Исследования температурно-влажностного режима коровника в зимне-весенний период

3. Медведев В.В. Структура почвы (методы, генезис, квалификация, эволюция, география, мониторинг, охрана). - Харьков: Изд-во «13 типография», 2008. - 406 с.

4. Фомин И.М., Логинов Г.А. и др. Оптимизация технико-технологических решений в картофелеводстве. - СПб.: ГНУ СЗНИИМЭСХ, 2009. - 192 с.

5. Шамонин В.И., Сергеев А.В. Влияние рыхления междурядий при формировании гребней на водно-воздушный режим почвы // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства. - 2016. - Вып. 90. - С.54-59.

6. Литвинов С.С. Методика полевого опыта в овощеводстве/РАСН, ГНУ ВНИИО. - М., 2011. - 649 с.

Literatura

1. Shamonin V.I., Sergeyev A.V. Vliyaniye mezhduryadnoy obrabotki posadok kartofelya na ag-regatnyy sostav i poristost pochvy v grebne // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2018. - №4(53). - S.277-281.

2. Ustroyev A.A., Kalinin A.B., Loginov G.A., Kudryavtsev P.P. Otsenka effektivnosti operatsii glubokogo rykhleniya mezhduryadiy pri vozdelyvanii kartofelya v organicheskom zemledelii //Tekhnologii i tekhnicheskiye sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produk-tsii rasteniyevodstva i zhivotnovodstva. - 2017. - №93. - S.43-47.

3. Medvedev V.V. Struktura pochvy (metody. genezis. kvalifikatsiya. evolyutsiya. geografiya. monitoring, okhrana). - Kharkov: Izd-vo «13 tipografiya», 2008. - 406 s.

4. Fomin I.M., Loginov G.A. i dr. Optimizatsiya tekhniko-tekhnologicheskikh resheniy v kartofelevodstve. - SPb.: GNU SZNIIMESKh. 2009. - 192 s.

5. Shamonin V.I., Sergeyev A.V. Vliyaniye rykhleniya mezhduryadiy pri formirovanii grebney na vodno-vozdushnyy rezhim pochvy // Tekhnologii i tekhnicheskiye sredstva mekhanizirovannogo proizvodstva produktsii rasteniyevodstva i zhivotnovodstva. - 2016. - Vyp. 90. - S.54-59.

6. Litvinov S.S. Metodika polevogo opyta v ovoshchevodstve/RASN. GNU VNIIO. - M., 2011. - 649 s.

УДК 631.22 DOI 10.24411/2078-1318-2019-11134

Доктор техн. наук В.Ф. ВТОРЫЙ

Аспирант Р.М. ИЛЬИН

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА КОРОВНИКА

В ЗИМНЕ-ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД

Для крупного рогатого скота, и в частности для дойных коров, важным является период перехода от зимнего содержания к летнему. В это время среднесуточная температура наружного воздуха из минусового диапазона переходит в плюсовой, что способствует созданию более благоприятных микроклиматических условий для животных. Проводится активное вентилирование помещений за счет открытия ворот, более полного использования вентиляционных устройств, демонтажа дополнительного утепления устанавливаемого на холодный период и другие мероприятия. Появляется возможность обеспечить нормативные показатели микроклимата в коровнике.

Так, методическими рекомендациями по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота [1] предусмотрено, что температура воздуха в коровнике должна составлять +10°С, при относительной влажности воздуха 40-75%.

Допускается снижение температуры воздуха в холодный период на 2-5°С, в теплый период допускается повышение температуры воздуха в коровнике не более чем на 5°С.

Исследованиями ряда ученых установлено, что граница термонейтрали для КРС находится в диапазоне температур от +4°С до +20°С, т.е. в этом диапазоне не наблюдается падения их продуктивности. В то же время для высокопродуктивных коров зона термонейтральности находится от +9°С до +16°С. При несоблюдении параметров микроклимата падение продуктивности, как при пониженной, так и при повышенной температуре и влажности, может составлять от 5 до 33% [2, 3].

В холодный период года эти параметры очень часто не соответствуют нормативам из-за ограниченного воздухообмена. Они в некоторых частях помещения могут быть выше нормы или, наоборот, близки к 0°С, что может привести к замерзанию систем поения водой и уборки навоза. Переход от зимнего содержания к летнему должен проходить так, чтобы создать благоприятные условия для животных и работы обслуживающего персонала.

Цель исследования - установить закономерности формирования температурно-влажностного режима в коровнике в переходный период зима-лето, в зависимости от внешних погодных условий, с целью разработки системы эффективного управления параметрами микроклимата в помещениях для содержания животных.

