基于Ecotect的不同墙体材料猪舍光热环境和热性能分析

袁月明，宋 阳，解晨辉，周丽娜

·农业生物环境与能源工程·

基于Ecotect的不同墙体材料猪舍光热环境和热性能分析

袁月明，宋 阳，解晨辉，周丽娜

（吉林农业大学工程技术学院，长春 130118）

北方地区冬季寒冷漫长，为探究北方冬季养猪的采光及保温问题，该文基于Ecotect软件，以吉林省内某大型猪场的典型猪舍为对象，等比例建模仿真，研究猪舍的光热环境及猪场生产区光环境，探究猪舍内不同高度的采光系数及猪场生产区采光情况，分析4种形式不同墙体材料猪舍的保温性能。结果表明，试验猪舍各研究高度采光系数均高于2%，满足绿色建筑标准；猪场生产区采光良好，在大寒日的太阳辐射量可达5.38 MJ/(m2·d)，日照充足无遮挡；通过对比4种形式不同墙体材料猪舍的逐月能耗值，计算出4种形式猪舍中黏土多孔砖猪舍、泡沫混凝土猪舍、酚醛夹芯板彩钢猪舍和低密度聚乙烯薄膜温室大棚猪舍的保温性能最好，考虑成本后更推荐炉渣砖砌体猪舍、粉煤灰加气砌块猪舍、聚苯夹芯板彩钢猪舍和低密度聚乙烯薄膜温室大棚猪舍；通过将试验实测值与软件模拟值进行数据对比，计算得出相对误差范围为0.74%～8.62%，验证了模型的可靠性。该文可以为探究北方猪舍的光热环境提供理论依据，为建筑设计师在方案实施前提供更多优化设计方案的思路。

环境控制；光；猪舍；热环境；墙体材料；Ecotect

0 引 言

随着生活水平的提高，人们对猪肉的需求量及其质量的要求逐渐增大，促使现代养猪产业迅速发展。在规模化养猪生产过程中，无论是户外养猪还是舍饲散养[1]，舍内外环境对猪的生长发育起着尤为重要的作用，好的生长环境可以提高猪群的健康水平以及猪肉的产量和质量。近年来，中国的养猪业已经逐渐向东北转移，而中国北方地区冬季寒冷漫长，寒冷的环境使饲料转化效率和猪群生产性能降低，与丰富的饲料资源、土地资源相比，北方特殊的气候资源在养猪业中起着决定性的作用。在北方气候区的冬季里，养猪生产者在进行舍内环境控制时，会面临保温的巨大难题。

猪舍的热量来源来自于猪群的显热、太阳辐射热和供暖设备的供热，猪舍建筑围护结构、外门窗及各类开口直接影响猪舍内部热环境，其中猪舍建筑围护结构传热得失热是影响猪舍保温性能的主要因素。良好的光环境不仅能给猪舍提供充足的太阳辐射热，合适的光照强度还能预防某些猪体疾病，促进猪只生长，减少猪只的应激反应，提高生产性能[2-4]。

目前国内外研究畜禽舍光热环境以利用传感器实地测量和利用仿真软件模拟分析为主。王美芝等[5]计算得出现有猪舍外墙构造类型中，外贴聚苯板内砌砖的复合墙体隔热性能最好。林加勇等[6]将漏缝地板作为多孔介质简化，模拟了空载及装猪猪舍内的风速场和温度场，得出两者温度分布结构相似。王小超等[7]模拟得出冬季热回收换气系统送风角度在45°时的舍内温度分布均匀。袁月明等[8]对试验猪舍和某猪场猪舍进行光热环境的对比模拟，得出猪舍建筑的最佳朝向为南偏西25°。张思远[9]针对北方地区气候特点，设计了猪舍环境精准控制模型，实现猪舍内的环境参数的控制。彭占武等[10]研制了畜禽舍环境多因素实时监测系统，数据传输稳定。Daskalov等[11]开发了自然通风猪舍的微环境控制器，可控制舍内气流、温度和风向风速。贺城等[12]对比模拟发现公猪舍横向通风的气流场均匀且降温明显。陈重远等[13]对妊娠猪舍的温度场进行模拟，实测结果与模拟结果吻合度高。李颀等[14]研究了一种方便饲养员管理的猪舍小气候环境模糊控制系统。王校帅[15]对分娩母猪舍的气流场、温度场和湿度场进行模拟，发现纵向湿帘通风无法满足夏季降温要求。Seo等[16]模拟了猪舍，在模型中考虑了维护结构和猪对环境的影响。此模型可以应用于猪舍结构和通风系统的改进，提高室内温度均匀性。冯博[17]应用Ecotect软件对某住宅围护结构热环境节能改造的不同方案进行分析，以热舒适为前提、节能为目的分析不同方案最优的改造方法。

