第八章环境的改善与控制248张课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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/m,K,（瓦米开）或,kcal/m,h,（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/m,2,K,（或,kcal,m,2,h,）。,3容重（）,指材料在自然状态下单位体积的重量，单位为,kg/m,3,。,第三节 畜舍的保温和隔热一、建筑材料的物理特性 1,1,4.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。,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,2,二、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m,2,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：,R=,/,式中,R,为单一材料层的热阻（,m,2,k/w,）；为材料层的厚度（,m,）；为材料的导热系数（,w,m,k,）。多层材料的热阻等于各种材料的热阻值之和。,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,3,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（R,n,）和外表面热转移阻（R,w,），材料层的热阻为R，则围护结构总热阻（R,0,）为：,R,0,=R,n,+R+R,w,以总传热系数（K）表示，则为：,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,4,外围护结构内外表面换热阻R,n,和R,w,季 节,单 位,墙,屋 顶,吊 顶,R,n,R,w,R,n,R,w,R,n,R,w,冬季,夏季,m,2,k/w,m,2,k/w,0.115,0.115,0.043,0.0537,0.115,0.1433,0.043,0.0537,0.115,0.172,0.086,0.172,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）,。,外围护结构内外表面换热阻Rn和Rw季 节单 位墙屋 顶吊,5,三、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,t,l,，屋顶,n,（,t,l,十,1,）,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,6,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,围护结构最小总热阻F(tn-tw)/R0=t F/Rn,7,第八章环境的改善与控制248张课件,8,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,ti,13,；,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，,0.032,K/,（,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,。,计算Ro min=n（ti-to）Ri/t,9,城市名称,舍外计算温度,平均相对湿度,城市,名称,舍外计算温度,平均相对湿度,城市名称,舍外计算温度,平均相对湿度,呼玛,39,69,银川,15,57,南京,3,74,哈尔滨,26,66,西宁,13,50,合肥,3,73,长春,23,63,兰州,11,60,庐山,8,70,沈阳,19,58,太原,12,53,郑州,5,59,石家庄,8,56,北京,9,50,武汉,2,77,阿坝,12,57,天津,9,57,泰山,16,52,海拉尔,34,69,济南,7,52,潍坊,8,53,通辽,20,48,南岳,7,80,康定,7,65,乌鲁木齐,-,22,75,西安,5,66,拉萨,6,35,城市名称舍外计算温度平均相对湿度城市舍外计算温度,10,基本情况,哈尔滨地区-威斯康星,屋顶热阻为4.4m,2,K/W，墙体热阻为2.64 m,2,K/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 m,2,K/W，墙体热阻为1.76 m,2,K/W，比我国京津地区民用住房必要的热阻（屋顶0.63 m,2,K/W，墙体0.49 m,2,K/W）还要高出35倍。,基本情况哈尔滨地区-威斯康星,11,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,R,o,值为,0.172m,2,K/W,，仅为一砖厚,(240mm),，内粉刷砖墙热阻值的,1,3,强。,减少外围护结构的面积,畜舍地面的保温,l.16w,m,K,畜舍的供暖,建筑防寒措施畜舍样式,12,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0.1,0.2m/s。,利用温室效应,加强防寒管理 调整饲养密度,13,四、畜舍的防暑与降温,1夏季低限热阻（R,0,xd,）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R,0,xd,表示，单位为m,2,KW。,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t,n,高2，而舍内气温t,n,允许比舍外气温t,w,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。R,0,xd,=n,（t,n,-,t,w,）,Rn,/,t,四、畜舍的防暑与降温 1夏季低限热阻（R0 xd）就是保,14,2.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。,2.总延迟时间（0）是指畜舍外围护结构内表面温度的峰值,15,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,30,50%,，,769W/m,2,减弱到,526 W/m,2,，相当于使平均辐射温度从,67.2,降低到,36.7,。,绿化遮阳。,建筑防暑与绿化 通风屋顶,16,遮荫,遮荫,17,通风,通风,18,第八章环境的改善与控制248张课件,19,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,畜舍的降温喷淋与喷雾,20,第八章环境的改善与控制248张课件,21,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）,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,22,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。,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,23,物质平衡方程,Gdt=V d+Vedt,G,：二氧化碳产生量（,m,3,/s,）；,V,：畜舍的容积（,m,3,）；,Ve,：换气量（,m,3,/s,）；,：舍内外二氧化碳浓度差（,m,3,/m,3,）；,t,：时间（,s,）,物质平衡方程Gdt=V d+Vedt,24,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。,最低换气量在初始条件t=0时=0，积分系数为Ve/G，在t,25,实用公式,1945,年,Brody,推断动物平均每产生,24.6kJ,热量就会呼出,0.001m,3,的二氧化碳，,1981,年,Bruce,换算为,4.510,-8,m,3,/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：,V,0.2,=2.7110,-2,Q,HP,；,V,0.3,=1.6910,-2,Q,HP,；,V,0.5,=9.6610,-3,Q,HP,其中，,V,0.2,、,V,0.3,、,V,0.5,：舍内二氧化碳浓度保持,0.2%,、,0.3%,、,0.5%,水平时的换气量（,m,3,/h,）。,Q,HP,：舍内所有家畜的产热量之和（,kJ/h,）。,实用公式1945年Brody推断动物平均每产生24.6kJ热,26,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,。,畜舍的热平衡 Qa+Qe+Qs+Qw+,27,换气失热和围护传热,Qvi Qvo=Cp,（,Ve/,）（,ti-to,）,式中：,Cp,：空气的定压比热（,1.005kJ/kgDA,）；,Ve,：换气量（,m,3,/h,）；,ti,：舍内气温，,to,：舍外气温，,：舍内外气温平均值时的空气比容积（,m,3,/kgDA,）。,Qb=FKt,（,ti-to,）,式中：,F,：外围护结构的总面积；,Kt,：外围护结构的平均总传热系数。,换气失热和围护传热Qvi Qvo=Cp（Ve/）,28,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。,不采暖条件下热平衡方程FKt=Qa/(ti