2024年6月12日发(作者：缪邃)
中博农（北京）牧场建设有限公司
低屋面横向通风牛舍(LPCV)
李守忠 编译
一、引言
第一栋低屋面横向通风牛舍（LPCV）于2005年秋建造于美国南达科他州， 其
建筑型式和管理模式目前已在美国7个州被普遍认可，另外10个州也在考虑采用
这种模式。LPCV的概念现在已经扩展到相当于8－24列自由卧栏的牛舍跨度，但
大多数牧场选择12－16列型式。
图1所示为8列式LPCV牛舍端视图。牛舍一面侧墙配置蒸发板，另一面侧墙
安装风机。图2所示为尾对尾8列式LPCV牛舍的平面工艺布局，这种设计相当于
把两个4列式牛舍并在一起。LPCV牛舍或隧道通风牛舍的优势是通过牛舍的风速
是稳定的，舍内最大通风率时的风速一般低于13km/h，而冬季风速则可降低到
3.2km/h以下。
在2006年针对LPCV牛舍舍内空气质量进行了研究。从舍内三个取样点采集
的样品中对悬浮颗粒含量的分析结果为：牛舍东端78.2ppm，牛舍中部74.8ppm，
牛舍西端94.8ppm。这些值比鸡舍和猪舍尘埃浓度低10－100倍（Jerez等，2006），
也低于美国国家标准（150ppm）。这些空气样本采集自使用沙子做卧床垫料的
LPCV牛舍，使用干牛粪或锯末等有机垫料的牛舍空气悬浮颗粒浓度是否会升高
还有待于进一步研究。
试验表明，LPCV牛舍中散发的有害气体以含氮气体（NH3，NO2，NO）为主。
在春季试验的最低通风率（11900m
/分钟）下，氨气浓度和散发速度最高。试验
测定的氨气平均浓度（春季＝1219±5ppb，夏季＝1117±4ppb）远远低于自然
通风散栏式牛舍（36－51ppm）。
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图1. 8列式LPCV散栏式牛舍剖视图
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图2. 8列式LPCV散栏式牛舍平面工艺图（牛舍长度根据养殖容量确定）
表1. 800头容量的LPCV牛舍平均有害气体浓度
二、LPCV牛舍工艺设计
LPCV牛舍的优点包括：低屋面、占地面积小、奶牛往返挤奶厅的行走距离
短、可控制光照以及良好的奶牛养殖环境和人员工作环境，但必须根据不同地
区的具体条件进行针对性设计。下面概述LPCV牛舍建设的一些工艺设计问题。
1、牛舍跨度
在炎热季节，通风率（即舍内空气全部更新的时间）应为60－120秒，即风
机每60－120秒钟就要把舍内空气完全排出，更换为舍外新鲜空气。而冬季需要
降低舍内通风率，在北达科他州800头容量的LPCV牛舍冬季的通风率一般为180
－240秒。冬季通风率必须能够最大限度降低舍内湿度和有害气体如氨气的浓
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度，以免损害奶牛健康。这个地区对牛舍通风率的管理依据是舍内氨气浓度而
不是温度，这就使其牛舍的通风率高于其它地区的牧场。
LPCV牛舍的跨度范围在60－150m，表观上可以分为8列式、10列式、12列式、
16列式、24列式。表2所示为侧墙配置3m高蒸发板的情况下，不同跨度牛舍空气
通过蒸发板的不同速率和牛舍换气时间的关系。设备供应商建议空气通过蒸发
板的最大速率为122m/分钟，超过122m/分钟会降低蒸发板的效率。牛舍通风率
初始设定应为120秒以下；跨度超过91m时，根据蒸发板通气率，牛舍通风率可
以在180－240秒之间。蒸发板通气率加快会使其降温效率下降，导致舍内温度
升高。
表2.牛舍跨度和空气通过蒸发板速率对通风率影响的比较（秒）
堪萨斯州的奶牛专家在2007年夏季对四个LPCV牛舍进行了评估，表3是对7
月17日到8月16日期间牛舍内各区域温度升高情况的总结。数据表明，隔板之间
温度平均升高0.32
0
C，牛舍横向每米跨度温度平均升高0.0167
0
C/m，相当于每30m
牛舍跨度温度升高0.556
0
C。由于使用蒸发板降温系统造成的舍内高湿度，每30m
牛舍跨度的温湿度指数（THI）约升高1个单位。
表3.2007年夏季4个LPCV牛舍隔板间和单位跨度温度平均升高情况
