中國西北地區(qū)肉牛舍冬季建筑熱環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王美芝，陳昭暉，李曉晨，劉繼軍

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193）

隨著我國肉牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，肉牛養(yǎng)殖將逐漸向規(guī)模化方向發(fā)展，加強(qiáng)肉牛生產(chǎn)基地建設(shè)是引導(dǎo)肉牛養(yǎng)殖的適度規(guī)模化經(jīng)營的重要措施［1］。肉牛產(chǎn)量、品質(zhì)與飼料配方、養(yǎng)殖模式，疫病及牛舍飼養(yǎng)環(huán)境密切相關(guān)。在中國北方寒冷地區(qū)的牛舍設(shè)計(jì)研究中，研究人員多從冬季提高舍內(nèi)溫度有利于肉牛日增重方面推薦對(duì)牛舍采用一定的保溫措施［2-4］。但是冬季牛舍過度保溫可引起舍內(nèi)通風(fēng)不足、濕度過大，從而引起牛不同程度的患有皮膚、感冒等疾病，生產(chǎn)性能下降，嚴(yán)重影響牛場的生產(chǎn)效益［5］，溫暖而濕度大的條件利于霉菌、細(xì)菌、腐朽菌的滋生，引起牛舍結(jié)構(gòu)中的木質(zhì)腐朽和鐵質(zhì)腐蝕［6］。中國新建大型牛舍的主體結(jié)構(gòu)材料以鋼結(jié)構(gòu)為主，因此，該種結(jié)構(gòu)的牛舍應(yīng)避免過度潮濕，即牛舍冬季不應(yīng)過度保溫。

西北地區(qū)甘肅酒泉附近擬建一存欄7800頭規(guī)模的肉牛養(yǎng)殖基地，該地區(qū)冬季室外平均風(fēng)速2.1 m／s，極端最低溫度-29.8℃，12月、1月和2月平均氣溫-7.0℃、-10.0℃和-3.2℃。西北產(chǎn)區(qū)是中國肉牛四大優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一，該地區(qū)肉牛養(yǎng)殖基地的肉牛生產(chǎn)是中國肉牛生產(chǎn)量的重要來源，而規(guī)?；娜馀ｐB(yǎng)殖基地牛舍的冬季飼養(yǎng)環(huán)境主要取決于牛舍建筑形式和通風(fēng)率。肉牛怕熱不怕冷。九十年代的熱應(yīng)激曾經(jīng)造成美國中西部肉牛場數(shù)千頭肉牛死亡［7］，但是在風(fēng)速為0.1 m／s，被毛厚度為10 mm情況下，500 kg和150 kg體重的肉牛的低臨界溫度可分別低至-20℃和-5℃［8-9］。肉牛舍的冬季舍內(nèi)溫度應(yīng)比舍外高3～5℃之內(nèi)，如果高于3～6℃，則應(yīng)加大冬季通風(fēng)率［6］。有研究表明，由于牛體自身散熱作用，丹麥舍飼牛舍舍內(nèi)平均溫度一般比舍外高1～3℃，舍內(nèi)溫度升高、通風(fēng)不足將引起舍內(nèi)濕度增大［10］。牛舍有害氣體排放還是一種重要的農(nóng)業(yè)排放源［11］，其中的NH3排放可導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化并危害人類健康［12］，而牛舍內(nèi)的NH 3和CH4的排放量隨 溫度的升 高而升 高［10，13-14］，因此，牛舍內(nèi)冬季溫度不宜過高。牛舍建筑形式及通風(fēng)設(shè)計(jì)方案將直接影響建成后的牛舍冬季環(huán)境，為保證建成后的大型肉牛舍冬季環(huán)境滿足一定的要求，必須能夠預(yù)測建成后舍內(nèi)的冬季環(huán)境，以便根據(jù)預(yù)測結(jié)論確定最佳設(shè)計(jì)方案。

