家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)：第八章 畜舍環(huán)境的改善與控制

第八章畜舍環(huán)境的改善與控制外圍護(hù)結(jié)構(gòu)畜舍的外墻、屋頂、門窗和地面構(gòu)成了畜舍的外殼，稱為畜舍的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。第一節(jié)畜舍的基本結(jié)構(gòu)一、基礎(chǔ)和地基保證畜舍堅固、耐久和安全。足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性防止畜舍因沉降（下沉）防不均勻沉降而引起裂縫和傾斜。基礎(chǔ)畜舍地面以下承受畜舍的各種荷載并將其傳給地基的構(gòu)件。自重、舍內(nèi)固定在地面和墻上的設(shè)備、屋頂積雪等碎磚三合土、灰土、毛石總荷載、地基的承載力、土層的凍脹程度及地下水位高低地基地基是基礎(chǔ)下面承受荷載的那部分土層，有天然地基和人工地基之分。簡易畜舍或小型畜舍可直接建在天然地基上。足夠的厚度，且組成一致、壓縮性（下沉度）小而勻（不超過2～3cm）、抗沖刷力強(qiáng)、膨脹性小、地下水位在2m以下，且無侵蝕作用。砂礫、碎石、巖性土層粘土、黃土富含植物有機(jī)質(zhì)的土層、填土在施工前經(jīng)過人工處理加固的稱為人工地基二、墻墻是基礎(chǔ)以上露出地面的部分，將畜舍與外部空間隔開的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)。重量占畜舍建筑物總重量的40～65%造價占30～40%失熱量占35～40%承重墻、隔斷墻（或隔墻）外墻、內(nèi)墻。縱墻或主墻，端墻或山墻。功能堅固、耐久、抗震、耐水、防火、抗凍；結(jié)構(gòu)簡單、便于清掃、消毒保溫與隔熱性能防潮、防水：抹面、散水（0.6～0.8m、坡度2%、勒腳高約為0.5m）磚、石、土、混凝土等。雙層鋼板中間夾聚苯板或巖棉等保溫材料的板塊，即彩鋼復(fù)合板作為墻體，效果較好。三屋頂和天棚屋頂是畜舍頂部的承重構(gòu)件和圍護(hù)構(gòu)件。作用是承重、保溫隔熱和防水。1．單坡式屋頂2．雙坡式屋頂3．聯(lián)合式屋頂4．鐘樓式和半鐘樓式屋頂5．拱頂式屋頂

6．平屋頂、哥德式、鋸齒式、折板式天棚，又名頂棚、天花板天棚是將畜舍與屋頂下空間隔開的結(jié)構(gòu)。加強(qiáng)畜舍冬季的保溫和夏季的防熱，利于通風(fēng)換氣。天棚上屋頂下的空間稱為閣樓，也叫做頂樓。8～10m跨度：天棚：墻=2：118～20m：2.5：1在天棚上鋪設(shè)足夠厚度的保溫層（或隔熱層）結(jié)構(gòu)嚴(yán)密（不透水、不透氣）是保溫隔熱保證膠合板、礦棉吸音板、草泥、蘆葦、草席天棚。凈高指舍內(nèi)地面至天棚的高，柁下高。四地面地面也叫地平，指單層房舍的地表構(gòu)造部分，多層房舍的水平分隔層稱為樓面。畜床

