Обоснование параметров устройства местной вентиляции коровника для теплого времени года Понизовкин Дмитрий Андреевич

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ состояния проблемы. цели и задачи исследования 10

1.1. Влияние микроклимата коровника на животных 10

1.2. Анализ систем вентиляции коровников 20

1.3. Анализ систем местной принудительной вентиляции коровников для теплого времени года 26

1.4. Постановка задачи исследования 33

Глава 2. Теоретическое обоснование параметров устройства местной принудительной вентиляции коровника для теплого времени года 36

2.1. Влияние температурно-влажностных режимов коровника на клинико-физиологические показатели животных в теплое время года 36

2.2. Теплофизическая модель коровы 39

2.3. Математическая модель устройства местной принудительной вентиляции 59

2.4. Математическая модель системы местной принудительной вентиляции коровника 66

Глава 3. Программа, методика и экспериментальные установки для проведения исследований 69

3.1. Программа экспериментальных исследований устройства местной принудительной вентиляции для теплого времени года 69

3.2. Экспериментальная установка для исследования влияния местной вентиляции на клинико-физиологические показатели животных 69

3.3. Экспериментальная установка для исследования устройства местной принудительной вентиляции 71

3.4. Экспериментальная установка для производственной проверки устройства местной вентиляции 72

3.5. Методики экспериментальных исследований и производственных испытаний 73

Глава 4. Результаты экспериментальных исследований 94

4.1. Результаты исследований влияния параметров местной вентиляции на клинико-физиологические показатели животного 94

4.2. Результаты исследование скорости испарения воды и пота с образцов кожного покрова животного при воздействии вентиляции 110

4.3. Результаты исследования влияния режимов местной вентиляции на температуру кожного покрова коровы 134

4.4. Результаты определения диаграммы скоростей воздушного потока, воздействующего на тело коровы 136

4.5. Результаты исследование влияния загрязнения кожного покрова животного на теплообмен с окружающей средой 137

4.6. Результаты исследования параметров устройства местной вентиляции 139

4.7. Результаты термографического исследования теплообмена коровы с окружающей средой при воздействии местной вентиляции 142

4.8. Результаты производственной проверки устройства местной вентиляции и газового состава воздуха в зоне нахождения животных в коровнике при использовании местной вентиляции 144

Глава 5. Устройство местной вентиляции коровника для теплого времени года 149

5.1. Устройство местной вентиляции коровника 149

Глава 6. Технико-экономические показатели применения устройства местной вентиляции для теплого времени года 153

Основные выводы 158

Литература 160

• Анализ систем местной принудительной вентиляции коровников для теплого времени года
• Теплофизическая модель коровы
• Экспериментальная установка для исследования устройства местной принудительной вентиляции
• Результаты исследования влияния режимов местной вентиляции на температуру кожного покрова коровы

Введение к работе

Актуальность работы. Важным резервом повышения эффективности производства молока на животноводческих фермах является обеспечение необходимого микроклимата помещения.

В последнее время наметилась тенденция увеличения среднемесячной температуры воздуха, которая негативно сказывается на производстве молока в теплое время года. Анализ работы современных ферм, которые в основном строятся для беспривязно-боксового содержания животных и доения в залах показал, что при повышении температуры воздуха в коровнике выше 25С наблюдается снижение надоев молока на 1 литр/корову в сутки на каждые 1…2 градуса. При этом естественной вентиляции, для поддержания комфортных условий для животных, недостаточно.

Опыт изучения систем микроклимата более 20 современных ферм показал, что в 90% случаев отсутствует принудительная вентиляция, а в остальных случаях нет единого подхода к выбору технических средств, учитывающих клинико-физиологические показатели животных, и нерационально используется имеющееся вентиляционное оборудование.

В связи с этим проведение исследований по изучению влияния режимов вентиляции на клинико-физиологическое состояние животных и обоснование параметров устройства местной принудительной вентиляции коровника для теплого времени года является актуальной задачей.