Материалы, методы и объекты исследования. Исследования проведены в марте-апреле 2018 в Ленинградской области в типовом коровнике на 200 голов дойного стада с привязным содержанием. Обеспечение параметров воздушной среды происходит за счет естественной системы вентиляции через световой конек крыши, а также присутствует инфильтрация воздуха через неплотности строительных конструкций. Коровник является частью животноводческого комплекса, состоящего из нескольких зданий, соединенных между собой галереей [4, 5].

Результатом исследований являются экспериментальные данные о температуре, относительной влажности воздуха помещения для содержания дойных коров в совокупности с внешними погодными условиями, которые фиксировались электронной системой мониторинга по определенной схеме в 9 точках коровника с временным интервалом 10 минут. Система мониторинга параметров микроклимата состоит из электронных датчиков с пределами измерения температуры от -40 до +100°С и относительной влажности 0-98%, архиватора данных с картой памяти на 32 Гб, что обеспечивает архивацию информации за большой промежуток времени с дальнейшей обработкой информации на компьютере в программах Excel, Mathcad [6].

Результаты исследования. На формирование микроклимата в животноводческом помещении влияет ряд внешних и внутренних факторов. Основными источниками тепла, влаги, вредных газов являются животные и продукты их жизнедеятельности. Многое зависит от применяемой технологии содержания и обслуживания животных. Значительное влияние оказывают природно-климатические условия конкретного региона, где расположена ферма. В процессе исследований, проведенных в условиях Ленинградской области, на типовой молочно-товарной ферме с привязным содержанием коров, было зафиксировано, что в конце марта - начале апреля происходит переход средних суточных температур атмосферного воздуха от отрицательных к положительным значениям.

На рис. 1 представлены данные мониторинга, где зафиксировано, что с 1 на 2 апреля 2018 года среднесуточные температуры наружного воздуха перешли от отрицательных значений к положительным. На этом же рисунке представлена среднесуточная температура воздуха внутри коровника и прослеживается прямая зависимость этих параметров. За период наблюдений средняя температура наружного воздуха составила + 5,0°С, температура воздуха внутри помещения составила +14,1°С. При этом средняя температура наружного воздуха при отрицательных значениях составила -2,4°С и +11,6°С воздуха внутри коровника. Средняя температура наружного воздуха при положительных значениях составила +6,2°С и +14,6°С в коровнике. Следовательно, при росте температуры наружного воздуха на 8,6°С температура воздуха внутри коровника выросла на 3,0°С.

Существенное влияние на состояние животных оказывает влажность воздуха. На рис. 2 представлены результаты замера относительной влажности наружного (ряд 2) и внутреннего воздуха (ряд 1). Здесь также существует прямое взаимовлияние этих параметров среды обитания животных и персонала.

За период перехода от отрицательных температур наружного воздуха к положительным средняя относительная влажность воздуха, как с наружи, так и внутри коровника, выросла на 4-5%.

О

^ 15,0

со

X ^

а

о т

со

(О СР

<и с

г ф

10,0

5,0

0,0

-5,0 -1

*

] 28-31 Марта 1 - 30 Апреля

Ряд1 Ряд2

Рис. 1. Средняя суточная температура воздуха в коровнике (Ряд 1) и вне коровника (Ряд 2), °С

Ряд1 Ряд2

28-31 Марта

1 - 30 Апреля

Рис. 2. Относительная влажность воздуха в коровнике (Ряд 1) и вне коровника (Ряд 2), %

На формирование параметров микроклимата в коровнике влияет скорость и направление ветра. Увеличение скорости ветра способствует лучшему воздухообмену коровника с внешней средой, а направление ветра определяет, какая часть коровника лучше вентилируется, как правило, это неветренная сторона. На рис. 3(а) представлена роза ветров, где в районе фермы преобладают ветра южных направлений при средней скорости 2-4 м/с.

16,3

25 20

Ряд1 Ряд2

45

40

# 35

« 30

и

ф

Е 25 (0

И 20 (0

£ 15 и

г 10

Ряд1

Ряд2

12 3 4

Скорость ветра, м/с

Рис. 3(а). Роза ветров в районе фермы: Ряд 1 - в марте 2018 года; Ряд 2 - в апреле 2018 года

Рис. 3(б). Скорость и частота ветра в районе фермы

5

0

5

Для оценки взаимного влияния температуры и влажности воздуха на состояние молочных коров применяется индекс температуры и влажности (ТН1) [7]. Нижний порог стрессового состояния ТН1 > 75, при ТН1 > 84 могут наступить тяжелые последствия, вплоть до гибели животных. В наших исследованиях индекс ТН1 = 56-65 при среднем значении, равном 59. Необходимо отметить, что при ТН1 > 65 может наблюдаться снижение продуктивности коров.