在建筑及環(huán)境控制領(lǐng)域，20世紀(jì)60年代中期就開始了對(duì)建筑環(huán)境及控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬的研究。如今，清華大學(xué)DEST已陸續(xù)在中國國內(nèi)、歐洲、日本、香港等國家和地區(qū)開始得到應(yīng)用。DEST主要應(yīng)用于建筑及空調(diào)系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)、建筑節(jié)能評(píng)估和科研領(lǐng)域研究，其中自然室溫的熱過程模擬計(jì)算是其基本功能之一。自然室溫的基本問題是對(duì)于給定的建筑物，給出在不同的氣象條件下、不同的使用狀況下，建筑物內(nèi)溫度的變化情況，在此基礎(chǔ)上，就可以預(yù)測不同的建筑設(shè)計(jì)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式可能形成的室內(nèi)溫度狀況，根據(jù)溫度需求確定建筑設(shè)計(jì)方案和進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選擇，并根據(jù)建筑造價(jià)估算選擇建筑設(shè)計(jì)方案。肉牛舍為不供暖建筑，肉牛舍的冬季舍內(nèi)自然室溫預(yù)測的過程即給定肉牛舍的冬季舍內(nèi)溫度要求，然后根據(jù)不同的建筑設(shè)計(jì)方案預(yù)測肉牛舍冬季舍內(nèi)溫度，根據(jù)預(yù)測結(jié)果結(jié)合溫度控制目標(biāo)選擇牛舍建筑設(shè)計(jì)方案。DeST-C中建筑物熱特性計(jì)算的核心模塊BAS，可以對(duì)建筑物的溫度進(jìn)行詳細(xì)的逐時(shí)模擬，BAS的核心算法采用基于建筑熱平衡的狀態(tài)空間法。DeST建立了利用實(shí)測的逐日氣象數(shù)據(jù)模擬生成全年逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)的氣象模型-Medpha，Medpha的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于我國194個(gè)氣象臺(tái)站自建站以來約50年的實(shí)測逐日數(shù)據(jù)（包括氣溫、濕度、太陽輻射、風(fēng)速風(fēng)向、日照小時(shí)數(shù)和大氣壓力）［15-16］。本文以清華大學(xué)開發(fā)的建筑環(huán)境系統(tǒng)模擬分析軟件DeST-C（商用版）為工具，模擬分析不同牛舍圍護(hù)結(jié)構(gòu)及通風(fēng)率下牛舍的冬季溫度，根據(jù)肉牛對(duì)溫度和通風(fēng)的要求并考慮到投資確定牛舍冬季建筑熱環(huán)境設(shè)計(jì)方案。

1 材料與方法

1.1 建筑模型

該養(yǎng)殖基地牛舍建筑形式采用中國傳統(tǒng)的鐘樓式建筑形式，夏季、春季和秋季牛舍為開放式拴系牛舍。為減少冬季舍外風(fēng)速對(duì)舍內(nèi)牛只的影響并適當(dāng)提高舍內(nèi)溫度，特設(shè)計(jì)增加窗戶材料封閉牛舍。

牛舍南北朝向，東、西山墻上各有5個(gè)鐵門，門高為3.6 m，3個(gè)飼喂走道的門寬為4.0 m，另外2個(gè)清糞走道的門寬為3.0 m。牛舍的建筑尺寸為90.0 m長，24.0 m寬，牛舍墻體為370 mm磚墻，墻體一側(cè)的窗戶高為2.6 m，長為87.0 m，窗臺(tái)高度為0.9 m，鐘樓式屋頂?shù)拇皯舾叨葹?.0 m，長度為87.0 m，屋頂天窗采光面積為地面面積的8%，即1.4 m寬×4.6 m長×30個(gè)＝193.2 m2。其中鐘樓屋頂窗戶和南墻和北墻上的窗戶可選用卷簾窗戶或者懸窗，冬季關(guān)閉卷簾或懸窗，卷簾和懸窗可保留一定縫隙保持自然通風(fēng)。牛舍斷面圖見圖1。

圖1 大型肉牛舍斷面圖Fig.1 Cross section of beef cattle house

1.2 模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 牛舍地點(diǎn)及取向 計(jì)算中住宅地點(diǎn)選取為甘肅酒泉，牛舍朝向?yàn)槟媳背?。DeST-C在模擬計(jì)算時(shí)牛舍的外部環(huán)境參數(shù)引用自帶的酒泉的氣象參數(shù)。

1.2.2 牛舍的熱源 牛舍內(nèi)熱源主要為肉牛的產(chǎn)熱，肉牛的總產(chǎn)熱量由顯熱量和潛熱組成。肉牛產(chǎn)生的顯熱量是加熱舍內(nèi)空氣的熱量部分，顯熱量以總產(chǎn)熱量的百分比計(jì)算，肉牛的總產(chǎn)熱量計(jì)算公式［4］為：