Степень разработанности темы. Для снижения тепловых стрессов у коров в теплый период времени на современных фермах с беспривязно-боксовым содержанием животных применяются различные варианты местной принудительной вентиляции, например, потолочные вентиляторы, наклонные вентиляторы, в том числе, обеспечивающие распыление воды. Представляют интерес наклонные вентиляторы расположенные над зонами кормления и отдыха животных. Они размещаются в один, два, три или четыре ряда, и устанавливаются, соответственно, над кормонавозным проходом, боксами для отдыха или над всеми зонами. Как показывает анализ, при выборе местной принудительной вентиляции, не учитывается ее влияние на клинико-физиологические показатели животных и газовый состав воздуха в зонах их нахождения. Это приводит к снижению производства молока, нерациональному выбору количества вентиляторов и их размещению.

Цель исследования. Обоснование параметров устройства местной принудительной вентиляции для теплого времени года в коровнике с беспривязно-боксовым содержанием животных, обеспечивающего повышение эффективности производства молока за счет снижения влияния теплового стресса и улучшения газового состава воздуха.

Задачи исследования.

1. Провести анализ отечественных и зарубежных тенденций совершенствования способов и технических средств формирования

микроклимата в коровнике для теплого времени года и определить рациональный принцип вентиляции.

1. Обосновать влияние параметров местной принудительной вентиляции на клинико-физиологические показатели животных в теплое время года.

2. Разработать теплофизическую модель коровы, позволяющую обосновать теплообмен животного с окружающей средой в теплое время года.

3. Разработать математическую модель устройства местной принудительной вентиляции, учитывающую влияние ее параметров на теплообмен животного.

4. Разработать математическую модель системы местной принудительной вентиляции молочной фермы, обеспечивающую рациональную структуру и количество технических средств.

5. Разработать и изготовить устройство местной принудительной вентиляции.

6. Провести экспериментальные исследования влияния параметров местной принудительной вентиляции на клинико-физиологические показатели животных.

7. Провести производственную проверку устройства местной принудительной вентиляции коровника.

8. Провести оценку экономической эффективности применения устройства местной принудительной вентиляции коровника для теплого времени года.

Объект исследования. Процесс и технические средства местной принудительной вентиляции коровников.

Предмет исследования. Параметры местной принудительной вентиляции и клинико-физиологические показатели коров в теплый период года.

Методы исследования. Решение поставленных задач проведено с использованием системного и математического анализа, математической статистики, дифференциального и интегрального исчислений, математического моделирования, термографии, программирования, с применением средств микропроцессорной и компьютерной техники. Используемое программное обеспечение: Microsoft Office Excel 2007, Microsoft VISIO 2007, AutoCAD, Adobe Illustrator, Xeneth.

Научная новизна. Выполненные исследования позволили получить совокупность новых положений и результатов, заключающихся в разработке: - нового принципа применения местной принудительной вентиляции в

коровниках для теплого времени года, основанного на организации

управляемого вектора потока воздуха в зоны нахождения животных, с

учетом их клинико-физиологических показателей;

математической модели устройства местной принудительной вентиляции, учитывающей влияние ее параметров на теплообмен животного с окружающей средой в теплое время года при различных характеристиках кожного покрова;

математической модели системы местной принудительной вентиляции молочной фермы для обеспечения рациональной структуры и количества поворачивающихся вентиляторов в коровнике с беспривязно-боксовым содержанием животных;

устройства местной принудительной вентиляции, обеспечивающего управление вектором потока воздуха на животных в зонах их нахождения.

Реализация результатов исследований. Результаты проведенных исследований используются в учебном процессе РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, Великолукской ГСХА, Нижегородского ГИЭУ. Устройство местной вентиляции апробировано на предприятиях по производству молока «Совхоз им. Ленина» Московской области и «Станица Святово» Ярославской области.