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2、牛舍山墙门设计
第一栋LPCV牛舍对应舍内每条功能通道都设置有山墙门，以便于饲喂和清
粪设备进出，也可在备用发电机故障等突发情况下用以紧急通风或奶牛的应急
出口。配置山墙门考虑的重点是建造投资和维修费用，多数人选择只配置对应
饲喂通道的山墙门，相当于牛舍每4列自由卧栏（假定自由卧栏为四列式布置）
山墙门从10个减少到2个。这种设计需要在牛舍两端各延长一定的空间来满足小
型机械和运沙车等设备进出牛通道的需要，但不适于牵引式车辆使用。
还有一种设计是只在一端山墙配置饲喂通道门，另一端设置机械设备缓冲
区，让牵引式车辆从一端进入牛舍，在另一端横穿牛舍退出。这就使牛舍的山
墙门从每8列自由卧栏20个或4个减少到2个，但这种设计会减少舍内自由卧栏的
有效配置数量。确定山墙门配置需要权衡原始投资和维修成本与舍内自由卧栏
减少的关系。如果充分利用舍内空间配置自由卧栏，就应该对应每条通道全部
配置山墙门，在舍内不增加额外缓冲空间的情况下，这种设计会使每栏位平均
占有牛舍面积减少5－10％。
3、牛舍隔热保温
对屋面和墙体进行隔热处理可以减少夏季辐射热对牛舍的影响，防止冬季
舍内发生结露现象。自然通风的散栏式牛舍一般不做隔热处理，但屋面坡比为
1/3，使热空气不断上升并从敞开的屋脊散发到舍外。而LPCV牛舍是通过风机把
热空气排出舍外的，在夏季通风率必须足够高，以保证舍内温度不会明显升高。
冬季由于牛舍通风率降低，湿热空气在接触低温金属表面时会发生结露现象，
露滴又会滴落在牛舍地面上。
屋面采用复合保温板时在接缝处需要进行密封处理，否则由于奶牛呼出的
湿气和尿液蒸气，接缝处会受到牛舍空气中高湿度的腐蚀而变形，最终使隔热
材料与钢板分离，出现钢板结露现象；拖拉机在舍内作业时排出的热废气也会
加重这类问题。根据需要采用不同的喷涂隔热材料可以避免这些问题的发生。
另外也可以考虑采用刚性隔热板材。
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4、牛舍清粪工艺
目前大多数LPCV牛舍采用刮板＋水冲的清粪工艺，刮板将粪便刮到中央粪
道，再用水把掺有沙子的牛粪尿冲到分沙系统。由于挤奶厅的高效率和奶牛往
返挤奶厅距离较短，其他清粪方式没有足够的时间清运这么大牛舍里的粪便。
以饲养量3300头的泌乳牛舍为例，配置72位转盘式挤奶厅，每天3次挤奶，
每小时进出挤奶厅的奶牛头数平均463头；假定使用直径2.4m橡胶轮胎做刮粪
板，行进速度8km/h，刮粪效率为60％（除去开门和返回时间），操作人员1名，
奶牛排粪量为头日68kg。设计方案一：奶牛分12群，每群275头，占舍长度186m，
每群奶牛日排粪量为18.7吨。这样，在每天二次清粪管理的情况下，每群通道
每次清粪时间需要42分钟，而每群每班挤奶时间为36分钟。设计方案二：奶牛
分8群，每群412头，占舍长度275m，每群日排粪量28吨，清粪时间需要90分钟，
而每群挤奶时间只需要54分钟。这二种设计方案下，一个清粪工都是不可能在
一群奶牛挤奶结束前完成清粪工作的，因而就要考虑配备二个清粪工或实行三
次清粪制。如果采用三次清粪制，方案一每群的清粪时间可以减少到28分钟，
方案二可以减少到62分钟。配备二名清粪工适合方案二，因为即使采用三次清
粪制，清粪时间仍然超过挤奶时间。这个例子说明在选择挤奶厅和设计牛群大
小的时候，必须重点考虑清粪方式，特别是使用橡胶轮胎做清粪刮板的情况下。
另外，由于在刮板清粪操作中没有时间弹性，所以对清粪工的管理要求也非常
关键。
使用沙子做卧床垫料的牛舍，采用水冲式清粪工艺需要至少2％的地面坡
度，如果牛舍与地面同坡度，就要限制牛舍跨度以规避雨雪荷载的影响。另外，
由于蒸发板必须尽可能水平安装以保证其正常工作，所以对于采用水冲式清粪
的牛舍就要求在地面有坡度的情况下屋脊线接近水平，即牛舍侧墙不是同一高
度，这样就可以缓解雨雪荷载的压力和避免蒸发板的安装问题。
由于传统的看法是8个泌乳牛群配置一座挤奶厅，所以LPCV牛舍的跨度设计
倾向于122m（16列式）。扩大单个牛群的奶牛数量就会增加牛舍长度，必要时
可以考虑把泌乳牛分成12群，以保证足够的时间进行清粪和卧栏维护工作。