式中：Φ為肉?？偖a(chǎn)熱量（W）；m為肉牛體重（kg）；Y2為日增重（0.7-1.1 kg／d）；M 為飼料能量（10 MJ／kgdrymatter）。試驗(yàn)牛舍中牛的體重范圍為350 kg～500 kg，平均體重按照m＝425 kg計(jì)算。

肉牛的日增重假定為0.9 kg／d，則一頭體重為425 kg的肉?？偖a(chǎn)熱量Φtot＝754 W。顯熱量占總產(chǎn)熱量的比例取64%［4］，則每頭肉牛的顯熱量為483 W。

試驗(yàn)牛舍內(nèi)肉牛分4列栓系飼養(yǎng)，1.2 m寬1頭，牛舍長90.0 m，該舍內(nèi)裝滿牛時(shí)數(shù)量為300頭。1.2.3 牛舍的通風(fēng)率 肉牛舍的通風(fēng)量在夏季應(yīng)為60～90次／h，冬季至少應(yīng)為10次／h［5］。通過示蹤氣體法牛舍自然通風(fēng)的研究表明，在較小風(fēng)速情況下（小于1 m／s），通風(fēng)率平均為10～20次／h［17］。牛舍的自然通風(fēng)量隨舍外氣象條件的變化而變化，模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)中，牛舍的通風(fēng)率按照5次／h，10次／h和15次／h三種設(shè)置。

1.2.4 牛舍的圍護(hù)結(jié)構(gòu) 牛舍的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，墻體為370 mm磚墻，牛舍的屋頂材料設(shè)計(jì)三種傳熱系數(shù)，分別為0.4 W／（m2·K）、1.0 W／（m2·K）和6.3 W／（m2·K）。牛舍的窗戶（屋頂天窗、鐘樓屋頂?shù)拇皯?、南墻和北墻上的窗戶）設(shè)計(jì)兩種可選材料，其中一種窗戶材料為普通的塑料膜，厚度為0.4 mm，其傳熱系數(shù)為6.3 W／（m2·K），另外一種窗戶材料為保溫性能較好的聚碳酸酯中空板，具有抗沖擊和壽命長的特點(diǎn)［18］，其厚度為10 mm，傳熱系數(shù)為2.6 W／（m2·K）。牛舍的地面采用實(shí)體地面-混凝土地面。實(shí)體地面牛舍的NH3排放量低于露縫地板的NH3排放量［19］，并便于使用機(jī)械清糞，實(shí)現(xiàn)糞尿分離，減少糞污處理難度。模擬試驗(yàn)中，首先假定牛舍地面、墻體和屋頂材料不變，其中屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)取1.0 W／（m2·K），分別模擬計(jì)算保溫牛舍（聚碳酸酯中空板-陽光板）和非保溫牛舍（普通塑料膜）兩種牛舍在三種通風(fēng)率情況下的舍內(nèi)溫度，模擬計(jì)算中，牛舍各部位的窗戶和天窗材料統(tǒng)一為一種建筑材料。然后假定牛舍的地面、墻體、窗戶材料、通風(fēng)率不變，其中窗戶為不保溫材料，通風(fēng)率為10次／h，模擬計(jì)算屋頂材料在三種傳熱系數(shù)情況下的舍內(nèi)溫度。

牛舍圍護(hù)結(jié)構(gòu)各種材料的熱工性能見表1。牛舍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及傳熱系數(shù)見表2。在表2中，屋頂材料中彩鋼夾芯板僅列出聚苯板，因聚苯板為易燃材料，實(shí)際設(shè)計(jì)及施工中可以選擇巖棉等防火性能較好的材料。

表1 牛舍常用建筑材料的熱物理性能［20］Table 1 Thermophysical property index of common construction materials of cattle house

表2 牛舍圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型及傳熱系數(shù)Table 2 Types and heat transfer coefficients of cattle house envelopes

