Минимальная вентиляция, как нереализованный резерв продуктивности

Юрий Мурашко, инженер ЗАО «Консул», Беларусь

Температура комфорта

Производительность свиней, в том числе и конверсия корма, достигает максимума, когда животные содержатся в условиях термонейтральной зоны комфорта (ТЗК). Так как температурный комфорт свиней зависит от многих факторов, более корректно вести разговор о т.н. ощутимой температуре, нежели просто о температуре воздуха, так как ощутимая температура учитывает относительную влажность и скорость движения воздуха, тип пола, теплоизоляцию здания, эффект испарительного охлаждения и плотность посадки (количество голов свиней на квадратный метр площади).

Свиньи разного возраста и живой массы имеют различные диапазоны ТЗК. Более молодые животные тяжело переносят колебания температуры, но по мере их взросления ТЗК расширяется, в результате чего они приобретают способность переносить гораздо более широкий диапазон температур без замедления темпа роста или увеличения конверсии корма (табл. 1).

Таблица 1. Термонейтральная зона комфорта для свиней разных возрастов при сухом воздухе и отсутствии сквозняков 

Рис. 1.  Допустимое значение относительной влажности воздуха в помещении для свиней при различной температуре

*Диаграмма составлена по данным доктора МакФарлина, компания Animal Environment Specialists, Inc, г. Мэрисвиль, штат Огайо, США.

Для свиньи основной способ справиться с изменениями окружающей температуры осуществляется через контроль потребления корма (энергии). В холодное время года с целью удержания тепла тела свинья увеличивает потребление корма, а под влиянием теплового стресса – сокращает.

Если помещения на вашем участке откорма не оснащены обогревателями, т.е. содержание свиней в тепле в зимнее время года обеспечивается только за счет генерирования тепла самими животными, то наверняка вы замечали, что в холодную зиму темпы роста замедляются, вследствие чего свиньи позже достигают товарной живой массы, несмотря на высокое потребление корма. Более подробно влияние ощутимой температуры на производительность животных рассмотрено в табл. 2.

Таблица 2. Влияние ощутимой температуры на продуктивность свиней*

*Данные табл. 2 основаны на трех экспериментах, проведенных на участках доращивания животных массой 22-55 кг (Stahly and Cromwell, USA).

Поддержание надлежащего микроклимата в свиноводческих помещениях является очень важной задачей в нашей климатической зоне, отмеченной сезонными и суточными перепадами температуры. В нашей опеке нуждаются даже животные на откорме, которые, как правило, успешно поддерживают комфортную температуру тела собственными силами. Если мы хотим получать высокие производственные показатели на участке в любое время года, следует позаботиться об оснащении помещений для животных источниками тепла в холодное время года и механизмами охлаждения в особо жаркий сезон.

Таблица 3. Увеличение потребления корма при снижении комфортной температуры на 5°С ниже критического значения*

*Данные основаны на рационе с обменной энергией в 2900 ккал/кг (Holmes and Close, USA).

В табл. 3 показано взаимоотношение между понижением ощутимой температуры и увеличением количества съеденного корма. Так, свинья на откорме живой массой 100 кг при температуре на 5°С меньше комфортной будет съедать на 195 граммов больше корма, чем при содержании в условиях ТЗК. На секции откорма вместимостью 600 голов эта прибавка выльется в дополнительную тонну корма в неделю! При этом среднесуточный привес не увеличивается, так как дополнительные калории уходят исключительно на поддержание комфортной температуры тела. В таком случае свиновод должен подсчитать, что обойдется дешевле – обогрев помещения или перерасход нескольких тонн корма в неделю.

В начале статьи указывалось о необходимости учитывать температуру, ощущаемую свиньями, а не просто температуру воздуха, зафиксированную ртутным столбиком термометра. Влияние различных факторов на ощутимую температуру иллюстрирует таблица 4.