Практическая ценность исследований. Разработано устройство местной принудительной вентиляции коровника и проведено обоснование размещения вентиляторов в коровнике, с учетом режимов воздействия потока воздуха на животных, в зависимости от параметров микроклимата фермы. Техническая новизна разработанного устройства подтверждена патентом РФ.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование принципа применения местной принудительной вентиляции для теплого времени года в коровниках с беспривязно-боксовым содержанием животных, основанного на организации управляемого вектора потока воздуха в зоны кормления и отдыха, с учетом их клинико-физиологических показателей.

2. Математическая модель устройства местной принудительной вентиляции, устанавливающая влияние ее параметров на теплообмен животного с окружающей средой в теплое время года с учетом характеристик кожного покрова.

3. Математическая модель системы местной принудительной вентиляции коровника, обеспечивающая выбор рациональной структуры и количества технических средств.

4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, устанавливающие влияние параметров местной принудительной вентиляции на нормализацию клинико-физиологических показателей животных, снижение влияния теплового стресса и уменьшение концентрации вредных газов.

5. Комплект технических средств устройства местной принудительной вентиляции с управляемым вектором потока воздуха на животных в зонах их нахождения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на Всероссийской научно-производственной конференции «Экономические проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса», 22–23 марта 2012 г., Москва; Четвертой Международной научно-практической конференции «Основные направления развития техники и технологии в АПК, легкой и пищевой промышленности», 27-28 ноября 2012 года, Нижний Новгород; 16-ой Международной научно-практической конференции «Совершенствование управления технологическими процессами в животноводстве – основа повышения эффективности производства и качества продукции», 24-25 апреля 2013 года, Подольск; 9-ой Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве» ГНУ ВИЭСХ, 21-22 мая 2014 года, г. Москва; 68-й Международной студенческой научно-практической конференции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 17-20 марта 2015, Москва; 18-ой Международной научно-практической конференции «Стратегия развития механизации и автоматизации животноводства на период до 2030 года» ФГБНУ ВНИИМЖ, 22-23 апреля 2015 года, Москва.

Публикации результатов исследований. Материалы диссертации изложены в 7 печатных работах, в том числе 2 из них в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки. Получен патент на полезную модель №151656 РФ, МПК А 01 К 1/00.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 177 страницах машинописного текста, состоит из следующих разделов: введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, выводов и предложений производству, списка использованной литературы. Работа включает 3 таблицы, 121 рисунок и 4 приложения. Список литературы содержит 180 источников, в том числе 41 – на иностранных языках.

Анализ систем местной принудительной вентиляции коровников для теплого времени года

В своих работах И. М. Голосов (1974) установил, что сильное повышение температур в помещениях оказывает негативное влияние на репродуктивные функции животных. При высоких температурах половая охота у коров протекает быстрее и выражена слабее. В результате физиологических исследований установлено что, у животных при температуре равной 31С наблюдается снижение количества летучих жирных кислот в рубце и заметно учащается дыхание, а при дальнейшем увеличении температуры снижается потребление корма. При проведении опытов с телятами были получены данные которые говорят о том, что животные, находившиеся в худших условиях микроклимата (относительная влажность 90…100% и температура воздуха от минус 2 до плюс 10оС), имели прирост меньше на 15…20%, содержание эритроцитов и гемоглобина у них было ниже на 12,8%, фагоцитарная активность лейкоцитов на 15,7% по сравнению с группой телят, которых содержали при температуре воздуха 7-15С и относительной влажности 80-90%.

Такие исследователи как А. Г. Олконен (1982) и А. А. Лебедь (1984) получили данные, что сильное повышение температуры и относительной влажности воздуха при недостаточной вентиляции в коровниках приводят к снижению суточных удоев и содержания жира в молоке. В частности, А. А. Лебедь связывает такой спад молочной продуктивности с уменьшением потребления корма.

Хубер (1996), Дэвис и др. (2003), Мадер и др. (2004) отмечают, что производительность животноводства зависит от теплового стресса, если животное испытывает трудности в потере тепла, то оно будет уменьшать производство тепла за счет снижения потребления корма.

