密閉式蛋雞舍外圍護結構冬季保溫性能分析與試驗

王 陽，李保明,3※

（1.中國農業(yè)大學農業(yè)部設施農業(yè)工程重點實驗室，北京 100083； 2.中國農業(yè)大學水利與土木工程學院，北京 100083；3.北京市畜禽健康養(yǎng)殖環(huán)境工程技術研究中心，北京 100083）

密閉式蛋雞舍外圍護結構冬季保溫性能分析與試驗

王 陽1,2，李保明1,2,3※

（1.中國農業(yè)大學農業(yè)部設施農業(yè)工程重點實驗室，北京 100083； 2.中國農業(yè)大學水利與土木工程學院，北京 100083；3.北京市畜禽健康養(yǎng)殖環(huán)境工程技術研究中心，北京 100083）

蛋雞舍圍護結構的保溫隔熱性能是影響雞舍溫度的穩(wěn)定性，進而影響蛋雞健康和生產性能的關鍵因素。由于蛋雞舍一般不采暖，依靠蛋雞的自身顯熱產熱量來維持冬季蛋雞舍內溫度，因此如果蛋雞舍冬季飼養(yǎng)密度較低、通風過度或圍護結構保溫性能不足，都難以滿足蛋雞舍溫度環(huán)境的要求。如何確定不同氣候區(qū)雞舍圍護結構必要的保溫性能和飼養(yǎng)密度要求是解決蛋雞舍冬季通風和保溫矛盾問題的關鍵。該文通過建立蛋雞舍動態(tài)熱平衡理論模型，系統(tǒng)分析了不同氣候區(qū)雞舍圍護結構的最低熱阻需求，得出不同氣候區(qū)雞舍圍護結構的保溫性能要求與蛋雞飼養(yǎng)方式（密度）的關系。結果表明：冬季舍外計算溫度分別為?25 ℃（東北、內蒙古）、?15 ℃（華北、西北）、0 ℃（長江以南）的地區(qū)，蛋雞舍墻體、屋面的最小熱阻應分別不小于0.778、0.972；0.573、0.716；0.266、0.333(m2·℃)/W；對應3層全階梯籠養(yǎng)、4層半階梯籠養(yǎng)和4層疊層、6層疊層、8層疊層籠養(yǎng)等飼養(yǎng)模式最大飼養(yǎng)密度下，所能夠適應的圍護結構冬季室外計算溫度應分別不低于?14、?17、?19、?22、?23 ℃。研究結果為不同氣候地區(qū)選擇適宜飼養(yǎng)模式以及密閉式蛋雞舍圍護結構保溫系統(tǒng)的設計提供了理論依據。

設施；保溫；熱阻；環(huán)境控制；密閉式蛋雞舍；圍護結構；耗熱量；飼養(yǎng)密度

王 陽，李保明. 密閉式蛋雞舍外圍護結構冬季保溫性能分析與試驗[J]. 農業(yè)工程學報，2017，33(7)：190－196.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.025 http://www.tcsae.org

Wang Yang, Li Baoming. Analysis and experiment on thermal insulation performance of outer building envelope for closed layer house in winter[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(7): 190－196. (in Chinese with English abstract)doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.025 http://www.tcsae.org

0 引 言

北方寒冷地區(qū)蛋雞在冬季常因舍內溫度過低而導致產蛋率減少5%～10%、飼料消耗提高3～5 g/(d·只)[1-5]。蛋雞舍一般無采暖系統(tǒng)供熱，依靠雞群自身的顯熱產熱量來維持舍內必要的溫度水平，雞舍圍護結構的保溫隔熱性能是影響雞舍內溫度穩(wěn)定的關鍵因素[6-7]。由于蛋雞舍冬季也必須提供必要的新鮮空氣和排除有害氣體[8]，蛋雞舍冬季通風耗熱是主要熱損耗。因此，不同氣候地區(qū)、不同類型蛋雞舍圍護結構具有良好的保溫隔熱性能，有助于協(xié)調蛋雞舍冬季通風與保溫的矛盾，確保維持雞舍內溫度的穩(wěn)定性。

