第五章牧场的建筑设计

第五章.畜舍设计重点：（1）畜舍的基本结构和要求（2）畜舍保温隔热、通风、采光设计难点：（1）保温隔热、通风设计方法（2）设计图的绘制第一节.畜舍的主要结构及其作用外围护结构：屋顶和外墙组成畜舍的外壳，将畜舍的空间与外部隔开，称外围护结构。屋顶墙体一、基础1.概念指墙突入土层的部分，是墙的延续和支撑（决定了墙和畜舍的坚固和稳定性）。2.作用承载重量。3.要求（1）坚固、耐久。（2）防潮、抗震、抗冻。（3）具有一定的宽度和深度。一般基础应比墙宽10-15厘米；基础的深度应据畜舍的总荷重、地基的承载力、土层的冻胀程度及地下水而定。2地基：基础下承载荷重的那部分土层冻账层基础墙注意：基础要大放脚，加大其底面积以使压强不超过地基的承重力。地基具有足够的强度和稳定性防止墙的裂缝和倾斜屋顶地面二、墙是畜舍的主要结构。对舍内的温湿度状况保持起重要作用（散热量占35-40%）。1.功能：承重；隔离；保温隔热。2.形式凉亭式；开放式；有窗式；无窗式4凉亭式开放式畜舍有窗式3.要求：（1）坚固耐久、抗震防火、耐水。（2）结构简单，便于清扫消毒。（3）良好的保温隔热性能。（4）防水防潮处理。防潮措施：用防水耐久材料抹面，保护墙面不受雨雪侵蚀；做好散水和排水沟；设防潮层和墙围。三、屋顶1.作用：（1）承重（屋架承重或硬山搁檩不设屋架）。（2）防水、防风沙。（3）保温隔热（其意义大于墙体）。102.形式（1）坡屋顶。（2）平屋顶。（3）拱形屋顶。（4）钟楼或半钟楼屋顶。（5）歌德式屋顶3.要求（1）耐久、耐火、防水、保温、光滑、不透气（最好设置天棚）。（2）承重。（3）结构简便，造价便宜。4.屋顶高度（畜舍内的高度以净高来表示）指地面到天棚高度。一般地区净高3-3.5米，严寒地区为2.4-2.7米。12上玄腹杆下玄人字形屋顶的屋架木屋架（瓦、木檩条）钢筋混泥土（木或钢檩条、瓦）钢屋架（钢檩条、轻质瓦）四、地面1.意义影响畜舍内的小气候影响卫生状况影响畜体及产品的清洁影响家畜的健康及生产力。2.要求（1）坚实、致密、平坦、有弹性、不硬不滑。稍有坡度，牛舍1-1.5%；猪舍3-4%。（2）有足够的抗机械能力和各种消毒液和消毒方式的能力。（3）温暖、不透水。（4）粪尿及污水及时排出。五、门窗1.门（1）外门（家畜进入；生产过程；意外情况将家畜搬出）：宽1.5-2米（羊舍2.5-3米）、高2-2.4米（2）内门：宽0.7-1米；高1.8-2米。寒冷地区设置门斗。附：建筑材料的基本特性热工特性温热特性空气特性水分特性一、温热特性1.导热性：表示热从物体（材料）的一侧通过本身厚度向另一侧传递的能力。表示导热性的指标：（1）导热系数（λ）：表示当物体厚度1m，两表面温差1°C时，1h内1m2面积传导的热量。常用的一个指标。（w/m.h.°C）导热系数在0.12以下的材料称为隔热材料。如稻草0.09；建筑毛毡0.06；加气混凝土0.12；封闭的空气`间层0.06，半封闭的0.07。材料的导热性决定于材料的成分、构造、空隙率、含水量及发生热传导时的温差。•总传热系数（K）：表示当舍内外温差1度时，每1h内通过1平米面积的畜舍外围护结构传导的热量。是设计或判断畜舍结构保温隔热性能的好坏的一个指标。20（2）热阻（R0）：当热通过畜舍外围护结构传递时受到的阻力。即当结构两侧温差1度，通过每平方米面积传出1J热量所需要的小时数。21热阻是总传热系数的倒数材料的厚度同他的导热系数的比值就是材料层的热阻。R0热阻（m2.°c/w）δ材料的厚度（m）λ材料的导热系数（w/m.h.°C）0R外围护结构由多种材料组成，其热阻为各层材料的热阻之和。iiiRRRRR...33221132124外围护结构的总热阻：Rn内表面换热阻（内表面的换热系数an）Rw外表面换热阻（外表面的换热系数aw）层流边界层的热阻称为表面换热阻。