温暖地における無窓型採肉用鶏舎の暖房負荷量
蓑輪 雅好
THE HEATING LOAD ESTIMATION OF A WINDOWLESS
BROILER HOUSEIN A WARM−CLIMATE AREA
MasayoshiMINOWA
The heatingload of a windowless broiler house in a warm−Climate area was Simulated numerically during63daysin the winterIt was assumed that the broiler house waslocated at Takamatsuin Kagawa Prefecture and that8000broilers were raised fromltil163agein days undeIthe optimalconditionin the house
Thevariationofdai1yheatingloadwasfrom59×107to13×108kcal／day，andthe
totalduring63days was58×109kcalMost of the heatingload was the heatloss
CauSed by the ventilation，and so the thermalcharacteristics of roofsandwal1sdidnot significantly influence the heating load
キーワード：無窓型採肉用鶏舎，暖房負荷畳，数億シミュレー・ション 緒 口 環境調節を目的とした無窓型畜舎においては，畜舎の断熱性と強制換気（機械換気）との合理的 な組合わせによって舎内環境を調節しているのが−・般的である舎内環境調節を目的とした換気屋 にほ設定気温を維持するための温度調節換気畳，設定湿度を維持するための湿度調節換気畳，およ び汚染空気を排出して新鮮空気を供給するための新鮮空気供給換気畳（舎内空気中の物質濃度を調 節する換気畳）がある‖ 夏期においては温度調節換気畳が優先され，温度調節換気量は湿度調節お よび新鮮空気供給に十分な換気鼻である．しかし，冬期においては外気温が舎内気温に比べてはる かに低いために温度調節換気畳は制限され，その結果として舎内空気の湿度は上昇し，新鮮空気の 供給ほ不十分になる このような状況においては温度調節換気畳よりも大きい換気畳である湿度調 節換気畳や新鮮空気供給換気畳が優先される．したがって舎内気温は設定値より低下し，舎内気温 の低下を防く♪ために暖房が必要になる 畜舎の暖房に必要な熱量である暖房負荷畳は気象条件，畜舎構造，飼養管理（畜種，飼育密度， 飼養時期など）などによって大きく異なる．暖房負荷畳の予測は畜舎設計時における暖房設備機器 の容量決定に必須である 採肉用鶏舎においては採肉発（ブロイラー）を短期間に急速に成長させるために新鮮空気の供給 は特に重要であるい 冬期の採肉用鶏舎においては新鮮空気供給換気量あるいは湿度調節換気畳が実 施されるために，採肉発からの発生熱だけで舎内気温の低下を防く小ことは困難である。したがって 種々の暖房方法が採用されている 本研究は温暖地における無窓塾採肉用鶏舎の暖房負荷量に関する設計資料を提示することを目的
香川大学農学部学術報告 第45巻 第2号（1993） 80 として，香川県高松市に位置する切妻屋根式無窓塑採肉用鶏舎（以後，たんにブロイラー舎と呼称 する）の暖房負荷畳と屋根・外壁の断熱性との関係を数値シミ，ユル・−ションにより検討したもので ある．なお，本研究は昭和59年度文部省科学研究費補助金（総合研究A「バイオマス変換エネル ギーの有効利用と地域農村への適合性」分担，課題番号59360032）の交付を受けて行ったものであ る
解 析 方 法
1… ブロイラー舎と飼養管理に関する設定条件（1・2）ブロイラー舎は平飼方式であり，諸元を表1に示す．換気は自然吸気・機械排気方式であり，暖
房は温湯循環の床面給湯方式である‖飼養羽数は8000羽（雄4000乳雌4000羽）であり，飼育密度
は3．3rd当たり48。5羽である．ブロイラーは僻化後1日令で入離し，63日令で出荷する飼養期間に