近年來，針對蛋雞的產熱量和蛋雞舍冬季最小通風量的取值問題已開展了一系列的理論和試驗研究[9-15]。Chepete等[13]對蛋雞產熱量與蛋雞質量的關系進行了回歸分析，得出了產熱量與蛋雞體質量的關系式；Chepete等[12,16]對冬季蛋雞舍最小通風量進行了研究分析，得出了傳送帶自動干清糞系統(tǒng)可排除蛋雞舍有害氣體、滿足通風換氣需求的最小通風量。謝明文等[17]研究表明發(fā)現(xiàn)，沈陽地區(qū)雞場外圍護結構總熱阻，遠遠小于沈陽地區(qū)冬季低限熱阻值，雞舍保溫隔熱性能較差。中國不同氣候地區(qū)如何優(yōu)化確定蛋雞舍圍護結構的保溫隔熱性能及飼養(yǎng)密度問題仍然缺少設計依據[18]，導致對蛋雞舍圍護結構設計建設的隨意性和不合理性。中國不同氣候地區(qū)、不同類型蛋雞舍的圍護結構保溫隔熱性能設計參數(shù)方面缺乏相關研究。

本文通過分析不同氣候地區(qū)蛋雞舍外圍護結構的最低熱阻要求，根據能量和質量守恒定律，建立密閉式蛋雞舍熱平衡模型，得出不同氣候地區(qū)、不同類型密閉式傳送帶清糞蛋雞舍的保溫性能要求及其與雞群飼養(yǎng)密度的影響關系。在滿足蛋雞群冬季舍內環(huán)境的前提下，為降低能耗、節(jié)約成本以及蛋雞舍圍護結構保溫系統(tǒng)的設計提供理論依據。

1 蛋雞舍熱平衡理論模型

1.1 雞舍熱平衡模型建立

蛋雞舍的熱平衡是為維持雞舍空氣溫度的相對穩(wěn)定，保持其輸入和輸出雞舍的熱量之間的動態(tài)平衡。蛋雞舍熱量損耗主要包括外圍護結構散熱、通風耗熱等，蛋雞群的顯熱產熱量是蛋雞舍主要得熱。為維持蛋雞舍內動態(tài)熱平衡，根據蛋雞舍的熱量平衡原理，建立如下數(shù)學模型

式中Qs為蛋雞群顯熱產熱量，W；Qm為設備（電機與照明等）發(fā)熱量，因夜間無照明等此值可忽略不計，W；Qw為圍護結構（墻、地面、屋頂?shù)龋﹤鳠岷臒崃?，W；Qv為通風換氣的熱損失，W。

式中A為雞舍外圍護結構面積，m2；K為雞舍外圍護結構的傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；ti為冬季舍內計算溫度，℃；t0為供暖舍外計算溫度，℃；公式（2）為《實用供熱空調設計手冊》[19]推薦的熱負荷計算式。

式中Ro,min為外圍護結構最小傳熱阻，(m2·℃)/W；Δty為室內計算溫度與圍護結構內表面溫度的允許差值，℃，取值參照《民用建筑熱工設計規(guī)范》[20]；Rn為圍護結構內表面換熱阻，(m2·℃)/W；公式（3）為《民用建筑熱工設計規(guī)范》[20]推薦的圍護結構最小熱阻計算式。

式中v為每只雞的冬季最小通風量，m3/(h·只)；n為蛋雞飼養(yǎng)密度，只/m2；ρw為舍外溫度下的空氣密度，通風量按進氣量計算時取ρw=353/(t0+273)，kg/m3；Cp為干空氣的定壓質量比熱，Cp＝1.0056 kJ/(kg·℃)；0.278為單位換算系數(shù)，1 kJ/h= 0.278 W；公式（4）為《實用供熱空調設計手冊》[19]推薦的熱負荷計算式。