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5、牛舍光照设计
在没有自然光照的情况下，合理设计人工光照对于LPCV牛舍非常重要。研
究表明，10－15尺烛光（fc）照度对泌乳牛是必需的（Dahl,2001）。使用金属
卤素灯时，安装高度取决于灯具底部与工作面之间的距离。散栏式牛舍工作面
定义在自由卧栏隔栏顶部或地面以上约1.2m。金属卤素灯一般安装高度为3.6－
6m。LPCV牛舍配置荧光灯的安装高度在1.8－3.6m比较合适，每群配置二排荧光
灯，相当于每列自由卧栏一排。
每套灯具配置二根2.4m的荧光灯管，安装高度为混凝土地面以上约3m，安
装间隔约6m，安装位置在颈枷上方。图3的光照值为牛舍横向10个测定点的平均
值，牛舍平均光照为27.9fc（9.9－44.8fc）。除靠近蒸发板和风机的卧栏外，
其它区域的光照都在或超过建议的照度范围。灯管（灯泡）的照度随着使用时
间的延长会下降，特别是在灯具上沾满灰尘和污物时。补充光照也方便员工在
舍内进行工作。
光照设计必须能够满足不同生产阶段奶牛的需要，如泌乳牛需要长周期，
而干奶牛需要短周期。适当的光照水平对保证人员安全有效地工作也是必需的。
图3. 8列式LPCV散栏式牛舍横向区域光照分布
6、挤奶中心
建造LPCV牛舍的主要挑战之一是牛舍的通风系统如何与挤奶中心（挤奶厅
和待挤厅）作为整体来设计。自然通风的散栏式牛舍配置挤奶厅一般采用“T”
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或“H”型布局，而蒸发降温的牛舍需要封闭，在舍内设置隔板用于增加奶牛休
息区域的气流速度。但待挤厅不适合设置隔板，因为待挤厅里配置有赶牛器等
设备。另外，大多数待挤厅是净跨设计，如果安装隔板就必须增加结构立柱。
风机工作时如果在牛舍或挤奶厅距离风机最近处有进气口，就会在小区域形成
空气对流，影响蒸发降温效果。奶牛进出挤奶厅和牛舍的过程也会影响蒸发降
温系统的作用。
目前认为待挤厅还是适合采用自然通风设计，通过风机和喷淋系统进行降
温。挤奶厅通风设计必须考虑挤奶员和奶牛舒适度。
7、通风设计
LPCV牛舍目前普遍的通风设计是通过配置在进风口的蒸发板来控制的。蒸发板
生产商建议空气通过蒸发板的最大流速为122m
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/m
2
/分钟，一般设计值为106－
114m
3
/m
2
/分钟。安装3m高蒸发板需要4-4.3m的侧墙高度。如果不安装蒸发板，开敞
侧墙的空气流速就会增加。
LPCV牛舍风机的最大工作静压应该控制在3.8mm水柱以下。了解静压的概念对
于在春秋季节控制风机开启数量很关键。如果进气空间不足，静压就会增加，造成
风机空转。LPCV牛舍与挤奶厅之间的通道如果不封闭，即使蒸发板关闭也存在进气
空间。关于是否在冬季关闭蒸发板还有很多争议；如果不封闭蒸发板，那么增加运
转风机数量不会增加静压。如果冬季关闭蒸发板，就需要另外的进气口。经验的做
法是每台风机工作状态下需要4.6m
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进气空间。
8、冬季通风
LPCV牛舍冬季如何控制风机的运行尚没有标准可依，目前各牧场都有自己
的操作方法，但归结起来主要是两种模式：第一种是降低通风率（关闭风机）
防止地面粪便冻结；这种方法可以预防奶牛跛行问题，但会造成舍内氨气浓度
升高。另外，由于舍内温度升高导致舍内外温差增大，使舍内湿度相应增加，
在没有进行保温处理的金属表面如屋面檩条等会出现水凝现象。第二种是根据
进气口温度来控制运转风机的数量，这种方式的特点是限定在低于设定温度时
运转风机的最少数量；但是当舍外温度进一步下降时仍会有一定数量的风机在
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运转，使舍内温度继续降低，造成地面粪便冻结。
尽管存在不同意见，但大多数专家倾向于把冬季最大通风率设定为8分钟。
与8列式牛舍冬季的风机运行程序相比，16列式牛舍需要二倍的风机数量，增加
的通风量要求侧墙进风口面积比8列式牛舍增加一倍；同时，由于进风口必须通