Таблица 4. Изменение ощутимой температуры под воздействием факторов внешней среды*

*Авторство компании Animal Environment Specialists, Inc, г. Мэрисвиль, штат Огайо, США.

Так, если значение температуры в свиноводческом помещении, зафиксированное термометром, соответствует отметке 21°С, но животные содержатся на бетонном полу при минимальной вентиляции (скорость воздуха 0,15 м/с), можно подсчитать, что ощутимая температура составит около 12°С. Для поросенка массой 25 кг это слишком мало – согласно данным табл. 1 такая ощутимая температура находится ниже зоны комфорта.

tощутимая = 21 0С – 5 0С – 3,9 0С = 12,1 0 С

 (термометр) (бетон) (Ʋвозд=0,15 м/с)

 

Относительная влажность воздуха

Свиньи весьма чувствительны к влажности воздуха. Изменение относительной влажности с 70 до 95% ведет к повышению отхода свиней от 0,05 до 17,5%. Высокая относительная влажность в помещениях снижает переваримость питательных веществ. Так, среднесуточный прирост подсвинков при относительной влажности 85% составляет 653 г, а при 91,8% – только 553 г (Брофман Л.И., 1984).

Влажность воздуха и температура взаимосвязаны и совместно воздействуют на теплорегуляцию и обмен веществ в организме животного. Результаты исследований еще раз свидетельствуют, что снижение температуры воздуха в помещении приводит к повышению энергетических поддерживающих затрат и к снижению темпов роста животных. Относительная влажность воздуха должна находиться в пределах 60 – 80%, а предельно допустимая величина - 85% (рис.1). 

Рис. 1. Допустимое значение относительной влажности воздуха в помещении для свиней при различной температуре

Зависимость продуктивности свиней от относительной влажности воздуха отображает таблица 5.

Таблица 5. Влияние температуры и относительной влажности на продуктивность свиней

Максимальное количество водяного пара, которое может содержаться в 1 кг сухого воздуха, зависит от его температуры и называется влагоемкостью. Чем выше температура, тем больше влагоемкость воздуха (см. таблицу 6).

 Таблица 6. Влагоемкость воздуха (кг/м3) при различной температуре и относительной влажности

 

Снизить высокую влажность до приемлемых значений (65-75%)можно только путем организации минимального воздухообмена. Из таблицы 5 видно, что это осуществимо, даже при высокой относительной влажности наружного воздуха (RH=99% при t=00C). Для этого необходимо обеспечить его нагрев до 250С. В этом случае 1 м3 приточного воздуха способен удалить из помещения 12 кг водяных паров (рис. 2.).

Рис. 2. Схема снижения относительной влажности воздуха в помещении

Минимальная вентиляция

Задача минимальной вентиляции – обеспечение соответствующего данному животному количества воздуха заданной температуры, необходимого для поддержания достаточного уровня кислорода и низкой концентрации вредных газов и водяных паров.

Существуют нормативные параметры для животноводческих помещений, соблюдение которых позволяет обеспечить выполнение системой вентиляции своих функций (таблица 7).

Таблица 7. Параметры микроклимата и воздухообмена помещений для свиней

 

Все вентиляционные системы работают по единому принципу – холодный наружный воздух движется по помещению, унося с собой тепло и влагу. Более того, он забирает газы и пыль (рис. 3). Система вентиляции хорошо работает только тогда, когда здания должным образом утеплены и герметизированы.

Рис. 3. Схема снижения относительной влажности воздуха в помещении

Как видно из определения задачи минимальной вентиляции, воздухом необходимо обеспечить не помещение, а животных, которые в нем содержатся. Следовательно, помимо количества приточного воздуха, немаловажным фактором является и траектория его движения.

Организация минимальной вентиляции

Сегодня самая распространенная схема вентиляции – это схема, работающая по принципу создания отрицательного давления в помещении. Для организации минимального воздухообмена при такой системе необходимо обеспечить два основных условия (рис.4):

Разрежение в помещении 20-25 Па.