式中Qt為雞群總產熱量，W；式（5）、式(6）為CIGR[21]推薦的蛋雞產熱量計算公式。

1.2 雞舍熱平衡計算分析簡化

由式（1）可知，影響蛋雞舍內溫熱環(huán)境的主要因素是圍護結構傳熱散熱量和通風熱損失。蛋雞舍建筑外圍護結構材料實際的傳熱過程是較為復雜的，受接觸熱阻、流動空氣間層、屋頂坡度等的影響，為簡化起見，本文分析中忽略這部分影響，將外圍護結構視為均質多層材料相同條件下的傳熱，蛋雞舍圍護結構表面的換熱過程為熱傳導、輻射和對流的綜合影響，蛋雞舍外表面換熱是由于風力作用產生的強迫對流換熱，內表面的換熱是壁面與鄰近空氣和其他壁面由于溫差引起的自然對流和輻射換熱作用。中國蛋雞舍建筑地面一般為普通貼土非保溫水泥地面，組成地面的各層材料導熱系數(shù)都大于1.16 W/(m2·℃)，此模型研究分析中非保溫地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)按照最不利條件下傳熱系數(shù) 0.47 W/(m2·℃)分析研究簡化。

溫、濕度是影響蛋雞健康和生產水平的主要溫熱因素。研究表明蛋雞18周齡后的質量約為1.5 kg[13]，產蛋雞的適宜溫度為 13～27 ℃，適宜的相對濕度為 60%～ 65%，蛋雞舍溫度下限控制在13 ℃[22]，蛋雞的產蛋性能及飼料轉化率相對較好。由上述條件，式（1）簡化為

蛋雞舍冬季通風主要為排除多余有害氣體，滿足通風換氣的要求。由于傳送帶干清糞系統(tǒng)和乳頭式飲水器的普遍應用，舍內濕度和有害氣體濃度較傳統(tǒng)的刮板清糞系統(tǒng)等明顯減小。Chai等[16]通過連續(xù)2a的試驗確定了蛋雞舍滿足通風換氣的傳送帶干清糞蛋雞舍冬季最小通風量；Pedersen等[15]對用 CO2確定畜禽場冬季通風量進行了評估；Li等[10]研究CO2濃度平衡確定的蛋雞舍冬季最小通風量為0.43 m3/(h·只)。本文主要考慮分析傳送帶干清糞、乳頭式飲水器系統(tǒng)蛋雞舍，冬季最小通風量取Li等[10]試驗研究結果，此簡化取值與美國[23]對不同品種單個畜禽的推薦通風量和Chai等[16]研究的冬季最小通風量基本一致。不同氣候區(qū)雞舍圍護結構必要的保溫性能和飼養(yǎng)密度要求之間的關系式模型（7）可簡化為

2 密閉式蛋雞舍外圍護結構保溫性能解析

2.1 不同氣候地區(qū)蛋雞舍外圍護結構最小熱阻

蛋雞舍各部分圍護結構換熱的熱損耗多少與蛋雞舍建筑材料的熱阻有直接關系，實際生產過程中，在蛋雞舍室內外溫差波動的作用下，滿足圍護結構內表面不結露和防止內表面溫度過低是保證蛋雞舍內小環(huán)境穩(wěn)定的前提，內表面結露可導致耗熱量增大和使圍護結構易于損壞等，內表面溫度過低將會對畜禽產生不良的冷輻射作用，因此，應根據不同氣候地區(qū)保溫要求，合理選擇蛋雞舍建筑保溫材料，滿足最低傳熱阻要求。