过更多的空气以满足8分钟通风率的需要，造成牛舍进风侧60m舍内空间的气温
较低。冬季在保证足够通风率的情况下，16列式牛舍空气升温速度就不会像8列
式牛舍那样快。在非常寒冷的气候条件下，16列式LPCV牛舍靠近进风口通道上
的粪便大多会冻结。另一个问题是雪天对进风口的管理措施，如果开敞进风口，
雪必然会被吸入舍内；使用蒸发板可以防止雪进入牛舍，却会降低其使用寿命。
冬季牛舍进风口应该位于侧墙上部，使进入牛舍的空气在接触奶牛和地面
前有升温的时间。也可以采用卷帘覆盖蒸发板，这就使进风口处于蒸发板中部，
随着静压增加上卷帘可以自动调整，增加进风口大小。如果采用单卷帘，应该
从上向下卷，始终使进风口处于侧墙上部。还有一种选择方案是在使用单卷帘
的情况下，在卷帘上方留出45－60cm开口。如果在蒸发板下方设置进风口会使
冷空气直接接触奶牛和通道地面，并且在冰雪覆盖进风口时将不得不提高进风
口位置。
9、通风设计：隔板的作用
LPCV牛舍内部工艺布置与自然通风牛舍非常相似，只是舍内增设隔板将气
流从上部空间导向奶牛休息区域。最初建造的一些LPCV牛舍都配置了隔板，而
新建的LPCV牛舍倾向于取消隔板，以降低造价和维修成本。隔板可以使自由卧
栏处的气流速度从3.2－4.8km/h提高到9.6－12.8km/h，这取决于隔板数量。由
于清粪车操作可能会意外损坏隔板，有的牛舍在回转通道和转群通道处选择厚
帆布做隔板，以降低损坏的可能。
隔板下部空间的作用是调节通过牛舍和每个隔板时的气流速度，表现为气
流突遇隔板时静压的变化，类似于空速管原理。为使风机的静压最小化，提高
风机运行效率，隔板设计是关键。从实际使用效果和考虑到对奶牛的影响，隔
板距离地面高度不能低于2.1m。另外，在不设置隔板的LPCV牛舍要达到8km/h或
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以上的气流速度并不经济，因为至少需要增加一倍的风机，导致夏季运行成本
增加。LPCV牛舍是否设置隔板，必须考虑原始投资与日常运行成本的关系。
10、蒸发板与高压喷雾的比较
蒸发降温是让热空气通过高压水雾或湿表面实现的，在空气温度下降的同
时空气湿度升高。理论上讲，在空气湿度100％或饱和状态下可以使温度达到最
低，大多数设计者认为，如果空气经过蒸发板时湿度能够提高到75％，就可以
保证进入舍内的空气温度降到足够低。空气通过蒸发板时的降温是由于相对湿
度的作用，如果两股气流温度相同但相对湿度不同，那么低湿度气流降温幅度
会高于高湿度气流。由于舍外气温在变化，所以通过蒸发板进入舍内的空气温
度也在变化。
夏季消除奶牛热应激问题需要用水，不论采用低压喷淋还是蒸发降温系统。
目前的LPCV牛舍更倾向于采用蒸发降温系统，也有个别牧场安装使用高压喷雾
降温系统。蒸发降温系统设计的前提是假定空气没有增加或损失热量，降温效
果是由空气吸纳水分的能力决定的。较低的相对湿度会增加空气降温幅度。蒸
发板和高压喷雾是目前常用的二种增加空气湿度的方法。高压喷雾系统是向气
流中喷射微小雾滴，而蒸发板是将水喷在纤维材料上，空气通过纤维材料的孔
隙时接触并带走水分。图4所示是从2007年7月17日到8月16日对一个LPCV牛舍蒸
发板的降温能力测定结果，测定数据为牛舍蒸发板侧第一个隔板处和环境之间
每小时的平均温差。在下午，蒸发板可以将气温降低4.4-7.2
0
C，这是由于下午
随着空气相对湿度下降使蒸发板的降温能力增强。
图散栏式牛舍不同位置每小时平均温度（2007.7.17－8.16）
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三、结论
LPCV散栏式牛舍的设计和使用还处于初期认识阶段，但这类牛舍很明显可
以带给养牛者很多潜在的效益，其中一个好处就是在一年中的任何季节都可以
对奶牛环境进行人为控制，目前看来最大的问题是LPCV牛舍的冬季管理。LPCV
牛舍具有很大的发展潜力，但合理的做法应该是针对特定的气候条件进行设计。
科学设计的目的仍然是满足养牛者对生产效益和奶牛舒适度的需要。
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2024年6月12日发(作者：缪邃)