おける舎内気温と換気量をそれぞれ表2と表3に示す‖舎内の相対湿度ほ60％の一足であるり63日 間におけるブロイラーの体重増加は表4のとおりである 表2 ブロイラ・一舎の舎内気湿（2） 表1ブロイラ・一合の諸元（1） 隼、・一 令 日 川∵ 令 日 可∵ 令 日 ⋮∵ 命 日 桁行長 756m 梁間長 7．2m 軒 高 2“7m 桁行方位 東一西 屋根勾配 2．5／10 8 4 0 6 2 00 4 0 2 2 2 1 1 0 0 0 2 2 2 2 2 2 2 2 3 6 25262728293031 ∼ 2 3 0 6 2 8 4 0 6 2 6 5 5 4 4 4 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 7 00 9 0 1 2 3 4 1 1 1 2 2 2 2 2 2 8 4 0 6 2 8 4 9 8 8 00 7 7 尺U 6 2 2 2 2 2 2 2 2 9 0 1 2 3 4 5 6 1 1 1 1 1 1 1 0 0 6 2 8 4 0 6 2 2 1 1 0 0 0 9 3 3 3 3 3 3 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 日令は貯化後日令である 表3 冬期におけるブロイラー舎の換気畳 表4 ブロイラーの週令別体重と週間増体盈（2） 体重［g］ 週間増体畳［g／週］ 日令 1羽当たり換気畳（1）換気回数 ［d／（h−羽）］ ［回／h］ 週令 雄 雌 雄 雌 1′−15 0．9 4．2 16′∼25 18 8．4 26日令以降 27 12，6 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 4 2 7 8 5 6 0 6 1 3 1 2 4 7 0 4 7 1 4 1 1 1 2 2 0 5 0 0 0 0 0 0 0 0 4 3 1 6 9 8 2 00 5 1 1 3 5 ︵X︶ 2 7 1 6 1 1 1 2 2 3 一854510701040605020 12233333 一957550309040607060 1 2 3 3 4 4 4 4 換気回数は表1のブロイラー舎で8000羽を飼養す るときの値である2．．ブロイラー舎の暖房負荷量算定方法 舎内に吸気された外気は舎内空気と一顧のうちに完全に混合されるものとすると，ブロイデー舎 の暖房負荷畳は次式から求めることができる
Qh＝Cp・γi・Vi−Qp・Qw＋Qv
ここで Qh：ブロイラ1一舎の暖房負荷畳［kcal／h］ C。：空気の定圧比熱［kcal／（kg・℃）］ γi：舎内空気の比重畳［kg／d］ Vi：舎内空気の容積［d］ ti：舎内空気の湿度［℃］ て ：時間［h］ Q。：：舎内における発生熱量［kcal／h］ Qw：屋倣および外壁を通して舎外へ流出する熱量（貫流損失熱量）［kcal／h］ Qv：換気によって失われる熱量（換気損失熱量）［kcal／h］ 床面給湯方式暖房を採用した床は地下部土壌への熱損失を防止するために断熱構造にするのが一 般的であるしたがって，暖房負荷計算においては床面から地下部土壊への熱損失ほないものとし た 2．．1 舎内発生熱量 舎内における発生熱量はブロイラ・−からだけとし，次式で求めるQp＝（Qs＋Qle＋Qlf）W・N
ここで Q。：舎内における発生熱量［kcal／h］ Qs：ブロイラ1−の発生顕熱量［kcal／（hl・kg）］ Ql。：ブロイラ−の呼気潜熱畳［kcal／（h・kg）］ Qlf：ブロイラーの糞潜熱畳［kcal／（h・kg）］ W ：ブロイラーの体重［kg］ N ：飼養羽数 ブロイラ・−の発生顕熱量と呼気潜熱畳の算定式を表5に示すまた，ブロイラーの糞潜熱量は次 表5 ブロイラーの発生顕熱量と呼気潜熱畳の算定式 ブロイラー体重（W） 発生顕熱量（Qs） 呼気潜熱畳（Ql。） ［kg］ ［kcal／（hnkg）］ ［kcal／（h′kg）］ Qle＝1り8692 Qle＝135＋11．537W Qle＝2．9652−40093（W−0．14） Qle＝2．717−1311W Qle＝1“6682＋0649（W−0．8） Qle＝2．472−0821W Qle＝083 （∋ W＜0045 Qs＝13。666 （∋ 0045≦W≦0．14 ③ 014＜W＜0い3 ④ 03≦W≦0．8 ⑤ 08＜W＜0，9 ⑥ 09≦W≦20 ⑦ W＞20Qs＝15872−49015W
