Оценка освещенности в коровниках для фермы на 1200 дойных коров

строительством последующих участков, согласно,технологического порядка производства свинины. К моменту завершения строительства последнего участка объекта, он вступит в действие как последний участок технологического цикла производства свинины. [5, 6].

Сочетание строительства последнего объекта с эксплуатацией уже построенных участков фермы в соответствии с технологическим порядком производственного процесса позволяет применить принцип модульности.

Весь объект, независимо от его размеров по производительности, может быть разделен на самостоятельные участки-модули. Каждый модуль содержит в себе полный цикл производства свинины. Поэтому при строительстве свинофермы можно использовать много площадочное размещение объектов свинофермы.

Свиноферма может быть сформирована последовательно из однотипных модулей, которые могут строиться и сдаваться в эксплуатацию самостоятельно независимо от готовности объекта в целом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Найденко В.К. и др. Патент на изобретение №1746968 АО1К 67/02 «Способ содержания свиней и устройство для его осуществления» Заявитель ГНУ СЗНИИМЭСХ.

2. Найденко В.К. Патент на полезную модель №122241 АО1 К 1/00от 27.11.12. «Модульная свиноферма». Заявитель ГНУ СЗНИИМЭСХ.

3. Найденко В.К. и др. Патент на изобретение №2431250 АО1К 1/02 от 20.10.2011 «Станок для содержания свиней». Заявитель ГНУСЗНИИМЭСХ.

4. Найденко В.К. и др. Патент на изобретение №2339219 АО1К 67/02 «Способ выращивания свиней». Заявитель ГНУ СЗНИИМЭСХ

5. Найденко В.К.и др. Патент на изобретение «Способ выращивания свиней и устройство для его осуществления» №2506745 АО1К 67/02 от 20.02.2014. Заявитель ГНУ СЗНИИМЭСХ.

6. Найденко В.К. Патент на полезную модель №160254 АО1К 1/00 от 10.03.2016 «Свинарник с модульными участками выращиваниясвиней». Заявитель ИАЭП.

УДК 631.22

ОЦЕНКА ОСВЕЩЕННОСТИ В КОРОВНИКАХ ДЛЯ ФЕРМЫ НА 1200 ДОЙНЫХ КОРОВ

В.В. ГОРДЕЕВ, канд. техн. наук, В.Е. ХАЗАНОВ, канд. техн. наук, А.Ф. ЭРК, канд. техн. наук, В.А. РАЗМУК

Федеральное государственное научное бюджетное учреждение «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства» (ИАЭП), Санкт-Петербург, Россия

Одним их важнейших факторов, оказывающих значительное влияние на организм животных, наряду с кормлением является микроклимат животноводческого помещения. Большое значение в качестве одного из параметров микроклимата имеет степень естественной и искусственной освещенности животноводческих помещений. В американских исследованиях увеличение

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства_

продолжительности светового дня до 16 ч в сутки преимущественно в осенне-зимний период позволило повысить молочную продуктивность в среднем на 8%. По мнению многих ученых, положительный эффект от использования освещения достигается только в том случае, если уровень освещенности составляет 160-200 лк. Увеличить естественную освещенность коровников возможно за счет устройства светового конька, количества и размера окон. Увеличение светового периода до рекомендуемых 16 ч возможно за счёт применения современных экономичных светильников и их выбор должен осуществляться уже на стадии проектирования. В статье представлен анализ затрат на организацию необходимого уровня освещенности в коровниках для фермы на 1200 дойных коров в зависимости от планировочных решений коровников. Для расчета необходимого количества светильников для получения требуемой освещенности рабочей поверхности использована программа DIALuх. Из шести вариантов наименее затратным является вариант размещения в двух шестирядных коровниках по 600 голов, вариант 1. Вариант 3, который был ранее принят как наиболее предпочтительный, дороже варианта 1 на 8,3%. В зависимости от варианта планировочных решений коровников суммарная стоимость затрат на освещение увеличивается до 50%.

Ключевые слова, микроклимат; освещенность; молочная ферма.