1.2.5 窗戶材料的遮陽系數(shù) 實(shí)際工程中，只有窗戶的傳熱系數(shù)K，遮陽系數(shù)Sc，無法獲取窗戶材料的具體參數(shù)，對(duì)建筑熱過程的模擬采用選擇一種熱工性能與已知參數(shù)相同的窗戶替代。窗戶的遮陽系數(shù)SC指整個(gè)窗戶的垂直入射的輻射熱透過率與3 mm單玻窗的垂直輻射熱透過率T0的比值，T0取0.87［16］，則：

假設(shè)新建牛舍塑料材質(zhì)窗戶材質(zhì)的輻射熱透過率即太陽能得熱系數(shù)SHGC＝0.739，則窗戶的遮陽系數(shù)SC＝0.85，模擬試驗(yàn)中窗戶的遮陽系數(shù)和太陽能得熱系數(shù)分別取SC＝0.85和SHGC＝0.739。

2 結(jié)果與分析

2.1 牛舍窗戶保溫性能、通風(fēng)率對(duì)牛舍冬季自然室溫、舍內(nèi)外溫度差的影響

假設(shè)牛舍屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)為1.0 W／（m2·K），對(duì)分別采用保溫窗戶、非保溫窗、冬季通風(fēng)率分別為5次／h、10次／h、15次／h的牛舍1-2月份的自然室溫進(jìn)行了模擬計(jì)算，計(jì)算模擬結(jié)果見圖2～5。

圖2 非保溫窗牛舍不同通風(fēng)率舍內(nèi)日平均溫度Fig.2 Daily average temperature in beef cattle house with uninsulated windows

圖4 不同通風(fēng)率保溫窗牛舍舍內(nèi)外日平均溫度差Fig.4 Daily average temperature difference between indoor and outdoor temperatures at different ventilation rate in beef cattle house with insulated windows

由圖2可知，非保溫窗牛舍在通風(fēng)率分別為5次／h、10次／h和15次／h時(shí)，1～2月份的日平均溫度最低值分別為-7.4℃、-12.3℃ 和-14.4℃，1～2月份共59 d時(shí)間內(nèi)，非保溫窗牛舍在通風(fēng)率分別為5次／h、10次／h和15次／h時(shí)，牛舍內(nèi)日平均溫度低于0℃的天數(shù)分別為15 d、33 d和39 d?？梢姡Ｉ岬耐L(fēng)率對(duì)牛舍內(nèi)的日平均溫度影響較大，通風(fēng)率由10次／h降低為5次／h時(shí)，日平均溫度的最低值可增加4.9℃，通風(fēng)率由10次／h增加為15次／h時(shí)，日平均溫度的最低值可降低2.1℃。即使在通風(fēng)率15次／h時(shí)，舍內(nèi)日平均溫度最低值仍然高于肉牛的低臨界溫度要求。

由圖3可知，該地區(qū)1～2月的舍外日平均溫度為-19.6～2.9℃，在牛舍通風(fēng)率為10次／h時(shí)，牛舍窗戶采用不保溫材料和保溫材料時(shí)，1～2月的舍內(nèi)日平均溫度分別為-11.6～-8.7℃和-12.3～-8.2℃，牛舍采用保溫窗和不保溫窗相比，1～2月份舍內(nèi)日平均溫度相差僅0.5～1.2℃，可見，窗戶材料由不保溫材料改為保溫材料時(shí)，舍內(nèi)溫度的增加較通風(fēng)率由10次／h改為5次／h時(shí)少。

圖3 保溫窗、非保溫窗、舍外日平均溫度（通風(fēng)率10次／n）Fig.3 Inner and outer daily average temperature of beef cattle house with insulated and uninsulated windows at the ventilation rate of 10 air changes h-1

圖5 不同通風(fēng)率非保溫窗牛舍舍內(nèi)外日平均溫度差Fig.4 Daily average temperature difference between indoor and outdoor temperatures at different ventilation rate in beef cattle house with uninsulated windows

由圖4可知，牛舍窗戶采用保溫材料時(shí)，在通風(fēng)率為5次／h、10次／h和15次／h時(shí)，1～2月的舍內(nèi)外溫差分別為9.4～14.2℃、5.4～8.8℃和3.8～6.4℃；由圖5可知，牛舍窗戶采用非保溫材料時(shí)，在通風(fēng)率為5次／h、10次／h和15次／h時(shí)，1～2月的舍內(nèi)外溫差分別為8.8～12.2℃、5.2～7.6℃和3.7～5.4℃。