Kadzere и др. (2002) сообщают о тот, что коровы, находящиеся под постоянным тепловым стрессом, изменяют, свой метаболический баланс, так, что это приводит к снижению потребления энергии, производства молока и повышению тепловыделения.

А. Ф. Гудкин в ряде своих работ (1972, 1977, 1978, 1979, 1981, 1983, 1999) отмечает то, что при увеличении температуры воздуха в помещении снижаются надои у коров и уменьшается содержание жира в молоке. В результате проведенных исследований А. Ф. Гудкиным, М. А. Тулуповой, В. М. Драчевой (1979) получены данные, что для теплого времени года самым высоким содержание жира в молоке у коров было в мае, при средней температуре воздуха 18,3С, минимальное содержание жира наблюдалось в июле, когда средняя температура составила 22,4С.

Согласно исследованиям, С. И. Плященко (1976) установлено, что при увеличении относительной влажности воздуха в коровнике выше 85% на каждые 5% среднесуточные надои снижаются на 1,42 кг, а в случае дальнейшего насыщения воздуха водяными парами на 4,38 кг. При этом особое внимание стоит уделить тому, что увеличение температуры воздуха в сочетании с повышенной относительной влажностью заметно снижает молочную продуктивность коров.

Исследования М. С. Бойко (1973) показали, что животные, находящиеся в более комфортных условиях микроклимата, имели концентрацию жира в молоке на 0,5% выше, чем те, которые находились в коровнике с неудовлетворительной вентиляцией и неблагоприятным составом воздуха.

Исследования A. M. Зайцева, В. И. Жильцова, А. В. Шаврова (1986) указывают на то, что при температуре воздуха выше 16...22С коровы могут столкнуться с расстройством механизма терморегуляции и других физиологических функций, что снижает производства молока у коров более чем на 25%. При этом у животных наблюдается увеличение температуры кожного покрова, а частота сердечных сокращений и частота дыхания увеличиваются по сравнению с физиологической нормой от 2 до 3 раз. Изучением влияния температурно-влажностного режима на физиологическое состояние животных занималось большое количество авторов: Б. Л. Белкин (1998), В. Н. Гущин, Н. А. Волкова (1997), С. Третьяков (1996), В. Ф. Петров (1984), А. Ф. Гудкина и (1982), Ю. Б. Соловьев, П. А. Тарабарин (1976), и др. В результате исследований установлено, что с увеличением температуры воздуха заметно учащается частота дыхания и частота сердечных сокращений. Согласно данным полученным В. Ф. Петровым (1984) и Б. Л. Белкиным (1998), при увеличении температуры воздуха частота дыхания у коров была выше чем при более низкой температуре.

Исследования A. Ф. Гудкина (1982) показали, что у животных, находящихся при повышенной температуре воздуха (15…16С) в коровнике, наблюдается закономерное, незначительное, увеличение, частоты дыхания и сердечных сокращений.

B. Н. Гущин, Н. А. Волкова (1997) установили, что при неблагоприятных параметрах микроклимата в коровнике температура тела животных может изменяться по сравнению с среднесуточной нормой на 0,5С, не выходя при этом за пределы нормы.

Н. М. Комаров, И. К. Колесников (1973) предлагают поддерживать температурный режим воздуха на уровне 7…10С для коровников, содержащих не более 200 животных. Исследования авторов показали, что при температуре воздуха 16…20С увеличивается частота дыхания и снижается его глубина.

М. Адам (1990) установил зависимость реакций организма с изменением температуры окружающей среды. При этом отмечается, что с увеличением температуры воздуха повышается частота дыхания и сердечных сокращений. Исследования, проведенные в республике Йемен, показали, что надои молока у коров снизились на 65,0% при температуре воздуха 32,2С по сравнению с более прохладными, зимними месяцами, когда температура воздуха не превышала нормы. Обратный результат был получен в условиях умеренного климата, когда самые высокие надои были в июне, при температуре окружающей среды 18С, и заметно снижались в декабре, при температуре минус 3,5С.