Минимальная степень открытия приточного клапана - 5 см.

Рис. 4. Необходимые условия для организации минимальной вентиляции

Только при выполнении обоих условий приточный воздух будет иметь достаточную массу и скорость для того, чтобы, образовав поток вдоль потолка, достичь середины помещения и, перемешавшись с теплым воздухом, опуститься в зону обитания животных (рис. 3). При этом на потолке не должно находиться каких-либо элементов, препятствующих оптимальному распространению воздушного потока (рис. 5)

 Рис. 5. Сглаживание рельефа потолка

 В особо холодный период года, когда расчетная вентиляция значительно снижается необходимо открыть лишь некоторое количество клапанов (20-30 %) на ширину 5-7 сантиметров, а остальные исключить из работы системы. Это обеспечит не только требуемое разрежение при минимальной вытяжке, но и оптимальный воздушный поток в помещении.

Другими словами, необходимо разделять клапана на «летние» и «зимние». Для этого в их конструкции предусмотрены различные технические решения, позволяющие либо исключать из работы «летние» клапана зимой в ручном режиме (рис.6),

Рис. 6 Клапан с фиксацией положения «закрыто»

либо дифференцировать степень открытия «летних» и «зимних» клапанов при различной производительности системы (рис.7).     

Рис. 7. Клапан с устройством дифференциации открытия

На рисунке 8 наглядно показан принцип работы системы при дифференциации степени открытия приточных клапанов.

0 – 30% более 30% 100%

Рис. 8. Продвинутый контроль притока

Из рисунка 8 видно, что производительность системы от 0% до 30% обеспечивается только за счет «зимних» клапанов. После 30% постепенно добавляются «летние», и за счет различной скорости их открывания к 100% производительности системы все клапана достигнут максимального открытия.

При очень низких значениях воздухообмена целесообразно применять режим проветривания. С помощью этой функции ненадолго открываются и закрываются воздухозаборники, благодаря чему в помещении образуется сильный приток воздуха. Таким образом, обеспечивается замена воздуха в помещении.

Например, вместо постоянной работы системы с производительностью 2 000 м3/ч, система работает 2 минуты с производительностью 10 000 м3/ч, затем наступает пауза в 8 минут. Т.е. система работает 20% времени с производительностью 10 000 м3/ч, что эквивалентно постоянной работе системы с производительностью 2 000 м3/ч.

Некоторые управляющие компьютеры обеспечивают совместную работу приточных и вытяжных устройств в режиме проветривания, однако в большинстве контроллеров этот режим ограничивается управлением только вытяжных вентиляторов. В этом случае управление приточным воздухом осуществляется дополнительными устройствами, с применением датчика разрежения (рис. 9).

Рис. 9 Контроллер с датчиком разрежения

При использовании датчика разрежения, контроллер регулирует форточки таким образом, чтобы при любом значении вентиляции (%, м3/ч), разрежение в помещении оставалось постоянным. Ввиду высокой инерционности этот метод не может обеспечить требуемой стабильности системы, поэтому не исключены попадания холодного воздуха в зону обитания животных.

Управление приточным воздухом на основе разрежения также возможно с применением гравитационных клапанов (рис. 10).

Рис. 10. Гравитационные клапаны

Данный тип клапанов не требует механизмов центрального управления. Они открываются воздушным потоком при возникновении разрежения, а закрываются при отсутствии его под тяжестью противовеса. Использование данных клапанов исключает применение дорогостоящих исполнительных механизмов (сервомоторов) и датчиков.

Заключение

Понятие ощутимой температуры является в равной степени важным, как и величина относительной влажности воздуха в помещении. Необходимо обращать на это внимание, так как в адекватном понимании ситуации кроется ответ, почему, несмотря на показания датчика температуры, животные ведут себя так, а не иначе.

deksafort
Наверх