劉以連等[24]將中國畜禽舍分為 3個區(qū)域（寒冷區(qū)＜?10 ℃、溫暖區(qū)0～?10 ℃、炎熱區(qū)＞0 ℃)，并根據日本不同氣候區(qū)的熱阻值，給出了中國 3個區(qū)域的最小熱阻值；張岫云等[25]據美國大荷蘭人養(yǎng)雞公司資料介紹，根據1月份平均氣溫，得出了3個區(qū)域（＜?10、0～?10、＞0 ℃）圍護結構冬季低限熱阻值以及美國各個氣候區(qū)域中雞舍圍護結構材料的選用，并將中國雞舍建筑分為五大氣候區(qū)域，為蛋雞舍外圍護結構的選擇及雞舍構造改造提供了參考依據。但中國氣候類型多樣，蛋雞舍建筑類型也呈現(xiàn)多樣化，蛋雞舍內微環(huán)境很容易受外界氣候條件的影響。雞舍建筑相同氣候區(qū)域內不同地區(qū)下，冬季室外計算溫度不同且溫度差別較大，但是相同氣候區(qū)域內溫度不同的地區(qū)具有相同的最低熱阻值，容易造成雞舍建筑材料選擇不合理，不利于節(jié)約建筑材料以及降低成本；蛋雞舍冬季舍外計算溫度采用建筑熱工設計參數(shù)規(guī)定的不同地區(qū)圍護結構冬季采暖室外計算溫度，更利于實現(xiàn)舍內外溫差波動較大時，蛋雞舍內微環(huán)境的相對穩(wěn)定。

根據《實用供熱空調設計手冊》[19]、《民用建筑熱工設計規(guī)范》[20]提出的建筑熱工分區(qū)及設計要求，外圍

表1 部分城市圍護結構冬季室外計算溫度[19-20]Table1 Outdoor design conditions of temperature for outer building envelope of different cities in winter℃

2.2 不同氣候地區(qū)蛋雞舍外圍護結構保溫性能要求

蛋雞舍圍護結構的保溫隔熱性能影響雞舍內微環(huán)境，然而蛋雞舍內微環(huán)境的穩(wěn)定性是提高蛋雞健康及生產性能的關鍵因素，密閉式蛋雞舍圍護結構的保溫性是維持蛋雞舍溫度穩(wěn)定的前提。不同氣候地區(qū)，不同飼養(yǎng)方式對蛋雞舍建筑設計圍護結構的保溫要求不同，無采暖系統(tǒng)供熱蛋雞舍建筑設計選用適宜密度、厚度的圍護結構材料[26-27]及蛋雞群飼養(yǎng)方式（飼養(yǎng)密度），控制蛋雞舍動態(tài)熱平衡[28]，不僅能為蛋雞提供穩(wěn)定的小環(huán)境，實現(xiàn)雞舍內溫度下限不低于13 ℃[22]，而且可以降低生產成本，減少建筑圍護結構材料的浪費。

表2 不同地區(qū)蛋雞舍外圍護結構冬季低限熱阻值Table2 Minimum recommended resistance of heat transfer for outer building envelope of layer house in different cities m2··W℃ -1

中國絕大多數(shù)蛋雞采用全程籠養(yǎng)工藝模式，主要有全階梯籠養(yǎng)、半階梯籠養(yǎng)和疊層籠養(yǎng)（4層、6層、8層）等集約化飼養(yǎng)方式，國內學者研究表明[28-32]：3層全階梯籠養(yǎng)、4層半階梯籠養(yǎng)、4層疊層籠養(yǎng)、6層疊層籠養(yǎng)、8層疊層籠養(yǎng)的飼養(yǎng)密度分別可達16、22、28、48、60只/m2。本文據此飼養(yǎng)密度由公式（8）分析傳送帶干清糞蛋雞舍實現(xiàn)舍內氣溫不低于13 ℃條件下，不同氣候地區(qū)不同飼養(yǎng)方式蛋雞舍建筑設計時外圍護結構需滿足的熱阻值，分析結果見表3。