1）堅實、致密、平坦、有彈性、不硬、不滑；2）有利于消毒排污；

3）保溫、不冷、不滲水、不潮濕；

4）經(jīng)濟(jì)適用?；炷恋孛妗⑼恋孛?、三合土地面、磚地面、木地面等奶牛50%的時間躺在牛床上牛、馬舍坡度為1～1.5%，豬舍為3～4%。補(bǔ)救方案1）畜舍不同部位采用不同材料的地面，如畜床部采用三合土、木板，而在通道采用混凝土；2）采用特殊的構(gòu)造，即地面的不同層次用不同材料，取長補(bǔ)短，達(dá)到良好的效果；3）鋪設(shè)廄墊，在畜床部位鋪設(shè)橡皮或塑料廄墊在國外已用于地面的改善，并收到良好效果。鋪木板、鋪墊草也可視為廄墊。五、門、窗門主要作用是交通和分隔房間，有時兼有采光和通風(fēng)作用；窗戶的主要作用是采光和通風(fēng)，同時還具有分隔和圍護(hù)作用。外門與內(nèi)門：高度為2.0～2.4m；牛、馬為1.2～1.5m；豬、羊0.8～1.2m，雞為0.25～0.30m。畜舍門應(yīng)向外開，門上不應(yīng)有尖銳突出物，不應(yīng)有木檻，不應(yīng)有臺階。為了防止雨雪水淌入舍內(nèi)，畜舍地面應(yīng)高出舍外20～30cm。舍內(nèi)外以坡道相聯(lián)系。窗木窗、鋼窗和鋁合金窗外開平開窗、懸窗窗的面積、位置、形狀、和數(shù)量等，應(yīng)根據(jù)不同的氣候條件和家畜的要求，合理進(jìn)行設(shè)計。采光、通風(fēng)與保溫?zé)o窗畜舍，目的是為了更有效地控制畜舍環(huán)境；但前提是必須保證可靠的人工照明和可靠的通風(fēng)換氣系統(tǒng)，要有充足可靠的電源。第二節(jié)畜舍類型和特點墻：涼棚式（敞棚式）、開放式、半開放式、有窗式和無窗式畜舍屋頂：單坡式、雙坡式、聯(lián)合式、半鐘樓式、鐘樓式和拱頂調(diào)控：開放式和密閉式北京農(nóng)業(yè)大學(xué)簡易節(jié)能開放型雞舍東北農(nóng)業(yè)大學(xué)保溫簡易豬舍

中國畜舍建筑氣候分區(qū)

張岫云氣候區(qū)域1月份7月份平均濕度（％）建筑要求畜舍種類Ⅰ區(qū)－10～－30℃5～26℃—防寒、保溫、供暖有窗式或密閉式Ⅱ區(qū)－5～－10℃17～29℃50～70冬季保溫、夏季通風(fēng)有窗式或密閉式或半開放式Ⅲ－2～11℃27～30℃70～87夏季降溫、通風(fēng)防潮有窗式、半開放或敞棚式Ⅳ10℃以上27℃以上75～80夏季防暑降溫、通風(fēng)、隔熱遮陽有窗式、半開放或敞棚式Ⅴ5℃以上18～28℃70～80冬暖夏涼，有窗式、半開放或敞棚式Ⅵ5～20℃6～18℃60防寒有窗式或密閉式Ⅵ－6～29℃6～26℃30～55防寒有窗式或密閉式第三節(jié)畜舍的保溫和隔熱

一、建筑材料的物理特性

1．導(dǎo)熱系數(shù)（λ）

是表示材料傳導(dǎo)熱量能力的熱物理指標(biāo)。其單位為W/m·K（瓦／米·開）或kcal/m·h·℃（千卡／米·小時·度）

2．蓄熱系數(shù)（S）

是表示建筑材料貯藏?zé)崃磕芰Φ臒嵛锢碇笜?biāo)。單位為w/m2·K（或kcal／m2·h·℃）。

3．容重（ρ）

指材料在自然狀態(tài)下單位體積的重量，單位為kg/m3。

4.水分特性

吸水性指材料在水中能吸收水分，并當(dāng)自水中取出時能保持這些水分的性質(zhì)。吸濕性當(dāng)周圍空氣的濕度變化時，材料的濕度也隨著變化的性質(zhì)，叫吸濕性。透水性材料在水壓力作用下，能使水透過的性質(zhì)，稱為透水性。耐水性材料在長期飽和水作用下，強(qiáng)度不降低或不嚴(yán)重降低的性質(zhì)，稱為耐水性。二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱熱阻（R）指空氣層或材料層阻止熱傳遞能力的熱物理特性指標(biāo)。它的單位為m2·K/W，即當(dāng)結(jié)構(gòu)兩側(cè)溫差為1K時，通過每平方米面積，傳出1W熱量所需要的小時數(shù)。材料層的熱阻等于材料的厚度與它的導(dǎo)熱系數(shù)的比值，即：R=δ/λ式中R為單一材料層的熱阻（m2·k/w）；δ為材料層的厚度（m）；λ為材料的導(dǎo)熱系數(shù)（w／m·k）。多層材料的熱阻等于各種材料的熱阻值之和。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)總熱阻若將圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面空氣層的熱阻稱為內(nèi)表面熱轉(zhuǎn)移阻（Rn）和外表面熱轉(zhuǎn)移阻（Rw），材料層的熱阻為∑R，則圍護(hù)結(jié)構(gòu)總熱阻（R0）為：R0=Rn+∑R+Rw以總傳熱系數(shù)（K）表示，則為：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面換熱阻