2.2 屋頂保溫性能對(duì)牛舍冬季舍內(nèi)外溫差的影響

假設(shè)牛舍窗戶為非保溫窗戶，冬季牛舍通風(fēng)率為10次／h，對(duì)屋頂傳熱系數(shù)分別為0.4 W／（m2·K）、1.0 W／（m2·K）和6.3 W／（m2·K）的牛舍在1～2月的自然室溫進(jìn)行了模擬計(jì)算，并求出舍內(nèi)外溫度差，見圖6。

圖6 不同傳熱系數(shù)屋頂非保溫窗牛舍舍內(nèi)外溫度差（通風(fēng)率10次／h）Fig.6 Daily average temperature difference between indoor and outdoor temperatures at ventilation rate of 10 air changes h-1 in beef cattle house with different heat transfer coefficients of roof with uninsulated windows

由圖6可知，在牛舍窗戶為非保溫窗戶，冬季牛舍通風(fēng)率為10次／h時(shí)，屋頂傳熱系數(shù)分別為0.4 W／（m2·K）、1.0 W／（m2·K）和6.3 W／（m2·K）為0.4 W／（m2·K）的牛舍在1～2月的舍內(nèi)外溫度差分別為5～8℃、5～7.6℃和4～5.8℃，可見，牛舍屋頂采用傳熱系數(shù)分別為0.4 W／（m2·K）和1.0 W／（m2·K）的材料時(shí)，舍內(nèi)外溫差幾乎沒有差別，而牛舍屋頂采用傳熱系數(shù)分別為1.0 W／（m2·K）和6.3 W／（m2·K）的材料時(shí)，舍內(nèi)外溫度差相差1～1.8℃。若以舍內(nèi)外溫度差以3～5℃為宜并且牛舍通風(fēng)率至少為10次／h為牛舍冬季環(huán)境控制目標(biāo)，則單層彩鋼板作為牛舍屋頂材料即可。

2.3 牛舍窗戶材料的選取

牛舍窗戶采用保溫材料時(shí)，可以選用的材料主要為聚碳酸酯中空板，通過詢價(jià)，10 mm厚國產(chǎn)材料約45元／m2，進(jìn)口原材料約為76元／m2，本研究中確定其價(jià)格為60元／m2。非保溫窗主要選用0.4 mm厚塑料膜，其價(jià)格為5元／m2。據(jù)此價(jià)格和牛舍窗戶面積進(jìn)行不同材料牛舍窗戶投資比較（見表3）。由表3可知，模擬試驗(yàn)牛舍窗戶材料采用保溫材料的投資是采用不保溫材料的投資的12倍。而窗戶采用保溫材料和不保溫材料時(shí)，舍內(nèi)溫度相差不大。因此，在不考慮陽光板與塑料膜使用年限差異的情況下，對(duì)該地區(qū)牛舍窗戶的材料選用建議采用非保溫材料。因聚碳酸酯中空板質(zhì)量輕、保溫好、抗沖擊、壽命長，并考慮到為施工方便和保證屋面材料的承重要求，建議屋頂天窗材料選用陽光板，墻體和鐘樓屋頂上的窗戶可選用塑料膜。在中國傳統(tǒng)的牛舍建造中，牛舍窗戶采用陽光板時(shí)一般采用懸窗，采用塑料膜時(shí)一般采用卷簾窗。因此，對(duì)該地區(qū)大型肉牛舍窗戶推薦采用塑料膜卷簾窗，屋頂天窗采用聚碳酸酯中空板材料。

表3 牛舍窗戶材料及價(jià)格Table 3 Costs of different types of windows of cattle house

3 討 論

在中國西北地區(qū)冬季中，不論是通風(fēng)率5次／h、10次／h和15次／h，牛舍內(nèi)的日平均溫度均有不同天數(shù)低于0℃，據(jù)此，可推斷肉牛舍內(nèi)飲水管路可能凍結(jié)，需要對(duì)牛舍內(nèi)飲水采取工程措施進(jìn)行加熱。牛舍內(nèi)飲水可采用太陽能熱水器電輔助加熱恒溫水箱為牛供水［21］。