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低屋面横向通风牛舍(LPCV)
李守忠 编译
一、引言
第一栋低屋面横向通风牛舍（LPCV）于2005年秋建造于美国南达科他州， 其
建筑型式和管理模式目前已在美国7个州被普遍认可，另外10个州也在考虑采用
这种模式。LPCV的概念现在已经扩展到相当于8－24列自由卧栏的牛舍跨度，但
大多数牧场选择12－16列型式。
图1所示为8列式LPCV牛舍端视图。牛舍一面侧墙配置蒸发板，另一面侧墙
安装风机。图2所示为尾对尾8列式LPCV牛舍的平面工艺布局，这种设计相当于
把两个4列式牛舍并在一起。LPCV牛舍或隧道通风牛舍的优势是通过牛舍的风速
是稳定的，舍内最大通风率时的风速一般低于13km/h，而冬季风速则可降低到
3.2km/h以下。
在2006年针对LPCV牛舍舍内空气质量进行了研究。从舍内三个取样点采集
的样品中对悬浮颗粒含量的分析结果为：牛舍东端78.2ppm，牛舍中部74.8ppm，
牛舍西端94.8ppm。这些值比鸡舍和猪舍尘埃浓度低10－100倍（Jerez等，2006），
也低于美国国家标准（150ppm）。这些空气样本采集自使用沙子做卧床垫料的
LPCV牛舍，使用干牛粪或锯末等有机垫料的牛舍空气悬浮颗粒浓度是否会升高
还有待于进一步研究。
试验表明，LPCV牛舍中散发的有害气体以含氮气体（NH3，NO2，NO）为主。
在春季试验的最低通风率（11900m
/分钟）下，氨气浓度和散发速度最高。试验
测定的氨气平均浓度（春季＝1219±5ppb，夏季＝1117±4ppb）远远低于自然
通风散栏式牛舍（36－51ppm）。
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图1. 8列式LPCV散栏式牛舍剖视图
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图2. 8列式LPCV散栏式牛舍平面工艺图（牛舍长度根据养殖容量确定）
表1. 800头容量的LPCV牛舍平均有害气体浓度
二、LPCV牛舍工艺设计
LPCV牛舍的优点包括：低屋面、占地面积小、奶牛往返挤奶厅的行走距离
短、可控制光照以及良好的奶牛养殖环境和人员工作环境，但必须根据不同地
区的具体条件进行针对性设计。下面概述LPCV牛舍建设的一些工艺设计问题。
1、牛舍跨度
在炎热季节，通风率（即舍内空气全部更新的时间）应为60－120秒，即风
机每60－120秒钟就要把舍内空气完全排出，更换为舍外新鲜空气。而冬季需要
降低舍内通风率，在北达科他州800头容量的LPCV牛舍冬季的通风率一般为180
－240秒。冬季通风率必须能够最大限度降低舍内湿度和有害气体如氨气的浓
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度，以免损害奶牛健康。这个地区对牛舍通风率的管理依据是舍内氨气浓度而
不是温度，这就使其牛舍的通风率高于其它地区的牧场。
LPCV牛舍的跨度范围在60－150m，表观上可以分为8列式、10列式、12列式、
16列式、24列式。表2所示为侧墙配置3m高蒸发板的情况下，不同跨度牛舍空气
通过蒸发板的不同速率和牛舍换气时间的关系。设备供应商建议空气通过蒸发
板的最大速率为122m/分钟，超过122m/分钟会降低蒸发板的效率。牛舍通风率
初始设定应为120秒以下；跨度超过91m时，根据蒸发板通气率，牛舍通风率可
以在180－240秒之间。蒸发板通气率加快会使其降温效率下降，导致舍内温度
升高。
表2.牛舍跨度和空气通过蒸发板速率对通风率影响的比较（秒）
堪萨斯州的奶牛专家在2007年夏季对四个LPCV牛舍进行了评估，表3是对7
月17日到8月16日期间牛舍内各区域温度升高情况的总结。数据表明，隔板之间
温度平均升高0.32
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C，牛舍横向每米跨度温度平均升高0.0167
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C/m，相当于每30m
牛舍跨度温度升高0.556