国内外研究可以看出利用传感器实地测量工作量大，速度慢，设备笨重且只能对已建成的建筑物进行分析，具有局限性。相比之下，利用计算机模拟软件分析时，可以打破局限，预先模拟，在设计阶段就可做出改进；应用Ecotect软件研究分析时，边界条件方便设置，操作过程相对简单且结果可视化能力较强[18-22]，虽以民用建筑分析为主，但在畜禽舍的分析应用中前景广阔。

为探究东北地区猪舍的保温问题，本文利用Ecotect软件，在走访猪场后，以试验猪舍和某猪场大棚猪舍及其场区为原型，等比例建模进行模拟分析，研究猪舍及场区的光环境、不同形式不同墙体材料猪舍的建筑保温能耗。为后者研究猪舍的环境条件提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 试验猪舍模型及参数

经走访调研得出，吉林省内以砖墙形式猪舍、混凝土墙形式猪舍、彩钢墙形式猪舍和温室大棚形式猪舍4种形式猪舍为主。模拟砖墙、混凝土墙、彩钢墙形式猪舍以吉林农业大学试验猪舍为基准，模拟温室大棚形式猪舍以某猪场大棚猪舍为基准，模拟猪场场区以某猪场场区为基准。

试验猪舍长48 m，宽9 m，高2.7 m，屋顶倾角为30°，主体承重结构采用钢结构，彩钢屋顶采用0.5 mm蓝色压型钢板+ 150 mm玻璃丝棉保温层+ 2 mm SBS（苯乙烯类热塑性弹性体）改性沥青卷材隔气层+0.5 mm白色压型钢板配合而成，玻璃是由双中空铝合金构成。墙体构成为20 mm水泥砂浆+290 mm中间墙板+20 mm水泥砂浆。某猪场温室大棚棚面为聚乙烯薄膜，两侧墙体均为20 mm水泥砂浆+290 mm灰砂砖+20 mm水泥砂浆。

利用Ecotect建立1∶1猪舍模型如图1所示，试验猪舍各构件计算参数如表1所示，温室大棚猪舍各构件计算参数如表2所示。

a. 试验猪舍Ecotect模型a. Ecotect model of test piggeryb. 温室大棚形式猪舍Ecotect模型b. Ecotect model of greenhouse for piggeryc. 研究猪场Ecotect模型c. Ecotect model of pig farm in this study

表1 试验猪舍各构件计算参数表

表2 温室大棚猪舍各构件计算参数表

Ecotect作为民用建筑软件，通过设定建筑内人的状态、建筑结构参数以及环境参数，能够对建筑进行光环境分析、能耗分析、日照和遮挡分析等。本试验研究对象为仔猪，在分析猪舍的建筑能耗时，需要在软件中选择人的状态来模拟仔猪，模拟时可以确定用裸露并久坐的人来模拟仔猪。但该状态下人与仔猪的单位显热量不同，根据热平衡原理，需要根据人与猪的显热功率关系进行数量换算。软件中默认裸露并久坐的人的显热功率为70 W，即252 kJ/h；9.0 kg的仔猪的显热功率为100.24 kJ/h[23]。通过如下公式（1）、（2）、（3），模拟猪舍中的300头仔猪在软件中可换算为119个选定状态的人。

式中Q为猪的总热发散量，kJ；Q为人的总热发散量，kJ；P为每头猪每小时的热发散量，kJ/h；N为猪的头数；为时间，h；P为每个人每小时的热发散量，kJ/h；N为人数。

1.2 光环境分析方法

《绿色建筑评价标准》（GB50378—2014）标准规定，建筑室内采光系数大于2%的面积，要占到总面积的75%以上[24]。运用Ecotect软件，根据吉林省长春市地区气候条件，提取直射/散射太阳辐射、全年温度/湿度变化、全年风速变化等气象条件。在最佳建筑朝向倾角，最佳屋顶倾角的基础上[8]，探究舍内地面及距离地面0.5、0.8 m的采光系数。