Исследования М. Shibata и A. Mukai (1979) показали, что тепловой стресс у коров влияет на аппетит так, что потребление сухого вещества и переваримых питательных веществ уменьшается, но переваримость сухого вещества увеличивается. Авторы установили, что частота дыхания увеличивается при повышении температуры воздуха, а производство молока при этом может снизиться на 20%.

Теплофизическая модель коровы

Согласно Г. Н. Самарину [111]: «Действующие технологии содержания животных предъявляют высокие требования к микроклимату в животноводческих помещениях. По мнению ученых, специалистов животноводства и технологов, продуктивность животных на 50...60% определяется питанием, на 15...20% -уходом и на 10...30% - микроклиматом в животноводческом помещении. Отклонение параметров микроклимата от установленных пределов приводит к сокращению удоев молока на 10...20%, прироста живой массы - на 20...33%, увеличению отхода молодняка до 5...40%, уменьшению яйценоскости кур - на 30...35%, расходу дополнительного количества кормов, сокращению срока службы оборудования, машин и самих зданий, снижению устойчивости животных к заболеваниям.

Ежегодно из помещений животноводческих ферм отрасли требуется удалить 166 млрд м3 водяных паров, 39 млрд м3 углекислого газа, 1,8 млрд м3 аммиака, 700 тыс. м3 сероводорода, 82 тыс. т пыли, патогенную микрофлору.

Для устранения вредных факторов, образующихся в животноводческих помещениях, на вентиляцию расходуется около 2 млрд кВт-ч электроэнергии в год, на обогрев помещений дополнительно идет 1,8 млрд кВт-ч, 0,6 млн м3 природного газа, 1,3 млн т жидкого и 1,7 млн т твердого топлива. Общие затраты энергии на микроклимат составляют до 3 млн т у.т. в год, что равняется 32% всей энергии, потребляемой в отрасли животноводства. Поэтому в общем комплексе задач по экономии и эффективному использованию топливно-энергетических ресурсов одним из важных направлений является разработка и внедрение энергосберегающего оборудования для создания микроклимата в животноводческих помещениях». По данным многих исследований [138] продуктивность животных зависит на 70…80% от кормления и условий содержания и лишь на 20...30% от генетических факторов.

Воздушная среда может влиять непосредственно на организм животного, воздействуя на теплообмен, газообмен, обмен веществ, физико-химические свойства крови, температуру тела и кожи и др.

Температура воздуха является определяющим фактором микроклимата коровников. Между температурой внешней среды и интенсивностью обменных процессов в организме животных существует обратная зависимость – при понижении температуры уровень обменных процессов возрастает, при повышении, наоборот понижается [103].

Основная масса тепла (до 80%), выделяемого организмом животного в окружающую среду, отдается через кожный покров. Теплоотдача путем испарения пота, а также влаги с поверхности тела и дыхательных путей составляет 20...30 % всего выделяемого организмом тепла [103].

Теплоотдача конвекцией осуществляется за счет передачи теплоты частицам среды, находящимся около тела животного и дальнейшего перемещения воздуха. Воздух образует вокруг животного оболочку, которая отличается по температуре и влажности от окружающей среды. Чем интенсивнее происходит перемещение воздуха и чем чаще сменяется воздушная оболочка, тем больше теряется теплоты.

В организме коровы тепло образуется в результате окислительных процессов в тканях, расщепления корма в пищеварительном тракте, а также мышечной деятельности. Для удержания температуры тела на постоянном уровне организм должен освобождаться от излишнего тепла. Так, корова живой массой 400 кг при удое 10 л выделяет 3213 кДж/ч. Основная часть тепла (до 80%), выделяется организмом в окружающую среду, отдаётся через кожный покров. По данным А. В. Басова, при повышении температур в коровнике выше 30С у коров молочных пород проявляется падение теплообразования на 27...28% [38].