На рис. 4 представлена средняя продуктивность коров за апрель месяц 2018 года. Из графика видно, что в первый период произошло снижение продуктивности на 2 кг на корову, но в дальнейшем наступил рост удоев, что, видимо, связано, в том числе и с улучшением микроклимата в коровнике.

36,0 т

с

^ 35,0 -в

1 34,0 -

>х

х 33,0 -

у о

г? 32,0 -

>х

X

5 31,0 -ш о.

О

30,0 ..............................

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29

Апрель

Рис. 4. Средний суточный удой на корову в исследуемом коровнике, кг/гол

В результате регрессионного анализа построены зависимости температуры и относительной влажности воздуха в коровнике от изменения температуры и относительной влажности воздуха вне коровника, т.е. от изменения погодных условий (рис. 5,6).

аз

19,0 -18,0 -17,0 -16,0 -15,0 -14,0 -13,0 -

400

-4,0 1,0 6,0 11,0

Температура воздуха вне коровника, град. С

Рис. 5. Зависимость температуры воздуха в коровнике от изменения температуры воздуха

вне коровника, °С

(Л

X >

«о О ш

О ~

О <ц

* =

га I

Ш а

а о

к а

.о <и

о о

95,0 -I

90,0 85,0 80,0 75,0 70,0 65,0 60,0 55,0

50,0

45,0 50,0 55,0 60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 85,0 90,0 95,0 Относительная влажность воздуха вне коровника, %

Рис. 6. Зависимость относительной влажности воздуха в коровнике от изменения относительной влажности воздуха вне коровника, %

Из графиков видно, что существует взаимосвязь между температурой и относительной влажностью внутри и вне коровника. С ростом температуры и относительной влажности воздуха вне коровника растет температура и относительная влажность внутри коровника, но зависимость эта не линейная и описывается уравнениями регрессии 1 и 2.

Тв = 11,0449 + 0,1658*Тн + 0,1063*Тн2 - 0,0062*Тн3, Я2 = 0,846

Тв - температура воздуха в коровнике, °С;

Тн - температура воздуха вне коровника, °С.

Wb = 166,59 - 5,8163*W н + 0,979*W н2 - 0,0005*Wh3, Я2 = 0,866

Wb - относительная влажность воздуха в коровнике, %;

Wh - относительная влажность воздуха вне коровника, %.

Уравнение регрессии (1) описывает зависимость температуры воздуха в коровнике Тв от изменения температуры вне коровника Тн. Коэффициент детерминации R2 = 0,846.

Уравнение регрессии (2) описывает зависимость относительной влажности воздуха в коровнике Wв от изменения относительной влажности воздуха вне коровника Wн. Коэффициент детерминации R2 = 0,866.

Высокие значения коэффициентов детерминации свидетельствуют о тесной взаимосвязи на 85-86% между переменными. В то же время существует ряд факторов, также оказывающих влияние на эти параметры. К ним относятся скорость и направление ветра, особенности технологии содержания и обслуживания животных, конструктивные особенности здания для содержания коров и ряд других факторов, многие из которых не имеют сегодня математического описания.

Выводы. Для крупного рогатого скота, и в частности для дойных коров, важным является период перехода от зимнего содержания к летнему. В это время среднесуточная температура наружного воздуха из минусового диапазона переходит в плюсовой, что способствует созданию более благоприятных условий для животных.

Исследования в типовом коровнике на 200 голов дойного стада с привязным содержанием показали, что с 1 на 2 апреля 2018 года среднесуточные температуры наружного воздуха перешли от отрицательных значений к положительным. За период наблюдений март-апрель средняя температура наружного воздуха составила + 5,0°С (от -3,6°С до +11,6°С), средняя температура воздуха внутри помещения составила +14,1°С (от +10,7°С до +17,7°С). За этот период средняя относительная влажность воздуха, как с наружи, так и внутри коровника выросла на 4-5% при индексе ТН1 = 56-65 и росте молочной продуктивности животных, что свидетельствует о благоприятных микроклиматических условиях в коровнике.

Литература

1. Методические рекомендации по технологическому проектированию ферм и комплексов крупного рогатого скота. РД-АПК 1.10.01.01-18. - М., 2018. - 166 с.