0
C。由于使用蒸发板降温系统造成的舍内高湿度，每30m
牛舍跨度的温湿度指数（THI）约升高1个单位。
表3.2007年夏季4个LPCV牛舍隔板间和单位跨度温度平均升高情况
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2、牛舍山墙门设计
第一栋LPCV牛舍对应舍内每条功能通道都设置有山墙门，以便于饲喂和清
粪设备进出，也可在备用发电机故障等突发情况下用以紧急通风或奶牛的应急
出口。配置山墙门考虑的重点是建造投资和维修费用，多数人选择只配置对应
饲喂通道的山墙门，相当于牛舍每4列自由卧栏（假定自由卧栏为四列式布置）
山墙门从10个减少到2个。这种设计需要在牛舍两端各延长一定的空间来满足小
型机械和运沙车等设备进出牛通道的需要，但不适于牵引式车辆使用。
还有一种设计是只在一端山墙配置饲喂通道门，另一端设置机械设备缓冲
区，让牵引式车辆从一端进入牛舍，在另一端横穿牛舍退出。这就使牛舍的山
墙门从每8列自由卧栏20个或4个减少到2个，但这种设计会减少舍内自由卧栏的
有效配置数量。确定山墙门配置需要权衡原始投资和维修成本与舍内自由卧栏
减少的关系。如果充分利用舍内空间配置自由卧栏，就应该对应每条通道全部
配置山墙门，在舍内不增加额外缓冲空间的情况下，这种设计会使每栏位平均
占有牛舍面积减少5－10％。
3、牛舍隔热保温
对屋面和墙体进行隔热处理可以减少夏季辐射热对牛舍的影响，防止冬季
舍内发生结露现象。自然通风的散栏式牛舍一般不做隔热处理，但屋面坡比为
1/3，使热空气不断上升并从敞开的屋脊散发到舍外。而LPCV牛舍是通过风机把
热空气排出舍外的，在夏季通风率必须足够高，以保证舍内温度不会明显升高。
冬季由于牛舍通风率降低，湿热空气在接触低温金属表面时会发生结露现象，
露滴又会滴落在牛舍地面上。
屋面采用复合保温板时在接缝处需要进行密封处理，否则由于奶牛呼出的
湿气和尿液蒸气，接缝处会受到牛舍空气中高湿度的腐蚀而变形，最终使隔热
材料与钢板分离，出现钢板结露现象；拖拉机在舍内作业时排出的热废气也会
加重这类问题。根据需要采用不同的喷涂隔热材料可以避免这些问题的发生。
另外也可以考虑采用刚性隔热板材。
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4、牛舍清粪工艺
目前大多数LPCV牛舍采用刮板＋水冲的清粪工艺，刮板将粪便刮到中央粪
道，再用水把掺有沙子的牛粪尿冲到分沙系统。由于挤奶厅的高效率和奶牛往
返挤奶厅距离较短，其他清粪方式没有足够的时间清运这么大牛舍里的粪便。
以饲养量3300头的泌乳牛舍为例，配置72位转盘式挤奶厅，每天3次挤奶，
每小时进出挤奶厅的奶牛头数平均463头；假定使用直径2.4m橡胶轮胎做刮粪
板，行进速度8km/h，刮粪效率为60％（除去开门和返回时间），操作人员1名，
奶牛排粪量为头日68kg。设计方案一：奶牛分12群，每群275头，占舍长度186m，
每群奶牛日排粪量为18.7吨。这样，在每天二次清粪管理的情况下，每群通道
每次清粪时间需要42分钟，而每群每班挤奶时间为36分钟。设计方案二：奶牛
分8群，每群412头，占舍长度275m，每群日排粪量28吨，清粪时间需要90分钟，
而每群挤奶时间只需要54分钟。这二种设计方案下，一个清粪工都是不可能在
一群奶牛挤奶结束前完成清粪工作的，因而就要考虑配备二个清粪工或实行三
次清粪制。如果采用三次清粪制，方案一每群的清粪时间可以减少到28分钟，
方案二可以减少到62分钟。配备二名清粪工适合方案二，因为即使采用三次清
粪制，清粪时间仍然超过挤奶时间。这个例子说明在选择挤奶厅和设计牛群大
小的时候，必须重点考虑清粪方式，特别是使用橡胶轮胎做清粪刮板的情况下。
另外，由于在刮板清粪操作中没有时间弹性，所以对清粪工的管理要求也非常
关键。
使用沙子做卧床垫料的牛舍，采用水冲式清粪工艺需要至少2％的地面坡
度，如果牛舍与地面同坡度，就要限制牛舍跨度以规避雨雪荷载的影响。另外，
由于蒸发板必须尽可能水平安装以保证其正常工作，所以对于采用水冲式清粪
的牛舍就要求在地面有坡度的情况下屋脊线接近水平，即牛舍侧墙不是同一高
度，这样就可以缓解雨雪荷载的压力和避免蒸发板的安装问题。