Исследования Л. Джерарда показали, что снижение молочной продуктивности на 10% наблюдается уже при температуре воздуха в коровнике 27С, а при температуре от 32 до 38С резко возрастает потребление воды, заметно сокращается потребление корма, повышается температура тела, уменьшается удой молока на 50...60%, а количество жира и белка в нём снижается [40].

Коровы выделяют водяные пары с поверхности кожи, со слизистых оболочек дыхательных путей и ротовой полости, выдыхаемым воздухом. Выделенная организмом влага путём испарения составляет около 75% всей парообразной влаги животноводческого помещения. В среднем КРС выделяет в течение часа 200 мл влаги на 1 м2 поверхности тела.

Через неповрежденную кожу (эпидермис, потовые и сальные железы, волосяные мешочки) могут проникать вредные вещества, хорошо растворимые в жирах и липоидах, например, многие лекарственные вещества, вещества нафталинового ряда и др. Степень проникновения химических веществ через кожу зависит от их растворимости, величины поверхности соприкосновения с кожей, объема и скорости кровотока в ней. Например, при работе в условиях повышенной температуры воздуха, когда кровообращение в коже усиливается, количество отравлений через кожу увеличивается. Большое значение при этом имеют консистенция и летучесть вещества: жидкие летучие вещества быстро испаряются с поверхности кожи и не успевают всасываться; наибольшую опасность представляют маслянистые малолетучие вещества, они длительно задерживаются на коже, что способствует их всасыванию.

Потовые железы лучше развиты у скота молочного типа, хуже у мясного. Сальные железы, выделения которых служат для смазки волос, также более развиты у молочного скота, благодаря чему волос у него оказывается более эластичным и блестящим, чем у мясного скота [105].

Экспериментальная установка для исследования устройства местной принудительной вентиляции

Целью исследования является регистрация клинико-физиологических показателей коров и параметров микроклимата в климатической камере. Методика основана на определении частоты дыхания, частоты пульса и ректальной температуры коровы.

Исследование проводится с двумя группами коров, по три в каждой, черно пестрой породы в коровнике молочной фермы зоостанции РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Шесть коров одного возраста, находятся в промежуточной стадии лактации. Среднее количество дней лактации 100-160 со средним удоем от 25 до 32 кг/корову (на день начала исследования). Выбор коров проводится на основании возраста, количества дней лактации, количества отелов и надоев молока. Все животные имеют незначительные различия в этих показателях. Группы коров размещается в климатической камере с различной схемой работы системы вентиляции. Первая группа содержится в климатической камере с применением местной принудительной вентиляции, а вторая группа содержится в климатической камере с использованием только естественной вентиляции. Вторая группа является контрольной. Камера оснащена осевым вентилятором с максимальной производительностью 150 м3/ч и частотой вращения 350 об/мин. Вентилятор, работающий с различными режимами частоты вращения, размещен на высоте два метра под углом 11о от вертикальной оси. В ходе исследования в климатической камере создаются различные значения температуры, относительной влажности и скорости воздуха. Регистрируются значения атмосферного давления. При этом регистрируется частота сердечных сокращений, частота дыхания и температура тела коров. Микроклиматические параметры измеряются на различной высоте в различных зонах камеры и коровника. Температура и влажность воздуха, измеряется в трех зонах по вертикали – 0,5; 1,2 м от пола и 0,6 м от потолка. Точки измерения: середина помещения и два противоположных угла, на расстояние 0,8 м от стен. Для измерения температуры, относительной влажности, скорости потока воздуха и атмосферного давления применяется электронный регистратор Метеоскоп-М (рисунок 3.5.1). Данные регистрируются с интервалом в 5 минут.

Первый опыт заключается в измерении частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и ректальной температуры в климатической камере при изменении температуры от 15 до 35оС с шагом в 2,5оС. При различных значениях относительной влажности воздуха от 50 до 80% с шагом в 5%. Измерения проводились с интервалом в 5 мин при установившихся значениях температуры и относительной влажности воздуха.