Qs＝9“0099−38625（W−0．14） Qs＝9。972−5．267W Qs＝57584＋5496（W−0．8）Qs＝8072−196W
Qs＝4152②，④，⑥は相原ら（3）による．①，③，⑤，⑦は著者が仮定した．
香川大学農学部学術報告 第45巻 第2号（1993） 82 式（3）から求める 0。．8（0．．0425＋0．673W−0い162W2） Qlず＝（597−0．6ti） 100W 上式における右辺の中括弧の項は体重1kg当たりの糞中水分量である 22 貫流損失熱量 時刻nにおいて，屋根および外壁を通して舎外へ流出する熱量すなわち貫流損失熱量は応答係数 法（4）により次式から求めることができる 600 Qw n＝∑（∑（tk n−j−ti）￠k、j）Ak k＝1 j＝0 ここで Qwn：時刻nにおける貫流損失熱量［kcal／h］ k 南側屋偲，北側屋根，南側外壁，西側外壁，北側外壁，東側外壁をそれぞれ1，
2，3，4，5，6とする
Ak ：壁kの面積［d］
tk n−j：壁kにおける時刻（n一．j）の相当外気温度［℃］ ￠k j：壁kにおけるj時点前の貫流応答係数［kcal／（nf・h・℃）］ 2．．3 換気損失熱量 換気による損失熱量ほ．次式で算定できる Qv＝Ⅴ（γiii−（音）γoio） ここで Qv：換気による損失熱量［kcal／h］ Ⅴ：換気畳［d／hコ γi：：舎内空気の比重畳［kg／d］ ii：舎内空気のエソタルビ［kcal／kg’］ T。：舎外空気の絶対温度［Ⅹ］ Ti：舎内空気の絶対温度［K］ γ。：舎外空気の比重畳［kg／d］ i。：舎外空気のl＝Lンタルビ［kcal／kg’］3．．ブロイラー舎の暖房負荷量シミュレーション
ブロイラ・一合の暖房負荷畳を1時間間隔で計算するプログラムをHASP／ACLD／8001（空気調和・衛生工学会方式動的熱負荷計算プログラム第3版）（4）に準拠して作製した∴なお，このプログラ
ムにおいては暖房負荷畳に及ぼすブロイラー舎周囲地物の影響は考慮しなかった シミュレーションに際してブロイラー舎の存在地は香川県高松市（北緯34度21分，東経134度3 分）とし，気象データは高松市の標準気象データ（日本建築設備士協会発行）を用いた‖計算対象 時期ほ1月10日（入雛日）から3月13日（出荷日）までの63日間とした．前述の気象データによれ ば，この期間における気温は−4．1∼15．5℃の範囲であり，平均気温は4．5℃である．なお，高松市 の標準気象データは1970∼1979年における気象データから作成した平均年における1年間8760時間 分の外気乾球温度，外気絶対湿度，法線面直連日射畳，水平面天空日射量，雲量，風向，風速であ る ブロイラー舎の外表面は厚さが0．5皿の亜鉛鉄板（表面の日射吸収率と放射率はそれぞれ05と025である（4））とし，その内側に厚さが10，犯30，50，100皿の発泡ポリスチレン断熱材を用いた
場合の5種類の壁構造に対して暖房負荷畳を計算したまた，厚さが10皿の発泡ポリスチレン断熱 材を用いた場合についてほ，亜鉛鉄板外表面の日射吸収率と放射率をそれぞれ①05と0．9（明色非 光沢面），②0い9と0小25（黒色光沢面），③0‖9とOu9（黒色非光沢面）の3種類についても暖房負荷畳 を計算した小 なお，亜鉛鉄板と発泡ポリスチレン断熱材の熱伝導比抵抗は0＝0242，212m・h・℃／ kcalであり，容積比熱ほ821，15”Okcal／（z7f・℃）である（4） 結果および考察 1．舎内発生熱量と換気損失熱量
1月10日から3月13日における舎内発生熟の日給畳は1‖81×105∼3。23×106kcal／dayの範囲であ