由于传统的看法是8个泌乳牛群配置一座挤奶厅，所以LPCV牛舍的跨度设计
倾向于122m（16列式）。扩大单个牛群的奶牛数量就会增加牛舍长度，必要时
可以考虑把泌乳牛分成12群，以保证足够的时间进行清粪和卧栏维护工作。
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5、牛舍光照设计
在没有自然光照的情况下，合理设计人工光照对于LPCV牛舍非常重要。研
究表明，10－15尺烛光（fc）照度对泌乳牛是必需的（Dahl,2001）。使用金属
卤素灯时，安装高度取决于灯具底部与工作面之间的距离。散栏式牛舍工作面
定义在自由卧栏隔栏顶部或地面以上约1.2m。金属卤素灯一般安装高度为3.6－
6m。LPCV牛舍配置荧光灯的安装高度在1.8－3.6m比较合适，每群配置二排荧光
灯，相当于每列自由卧栏一排。
每套灯具配置二根2.4m的荧光灯管，安装高度为混凝土地面以上约3m，安
装间隔约6m，安装位置在颈枷上方。图3的光照值为牛舍横向10个测定点的平均
值，牛舍平均光照为27.9fc（9.9－44.8fc）。除靠近蒸发板和风机的卧栏外，
其它区域的光照都在或超过建议的照度范围。灯管（灯泡）的照度随着使用时
间的延长会下降，特别是在灯具上沾满灰尘和污物时。补充光照也方便员工在
舍内进行工作。
光照设计必须能够满足不同生产阶段奶牛的需要，如泌乳牛需要长周期，
而干奶牛需要短周期。适当的光照水平对保证人员安全有效地工作也是必需的。
图3. 8列式LPCV散栏式牛舍横向区域光照分布
6、挤奶中心
建造LPCV牛舍的主要挑战之一是牛舍的通风系统如何与挤奶中心（挤奶厅
和待挤厅）作为整体来设计。自然通风的散栏式牛舍配置挤奶厅一般采用“T”
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或“H”型布局，而蒸发降温的牛舍需要封闭，在舍内设置隔板用于增加奶牛休
息区域的气流速度。但待挤厅不适合设置隔板，因为待挤厅里配置有赶牛器等
设备。另外，大多数待挤厅是净跨设计，如果安装隔板就必须增加结构立柱。
风机工作时如果在牛舍或挤奶厅距离风机最近处有进气口，就会在小区域形成
空气对流，影响蒸发降温效果。奶牛进出挤奶厅和牛舍的过程也会影响蒸发降
温系统的作用。
目前认为待挤厅还是适合采用自然通风设计，通过风机和喷淋系统进行降
温。挤奶厅通风设计必须考虑挤奶员和奶牛舒适度。
7、通风设计
LPCV牛舍目前普遍的通风设计是通过配置在进风口的蒸发板来控制的。蒸发板
生产商建议空气通过蒸发板的最大流速为122m
3
/m
2
/分钟，一般设计值为106－
114m
3
/m
2
/分钟。安装3m高蒸发板需要4-4.3m的侧墙高度。如果不安装蒸发板，开敞
侧墙的空气流速就会增加。
LPCV牛舍风机的最大工作静压应该控制在3.8mm水柱以下。了解静压的概念对
于在春秋季节控制风机开启数量很关键。如果进气空间不足，静压就会增加，造成
风机空转。LPCV牛舍与挤奶厅之间的通道如果不封闭，即使蒸发板关闭也存在进气
空间。关于是否在冬季关闭蒸发板还有很多争议；如果不封闭蒸发板，那么增加运
转风机数量不会增加静压。如果冬季关闭蒸发板，就需要另外的进气口。经验的做
法是每台风机工作状态下需要4.6m
2
进气空间。
8、冬季通风
LPCV牛舍冬季如何控制风机的运行尚没有标准可依，目前各牧场都有自己
的操作方法，但归结起来主要是两种模式：第一种是降低通风率（关闭风机）
防止地面粪便冻结；这种方法可以预防奶牛跛行问题，但会造成舍内氨气浓度
升高。另外，由于舍内温度升高导致舍内外温差增大，使舍内湿度相应增加，
在没有进行保温处理的金属表面如屋面檩条等会出现水凝现象。第二种是根据
进气口温度来控制运转风机的数量，这种方式的特点是限定在低于设定温度时
运转风机的最少数量；但是当舍外温度进一步下降时仍会有一定数量的风机在
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运转，使舍内温度继续降低，造成地面粪便冻结。
尽管存在不同意见，但大多数专家倾向于把冬季最大通风率设定为8分钟。
与8列式牛舍冬季的风机运行程序相比，16列式牛舍需要二倍的风机数量，增加
