舍，尤为必要。1.畜舍中常用风机类型

主要是轴流式风机，有时也有离心式风机。(1)轴流式风机这种风机所吸入的空气和送出的空气的流向与风机叶片轴的方向平行。轴流式风机的特点：噪音小、排风量大、可送风也可排气。(2)离心式风机这种风机运转时，气流靠叶片的旋转形成的离心力驱动排出，空气进风机是与叶片轴平行，离开风机时变成垂直方向。送风不具可逆性，由于外壳阻力，故风压较大，所以噪音也较大。由于风压大，故适合于集中送热风或送冷风。2.机械通风方式

分为正压通风、负压通风和联合通风三种。(1)正压通风（也叫进风式通风）是指风机将舍外新鲜空气强制送入舍内，使舍内气压增高，舍内污浊空气经风口自然排出的换气方式。(2)负压通风（也叫排风式通风）是指通过风机抽出舍内空气，造成舍内空气压力小于舍外，舍外空气通过进气口流入舍内。(3)联合式通风（也叫混合式通风）是一种同时采用机械送风和机械排风的通风方式。常用于大型密闭式畜舍。第四节畜舍的采光

畜舍的光照根据光源分为自然光照和人工光照.

一、自然采光的控制

自然光照取决于通过畜舍开露部分或窗户透入太阳直射光和散射光的量，而进入舍内光量与畜舍的朝向、舍外情况、窗户的面积、入射角与透光角、玻璃的透光性、舍内反光面、舍内设置与布局等诸多因素有关。采光设计的任务就是通过合理设计窗户的位置、形状、数量和面积，保证畜舍的自然光照要求。1.确定窗户的位置(1)根据畜舍窗户的入射角与透光角窗口入射角是指畜舍中央一点至窗口上缘的直线与地面水平线的夹角。入射角越大，射入舍内光量越大。要求入射角不小于25°。

透光角是指畜舍中央一点至窗口上缘和窗口下缘引出的两条直线的夹角。透光角越大，采光越多。畜舍的透光角要求不小于5°。(2)根据太阳高度角和方位角确定

太阳高度角是指太阳照射到地面的射线与地平面的夹角。

太阳高度角的变化，直接影响到通过窗口进入舍内的直射光量。当入射角等于冬至日的太阳高度角时，可使冬至前后有较多的直射光线进入舍内；当透光角小于当地夏至日的太阳高度角时，就可避免夏季太阳直射光进入舍内。

太阳方位角是指太阳直射地面光线在地面上的投影与正南方向的夹角。2.窗户面积的计算

窗口面积按采光系数计算。采光系数是指窗户的有效面积与舍内的地面面积之比。采光系数越大，进入舍内的光量就越多。采光系数可按下列公式计算