Резервы экономии электроэнергии при организации поения животных на молочных фермах

Резервы экономии электроэнергии при организации поения животных на молочных фермах

Г.П. Юхин, д.т.н., профессор, А.А. Катков, к.т.н., РА.Хамматов, соискатель, П.В. Ковалёв, соискатель, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ

Правильное поение животных — такое же необходимое условие для их жизни, как и правильное кормление. Несвоевременное поение, перебои в поении и недоброкачественная вода значительно снижают удои коров, привесы скота на откорме, увеличивают заболеваемость животных и вызывают непроизводительные затраты кормов. Для всех животных вода является питательным веществом, которое требуется в наибольших количествах. Потребность животных в питьевой воде значительно колеблется в зависимости от вида, возраста, продуктивности животных, условий эксплуатации, метеорологических условий, характера кормления, индивидуальных особенностей животного и от свойств самой потребляемой воды. Так, молодой организм вследствие более интенсивного обмена веществ потребляет воды значительно больше, чем взрослый (в среднем в 2 раза на 1 кг веса). Поэтому недостаток в воде губительно отражается не только на росте, но и на всём развитии молодняка. Недостаток воды, несмотря на достаточное кормление, задерживает рост. Высокомолочным коровам нужно воды значительно больше, чем маломолочным. Наблюдения показывают, что корова с удоем 12 кг

выпивает за сутки 35 — 40 л воды, а с удоем до 40 кг — 110 л воды. Вода, необходимая для секреции молока, поступает в молочные железы через кровоток. Нехватка воды очень быстро сказывается на производстве молока, которое падает в тот же день, когда потребление воды ограничено или вода вовсе отсутствует. Поэтому корова должна в любое время иметь свободный доступ к источнику питьевой воды. Значительно больше животные потребляют воды при повышении температуры внешней среды [1 — 7].

На количество выпиваемой воды существенно влияет и характер кормления животных. Сухой корм, концентраты и минеральные вещества требуют больше воды, а сочные и водянистые — меньше. Плохое качество питьевой воды также ограничивает потребление её животными. Например, плохие органолептические свойства воды (мутная, необычного запаха и вкуса) лишают её способности возбуждать деятельность секреторных аппаратов желудочно-кишечного тракта и при сильной жажде вызывают негативную физиологическую реакцию.

Большое значение при поении имеет температура воды. Нежелательно поить водой холодной (ниже 8 — 10 °С). Холодная вода отнимает у животных очень много тепла, а это невыгодно по той причине, что нарушенное равновесие в температуре тела может быть восстановлено только за счёт корма, которого в таком случае организм животного по-

Рис. 1 - Поилки с подогревом и сливом воды через пробку на дне поилки, установленные в доильно-молочном блоке ООО «Агрофирма «Байрамгул» Республики Башкортостан

требует больше. У крупного рогатого скота холодная вода вызывает нередко сильные поносы, выкидыши и снижение удоев. Большинство исследователей сходятся во мнении, что оптимальная температура воды для поения коров составляет 10 — 15°С.

Материал и методы исследования. Исследование проводили на основе данных, полученных из отечественных и зарубежных источников, а также на основе производственного опыта передовых хозяйств Республики Башкортостан и Российской Федерации и личного опыта авторов.

Результаты исследования. Поение животных вволю и в любое время легко осуществимо при устройстве водопровода и автоматических поилок. При автопоении животные употребляют воды на 30 — 50% больше. Наиболее рациональной организацией поения животных является устройство автопоилок, в которые вода поступает по внутренней сети труб из водопровода. При беспривязном содержании скота групповые поилки размещают из расчёта не менее 2 шт. на группу. Также для приблизительного подсчёта количества поилок часто используют такую величину, как фронт поения на 1 гол., который должен составлять не менее 6 см.

При беспривязном содержании скота лучшим решением является применение групповых поилок с возможностью их очистки опрокидыванием или сливом остатков воды [8 — 11] (рис. 1, 2).

В современных коровниках беспривязного содержания в зимний период температура может много дней держаться в минусовой зоне, и возникает риск замерзания воды в трубопроводах. Поэтому с наступлением морозов проблема подогрева воды в коровнике становится крайне актуальной.

Лучше всего температуру воды в системе во-допоения поддерживают установки с подогревом и циркуляцией воды. Однако постоянно включённые проточные водонагреватели расходуют достаточно много электроэнергии (например, нагревательный прибор Би^а, модель 300 имеет нагреватель мощностью 3 кВт и насос 0,4 кВт;

модель 312 — 6 кВт с насосом 0,4 кВт).

Рис. 2 - Опрокидывающаяся поилка

Эти приборы хороши тем, что позволяют автоматически контролировать температуру воды, не допуская также излишнего перегрева. Слишком тёплая вода может вызвать усиленное размножение болезнетворных бактерий в поилках.

Годовой расход электроэнергии на подогрев воды

Температура Затраты кВт-ч

Группы животных воды для поения на одну гол.

животных, °С в год

Коровы 10 130,08

Быки и нетели 10 84,43

Телята молочного 16 264,63

периода

Телята в послеотъём- 16 46,75

ныи период

Молодняк 12 74,19

На молочной ферме есть много возможностей сократить расходы электроэнергии на подогрев воды. Для этой цели целесообразно использовать

тепло охлаждаемого молока, теплоёмкость которого 3,9107 кДж/кг °С. Если принять среднюю суточную продуктивность коровы 20 кг, то при охлаждении этого количества молока в пластинчатом охладителе с 35 до 10°С можно получить 1955,35 кДж тепловой энергии. Без учёта теплопотерь этого достаточно, чтобы на 10°С подогреть 46,7 л воды.