Rn和Rw季節(jié)單位墻屋頂?shù)蹴擱nRwRnRwRnRw冬季夏季m2·k/wm2·k/w0.1150.1150.0430.05370.1150.14330.0430.05370.1150.1720.0860.172有天花板的平屋頂，若為通風(fēng)良好的空氣間層，其空氣熱阻可不予考慮。這種空氣間層的間層溫度可取外氣溫度，表面換熱阻（Re）為0.080㎡K/（kJ/h）。有天花板的坡屋面，其隔熱層主要設(shè)計在天花板上，屋面多為波形瓦，這種空氣間層的間層溫度亦可取外氣溫度，其表面換熱阻（Re）為0.023㎡K/（kJ/h）。三、畜舍的保溫和供暖外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫：內(nèi)表面溫度比舍內(nèi)露點溫度高1℃。

工藝設(shè)計中舍溫要求的最低生產(chǎn)界限、相對濕度標(biāo)準(zhǔn)作為舍內(nèi)計算溫度和濕度，提出墻和屋頂內(nèi)表面溫度τn的最低允許值［墻τn

＞tl，屋頂τn

＞（tl十1）］

圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小總熱阻F(tn-tw)/R0=ΔtF/RnΔt=7Δt>td(露點溫度)tn:設(shè)計舍內(nèi)溫度HR:設(shè)計相對濕度tw：設(shè)計舍外溫度RnRwR1R2R3R0計算Romin=n（ti-to）Ri/Δt式中，Romin：圍護(hù)結(jié)構(gòu)最小總熱阻，㎡K/（kJ/h）；ti：冬季舍內(nèi)計算溫度，℃。肥育豬舍取ti＝13℃；to：圍護(hù)結(jié)構(gòu)冬季舍外計算溫度，℃；n：溫差修正系數(shù)，外墻、平屋頂及直接接觸室外空氣的樓板等，1.00；

帶通風(fēng)間屋層的平屋頂，坡屋頂悶頂?shù)?/p>

0.90；Ri：圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱阻，0.032㎡K/（kJ/h）。Δt：室內(nèi)空氣與圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面之間的允許溫差，℃，通常取為7。城市名稱舍外計算溫度[℃]平均相對濕度城市名稱舍外計算溫度[℃]平均相對濕度城市名稱舍外計算溫度[℃]平均相對濕度呼瑪－3969銀川1557南京－374哈爾濱－2666西寧－1350合肥－373長春－2363蘭州－1160廬山－870沈陽－1958太原－1253鄭州－559石家莊－856北京－950武漢－277阿壩－1257天津－957泰山

－1652海拉爾－3469濟(jì)南－752濰坊－853通遼－2048南岳－780康定－765烏魯木齊-2275西安－566拉薩

－635基本情況哈爾濱地區(qū)-威斯康星屋頂熱阻為4.4m2?K/W，墻體熱阻為2.64m2?K/W；加拿大-畜舍建筑的舍外設(shè)計溫度為－12.2℃的地區(qū)（相當(dāng)京津地區(qū)），屋頂熱阻要求為2.12m2?K/W，墻體熱阻為1.76m2?K/W，比我國京津地區(qū)民用住房必要的熱阻（屋頂0.63m2?K/W，墻體0.49m2?K/W）還要高出3～5倍。建筑防寒措施畜舍樣式

畜舍的朝向

門窗設(shè)計

門窗的熱阻值較小。單層木窗的Ro值為0.172m2?K/W，僅為一磚厚(240mm)，內(nèi)粉刷磚墻熱阻值的1／3強(qiáng)。

減少外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積

畜舍地面的保溫

l.16w／m·K畜舍的供暖

加強(qiáng)防寒管理

調(diào)整飼養(yǎng)密度利用墊草控制濕度冬季通風(fēng)占畜舍失熱比重：不采暖舍40%以上采暖舍高達(dá)80%?？刂茪饬?、防止賊風(fēng)在冬季，舍內(nèi)氣流由0.1m/s增大到0.8m/s，相當(dāng)于舍溫降低6℃。冬季舍內(nèi)氣流速度應(yīng)控制在0.1～0.2m/s。利用溫室效應(yīng)