LIGHTING IN THE BARNS OF THE FARM FOR 1200 MILKING COWS

V. V. GORDEEV, Cand. Sc. (Engineering), V.E. KHAZANOV, Cand. Sc. (Engineering), A. F. ERK, Cand. Sc. (Engineering), V.A. RAZMUK

Federal State Budget Scientific Institution "Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production" (IEEP), Saint Petersburg

Together with feeding, the inside climate of livestock houses is one of the most important factors that have a significant impact on animals, with the degree of natural and artificial lighting being a major environmental characteristic. In the American studies, the continuous light of 16 hours per day, mainly in autumn-winter period, allowed to have the milk yield response of 8%, average. According to many scientists, the positive effect of the use of lighting is achieved only if the illumination level is 160-200 Lux. Cow-barn roof ridge glazing, and the number and size of windows may improve the natural illumination of the facilities. Application of state-of-the-art energy saving light sources may increase the daylight period up to the recommended 16 hours; but their type and number need to be determined at the blueprinting stage of the barns. The article presents the cost-benefit analysis of providing the required illumination level in the cow-barns of the farm for 1,200 dairy cows, depending on the layout concept. The number of fixtures required to obtain the recommended illumination of the working surfaces was calculated by DIALuх software. Six layout solutions were considered. Option 1 of housing the cows in two six-row barns for 600 head each was found the least costly. Option 3, which was previously accepted as the most preferable, was 8.3% more expensive. Depending upon the layout concept of the cow-barns the overall lighting cost may grow by 50%.

Key words, inside climate, lighting, dairy farm. ВВЕДЕНИЕ

Успех животноводства определяется на 60% кормлением, на 20% разведением и возрастом и на 20% микроклиматом и условиями содержания, причем эти параметры значительно варьируют [1].

Какими бы высокими породными и племенными качествами не обладали животные, неудовлетворительное состояние микроклимата в животноводческих помещениях не дает им реализовать имеющийся генетический потенциал.

Микроклимат животноводческих помещений - это воздушное пространство для содержания животных, замкнутое ограждающими конструкциями этого помещения и характеризующееся определенными факторами, влияющими (прямо или косвенно) на состояние здоровья находящихся в этом помещении животных и людей.

Большое значение в качестве одного из факторов микроклимата имеет степень естественной и искусственной освещенности животноводческих помещений.

Видимый свет или степень освещенности оказывает значительное влияние на развитие яйцеклеток, течку, продолжительность случного сезона, беременности. В северном полушарии случной сезон обычно бывает коротким, а в южном наиболее продолжительным. Недостаток света приводит к глубоким, часто необратимым качественным изменениям в половых железах у растущих животных, а у взрослых животных снижает половую активность и оплодотворяемость или вызывает временное бесплодие, значительно снижается продуктивность и сопротивляемость к болезням [1].

Установлено, что у коров в неосвещенном помещении удой и содержание жира в молоке ниже, чем в помещении с нормальным освещением [2].

Исследования, проведенные в США, Канаде, Великобритании и других странах, показали, что на здоровье, плодовитость, обмен веществ и продуктивность животных свет оказывает влияние, которое нельзя недооценивать. В американских исследованиях увеличение продолжительности светового дня до 16 ч в сутки преимущественно в осенне-зимний период позволило увеличить молочную продуктивность в среднем на 8%. Дальнейшее увеличение продолжительности светового дня не даёт положительных результатов, а лишь увеличивает затраты на электроэнергию. Для сухостойных коров, в противовес лактирующим, оптимальная продолжительность светового дня 8 часов [3].

По мнению многих ученых, положительный эффект от использования освещения достигается только в том случае, если уровень освещенности составляет 160-200 лк [4].

Освещённость у поилок и кормового стола должна быть на уровне 200-300 лк, а в боксах для отдыха лактирующих коров - 200 лк. В ночное время освещенность в помещении должна быть существенно ниже, что успокаивает животных [3].

