1、东北寒地二层圆形仔猪舍建筑设计与节能分析 于洪艳 王丹宏 郝景锋 吉林农业科技学院水利与土木工程学院 吉林农业科技学院动物科学学院 摘 要： 针对东北地区气候特点, 设计二层圆形太阳能-沼气新型节能仔猪舍, 该猪舍从建筑结构设计及新能源利用二个方面进行节能设计, 满足仔猪生产环境标准同时达到节能、环保目的, 旨在为东北地区仔猪舍建筑节能设计提供科学参考。关键词： 东北地区; 沼气; 仔猪舍; 节能; 环保; 作者简介：于洪艳 (1980-) , 女, 讲师, 硕士, 研究方向为农业建筑节能环保, .作者简介：郝景锋 (1977-) , 男, 副教授, 博士, 研究方向为畜禽养殖、疾病防治, .
2、收稿日期：2017-05-14基金：吉林农业科技学院青年基金项目 (2015215) Received： 2017-05-14东北地区地处中纬度, 气候为典型的大陆性季风气候, 其特点是夏天湿度较低, 太阳辐射较高, 夏季定义为高温天气;冬季气温极低, 山区可达-40, 冬季定义为严寒天气1-2。东北地区的气候特点成为断奶仔猪成活率偏低的主要原因之一3-4。同时, 夏季高温、冬季寒冷的气候导致东北地区生猪养殖成本高于温暖地区, 降低市场竞争力, 进而影响东北地区生猪养殖业的发展。笔者针对东北地区气候特点进行仔猪舍节能建筑设计, 颠覆传统猪舍结构的同时利用太阳能光伏发电、发酵沼气的方法进一步节能
3、, 从而降低生猪生产环境调控成本, 提高仔猪成活率。1 建筑设计1.1 整体设计建筑层数为地上二层, 整体平面为圆形, 建筑面积 693.6 m, 占地面积 123.2 m。檐高 8.5 m, 首层层高 3.0 m, 二层层高 5.5 m, 屋顶层高 2.8 m。西侧设有长 2.5 m、宽 7.2 m 的外围辅助空间。南侧设有 3.0 m3.0 m 进出口缓冲间, 人走楼梯外设。仔猪进出设有吊车。1.2 构造设计1.2.1 屋面设计屋顶采用六坡屋顶形式, 钢筋混凝土屋面板, 坡度 25。外设太阳能光伏板。层次分布为:素水泥浆, 20 mm 13 水泥砂浆找平, 隔热防水膏, 20 mm 13干
4、硬水泥砂浆, 25 mm (最薄处) 114 混合砂浆。1.2.2 外墙设计390 mm 混凝土小型空心砌块墙, 刷界面处理剂, 10 mm 10.53 水泥石灰膏砂浆打底扫毛或划出纹道, 8 mm 10.22 水泥石灰膏砂浆找平, 素水泥浆, 外墙涂料。1.2.3 间隔墙设计190 mm 混凝土小型空心砌块墙, 素水泥浆, 7 mm 12.5 水泥砂浆打底扫毛或划出纹道, 7 mm 12.5 水泥砂浆压实赶光。1.2.4 一层地面设计素土夯实, 压实系数0.9;60 mm C15 混凝土垫层;素水泥;20 mm 13 水泥砂浆找平;基层处理剂;1 mm 合成高分子防水涂料;35 mm C15
5、 细石混凝土;素水泥浆;35 mm C15 细石混凝土;20 mm 12 水泥砂浆抹面压实 (不赶光) 。1.2.5 二层地面设计40 mm 现浇钢筋混凝土楼板, 20 mm 12 水泥砂浆抹平, 基层处理剂, 1.5 mm合成高分子防水涂料, 35 mm C20 细石混凝土找坡, 20 mm 12 水泥砂浆压实 (不赶光) 。2 室内布局2.1 圈栏布设仔猪舍为上下两层, 每层在正中心位置设 6 个圈栏, 总体呈放射状, 圈栏面积约为 8.0 m, 饲养仔猪 12 头, 外围过道宽 1.36 m。2.2 排水沟布设地面坡度为 1%, 坡向于排水沟。每 2 个圈栏设置 1 个排水沟, 位于相邻