表面换热阻受季节、风速、壁面光滑情况等多种因素影响，一般采用经验值。wnRRRR025围护结构冬季夏季anawRnRwanawRnRw外墙屋顶吊顶8.78.75.823.323.35.80.1150.1150.1720.0430.0430.1728.77.05.818.618.65.80.1150.1430.1720.0540.0540.172262.蓄热性；贮藏热的能力。蓄热系数：是指当表面温度波动1ºc，1外围护结构在24h内吸入和散发的热量。单位是w/m2.ºc材料蓄热系数越大，吸收和容纳的热量越多，外围护结构内表面温度波动小，舍内最高温度出现的时间迟。27（二）空气特性建材的保温性能与强度在很大程度上取决于空气特性。指标：（1）容重（γ）：指材料在自然状态下单位体积的重量（kg/m3）。（2）空隙率：材料中空隙所占的百分率。28选择材料注意：容重小、空隙多的材料，导热系数小（因充满空气，空气λ只有0.023）。多孔的、轻质的材料保温隔热性能好。封闭的、微孔的材料保温性能好于连同的、粗孔的材料（因为空气只有处于相对稳定状态时才能表现出隔热性能）。29（三）水分特性影响材料的保温隔热和材料的强度。1.吸水性。2.吸湿性。3.透水性。4.耐水性。选材注意：地面材料不透水；基础材料要耐水；墙体材料吸湿性要小30（四）几种材料的评价1.天然石料用途不太广泛注意：（1）导热性好，蓄热性好。（2）寒冷地区不宜使用。（3）炎热地区如能达到一定厚度具有较好的隔热作用，舍内温度上升迟。（4）铺地：冷地面、硬地面。312.砖用途广泛。一定强度，较好的耐火和耐久性，空隙率高，导热性小。但毛细管作用大，吸湿能力强。注意：（1）不宜作基础材料（2）注意防潮处理（3）砖墙厚，承重大，可使用空心砖、多孔砖。（4）砖地面冷地面、硬地面，但优于石料。3.加气混泥土块、土呸等。32第二节、畜舍的保温隔热我国畜舍简陋，保温隔热性能不良是影响畜舍环境及控制的主要原因。一、畜舍的保温（一）畜舍的防寒设计防寒必须从饲养管理、围护结构的保温设计、其它建筑防寒措施等多方面采取措施，仍不能满足要求，还需考虑供暖。1.设计指标围护结构的保温设计指标一般采用冬季低限热阻（R0.min），它是指畜舍在冬季正常使用并在必要时供暖的情况下，保证围护结构非透明部分的内表面温度不低于允许值的总热阻。经计算确定的围护结构构造方案的总热阻，必须大于或等于其冬季低限热阻。（1）计算冬季低限热阻按下式计算：（2）直接查表。查附表２畜舍外围护结构冬季低限热阻选用表可得。R0.min—冬季低限热阻(m2·℃/W）。tn一冬季舍内计算温度（℃），此温度与不同种或同种不同类群的畜禽对环境温度要求有关。查附表２舍内计算温度。tw—冬季舍外计算温度（℃），查附表３采暖室外计算温度。n—温差修正系数，与舍外直接接触的外围护结构取1；有吊顶的无望板或有望板的瓦、石棉瓦和瓦楞铁的坡屋面取0.9或0.8;与不供暖房间相邻的隔墙取0.7。A—考虑材料变形及热惰性（D）的系数，采用各种易压实和变形的保温材料的结构取1.2；D小于等于3.0的轻结构（除前者）取1.1;其他围护结构均取1.0。Rn—围护结构内表面换热阻（m2·℃／W）[△t]—舍内气温与外围护结构内表面温度的允许温差。建议畜舍采用舍内计算温度和相对湿度（RH，70%）情况下，舍内计算温度与露点温度（tl）之差（即tn–t1）作为墙的「△t」，而屋顶的「△t」则取tn–t1–1。][min.0tnARttRnwn）（举例：哈尔滨某育成鸡舍采用砖墙白灰水泥砂浆内粉刷，屋顶为石棉瓦顶，瓦下设容重l00kg/m3的聚乙烯泡沫塑料保温层，保温层下贴10mm厚石膏板。