国标（GB50180—1993）规定：“建筑间距，应以满足日照要求为基础，综合考虑采光、通风、消防、防震、管线埋设、避免视线干扰等要求确定[25]。”建筑布置以满足日照要求作为确定建筑间距的主要依据，运用Ecotect软件分析场区日照间距、日照时间以及建筑物遮挡情况。

1.3 热环境分析方法

运用Ecotect软件结合猪舍建筑形式，分析猪舍的能耗情况，其中，软件区域设置参数为：人的穿衣指数为0，室内湿度为60%，风速为0.1 m/s，室内温度为24 ℃。猪舍中放入相同质量相等数量的猪，在不改变墙体内外材质，仅改变中间材料的情况下，分析4形式猪舍不同材料的能耗情况。

材料常见的有灰砂砖砌体、混凝土空心砖、炉渣砖砌体和黏土多孔砖。混凝土墙材料常见的有粉煤灰加气砌块、砂加气制品、泡沫混凝土。彩钢墙中间夹芯板常见的有聚苯夹芯板、岩棉夹芯板和酚醛夹芯板。大棚猪舍构成材料常见的有低密度聚乙烯薄膜、中密度聚乙烯薄膜和高密度聚乙烯薄膜。

2 结果与讨论

2.1 猪舍光环境分析

阳光所产生的热效应可以提高室内温度，具有取暖和干燥的作用。适当延长光照时间或提高光照强度，可提高仔猪免疫力，促进食欲，提高仔猪成活率与质量增长速度。本试验模拟了猪舍地面及距离地面0.5、0.8 m高度的自然采光情况，分别对应猪舍潮湿地面、猪只卧倒及站立高度的位置，采光模拟云图如图2所示。

由图可得猪舍地面采光系数分布范围为32%～72%，平均值为49.77%；猪舍0.5 m高度采光系数分布在1.2%～41.2%之间，平均值为18.20%，最低值为1.2%，其分布在猪舍中间值班室区域，而饲养区域内采光系数均高于2%；在0.8 m高度，猪舍采光系数分布范围为2.4%～42.4%，平均值为18.52%。

猪舍各研究高度饲养区域自然采光系数均高于2%，采光情况极好，满足《绿色建筑评价标准》[24]。猪舍内良好的光环境能一定程度地缓解猪舍的潮湿问题；且阳光中的紫外线具有很强的杀菌能力，可以帮助猪只预防某些皮肤疾病，也能一定程度控制疫情的产生和传播。

a. 地面 a.Groundb. 0.5 mc. 0.8 m

2.2 猪场生产区光环境分析

阳光照射能引起人类和动植物的各种光生物学反应，促进生物机体新陈代谢，阳光中所含的紫外线能预防与防治一些疾病，因此，猪场生产区适宜的日照有重要的卫生意义。另外，阳光中含有大量的红外线和可见光，冬天直射入室产生的热效应能提高室内温度，起到取暖与干燥作用。

猪场的建筑布局需要考虑整个场区的采光效应和遮挡情况。在满足防疫距离和场区采光的基础上，要以节约用地为原则，合理布局猪舍建筑。过于密集的建筑，会使单栋猪舍光照不足，因此研究场区光环境很有必要。

2.2.1 日照时间与太阳辐射量分析

国家规定测算日照时间的标准日是大寒日[24]。本文模拟了研究地区某猪场的大寒日日照时间和太阳辐射量，云图如图3、图4所示。

图3 猪场大寒日日照小时数分布云图

图4 猪场日太阳辐射量分布云图

从图3可以看出，研究猪场整个场区在大寒日的日照小时数基本达到了5 h，即使是在猪舍建筑背面处的场地其日照小时数亦具有3～5 h的水平。该猪场猪舍在大寒日的有效日照时间大于国标（GB50180—1993）[25]要求的2 h。

从图4可见，整个场区太阳辐射量达到了5.40 MJ/(m2·d)，在猪舍建筑背面处的场地，太阳辐射量能达到3.79～4.05 MJ/(m2·d)的水平。该猪场生产区日照充足，能在一定程度上预防疫情。