6、栏杆位置, 上铺漏缝地板, 宽度 200 mm, 坡度 1%, 坡向为正中心, 每层共设置 3 个, 汇于中心, 通过中心立管排到地下沼气池, 用于沼气发酵。2.3 工作间布设一层西侧设有 2.5 m7.2 m 工作间, 为消毒、配电和临时使用。同样, 二层相应的位置布设 2.5 m3.0 m 的休息间, 休息间东侧设有长 1.5 m、高 1.2 m 的观察窗, 随时监控饲养区的情况。仔猪舍设计及详细情况见图 16 (单位均为 mm) 。图 1 正立面 下载原图3 节能设计分析3.1 圆形设计现有猪舍多为东西走向, 北侧墙体面积过大, 而东北地区冬季冷风多为西北偏北向, 冷风正对北侧墙体形成空
7、气滞留, 造成北墙温度过低, 不利于猪舍保温。本设计改变这种传统墙体思路而设计成圆形, 无论是何风向, 均不会造成空气滞留, 利于仔猪舍冬季保温。3.2 太阳能利用仔猪舍屋顶为六坡屋顶, 均设太阳能光伏板, 面积约为 138.5 m, 年接受太阳辐射量约为 6.65 万 MJ, 年发电量约为 1.48 万 k Wh5-6。不仅满足本仔猪舍用电量要求, 还可以供给养殖场使用。3.3 沼气应用仔猪舍地下建筑 2.4 m2.4 m2.4 m 的方形拱顶沼气池, 产生的沼气可用于养殖场沼气发电。进料口与猪舍内排污口相连, 出料口位于室外。沼气池冬季温度低于发酵温度时, 启动电加热系统, 保证猪舍排污-
8、沼气系统四季正常运行。另外, 其加热电源来自太阳能光伏发电。图 2 侧立面 下载原图图 3 剖面 下载原图4 结论二层圆形仔猪舍针对东北寒地气候设计。猪舍采用圆形设计, 避免冬季冷风滞留, 有利于猪舍保温。双层建筑节省土地使用面积, 提高单位面积养殖数量。六坡屋顶设有太阳能光伏板发电, 该仔猪舍使用的同时可供给养殖场部分电量, 节约能源。仔猪舍地下设沼气池, 其位置利于沼气池冬季保温, 当温度不够时可启动电加热系统;猪舍排粪沟用中心立管使上下两层连接, 同时与沼气池进料口相连, 使产生的污染物质直接进入沼气池, 利于舍内卫生防疫;而产生的沼气可用于养殖场发电, 节约能源。图 4 六坡屋顶平面
9、下载原图图 5 基层平面 下载原图图 6 二层平面 下载原图参考文献1高锋, 王宝书.全球变暖与东北地区气温变化研究J.海洋预报, 2008, 25 (1) :25-30. 2赵宗慈, 罗勇.21 世纪中国东北地区气候变化预估J.气象与环境学报, 2007, 23 (3) :1-4. 3任慧波, 杜丽飞, 朱吉, 等.改善环境增强免疫提高仔猪成活率J.猪业科学, 2012, 29 (1) :48-49. 4郭伟.提高仔猪成活率的措施J.畜牧兽医科技信息, 2016, 17 (6) :102. 5卢静, 翟海青, 刘纯, 等.光伏发电功率预测统计方法研究J.华东电力, 2010, 38 (4) :563-567. 6李芬, 陈正洪, 成驰, 等.太阳能光伏发电量预报方法的发展J.气候变化研究进展, 2011, 7 (2) :136-142.