參考CIGR中肉牛舍溫度控制目標(biāo)，即冬季舍內(nèi)溫度應(yīng)比舍外高3～5℃之內(nèi)，如果高于3～6℃，則應(yīng)加大冬季通風(fēng)量［6］，建議肉牛舍窗戶材料采用非保溫材料，舍內(nèi)冬季通風(fēng)率取10～15次／h。因自然通風(fēng)牛舍通風(fēng)率不易控制，即窗戶開啟的縫隙多大時(shí)通風(fēng)率可達(dá)10～15次／h及相關(guān)的舍內(nèi)外溫度差相差3～5℃不確定，可以通過示蹤氣體試驗(yàn)確定通風(fēng)率［17，22］，或根據(jù)舍內(nèi)外懸掛溫度計(jì)觀察舍內(nèi)外溫度差［5］確定窗戶開啟縫隙大小，或根據(jù)流體力學(xué)原理對(duì)牛舍進(jìn)行通風(fēng)模擬試驗(yàn)確定［23］。

聚苯板干密度為30 kg／m3，假設(shè)聚苯板價(jià)格300元／噸，在不計(jì)屋頂挑檐面積并假定彩鋼板或者彩鋼夾芯板所有鋼板厚度相等的情況下，該棟牛舍屋頂（除天窗外）面積約為1 967 m2，則90 mm彩鋼夾芯板屋頂較單層彩鋼夾芯板和35 mm厚彩鋼夾芯板增加的聚苯板價(jià)格約為1590元和990元，綜合考慮屋頂投資和舍內(nèi)溫度，屋頂材料也可采用傳熱系數(shù)為1.0 W／（m2·K）的彩鋼夾芯板，這樣牛舍冬季通風(fēng)率可以適當(dāng)大于10次／h。

4 結(jié)論與建議

通過對(duì)牛舍自然室溫的模擬試驗(yàn)，在牛舍屋頂傳熱系數(shù)為1.0 W／（m2·K）時(shí)，可得以下結(jié)論：（1）非保溫窗牛舍在通風(fēng)率分別為5次／h、10次／h和15次／h時(shí)，1～2月份的日平均溫℃最低值分別為-7.4℃、-12.3℃ 和-14.4℃。舍內(nèi)日平均溫度最低值高于肉牛低臨界溫度-20℃。在該地區(qū)冬季中，通風(fēng)率為5～15次／h時(shí)，牛舍內(nèi)飲水管路均可能凍結(jié)，需要對(duì)牛舍內(nèi)飲水采取工程措施進(jìn)行加熱；（2）在通風(fēng)率為10次／h時(shí)，中國西北地區(qū)冬季牛舍窗戶采用不保溫材料和保溫材料時(shí)，1～2月的舍內(nèi)日平均溫度分別為-11.6～-8.7℃、-12.3～-8.2℃。非保溫材料窗和保溫材料相比，1～2月份舍內(nèi)日平均溫度相差僅0.5～1.2℃，牛舍窗戶由不保溫材料改為保溫材料時(shí)，舍內(nèi)溫度的增加幅度較通風(fēng)率由10次／h改為5次／h時(shí)少；（3）牛舍窗戶采用保溫材料時(shí)，在通風(fēng)率為5次／h、10次／h和15次／h時(shí)，1～2月的舍內(nèi)外溫差分別為9.4～14.2℃、5.4～8.8℃和3.8～6.4℃。牛舍窗戶采用非保溫材料時(shí)，在通風(fēng)率為5次／h、10次／h和15次／h時(shí)，1～2月的舍內(nèi)外溫差分別為8.8～12.2℃、5.2～7.6℃和3.7～5.4℃。

參考CIGR牛舍環(huán)境建造標(biāo)準(zhǔn)，提出以下牛舍設(shè)計(jì)與建造的建議：（1）中國西北地區(qū)肉牛舍窗戶材料采用非保溫材料，屋頂材料可采用單層彩鋼板或者傳熱系數(shù)為1.0 W／（m2·K）的彩鋼夾芯板，舍內(nèi)冬季通風(fēng)率取10～15次／h；（2）在不考慮聚碳酸酯中空板-陽光板與塑料膜使用年限差異的情況下，中國西北地區(qū)肉牛舍屋頂天窗材料選用陽光板，墻體和鐘樓屋頂上的窗戶選用塑料膜卷簾窗。

［1］ 張?jiān)浇?2011年中國肉牛產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及熱點(diǎn)透析和未來發(fā)展政策建議［J］.中國畜牧雜志，2012，48（2）：51-55.