2.2.2 猪舍之间遮挡与投影分析

猪场同类舍的防疫间距为10～15 m，不同类舍防疫间距为15～20 m[1]。该猪场建筑间距为16 m，满足防疫要求，间距选择合理。通过对猪舍在太阳轨迹图上的位置进行分析，可以判断它们阳光遮挡的情况和在场地参照点上产生的阴影。

建筑师需要规划建筑和街道，从而高效地利用太阳光。猪舍要利用太阳光，前提是阳光要进入猪舍。在稠密地区，有必要对猪舍的密度与高度进行考察，以确保每栋猪舍都有一定时间的日照。如图5可看出猪舍生产区猪舍与猪舍之间并没有遮挡问题。

2.3 热环境分析

建筑能耗是维持建筑功能和建筑物在运行过程中所消耗的能量，室内的能耗是评价建筑节能设计质量的指标，能为建筑采暖、空调系统等设计提供参考依据[26]。Ecotect软件可以分析建筑整体和各个区域的逐月供暖空调能耗与全年供暖/制冷的最大负荷。在东北地区主要侧重冬季供暖，供暖期为10月20日—4月10日之间，本文模拟的猪舍建筑能耗是指猪舍在供暖期内维持室内预计温度需要补充的热量。围护结构传热直接影响猪舍的保温性能，以下对4种形式不同墙体材料猪舍的能耗进行分析。

图5 研究猪场猪舍投影情况

2.3.1 砖墙形式猪舍能耗模拟分析

砖墙形式4种墙体材料猪舍供暖期能耗情况，如表3所示。砖墙形式4种墙体材料猪舍供暖期分别需要补充11 350、19 185、8 956、8 204 kWh热量。B猪舍供暖期需要补充的热量最多，A、C、D猪舍供暖期需要补充的热量比B猪舍分别少40.80%、53.32%、57.24%。D猪舍供暖期需要补充的热量最少。主要原因是D猪舍墙体的传热系数小，说明D猪舍即黏土多孔砖猪舍在冬季能较好的保存室内热量。此外，墙体材料的选择还应综合考虑抗压、吸湿、经济性、施工便捷性等因素，可酌情调整墙体材料的优先级。因此，由于成本造价低，C猪舍即炉渣砖砌体猪舍也可作为选择。

表3 不同墙体材料猪舍供暖期能耗情况

2.3.2 混凝土墙形式猪舍能耗模拟分析

混凝土墙形式3种墙体材料猪舍供暖期能耗情况见表 3。混凝土形式3种墙体材料猪舍供暖期分别需要补充5 643、4 940、4 082 kWh热量，E猪舍供暖期需要补充热量最多，F猪舍比E猪舍供暖期需要补充热量少12.46%；G猪舍比E猪舍供暖期需要补充热量少27.66%。由于G猪舍墙体的传热系数最小，所以所需热量最少，保温性能相较于同墙体形式其他2种墙体材料猪舍更好。考虑成本后，也可选择E猪舍即粉煤灰加气砌块猪舍。

2.3.3 彩钢墙形式猪舍能耗模拟分析

彩钢墙形式3种墙体材料猪舍供暖期能耗情况，如表3所示。H、I、J猪舍供暖期分别需要补充15 919、40 930、10 943 kWh热量，I猪舍供暖期需要补充热量最多，H猪舍比I猪舍供暖期需要补充热量少61.11%；J猪舍比I猪舍供暖期需要补充热量少73.26%，J猪舍供暖期需要补充的热量最少。由于J猪舍即酚醛夹芯板彩钢猪舍的墙体传热系数小，因此在冬季的保温性能好。根据市场成本，H猪舍即聚苯夹芯板彩钢猪舍也是很好的选择。

2.3.4 温室大棚形式猪舍能耗模拟分析

区域设置参数不变，分别对温室大棚形式3种棚面材料猪舍进行分析。大棚形式3种棚面材料猪舍供暖期能耗情况，如表3所示。

从表中可以看出温室大棚形式3种棚面材料猪舍供暖期分别需要补充48 721、50 725、53 066 kWh热量，M猪舍供暖期需要补充热量最多，K猪舍比M猪舍供暖期需要补充热量少8.19%；L猪舍比M猪舍供暖期需要补充热量少4.41%，K猪舍即低密度聚乙烯薄膜猪舍供暖期需要补充的热量最少。说明其棚面材料传热系数最小，因而在冬季能较好的保存室内热量，并且成本较另外2种棚面材料也更少。