2. Ковальчикова М., Ковальчик К. Адаптация и стресс при содержании сельскохозяйственных животных / Под ред. с предисл. Е.Н. Панова; Пер. со словац. Г.Н. Мирошниченко. - М.: Колос, 1978. - 271 с.

3. Юрков В.М. Микроклимат животноводческих ферм и комплексов. - М.: Россельхозиздат, 1985. - 223 с.

4. Вторый В.Ф., Гордеев В.В., Вторый С.В., Ланцова Е.О. Влияние погодных условий на формирование температурно-влажностного режима в коровнике // Вестник ВНИИМЖ. -2016. - №3(23). -- С.68-72.

5. Valerii Vtoryi, Sergei Vtoryi, Roman Ylyin. Investigations of temperature and humidity conditions in barn in winter. 17th International Scientific Coference. Engineering for rural development. Proceedings, Volume 17 May 23-25, 2018, Jelgava, S. 265-269.

6. Валге А.М. Использование систем Excel и Mathcad при проведении исследований по механизации сельскохозяйственного производства / ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. - СПб, 2013. - 200 с.

7. Scientific report of EFSA prepared by the Animal Health and Animal Welfare Unit on the effects of farming systems on dairy cow welfare and disease. Annex to the EFSA Journal (2009) 1143, pp. 1-284.

Literatura

1. Metodicheskie rekomendacii po tekhnologicheskomu proektirovaniyu ferm i kompleksov krupnogo rogatogo skota. RD-APK 1.10.01.01-18. - M., 2018. - 166 s.

2. Koval'chikova M., Koval'chik K. Adaptaciya i stress pri soderzhanii sel'skohozyajstvennyh zhivotnyh / Pod red. s predisl. E.N. Panova; Per. so slovac. G.N. Miroshnichenko. - M.: Kolos, 1978. - 271 s.

3. YUrkov V.M. Mikroklimat zhivotnovodcheskih ferm i kompleksov. - M.: Rossel'hozizdat, 1985.

- 223 s.

4. Vtoryj V.F., Gordeev V.V., Vtoryj S.V., Lancova E.O. Vliyanie pogodnyh uslovij na formirovanie temperaturno-vlazhnostnogo rezhima v korovnike // Vestnik VNIIMZH. - 2016. -№3(23).- S. 68-72.

5. Valerii Vtoryi, Sergei Vtoryi, Roman Ylyin. Investigations of temperature and humidity conditions in barn in winter. 17th International Scientific Coference. Engineering for rural development. Proceedings, Volume 17 May 23-25, 2018, Jelgava, S 265-269.

6. Valge A.M. Ispol'zovanie sistem Excel i Mathcad pri provedenii issledovanij po mekhanizacii sel'skohozyajstvennogo proizvodstva / GNU SZNIIMEHSKH Rossel'hozakademii. - SPb, 2013.

- 200 s.

7. Scientific report of EFSA prepared by the Animal Health and Animal Welfare Unit on the effects of farming systems on dairy cow welfare and disease. Annex to the EFSA Journal (2009) 1143, pp. 1-284.

УДК 631.22 Б01 10.24411/2078-1318-2019-11140

Канд. техн. наук А.В. ТРИФАНОВ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ АНАЛИЗА РАБОТЫ САМОТЕЧНОЙ СИСТЕМЫ УДАЛЕНИЯ НАВОЗА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Удаление навоза из навозоприёмной ванны самотечной системы навозоудаления ванно-трубного типа происходит в три этапа: накопление, опорожнение и образование остаточного слоя.

Накопление навозной массы в приёмной ванне осуществляется в объёме, равном эффективному объёму самой ванны. Время наполнения ванны будет зависеть от количества животных, условно разбитых по половозрастным группам, и суммированное со среднесуточным поступлением в ванну воды. Время накопления навозной массы в ваннах не должно превышать 14 суток, так как при более длительном хранении происходят процессы сбраживания навоза, сопровождающиеся выделением аммиака и сероводорода. В период накопления навозная масса обладает потенциальной энергией Еп.

При опорожнении ванны происходит выпуск навозной массы под действием силы тяжести и гидростатического напора в коллектор, расположенный под навозоприёмным каналом. При этом потенциальная энергия Еп переходит в кинетическую Ек.

Целью исследования является получение информационной модели движения навозной массы, обоснование модели ее движения под действием внешней силы - силы тяжести по навозоприёмной ванне и вывод уравнения минимальной высоты остаточного слоя навоза при условии установившегося стационарного потока навозной массы в навозоприёмной ванне.