四、畜舍的防暑與降溫

1．夏季低限熱阻（R0xd）就是保障內(nèi)表面溫度不超過該允許值的熱阻，稱為“夏季低限熱阻”，以R0xd表示，單位為m2·K／W。屋頂傳入的熱，以及畜體產(chǎn)生的熱量在建筑熱工設(shè)計規(guī)范中，規(guī)定一般房間的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度τn，允許比舍內(nèi)氣溫tn高2℃，而舍內(nèi)氣溫tn允許比舍外氣溫tw高1℃。我國尚無畜牧建筑熱工標(biāo)準(zhǔn)，確定內(nèi)表面溫度可以此為依據(jù)。2.總延遲時間（ξ0）是指畜舍外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的峰值比舍外綜合溫度的峰值推遲的時間，以ξ0表示，單位為小時。總延遲時間ξ0越長，人畜感到越舒適。建議畜舍的總延遲時間采用8～10小時。建筑防暑與綠化

通風(fēng)屋頂建筑遮陽采用淺色、光平外表面深黑色、粗糙的油氈屋面，對太陽輻射熱的吸收系數(shù)為0.86，紅瓦屋面和水泥粉刷的淺灰色光平墻面均為0.56，白色石膏粉刷的光平表面為0.26。加強(qiáng)舍內(nèi)通風(fēng)的建筑措施設(shè)置涼棚：輻射熱負(fù)荷減少30～50%，769W/m2減弱到526W/m2，相當(dāng)于使平均輻射溫度從67.2℃降低到36.7℃。綠化遮陽。遮蔭通風(fēng)畜舍的降溫噴淋與噴霧蒸發(fā)墊（濕簾）也叫濕簾通風(fēng)系統(tǒng)。冷風(fēng)設(shè)備地能利用裝置第四節(jié)畜舍通風(fēng)與換氣畜舍通風(fēng)換氣是畜舍環(huán)境控制的第一要素。（1）在夏季加大氣流促進(jìn)畜體的散熱使其感到舒適，緩和高溫影響；（通風(fēng)）（2）排除畜舍中的污濁空氣（塵埃、微生物和有毒有害氣體），防止畜舍內(nèi)潮濕，改善畜舍空氣環(huán)境質(zhì)量。（換氣）畜舍通風(fēng)方式自然通風(fēng)是設(shè)進(jìn)、排風(fēng)口（主要指門窗），靠風(fēng)壓和熱壓為動力的通風(fēng)。開放舍可采用自然通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)是靠通風(fēng)機(jī)械為動力的通風(fēng)。封閉舍必須采用機(jī)械通風(fēng)。物質(zhì)平衡方程Gdt=Vdσ+σVedt

G：二氧化碳產(chǎn)生量（m3/s）；V：畜舍的容積（m3）；Ve：換氣量（m3/s）；σ：舍內(nèi)外二氧化碳濃度差（m3/m3）；t：時間（s）最低換氣量在初始條件t=0時σ=0，積分系數(shù)為Ve/G，在t時間后舍內(nèi)二氧化碳濃度積聚至Ct，舍外二氧化碳濃度Co，則σ=Ct–Co；經(jīng)過充分長時間后，二氧化碳濃度達(dá)到安定值Ci時，則下面的關(guān)系成立：

Ve=G/(Ci-Co)我們把舍外二氧化碳濃度視為定值Co=0.034%，舍內(nèi)二氧化碳濃度Ci為設(shè)定值，Ci=0.3%或Ci=0.2%，只要知道二氧化碳的產(chǎn)生量，則可以計算保持空氣衛(wèi)生環(huán)境之最低換氣量。實用公式1945年Brody推斷動物平均每產(chǎn)生24.6kJ熱量就會呼出0.001m3的二氧化碳，1981年Bruce換算為4.5×10-8m3/sW，1983年Scott試驗證實其可行性。保證Ci為0.2%，0.3%，0.5%之換氣量計算式：：V0.2=2.71×10-2QHP；

V0.3=1.69×10-2QHP

；

V0.5=9.66×10-3QHP

其中，V0.2、V0.3、V0.5

：舍內(nèi)二氧化碳濃度保持0.2%、0.3%、0.5%水平時的換氣量（m3/h）。QHP：舍內(nèi)所有家畜的產(chǎn)熱量之和（kJ/h）。畜舍的熱平衡