2.3.5 试验验证

试验验证时，在猪舍中分隔出长11 m，宽9 m，高2.7 m的温度自控间，内置相应匹数的空调来模拟空载猪舍，如图6所示。选择12月份作为试验验证时间段，12月1日至12月31日为测试时间，期间在每天中午12点进行数据记录，所用的设备为ZJXED电力监测仪（额定电压220 V，额定频率50 Hz，最大电流16 A），因为试验间中有空调作为加热装置，所以空调耗电量与空调能效比的乘积，即为计算机模拟的猪舍供暖期需要补充的热量值。将实际测得的补充热量值与计算机的模拟结果进行对比，以此来验证Ecotect模拟猪舍建筑热环境的可行性和可靠性。

图6 温度自控猪舍及模型

试验间空调的制热量为4 450 W，制热功率为1 330 W，制热能效比为3.35，12月份实测能耗值与模拟能耗值的对比如表4所示。

表4 试验猪舍12月份能耗对比

通过模拟值与实测值的对比分析得出，日能耗相对误差范围为0.74%～8.62%；12月份空调消耗了1 019 kW·h的电量，给猪舍补充的热量值为3 413.65 kW·h，而计算机模拟得出12月份需要补充3 497 kW·h的热量，可计算出相对误差为2.44%，说明本次模拟所得到的结果是可靠的。软件的能耗模拟值和实测值具有良好的一致性，一方面验证了软件中设置参数的正确合理性，另一方面说明Ecotect软件应用在猪舍建筑中具有可行性。

3 结 论

根据吉林省长春市地区气候条件，借助Ecotect模拟分析软件，对实际猪舍的光热环境及猪场生产区的光环境进行了模拟分析，得出以下结论：

1）试验猪舍内地面及距离地面0.5、0.8 m处高度的采光系数均高于2%，满足绿色建筑标准。

2）猪场生产区在大寒日的太阳辐射量可达5.38 MJ/(m2·d)，场区日照充足；猪场建筑间距满足防疫标准，且无遮挡问题。

3）4种形式不同墙体猪舍在供暖期的能耗情况分析结果表明：黏土多孔砖猪舍、泡沫混凝土猪舍、酚醛夹芯板彩钢猪舍在其对比猪舍中保温性能最好，考虑成本之后建议使用炉渣砖砌体猪舍、粉煤灰加气砌块猪舍和聚苯夹芯板彩钢猪舍；温室大棚猪舍棚面材料推荐使用低密度聚乙烯薄膜。

4）试验验证的空载猪舍12月份日能耗模拟值与实测值的相对误差范围为0.74%～8.62%；12月份总能耗值相对误差为2.44%，结果可靠。

[1]李保明，施正香. 设施农业工程工艺及建筑设计[M]. 北京：中国农业出版社，2005.

[2]田卫华，乔瑞敏，吕刚，等. 光照对猪生长发育、繁殖性能及免疫力的影响[J]. 家畜生态学报，2016，37(11)：87－90. Tian Weihua, Qiao Ruimin, Lü Gang, et al. Influence of illumination on pig’s growth, reproductive performance and immunity[J]. Acta Ecologiae Animalis Domastici, 2016, 37(11): 87－90. (in Chinese with English abstract)

[3]李峰. 光照对养猪的影响及猪舍光照控制技术[J]. 中国畜牧兽医文摘，2012，28(12)：83.

[4]彭癸友，覃发芬. 光照对母猪几项繁殖指标的影响[J]. 当代畜牧，2002(7)：21－26.

[5]王美芝，田见晖，刘继军，等. 北京市繁殖猪舍高温环境控制状况[J]. 农业工程学报，2011，27(10)：222－227. Wang Meizhi, Tian Jianhui, Liu Jijun, et al. Environment control status of high temperature in reproductive piggery in Beijing[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(10): 222－227. (in Chinese with English abstract)

[6]林加勇，刘继军，孟庆利，等. 公猪舍夏季温度和流场数值CFD模拟及验证[J]. 农业工程学报，2016，32(23)：207－212. Lin Jiayong, Liu Jijun, Meng Qingli, et al. Numerical CFD simulation and verification of summer indoor temperature and airflow field in boar building[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(23): 207－212.(in Chinese with English abstract)