り，63日間の総量ほ114×108kcalであった．また，換気による損失熱の日給畳は5．91×107∼1、．31 ×108kcal／dayの範囲であり，63日間の総量ほ5り85×109kcalであった 2．．貫流損失熱量 外表面が亜鉛鉄板（日射吸収率05，放射率0．25）の場合における貫流損失熱の日総量の範囲と 63日間の総量を，断熱材の厚さ別に表6に示す表6から，断熱材が厚ぐなると貫流損失熱量は減 少するが，厚さが50Ⅲm以上ではその減少率は小さぐなる 貫流損失熱量に及ぼす外表面の日射吸収率と放射率の影響を表7に示す，表7は亜鉛鉄板の内側 に厚さ10皿の断熱材を用いた場合である．表7によれば，外表面の日射吸収率が09と大きく，かつ 表6 貫流損失熱量に及ぼす発泡ポリスチレン断熱材厚さの影響 貫 流 損 失 熱 量 発泡ポリスチレン 断 熱 材 厚 さ ［Ⅲm］ 日 給 畳 63日間総量 ［kcal／dayコ ［kcal］392×105∼166×106
2“63×105∼1．11×106
1“98×105∼8．25×105
1．32×105∼555×105
7．25×104∼3り04×105
570×107
3．81×107
286×107
192x10TTT
1。05×107
0 0 0 0 0 1 2 3 5 0 1 外表面は厚さが05皿の亜鉛鉄板（日射吸収率0．5，放射率025）である 表7 貫流損失熱量に及ぼす外表面の日射吸収率と放射率の影響（厚さ05mの亜鉛鉄板の 内側に厚さ10皿mの発泡ポリスチレン断熱材を用いた場合） 外 表 面 貫 流 損 失 熱 量 日射吸収率 放射率 日 給 畳 63日間総量 ［kcal／day］ ［kcal］3．92×105∼1．66×106
4，93×105∼1．83×106
1小38×105∼156×106
262×105∼174×108
5 70x10TT
6 77 x 10T
461×107
565×10‘7
5 5 9 9 0 0 0 0 0 0 0 0 2 9 2 9 5 5香川大学農学部学術報賃 第45巻 第2号（1993） 84 放射率が0．．25と小さい場合に貫流損失熱量は小さくなるり このような外表面においては日射熱の吸 収量は大きく，かつ天空への放射損失熱量ほ小さい‖ したがって，日射吸収率が大きぐて放射率が 小さい外表面は冬期における貫流損失熱量を小さくする面から有利である．なお，断熱材が厚くな るにつれて貫流損失熱量に及ぼす外表面の日射吸収率と放射率の影響が小さくなることほ容易に推 察できる 3‖ 暖房負荷量
1月10日から3月13日における1日当たり暖房負荷畳の変動を図1に示すけ 図1は，亜鉛鉄板
（日射吸収率0．5，放射率0．25）の内側に厚さ10mmの発泡ポリスチレン断熱材を用いた場合である図1から日給畳は598×107∼1．30×108kcal／dayの範囲である1月10日から1月24日までの15日
間においてほ，舎内気温が高いにもかかわらず換気量が小さいために1日当たりの暖房負荷畳は1 月25日以降に比べて小さく，その変動も小さいまた，1月25日以降は換気畳が大きいことから日 給畳も大きく′ その変動も大きい傾向にある．これらのことは他の断熱材厚さの場合においても同 様であった×107
1／101／16 1／23 1／30 2／6 2／13 2／20 2／27 3／6 3／13 月／日 図1 ブロイラー舎の1日当たり暖房負荷盈（厚さ05mmの亜鉛鉄板一日射吸収率05， 放射率025−の内側に厚さ10mの発泡ポリスチレン断熱材を用いた場合） 表8 暖房負荷畳に及ぼす発泡ポリスチレン断熱材厚さの影響 暖 房 負 荷 畳 発泡ポリスチレン 断 熱 材 厚 さ ［m］ 日 給 畳 63日間総量 ［kcal／day］ ［kcal］598×107∼1．30×10さ
5．94×10r∼130×10さ
592×107∼1．30×108
5．90×107∼1．30×108
5牒9×107∼130×108
5．79×109
5．77×109
5，76×10g
5り76×109
575×109
0 0 0 0 0 1 2 3 5 0 1 外表面は厚さが05皿の亜鉛鉄板（日射吸収率05，放射率025）である表9 暖房負荷畳に及ぼす外表面の日射吸収率と放射率の影響（厚さ05皿の亜鉛鉄板の 内側に厚さ10mmの発泡ポリスチレン断熱材を用いた場合） 暖 房 負 荷 畳 外 表 面 日 給 畳 63日間総届 ［kcal／day］ ［kcal］ 日射吸収率 放射率