實際生產中，蛋雞的死淘率在低溫季節(jié)和產蛋期較高。不同飼養(yǎng)方式下蛋雞死淘率不同，死淘率導致蛋雞飼養(yǎng)密度降低，蛋雞舍冬季保溫性能提高才能控制舍內溫度不低于13 ℃。全階梯籠養(yǎng)、半階梯籠養(yǎng)和疊層籠養(yǎng)（4層、6層、8層）等集約化飼養(yǎng)方式的飼養(yǎng)密度降低1只/m2，蛋雞死淘后根據蛋雞群飼養(yǎng)密度改變蛋雞舍冬季通風量，3層全階梯籠養(yǎng)、4層半階梯籠養(yǎng)、4層疊護結構最小傳熱阻不僅與不同氣候區(qū)的溫度有關，而且與圍護結構類型密切相關，應考慮圍護結構材料的熱惰性指標，中國根據熱惰性將外圍護結構分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型 4類（∑D＞6.0為Ⅰ型、∑D=4.1～6.0為Ⅱ型、∑D=1.6～4.0為Ⅲ型、∑D≤1.5為Ⅳ型）[19-20]。在綜合考慮蛋雞舍冬季保溫、通風、防止外圍護結構內表面結露的要求下，根據圍護結構最小傳熱阻的計算式（3），確定不同地區(qū)、不同類型圍護結構蛋雞舍建筑設計時需滿足的最小熱阻，部分城市圍護結構冬季室外計算溫度參數(shù)見表1，蛋雞舍外圍護結構冬季最低熱阻值見表2。層籠養(yǎng)蛋雞舍適應的圍護結構冬季室外計算溫度區(qū)域應分別升高0.5 ℃的地區(qū)；6層疊層籠養(yǎng)、8層疊層籠養(yǎng)通過改變通風量基本可以維持蛋雞舍原有動態(tài)熱平衡。6層疊層籠養(yǎng)、8層疊層籠養(yǎng)飼養(yǎng)方式下，蛋雞群飼養(yǎng)密度較大，死淘率導致飼養(yǎng)密度減小，但及時調節(jié)蛋雞舍通風量，也可以維持蛋雞舍動態(tài)熱平衡。

表3 不同氣候地區(qū)蛋雞不同飼養(yǎng)方式下的外圍護結構熱阻Table3 Resistance of heat transfer for outer building envelope with different regions and feeding models of layer house m2··W℃ -1

不同氣候地區(qū)、不同飼養(yǎng)方式蛋雞舍建筑設計時，考慮蛋雞的死淘率合理提高雞舍保溫性能更利于控制冬季舍內溫差。全階梯籠養(yǎng)、半階梯籠養(yǎng)和疊層籠養(yǎng)（4層、6層、8層）等集約化飼養(yǎng)方式的飼養(yǎng)密度降低1只/m2，不同飼養(yǎng)方式對雞舍圍護結構保溫性能的改善要求不同，分析結果見表4。

表4 不同飼養(yǎng)方式飼養(yǎng)密度降低1只/m2對雞舍圍護結構保溫性能的改善要求Table4 Resistance of heat transfer for outer building envelope increased percentage with decreasing one hen per square meter under different feeding models of layer house

3 試驗驗證

3.1 試驗雞舍條件

為驗證上述密閉式蛋雞舍冬季熱平衡系統(tǒng)模型，2015年1月17－24日在河北邯鄲永年縣華裕種雞示范場進行了驗證試驗。

試驗蛋雞舍長90 m，寬11 m，高3 m；側墻小窗規(guī)格為長0.65 m、寬0.23 m；蛋雞舍建筑墻體為370抹灰磚墻，屋頂為200 mm厚加氣混凝土，地面為普通水泥地面。試驗蛋雞舍采用傳送帶清糞、行車自動喂料、乳頭式飲水器飲水系統(tǒng)；三層全階梯籠養(yǎng)、四列五走道布置形式；試驗開始時，舍內蛋雞為海蘭褐 10 671只、328日齡；試驗蛋雞舍內雞群密度為11只/m2。

3.2 試驗方法

試驗期間用HOBO U23－001型（美國Onset HOBO公司）溫濕度采集記錄儀采集蛋雞舍內外溫、濕度，每5 min采集存儲1次，蛋雞舍外溫、濕度檢測點設在兩棟場區(qū)之間，舍內測點（圖1）設在每列走道中間雞籠雞活動高度位置，從濕簾端至風機端分別在 5個過道依次距濕簾端5.9、33.0、60.1、87.2 m測定；NH3、CO2分別用VRAE PGM-7800/7840型手持式氣體檢測儀、HD-P900CO2檢測儀測試，測點布置從濕簾端至風機端分別在 5個過道依次距濕簾端5.9、46.3、86.7 m測定；試驗蛋雞舍采用 AC2000plus通風控制系統(tǒng)，風機尺寸為 1.5 m× 1.5 m，通風量在風機開啟穩(wěn)定后測量風機風速，按0.3 m× 0.3 m為一個單元，測得風機36個測點的風速。