[7]王小超，陈昭辉，王美芝，等. 冬季猪舍热回收换气系统供暖的数值模拟[J]. 农业工程学报，2011，27(12)：227－233. Wang Xiaochao, Chen Zhaohui, Wang Meizhi, et al. Numerical simulation of heat supply for heat recovery ventilation system of piggery in winter[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2011, 27(12): 227－233. (in Chinese with English abstract)

[8]袁月明，宋阳，周丽娜，等. 基于Ecotect猪舍光热环境的模拟仿真[J]. 吉林农业大学学报，2018(4)：497－501. Yuan Yueming, Song Yang, Zhou Lina, et al. Simulation of the photothermal environment of pigsty based on Ecotect[J]. Journal of Jilin Agricultural University, 2018(4): 497－501. (in Chinese with English abstract)

[9]张思远. 北方寒地密闭猪舍环境精细调控方法研究[D]. 哈尔滨：东北农业大学，2018. Zhang Siyuan. Study on Fine Environment Control Methods for Confined Pig House in Northern China[D]. Harbin: Northeast Agricultural University, 2018.

[10]彭占武，王雪，袁洪印. 基于WSN的畜禽舍环境多因子监测系统的研制[J]. 黑龙江畜牧兽医，2016(19)：126－127，130.

[11]Daskalov P I, Arvanitis K G, Pasgianos G D, et al. Non-linear adaptive temperature and humidity control in animal buildings[J]. Biosystem Engineering, 2006, 93(1): 1－24.

[12]贺城，牛智有，齐德生. 猪舍温度场和气流场的CFD模拟比较分析[J]. 湖北农业科学，2010，49(1)：134－136，155. He Cheng, Niu Zhiyou, Qi Desheng. CFD simulation and comparative analysis about air temperature and airflow in the piggery[J]. Hubei Agricultural Sciences, 2010, 49(1): 134－136, 155. (in Chinese with English abstract)

[13]陈重远，饶月，张霞，等. 基于CFD的妊娠猪舍温度场仿真研究[J]. 黑龙江畜牧兽医，2019(1)：66－68，178.

[14]李颀，窦轩，王志鹏，等. 基于CFD的猪舍小气候环境模糊控制系统[J]. 家畜生态学报，2017，38(5)：54－59. Li Qi, Dou Xuan, Wang Zhipeng, et al. Piggery microclimate fuzzy control system based on CFD[J]. Acta Ecologiae Animalis Domastici, 2017, 38(5): 54－59. (in Chinese with English abstract)

[15]王校帅. 基于CFD的畜禽舍热环境模拟及优化研究[D]. 杭州：浙江大学，2014. Wang Xiaoshuai. Study on the Indoor Thermal Environmental Simulation and Optimal Design on Livestock Building Based on CFD[D]. Hangzhou: Zhejiang University，2014.

[16]Seo I H, Lee I B, Moon O K, et al. Modelling of internal environmental conditions in a full-scale commercial pig house containing animals[J]. Biosystems Engineering, 2012, 111(1): 91－106.

[17]冯博. Ecotect能耗模拟下既有住宅建筑围护结构节能改造的热环境分析研究[J]. 建筑节能，2017，45(4)：118－123. Feng Bo. Thermal environment of existing residential building envelope energy-saving retrofitting simulated by Ecotect[J]. Building Energy Efficiency, 2017, 45(4): 118－123. (in Chinese with English abstract)

[18]吴双. 基于BIM技术的高校宿舍楼建筑节能设计研究[D].西安：长安大学，2019. Wu Shuang. Energy-saving Design of University Dormitory Building based on BIM Technology: A Case Study of Xi'an[D]. Xian: Chang'an University, 2019. (in Chinese with English abstract)

[19]王肖宇，姜秋实，姜军.赫图阿拉城冬季外环境分析与绿化营造策略[J] .世界建筑，2019(3)：116-119，129. Wang Xiaoyu, Jiang Qiushi, Jiang Jun. Analysis of external environment and greening construction strategy for Hetuala city in winter[J]. World Architecture, 2019(3): 116-119, 129. (in Chinese with English abstract)

[20]张国书. 基于环境能源效率的门诊楼光环境设计研究[D].北京：北京建筑大学，2019. Zhang Guoshu. Light Environment Design of Outpatient Building based on Environment-Energy Efficiency-Taking an Outpatient Building of a Hospital in Beijing as an Example[D].Beijing: Beijing University of Civil Engineering and Architecture, 2019. (in Chinese with English abstract)

[21]云鹏译. Ecotect建筑环境设计教程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1994.