试确定砖墙和屋顶保温层的厚度（如求得砖墙厚度大于0.37m时，可考虑设保温层）。[解]：①绘墙和屋顶的简图，由附表可查出各层材料的导热系数λ并列出其厚度δ。墙的结构屋顶的结构②查出所需参数：育成鸡舍冬季舍内计算温度＝16℃；查附表得哈尔滨冬季舍外计算温度=-26℃；墙和屋顶的温差修正系数n均取1；A值分别取1.0和1.2；查表墙和屋顶冬季内表面换热阻Rn均为0.115m2.℃/W；[△t]按温度16℃和相对湿度70%计，得露点温度tl为10.6℃，则墙的[△t]=16−10.6=5.4℃，屋顶的[△t]=5.4−1=4.4℃③将有关参数代入上式分别计算墙和屋顶的冬季低限热阻值。WCmR/.89.04.5115.011]2616[2min.0）（墙WCmR/.32.14.4115.011]2616[2min.0）（屋顶④确定墙的砖砌厚度δ2：以求得的墙的R0.min值作为墙的总热阻值，查表墙的冬季内、外表面换热阻an=0.115和aw=0.043，将其与图1的有关值代入式，得：mRwRnR57.05698.081.0)1866.089.0(043.081.07.002.0115.089.0222211min.0墙砖墙计算的厚度已超过0.5m，可采用0.24m墙，内表面加聚乙烯泡抹塑料、钢丝网抹灰的构造方案。0.24m砖墙的热阻值为0.24/0.81=0.2963m2.℃/W，则聚乙烯泡抹塑料（λ=0.047）层厚度应为（0.89-0.1866-0.2963）×0.047≈0.02m⑤确定屋顶保温层厚度λ2：以求得的屋顶的R0.min值作为屋顶的总热阻值，查表屋顶的冬季内、外表面换热阻an=0.115和aw=0.043，将图的有关值代入式，得：mRwRnR060.00551.047.0)2075.032.1(043.033.001.0047.052.001.0115.032.122332211min.0（二）其它建筑设计防寒1.注重门窗设计，用隔热材料封闭门窗2.减少冷风渗透3.防护林设置（三）畜舍采暖。（四）其它饲养管理措施。二、隔热（一）隔热设计围护结构的隔热指标围护结构的隔热指标，一般是以夏季低限热阻(Rx0.min）控制围护结构内表面昼夜平均温度不超过允许值，以防止舍内过热。1.夏季低限限热阻（Rxo.min）可以通过下式计算：npnpzxRtttR1..min.0)(wpwpzaJtt..式中：Rxo.min夏季低限热阻。舍外综合温度昼夜平均值，按上式计算。舍内综合温度昼夜平均值，℃，查表取室外计算温度夏季空气调节日平均温度（tw,p）加1℃，即=tw,p+1。标准差值，如鸡舍取2℃。Rn围护结构内表面换热阻。ρ围护结构外表面对太阳辐射的吸收系数，与外表面颜色和光滑度有关。查表围护结构外表面吸收系数可得。J水平面辐射强度昼夜平均值。aw屋顶外表面换热系数。夏季低限热阻（Rxo.min）也可以利用附表4查得。pzt.pnt.1t（2）围护结构构造方案的确定[例]计算上例育成鸡舍屋顶夏季隔热所需保温层厚度。①查出有关数据tn,p：查表3－3得tw,p=25°C，则tn,p=25+1=26°C查有关哈尔滨市太阳辐射强度的资料（本鸡舍为坡屋顶，可按水平计以简化计算）得水平面辐射强度昼夜平均值Jp为277W/m2；查表得石棉瓦外表面吸收系数户为0.75；查表得夏季屋顶外表面换热系数aw为18.6、=25+0.75×277/18.6=36.17°C△t1一标准差值，鸡舍取2℃；Rn—查表得夏季屋顶内表面换热阻为0.143m2°C/W②计算该鸡舍屋顶夏季低限热阻将以上数据代入式，得：Rxo.min=m2°C/Wpzt.7272.0143.022617.36（3）校核并调整按冬季低限热阻确定的屋顶构造按该例冬季低限热阻确定的屋顶构造及有关参数为：石棉瓦、聚乙烯泡沫塑料石膏板的