Таким образом, недостаток освещенности является весьма неблагоприятным условием для животных, поэтому их нужно размещать в достаточно светлых помещениях. Увеличить естественную освещенность коровников возможно за счет устройства светового конька, количества и размера окон. Количество окон и их размеры в помещениях для животных определяется световым коэффициентом, под которым понимают отношение площади застекленной части окон к площади пола и рекомендуется в пределах 1:10-1:15 [5]. Увеличение светового периода до рекомендуемых 16 ч возможно за счёт применения современных экономичных светильников и их выбор должен осуществляться уже на стадии проектирования. Длительность светового дня можно автоматически регулировать за счёт включения искусственного освещения в утренние и вечерние часы с помощью реле времени. При выборе источников освещения необходимо обращать внимание на срок службы, светоотдачу, мощность ламп, коэффициент полезного действия (КПД).

Ранее были разработаны и проанализированы шесть вариантов планировочных решений коровников для фермы на 1200 дойных коров [8, 9]. Цель данной работы -определить затраты на организацию необходимого уровня освещенности в коровниках для шести вариантов планировочных решений.

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства_

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В помещениях для содержания коров в настоящее время используют энергосберегающие компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Конструктивно они представляют собой обычную люминесцентную лампу со встроенной электронной пускорегулирующей аппаратурой. Лампы КЛЛ имеют КПД 75-90% и световую отдачу примерно в 5 раз больше, чем у лампы накаливания (ЛОН). Например, энергосберегающая лампа КЛЛ мощностью 20 Вт создает световой поток равный световому потоку лампы ЛОН мощностью 100 Вт. Благодаря этому соотношению лампы КЛЛ позволяют в 5 раз экономить потребляемую электроэнергию без потерь освещенности. Лампы КЛЛ имеют срок службы в 5-15 раз больше, чем лампы накаливания. Основной недостаток ламп КЛЛ - высокая цена, однако, учитывая экономию на электроэнергии и срок службы, их применение остается выгодным. Используются также газоразрядные лампы низкого давления (люминесцентные лампы ЛЛ) и газоразрядные лампы высокого давления (ртутные лампы ДРЛ и натриевые лампы ДНаТ). Световая отдача этих ламп в несколько раз больше, чем ламп накаливания ЛОН [6, 7].

В последнее время широко используются светодиодные лампы. Их основные конструктивные элементы: блок питания светодиодов, светодиоды, оптические устройства и радиатор. Светодиоды обладают длительным сроком службы - до 100000 часов; широким спектром - от тёплого белого 2700К до холодного белого 6500К; экологичностью -отсутствием ртути, фосфора и ультрафиолетового излучения; высокой световой отдачей. Современные светодиоды сравнялись по этому параметру с натриевыми газоразрядными лампами и металлогалогенными лампами, достигнув 150 Лм на Ватт. Недостатки светодиодных ламп: высокая цена, непереносимость слишком высокой температуры воздуха; направленность освещения (светодиоды имеют свойство освещать предметы сфокусированным лучом света).

Эти недостатки учтены при разработке светодиодных светильников «Модуль», универсальный У-1 для помещений животноводческих комплексом с повышенной влажностью. Мощность - 96 Вт, габариты - 470х110х70, со степенью защиты от внешних воздействий, 1Р-67 с защитным стеклом-рассеивателем.

Определим количество светильников необходимое для получения требуемой освещенности рабочей поверхности по специальной программе DIALuх [10] путем построения распределения изолюкс, с учетом отражения стен и пола. Высота подвеса светильников 6,2 м, освещенность 200 лк на высоте 0,5 м от пола.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты расчетов и сравнительный анализ шести вариантов планировочных решений коровников представлены в таблице и на рисунке 1.

Таблица

Показатели затрат на освещение исследуемых вариантов

Параметры Варианты

1 2 3 4 5 6

Размеры коровников, м 34,6х 150 34,6х 108 34,6х162 + 3х90 34,6х 126 30х150 34,6х126 + 30х102

Количество зданий 2 3 2 2,5 3 2+1

Площадь коровника, м2 5190 3736,8 5875,2 4359,6 4500 7419,6

Площадь галерей, м2 216 324 216 324 324 324

Суммарная площадь с учетом галерей, м2 10596 11210,4 11966,4 11223 13824 12103,2

Нормы освещенности, лк кормовой стол 200

стойла 100

Количество светильников «Модуль» светодиодный 96 Вт в коровниках 252 270 272 265 378 298