圖1 舍內溫濕度、NH3、CO2測定點布置示意圖Fig.1 Schematic of measuring locations of temperature, humidity, and NH3, CO2content in layer house

3.3 試驗結果

雞舍建筑外圍護結構參數(shù)取值參照《民用建筑熱工設計規(guī)范》[20]，墻體、屋頂、地面的總熱阻分別為0.64、1.25、0.47 m2·K/W；按照熱惰性指標D值，試驗雞舍圍護結構的熱惰性指標D=4.841為Ⅱ型（∑D=4.1～6.0為Ⅱ型），試驗雞舍建筑滿足最小熱阻值要求。

圖2 試驗蛋雞舍內外溫濕度變化情況Fig.2 Variation of temperature and relative humidity in layer house and outdoor

試驗期間測得蛋雞舍室外平均溫度為?3.67℃，濕度為48.86%，測得蛋雞舍內通風量為0.42 m3/(h·只)。根據蛋雞舍熱平衡系統(tǒng)模型理論，得出試驗場區(qū)蛋雞舍在未考慮冷風滲透、侵入所造成熱量損失，理論條件下蛋雞舍內溫度為13.85 ℃，試驗測得溫熱環(huán)境參數(shù)變化結果如圖 2所示，蛋雞舍內溫熱環(huán)境參數(shù)隨舍外環(huán)境變化波動較小，蛋雞舍內平均溫度為13.04 ℃，舍內NH3、CO2濃度均在標準范圍內。試驗測得蛋雞舍內溫度略低于理論溫度，其原因可能是試驗蛋雞舍飼養(yǎng)密度略低且冷風滲透、侵入造成部分熱量損失所致。

蛋雞舍實際生產應用中，冷風滲透不僅造成熱損耗，而且影響舍內溫度場分布和氣流組織。蛋雞舍建筑相同縫隙面積下，雞舍內外不同壓差形成的冷風滲透量不同，造成的熱損失不同；蛋雞舍不同建筑外圍護結構材料搭接方式不同形成的冷風滲透量也不同[33]。本文研究分析中將不同氣候地區(qū)蛋雞舍建筑視為密閉性強，未考慮不同壓差、縫隙下造成的冷風滲透問題，更完善的分析有待下一步試驗繼續(xù)研究，以及冷風滲透熱損失對蛋雞舍冬季保溫的影響。

4 結 論

1）本文根據不同氣候地區(qū)的圍護結構室外設計溫度參數(shù)和維持舍內13 ℃的正常生產最低氣溫需求，明確提出了中國不同氣候地區(qū)蛋雞舍建筑外圍護結構應滿足的低限熱阻參數(shù)取值。

2）為同時滿足冬季蛋雞舍最小通風量和維持舍內正常生產氣溫需求，3層全階梯籠養(yǎng)、4層半階梯籠養(yǎng)和4層疊層、6層疊層、8層疊層籠養(yǎng)等飼養(yǎng)模式最大飼養(yǎng)密度下，所適應的圍護結構冬季室外計算溫度區(qū)域應分別不低于?14、?17、?19、?22、?23 ℃的地區(qū)。

3）試驗驗證表明，蛋雞舍在冷風滲透、侵入等造成熱量損失，使蛋雞舍內實際溫度低于理論計算溫度，溫差小于1 ℃，冷風滲透問題有待下一步試驗繼續(xù)研究。

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Analysis and experiment on thermal insulation performance of outer building envelope for closed layer house in winter