[22]柏慕培训组织．Autodesk Ecotect Analysis 2011绿色建筑分析实例详解［M］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

[23]马承伟，苗香雯. 农业生物环境工程[M]. 北京：中国农业出版社，2005.

[24]中华人民共和国住房和城乡建设部. 绿色建筑评价标准：GB/T50378—2014 [S]. 2014.

[25]中华人民共和国住房和城乡建设部. 城市居民区规划设计规范：GB50180—1993[S]. 1993.

[26]杨和伟. 中小规模标准化生猪养殖技术方案的建立[D]. 武汉：华中农业大学，2011. Yang Hewei. The Establishment of Standardized Program for Small and Medium-Scale Pig Production Technology[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2011. (in Chinese with English abstract)

Analysis of light environment and thermal performance of piggery with different wall materials based on Ecotect

Yuan Yueming, Song Yang, Xie Chenhui, Zhou Lina

(,,130118,)

In recent years, China's pig industry has gradually shifted to the northeast. Compared with the rich feed resources and land resources in Northeast China, the cold environment reduces the feed conversion efficiency and the production performance of pigs. In the winter of northern China, pig producers often face a huge problem of heat preservation when they control the environment of piggery. The aim of this study is to explore the heat preservation of piggeries in Northeast China. According to the investigation, there were four types of piggeries in Jilin Province, which were brick wall piggery, concrete wall piggery, color steel wall piggery and greenhouse piggery. The simulated piggerieswith brick wall, concrete wall and color steel wall were based on the experimental piggery of Jilin Agricultural University, the simulated piggery with greenhouse was based on a piggery in a pig farm, and the simulated pig farm area was based on a pig farm area.Based on Ecotect software, this paper took a typical piggery in a large pig farm in Jilin Province as an object, and studied the light and heat environment of piggery, and the light environment of pig farm production area. The daylight factor of different heights in the piggery and the lighting situation in the production area of the pig farm were studied. The thermal insulation performances of 4 kinds of piggeries with different walls were analyzed. The results were as follows: The daylight factor of each research height of the experimental piggery was higher than 2%, which met the green building standard. The production area of the pig farm had good daylight, and the solar radiation in Great Cold Day could reach 5.38 MJ/(m2·d), and the sunshine was sufficient. The building spacing of the pig farm met the epidemic prevention standard, and there was no shelter problem. By comparing the monthly energy consumption values of 4 kinds of piggeries with different building materials, the best insulation performance of piggeries was as follow: Clay porous brick piggery, foam concrete pig piggery, color steel piggery with phenolic sandwich board, low density polyethylene film greenhouse piggery. After considering the cost, it was recommended to use cinder brick masonry piggery, fly ash aerated block piggery, polyphenylene sandwich board color steel piggery and low density polyethylene film greenhouse piggery. The daily energy consumption of empty piggery in December was tested and verified. The relative error range was 0.74%-8.62% after data comparison, which verified the reliability of the model. The simulation values of energy consumption were in good agreement with the measured values. On the one hand, it verified the correctness and rationality of setting parameters in the software. On the other hand, it showed that Ecotect software was feasible in piggery building.This paper can provide theoretical basis for exploring the light and heat environment of the northern piggery, and provide more ideas for architects to optimize the design before the implementation of the plan.

environmental control; light; piggery; thermal environment; wall materials; Ecotect

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.024

TU264+.3

A

1002-6819(2019)-24-0199-07

袁月明，宋 阳，解晨辉，周丽娜. 基于Ecotect的不同墙体材料猪舍光热环境和热性能分析[J]. 农业工程学报，2019，35(24)：199－205. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.024 http://www.tcsae.org

Yuan Yueming, Song Yang, Xie Chenhui, Zhou Lina. Analysis of light environment and thermal performance of piggery with different wall materials based on Ecotect[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(24): 199－205. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.24.024 http://www.tcsae.org

2019-06-12

2019-11-28

广东省重点领域研发计划：畜禽精准健康养殖关键技术研究与示范（2019B020215002-5）；北方气候区猪场环境控制技术集成与规范（2017016）

袁月明，教授，博士，主要从事设施农业过程控制与环境工程研究。Email：yym_jlu@163.com

中国农业工程学会会员：袁月明（E041200322S）