Qa+Qe+Qs+Qw+Qvo=Qb+Qvi

式中：Qa

：家畜的顯熱散熱量；Qe：舍內(nèi)電器的散熱量；Qs：采暖熱量；Qw

：結(jié)露釋放出的顯熱量（+）或水汽蒸發(fā)消耗的顯熱量（-）；Qvo：入氣的顯熱量；Qb：畜舍外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的失熱量；Qvi：排氣的顯熱量。

Qb=Qa+Qs+Qvo–Qvi。

換氣失熱和圍護(hù)傳熱Qvi–Qvo=Cp（Ve/υ）（ti-to）

式中：Cp：空氣的定壓比熱（1.005kJ/kgDA）；Ve：換氣量（m3/h）；ti：舍內(nèi)氣溫，to：舍外氣溫，υ：舍內(nèi)外氣溫平均值時的空氣比容積（m3/kgDA）。

Qb=FKt（ti-to）

式中：F：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總面積；Kt：外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平均總傳熱系數(shù)。不采暖條件下熱平衡方程FKt=Qa/(ti-to)-1.005Ve/υ

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括：屋頂、墻壁、窗、門、基礎(chǔ)5部分，F(xiàn)Kt

為各圍護(hù)結(jié)構(gòu)面積和總傳熱系數(shù)的乘積和（ΣFiKi）,一般說來畜牧科技人員，提出設(shè)計參數(shù)包括最低換氣量（Ve），畜欄及平面布局及相應(yīng)面積、提出門、窗、墻壁、屋頂?shù)母鞑糠值某叽?，因此，圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的面積（F）也就被確定了，余下來的工作就是選材、根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)、確立圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料層厚度、復(fù)合，試算出各部分傳熱系數(shù)（K），使之符合根據(jù)上式計算之FKt值的要求。采暖熱量當(dāng)僅僅依賴圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱不能滿足要求時候（FKt為負(fù)值），或者隔熱要求過高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上難以承受情況下，補(bǔ)充采暖則成為必要環(huán)境調(diào)節(jié)手段。補(bǔ)充采暖熱量可用下式計算：

Qs=（FKt+1.005Ve/υ）（ti-to）-QHP

最大換氣量的計算

在不使用制冷系統(tǒng)的條件下，企圖將舍內(nèi)氣溫降到舍外氣溫以下很困難，人們期待著提供最大換氣量帶走家畜產(chǎn)生的水汽和熱量，并且有利于在家畜周圍形成較大氣流促進(jìn)家畜散熱以減少熱應(yīng)激之危害。舍內(nèi)外氣溫之差越少，換氣量需求越大，相應(yīng)引起與運(yùn)轉(zhuǎn)費用和設(shè)備費關(guān)聯(lián)的經(jīng)濟(jì)問題，通常溫差1~3℃即視為適宜。Vmax=（QHP/Δt–KFt）υ/1.005式中，Vmax

：最大換氣量（m3/h）；Δt：舍內(nèi)外溫差（℃），1~3℃?！胺堑浒踩綦x病房”一個20平方米左右的全封閉房間，內(nèi)有一間獨立的衛(wèi)生間，頭頂?shù)目照{(diào)送風(fēng)口清風(fēng)徐來，紫外線消毒燈投射出熒熒的藍(lán)光。環(huán)顧四周，清一色的淺象牙塑鋼墻壁，同色系的地板，小小的床頭燈與背景音樂按鈕傳遞出溫馨的人性化氣息……這間20平方米左右的病房可用4天時間建成。

一負(fù)壓運(yùn)行，二引入清新空氣三通風(fēng)代替敞開式通風(fēng)四空調(diào)環(huán)境第五節(jié)

畜舍的采光

自然光照人工照明

入射角和透光角入射角α>25透光角β>5H＝tg

α

?Slh＝tg(α-β)·S2故上兩式可改寫為：

H≥0.466Sl

h≤0.364S2

βαHhS1S2h。＝90°-(δ-ф)。ф為當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?；δ為赤?太陽光線垂直照射地點與地球赤道所夾的圓心角）。第六節(jié)

畜舍的給排水

糞尿量據(jù)統(tǒng)計，每頭家畜一天的糞尿量與其體重之比，牛為7～9%，豬為5～9%，雞為10%；生產(chǎn)1kg牛奶所排出的污水約為12kg，生產(chǎn)1kg豬肉所排出的污水約為25kg。

家畜種類產(chǎn)糞量（kg/頭·天）產(chǎn)尿量（kg/頭·天）乳用牛肉用牛豬25153643雞肉