Wang Yang1,2, Li Baoming1,2,3※
(1.Key Laboratory of Agricultural Engineering in Structure and Environment,Ministry of Agriculture,China Agricultural University, Beijing100083,China;2.College of Water Resources and Civil Engineering, China Agricultural University, Beijing100083,China; 3.Beijing Engineering Research Center for Animal Healthy Environment, Beijing100083,China)

The main considered environmental factors affecting performance of poultry is temperature. Thermal insulation performance of building component is the key factor that affects temperature stability, which is essential to ensure the bird’s well-being, maximum productivity and efficient feed utilization. Generally, laying hen houses are not equipped with heating system in winter, the temperature meets the requirements of layer hen rely on sensible heat production of layers. Bird’s sensible heat production and good insulation of building component are generally sufficient to maintain the houses temperature. If the stocking density is low or poorly insulated buildings, it’s difficult to meet the layer house environment requirements, including temperature, humidity and air quality. Improving thermal insulation performance of the building component would reduce heat loss and increasing stocking density could raise sensible heat production. However, ideal ventilation control system is required to ensure that aerial pollution emissions levels are within the acceptable limits and not to result in unnecessary ventilation heat losses. As such, minimum ventilation rate is particularly important. It is crucial for indoor temperature level and uniformity. Layer house minimum ventilation and air flow are crucial not only for indoor temperature and humidity, but also for temperature control uniformity. But there was a lack of information about the design theories. No information could be found in the literature that optimum relationship between thermal insulation performance of the layer house component and stocking density in laying-hen housing systems with different climatic regions in China. It was required to settle the urgent issue on how to determine the layer houses component thermal insulation performance under different climate zones, especially in the layer house building construction and environmental control fields. The objectives of this article was to analyze on minimum thermal resistance of building component in different climatic regions of China, and according the law of energy and quality conservation, to build dynamic heat balance model for layer house. A model was developed to determine the thermal insulation performance. It was important to build dynamic heat balance model in layer house, in order to maintain the temperature of the house of laying hen and to keep the healthy environment of layer hen. Those can reduce the energy consumption and construction cost, providing a guidance for laying house thermal insulation system design. In this paper, we conducted theoretical analysis and numerical calculation the building component minimum thermal resistance under the different climate regions and built steady-state heat balance theory model for layer house. Results showed that: 1) When calculated temperatures were -25 ℃ (Northeastern China), -15 ℃ (Northern and Northwestern China), -0 ℃(South of the Yangtze River China), the minimum thermal resistance of the layer hen houses walls should not be less than 0.778, 0.972, and 0.573 m2·℃/W, and the minimum thermal resistance for the ceiling should not be less than, 0.716, 0.266, and 0.333 m2·℃/W respectively for the above mentioned three regions. 2) A-frame cage of three tiers, semi-A-frame cage of four tiers, four overlap tiers cages, six overlap tiers cages, and eight overlap tiers cages, with maximum stocking density and outdoor design temperature should not be lower than -14, -17, -19, -22, -23 ℃. As such, dynamic thermal balance of layer house can be achieved. The results of this study provided theoretical foundation for the design of insulation system for closed layer hen house. Those research results can reduce the energy consumption and construction cost and providing a theoretical basis for layer house thermal insulation design system.

facilities; thermal insulation; thermal resistance; environmental control; closed layer house; outer building envelope; heat consumption; density of laying hen

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.07.025

S831.9； X512

A

1002-6819(2017)-07-0190-07

2016-07-25

2017-03-10

國家863課題任務（2013AA10230602）；國家蛋雞產業(yè)技術體系（CARS-41）；國家自然科學基金面上項目（31372350）。

王 陽，女，博士生，山東濰坊人，研究方向為畜禽健康環(huán)境及其控制技術。北京 中國農業(yè)大學水利與土木工程學院，100083。

Email：wangyang512@cau.edu.cn

※通信作者：李保明，男，教授，浙江縉云人，博士生導師，主要從事畜禽設施養(yǎng)殖工藝與環(huán)境研究。北京 中國農業(yè)大學水利與土木工程學院，100083。

Email：libm@cau.edu.cn