Количество светильников «Сеть» призма 42 Вт в галерее 15 20 15 20 20 20

Стоимость светильников в коровнике, тыс. руб. 951,3 1019,3 1026,8 1000,4 1426,9 1124,9

Стоимость светильников в галерее, тыс. руб. 24,6 32,8 24,6 32,8 32,8 32,8

Стоимость монтажа, тыс. руб. 900,0 1100,0 980,0 1090,0 1350,0 1100,0

Суммарная стоимость освещения, тыс. руб. 1876,0 2152,1 2031,3 2123,2 2809,7 2257,7

Установленная мощность, кВт 24,8 26,8 26,7 26,3 37,2 26,6

2,4 2,2 2

1,8  -

1,6

1,4 —-——-——-——-——-——-—

1 2 3 4 5 6

варианты

Рис. 1. Удельные затраты на освещение

Вариант 1, в сравнении с другими вариантами имеет минимальную суммарную площадь и наименьшие данные по всем приведенным в таблице и на графике показателям. В других вариантах в зависимости то планировочных решений количество светильников,

156

о

ю >

о.

л о.

ш .о х

.0

>

Технологии и технические средства механизированного производства продукции

растениеводстваи животноводства_

соответственно и установленная мощность, а также суммарная стоимость освещения, увеличивается до 49,8%.

ВЫВОДЫ

Анализ приведенных расчетов показывает, что наименее затратным является вариант 1, два шестирядных коровника по 600 голов и по 4 секции в каждом. Вариант 3, два шестирядных коровника по 600 голов и по 8 секций в каждом, который в предыдущих исследованиях был принят как наиболее предпочтительный по технологическим показателям (оптимальный ритм комплектации и размер секций), дороже варианта 1 на 8,3%, но дешевле, чем все остальные варианты планировочных решений на 4,5-38,3%. В зависимости от планировочных решений коровников суммарная стоимость освещения увеличивается до 49,8%. Необходимый уровень освещенности и затраты на ее обеспечение должны быть учтены при принятии планировочных решений, что обеспечит эффективность производства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кочиш И.И., Калюжный Н.С., Волчкова Л.А., Нестеров В.В. Зоогигиена: Учебник / Под ред. И.И. Кочиша. - СПб.: Издательство «Лань», 2008. - 464 с.: ил. - (Учебники для вузов.Специальная литература).

2. Технология производства молока / Авт.-сост. С.Н. Александров. - М.: «Издательство АСТ»; Донецк: Сталкер, 2004 - 238, [2] с: ил. - (Приусадебное хозяйство).

3. Хазанов Е.Е., Гордеев В.В., Хазанов В.Е. Технология и механизация молочного животноводства. Учебное пособие / Под общ.ред. Е.Е. Хазанова. - 2-е изд., стер. - СПб.: Издательство «Лань», 2016. - 352 с.: ил. (+ вклейка, 32 с. .) - (Учебники для вузов. Специальная литература).

4. Тимошенко В., Музыка А., Москалев А., Шматко Н. Комфорт коров - залог высокой продуктивности // Животноводство России, № 8, 2014. - С. 39-41.

5. Тимошенко В., Музыка А., Москалев А. Освещение в коровнике // Животноводство России, № 3, 2014. - С. 39-40.

6. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Выбор типа энергосберегающих ламп для помещений сельскохозяйственного производства. // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. -С-Пб, 2014. - №85. - С.93-100

7. Эрк А.Ф., Размук В.А., Ефимова А.Н. Использвание энергосберегающих ламп в системах освещения помещений животноводческого комплекса. //Межд. агропромышленная выставка-ярмарка «Агрорусь» - СПб, 2014. - С.182-184

8. Гордеев В.В., Хазанов В.Е., Яковлева А.В. Анализ планировочных решений коровников для нового строительства // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства: Сб. науч. тр./ИАЭП. Вып. 87. СПб, 2015. - С. 185-195.

9. Гордеев В.В., Миронова Т.Ю., Гордеева Т.И., Миронов В.Н. Влияние планировочных решений коровников на количество навозосодержащих стоков // Молочнохозяйственный вестник, №4 (24), 2016. - С. 92-98.

10. Программное обеспечение DIALux International http://www.dial.de/DIAL/en/dialux-international-download/russkii.html