的通风量要求侧墙进风口面积比8列式牛舍增加一倍；同时，由于进风口必须通
过更多的空气以满足8分钟通风率的需要，造成牛舍进风侧60m舍内空间的气温
较低。冬季在保证足够通风率的情况下，16列式牛舍空气升温速度就不会像8列
式牛舍那样快。在非常寒冷的气候条件下，16列式LPCV牛舍靠近进风口通道上
的粪便大多会冻结。另一个问题是雪天对进风口的管理措施，如果开敞进风口，
雪必然会被吸入舍内；使用蒸发板可以防止雪进入牛舍，却会降低其使用寿命。
冬季牛舍进风口应该位于侧墙上部，使进入牛舍的空气在接触奶牛和地面
前有升温的时间。也可以采用卷帘覆盖蒸发板，这就使进风口处于蒸发板中部，
随着静压增加上卷帘可以自动调整，增加进风口大小。如果采用单卷帘，应该
从上向下卷，始终使进风口处于侧墙上部。还有一种选择方案是在使用单卷帘
的情况下，在卷帘上方留出45－60cm开口。如果在蒸发板下方设置进风口会使
冷空气直接接触奶牛和通道地面，并且在冰雪覆盖进风口时将不得不提高进风
口位置。
9、通风设计：隔板的作用
LPCV牛舍内部工艺布置与自然通风牛舍非常相似，只是舍内增设隔板将气
流从上部空间导向奶牛休息区域。最初建造的一些LPCV牛舍都配置了隔板，而
新建的LPCV牛舍倾向于取消隔板，以降低造价和维修成本。隔板可以使自由卧
栏处的气流速度从3.2－4.8km/h提高到9.6－12.8km/h，这取决于隔板数量。由
于清粪车操作可能会意外损坏隔板，有的牛舍在回转通道和转群通道处选择厚
帆布做隔板，以降低损坏的可能。
隔板下部空间的作用是调节通过牛舍和每个隔板时的气流速度，表现为气
流突遇隔板时静压的变化，类似于空速管原理。为使风机的静压最小化，提高
风机运行效率，隔板设计是关键。从实际使用效果和考虑到对奶牛的影响，隔
板距离地面高度不能低于2.1m。另外，在不设置隔板的LPCV牛舍要达到8km/h或
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以上的气流速度并不经济，因为至少需要增加一倍的风机，导致夏季运行成本
增加。LPCV牛舍是否设置隔板，必须考虑原始投资与日常运行成本的关系。
10、蒸发板与高压喷雾的比较
蒸发降温是让热空气通过高压水雾或湿表面实现的，在空气温度下降的同
时空气湿度升高。理论上讲，在空气湿度100％或饱和状态下可以使温度达到最
低，大多数设计者认为，如果空气经过蒸发板时湿度能够提高到75％，就可以
保证进入舍内的空气温度降到足够低。空气通过蒸发板时的降温是由于相对湿
度的作用，如果两股气流温度相同但相对湿度不同，那么低湿度气流降温幅度
会高于高湿度气流。由于舍外气温在变化，所以通过蒸发板进入舍内的空气温
度也在变化。
夏季消除奶牛热应激问题需要用水，不论采用低压喷淋还是蒸发降温系统。
目前的LPCV牛舍更倾向于采用蒸发降温系统，也有个别牧场安装使用高压喷雾
降温系统。蒸发降温系统设计的前提是假定空气没有增加或损失热量，降温效
果是由空气吸纳水分的能力决定的。较低的相对湿度会增加空气降温幅度。蒸
发板和高压喷雾是目前常用的二种增加空气湿度的方法。高压喷雾系统是向气
流中喷射微小雾滴，而蒸发板是将水喷在纤维材料上，空气通过纤维材料的孔
隙时接触并带走水分。图4所示是从2007年7月17日到8月16日对一个LPCV牛舍蒸
发板的降温能力测定结果，测定数据为牛舍蒸发板侧第一个隔板处和环境之间
每小时的平均温差。在下午，蒸发板可以将气温降低4.4-7.2
0
C，这是由于下午
随着空气相对湿度下降使蒸发板的降温能力增强。
图散栏式牛舍不同位置每小时平均温度（2007.7.17－8.16）
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三、结论
LPCV散栏式牛舍的设计和使用还处于初期认识阶段，但这类牛舍很明显可
以带给养牛者很多潜在的效益，其中一个好处就是在一年中的任何季节都可以
对奶牛环境进行人为控制，目前看来最大的问题是LPCV牛舍的冬季管理。LPCV
牛舍具有很大的发展潜力，但合理的做法应该是针对特定的气候条件进行设计。
科学设计的目的仍然是满足养牛者对生产效益和奶牛舒适度的需要。
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