На охлаждение молока расходуется очень много энергии. Так, свежее молоко должно быть охлаждено от 37 до 4° С в течение 1 часа после окончания доения, после чего его можно хранить до тех пор, пока оно не будет перекачано в молоковоз. Этот процесс использует много энергии и производит много тепла (табл.). Есть реальная возможность использования данного тепла для подогрева воды.

Значительный эффект дают предварительные охладители, которые удаляют часть тепла из молока до того, как оно попадет в танк-охладитель (рис. 3). Предварительные охладители устанавливаются в линии молока и работают как теплообменники, через которые течёт вода, чтобы частично охладить молоко.

Использование таких предварительных охладителей также позволяет значительно экономить электроэнергию за счёт установки на танк-охладитель молока холодильных агрегатов меньшей мощности.

Экономия денег за счёт использования поточного охладителя зависит от нескольких факторов, таких, как размер стада, количество и размер компрессоров, тип используемого хладагента и объём получаемого молока.

Высокую эффективность дают холодильные агрегаты с водяным охлаждением (рис. 4). Вода через медный теплообменник забирает тепло от фреона, а затем подаётся в систему горячей воды. Эта производит достаточно большое количество горячей воды. Избыточную нагретую воду можно подавать через термоизолированную буферную ёмкость на подпитку в систему поения коровника и на технологические нужды в доильно-молочном блоке. Компрессор может быть спроектирован для переключения на воздушное охлаждение, когда охлаждающая вода достигает определённой температуры, что делает систему более энергоэффективной.

Общие названия торговых марок, выпускающих подобные системы, — Therma-Stor, Heat-Bank, Fre-Heater, Century-Therm, SuperHeater.

Рис. 3 - Предварительный охладитель молока

Наиболее распространённый тип предварительного охладителя состоит из ряда пластин из нержавеющей стали, разделённых прокладками, которые образуют проточные каналы. Охлаждающая вода движется по каналу с одной стороны пластины, а тёплое молоко — с другой. Температура у молока понижается, а у воды повышается. Пластинчатый теплообменник чрезвычайно эффективен для быстрого предварительного охлаждения молока.

Система предварительного охлаждения, использующая кратность охлаждающей воды 2 (две части воды на одну часть молока), позволяет получить температуру молока с разницей 2 °С от температуры охлаждающей воды.

В дневное время в холодный период года подогретую воду можно сразу пускать в систему водо-поения, в ночное время целесообразно эту воду аккумулировать до утра в теплоизолированных буферных ёмкостях.

Рис. 4 - Регенерация тепла и компрессоры для охлаждения молока

Выводы. На основании проведённого анализа можно заключить, что качество и количество воды в поилках оказывает значительное влияние на продуктивность молочного скота. Поддержание требуемых технологических параметров питьевой воды требует значительных затрат энергии и установки дополнительного оборудования. В то же время на молочной ферме имеется возможность снижения затрат на водоподготовку путём использования тепла молока на подогрев воды для поения и технологических нужд.

Литература

1. Beede D.K. Water for dairy cattle // Large Dairy Herd Management // D.K. Beede, H.H. Van Horn and C.J. Wilcox, Eds., American Dairy Science Association, Savoy, IL, 1992. Pp. 260 - 271.

2. Looper M.L., and Waldner D.N. (Waldner, D.N., and

M.L. Looper). Water for Dairy Cattle // Guide D-107, New Mexico State University, Cooperative Extension Service, www. cah.nmsu.edu (F-4275, Oklahoma State University, Cooperative Extension Service, http://www.osuextra.com.

3. Häbich A.C. Tränkewasser - Qualitätsanforderungen und Orientierungswerte // A.C. Häbich, J. Kamphus // Übers. Tierernährung. 2009. 37. Pp. 221-231.

4. Гулсен Ян. Сигналы коров. Практическое руководство по менеджменту в молочном животноводстве. Vetvitce, 2010.

5. Морозов Н.М. Организационно-экономические и технологические основы механизации и автоматизации животноводства: науч. изд. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011. 284 с.

6. Харитонова Д. На водопой [Электронный ресурс]. URL: // http://www.agroprofi.ru (дата обращения: 10.10.2017).

7. С. Кларк. Экономия энергии на молочных фермах [Электронный ресурс]. URL: //http://www.omafra.gov.on.ca/enghsh/ engineer/facts/10 — 067.htm (дата обращения: 10.10.2017).

8. Юхин F.IL, Мартынов В.М., Катков A.A. Экономическая эффективность производства молока на реконструируемых фермах // Инновационному развитию агропромышленного комплекса — научное обеспечение: матер, междунар. науч.-

практич. конф. в рамках XXII Междунар. специализир. выставки «Агрокомплекс-2012». Уфа : Башкирский ГАУ, 2012. С. 62-64.

9. Юхин Г.П. Значение технологического аудита для технического переоснащения молочнотоварных ферм Республики Башкортостан//Г.П. Юхин, В.М. Мартынов, A.A. Кат-ков, A.M. Калимуллин// Отопление. Водоснабжение. Кондиционирование: матер. Междунар. науч.-практич. конф. в рамках XVII специализир. выставки. Уфа: Башкирский ГАУ, 2013. С. 43-45.

10. Юхин Г.П., Катков A.A., Мартынов В.М. Требования к планировке коровника с беспривязно-боксовым способом содержания // Инновационному развитию агропромышленного комплекса — научное обеспечение: матер, междунар. науч.-практич. конф. врамкахХХП Междунар. специализир. выставки «Агрокомплекс-2012». Уфа : Башкирский ГАУ, 2012. С. 59-62.

11. Юхин Г.П. Циркуляционная система водоснабжения в коровнике с подогревом / Г.П. Юхин, A.A. Катков, З.В. Ма-каровская, A.A. Аверкиев // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. №5(55). С. 89-90.