Второй опыт заключался в измерении частоты сердечных сокращений (ЧСС), частоты дыхания (ЧД) и ректальной температуры при установившейся температуре воздуха 35оС и различных значениях относительной влажности воздуха (50...80%) с естественной вентиляцией. Третий опыт заключается в измерении ЧСС, ЧД и ректальной температуры при установившейся температуре воздуха 35оС и различных значениях относительной влажности воздуха (50...80%) с использованием местной принудительной вентиляции. Воздушный поток направляется непосредственно на животных в течении 40 минут. Скорость воздуха составляла 1 и 1,5 м/с. Клинико- деления 0,1оС. Частота сердечных сокращений измерялась пальпацией артерии в хвосте коровы. Частоты дыхания животного оценивалась визуально по двигательным движениям грудной клетки. Методика исследования функции теплопередачи кожного покрова животного Целью исследования является определение скорости испарения жидкости с кожного покрова коровы. Методика физиологические показатели коров измерялись с интервалом 5 минут.

Температура тела животного измерялась ректально медицинским термометром с ценой основана на измерении массы, испаряющейся жидкости.

Существуют несколько методов измерения испарения влаги с кожи, которые можно разделить на две категории, прямые и косвенные.

Прямые методы, в которых потеря влаги с небольшой площади измеряется с помощью использования специальной капсулы или аналогичного устройства (перевернутая чашка) над этой областью. Капсулы могут быть вентилируемыми и не вентилируемыми. В вентилируемой капсуле скорость испарения, как правило определяется пропусканием сухого воздуха в капсулу и измерения изменения массы влагопоглотителя, который находится в отверстие для выпуска воздуха, а воздух пропускается через него в течении 5...20 мин. Однако данный метод не учитывает влияние самих поглотителей влаги на скорость испарения, а используемый на входе сухой воздух не может отражать реальные атмосферные условия [167].

В невентилируемых капсулах скорости воздушного потока постоянны, хотя находятся на уровне ниже, чем скорости воздуха воздействующие на открытые участки кожи. Невентилируемые капсулы обычно содержат площадку для материала влагопоглотителя, который взвешивают через определенные интервалы времени. Этот метод был критически проанализирован Рэндалл, Пеисс и Херцман [174], который показал, что количество используемого влагопоглотителя, и расстояние между влагопоглотителем и поверхностью кожи, влияет на наблюдаемую скорость испарения.

Основным недостатком для методов с использованием капсул является то, что измерение скорости испарения могут быть сделаны только в течение нескольких минут, т.к. влагопоглотитель набирает массу постепенно.

Косвенные методы, заключаются в том, что кожные испарения рассчитывают по разнице в одновременных измерениях суммарного испарения и испарения через дыхательную систему. Гигрометрическая палатка – это эффективно вентилируем капсула, где все животное заключено в палатке [161]. Испарения с поверхности кожи у крупного рогатого скота можно определить по измерениям неощутимой потери веса в сочетании с одновременным определением дыхательного испарения и метаболического потери веса из-за химического обмен кислорода и диоксида углерода [160].

Скорость испарения оценивается путем регистрации изменения массы образцов кожного покрова с течением времени. Для определения массы используются лабораторные электронные весы HT 84RCE серии HT/HTR-CE фирмы VIBRA (рисунок 3.5.2).

Результаты исследования влияния режимов местной вентиляции на температуру кожного покрова коровы

В результате производственной проверки установлено, что: 1. При естественной вентиляции (скорость воздуха не более 0,3 м/с) В кормонавозном и навозном проходах концентрация аммиака (NH3) в коровнике имеет максимальное значение (15 мг/м3) на высоте 0,1 м, на высоте 0,3 м имеет значение 8-9 мг/м3, на высоте 1,2 м - 3-4 мг/м3. В стойлах концентрация аммиака не превышает 3 мг/м3 на высоте 0,1 - 0,3 м, на высоте 1,2 практически отсутствует (не более 1 мг/м3).