［2］ 黃桂琴，王玉江、袁洪印，等.封閉牛舍的溫?zé)岘h(huán)境控制［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1996，12（2）：122-125.

［3］ 欒冬梅，趙 靖，馮春燕，等.黑龍江省不同類型肉牛舍冬季環(huán)境的研究［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，42（6）：66-70.

［4］ 呂禮良 ，沈曉海，郎洪彥，等.不同類型牛舍保溫性能的研究［J］.吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，32（2）：46-47，54.

［5］ 關(guān)正軍，王麗麗，梁俊爽.大型牛舍冬季溫濕度控制方法研究［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，39（9）：108-111.

［6］ CIGR.Design recommendations of beef cattle housing［M］.2nd edition.Report of the CIGR section II.East lansing，Michigan，USA：working group No.14 cattle housing，2004.

［7］ Hahn G L.Dynamic responses of cattle to thermal heat loads［J］.Journal of Animal Science，1999，77（S2）：10-20.

［8］ Ehrlemark A G，S¨allvik K G.A model of heat and moisture dissipation from cattle based on thermal properties［J］.Transactions of the ASAE，1996，39（1）：187-194.

［9］ International Commission of Agricultural Engineering.CIGR Handbook of Agricultural Engineering II：Information technology［M］.Madison，Wisconsin，USA：American Society of Agricultural Engineers，2006.

［10］ 李保明，施正香，Zhang G，等.丹麥舍飼散養(yǎng)自然通風(fēng)奶牛舍的空氣環(huán)境分析［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（5）：231-236.

［11］ Snell H G J，Seipelt F，van den Weghe H F A.Ventilation rates and gaseous emissions from naturally ventilated dairy houses［J］.Biosystems Engineering，2003，86（1）：67-73.

［12］ Erisman J W，Bleeker A，Galloway J，et al.Reduced nitrogen in ecology and the environment［J］.Environmental Pollution［J］.2007，150（1）：140-149.

［13］ Pereira J，F(xiàn)angueiro D，Misselbrook T H，et al.Ammonia and greenhouse gas emissions from slatted and solid floors in dairy cattle houses：A scale model study［J］.Biosystems Engineering，2011，109（2）：148-157.

［14］ Pereira J，Misselbrook T H，Chadwick D R，et al.Effects of temperature and dairy cattle excreta characteristics on potential ammonia and greenhouse gas emissions from housing：A laboratory study［J］.Biosystems Engineering，2012，112（2）：138-150.

［15］ 燕 達(dá)，謝曉娜，宋芳婷，等.建筑環(huán)境設(shè)計(jì)模擬分析軟件DeST第1講建筑模擬技術(shù)與DeST發(fā)展簡介［J］.暖通空調(diào)，2004，34（7）：48-56.

［16］ 江 億，清華大學(xué)DEST開發(fā)組.建筑環(huán)境系統(tǒng)模擬分析方法-DEST［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006：2-19，114.

［17］ Demmers T G M，Burgess L R，Short J L，et al.First experiences with methods to measure ammonia emissions from naturally ventilated cattle buildings in the U.K［J］.Atmospheric Environment，1998，32（3）：285-293.

［18］ 周長吉，丁小明，杜孝明.溫室用聚碳酸酯中空板輻射透過特性初步研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22（11）：192-196.

［19］ Swierstra D，Smits M C J，Kroodsma W.Ammonia emission from cubicle houses for cattle with slatted and solid floors［J］.J Agric Engng Res，1995，62（2）：127-132.

［20］ 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，中華人民共和國建設(shè)部.GB50176-93民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

［21］ 刁小南，王美芝，陳昭輝，等.冬季恒溫飲水裝置和屋頂采光對(duì)提高肉牛生長速率的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（24）：164-172.

［22］ Demmers T G M，Phillips V R，Short L S，et al.Validation of ventilation rate measurement methods and the ammonia emission from naturally ventilated dairy and beef buildings in the United Kingdom［J］.J agric Engng Res，2001，79（1）：107-116.

［23］ 沈明衛(wèi)，郝飛麟.兩種風(fēng)向下單棟塑料大棚內(nèi)自然通風(fēng)流場模擬［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2004，20（6）：227-232.