Концентрация диоксида серы (SO2) фиксировалась только в одной части коровника (рисунок 4.8.1: точки измерения 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80) в стойлах и превышает ПДК в несколько раз (5...10). В остальных точках измерения диоксид серы не регистрировался.

Схема коровника с изображением точек измерений параметров микроклимата при «стационарной» принудительной вентиляции. В кормонавозном и навозном проходах концентрация аммиака (NH3) в коровнике имеет максимальное значение (14 мг/м3) на высоте 0,1 м, на высоте 0,3 м имеет значение 7...8 мг/м3, на высоте 1,2 м - 2...3 мг/м3. В стойлах, находящихся под воздействием принудительной системы вентиляции концентрация аммиака менее 1 мг/м3 на высоте 0,1, 0,3 и 1,2 м (рисунок 4.8.2: точки измерений 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65,75, 6, 16, 26, 36, 46, 56, 66, 76). В остальных точках измерения концентрация газов осталась такой, как и при использовании только естественной вентиляции.

В стойлах, находящихся без воздействия принудительной системы вентиляции, концентрация аммиака не превышает 2 мг/м3 на высоте 0,1 ... 0,3 м, на высоте 1,2 практически отсутствует (менее 1 мг/м3), что соответствует концентрации при естественной вентиляции.

Концентрация диоксида серы (SO2) фиксировалась только в одной части коровника (рисунок 2: точки измерения 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80) и превышает ПДК в несколько раз в стойлах. В остальных точках измерения диоксид серы не фиксировался.

При работе экспериментальной («поворачивающейся») системы принудительной вентиляции (скорость воздуха до 2 м/с) Концентрация аммиака (NH3) в коровнике имеет максимальное значение (4...5 мг/м3) на высоте 0,1 м в кормонавозном и навозном проходах, на высоте 0,3 м имеет значение 2...3 мг/м3, на высоте 1,2 м - 1 мг/м3 (точки измерения 73, 74, 77, 78, 79). В стойлах и других зонах, находящихся под воздействием принудительной системы вентиляции (точки измерения с 1 по 60) концентрация аммиака на высоте 0,1, 0,3 и 1,2 м не фиксировалась (менее 1 мг/м3). В остальных точках измерения концентрация газов осталась такой же, как и при использовании только естественной вентиляции. В стойлах, находящихся без воздействия принудительной системы вентиляции, концентрация аммиака не превышает 1 мг/м3 на высоте 0,1 ... 0,3 м, на высоте 1,2 практически отсутствует (менее 1 мг/м3), что соответствует концентрации при естественной вентиляции. превышает ПДК в несколько раз. В остальных точках измерения диоксид серы не фиксировался.

Схема коровника с изображением точек измерений параметров микроклимата при «поворачивающейся» принудительной вентиляции.

После прекращения работы принудительной системы вентиляции аммиак (NH3) начал фиксироваться в кормонавозном и навозном проходах через 15 минут, его концентрация составила 1...2 мг/м3, в стойлах аммиак начал фиксироваться через 25 мин, его концентрация составила 1 мг/м3.

При воздействии принудительной вентиляции на животных отмечается снижение температуры кожного покрова на 2...5оС, что представлено в приложении А. Уменьшение температуры кожного покрова позволяет более интенсивно охлаждать организм животного по средствам конвективного и лучистого теплообмена.

Для уменьшения концентрации SO2 рекомендуется увеличить скорость воздуха в точках 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80.

Выводы. При использовании устройства местной вентиляции в зоне нахождение коров происходит подача воздуха с верхней зоны коровника, обладающего меньшей концентрацией вредных газов, в нижнюю зону, с высокой концентрацией этих газов, что приводит к снижению концентрации этих газов в зоне нахождения животных.

Использование разработанного устройства местной вентиляции позволяет охватывать все зоны нахождения животных в радиусе 14 метров, что обеспечивает возможность снижения концентрации вредных газов в зоне нахождения животных.