Ионизация воздуха в птичниках

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 631.227:628.8/.9

ИОНИЗАЦИЯ ВОЗДУХА В ПТИЧНИКАХ AIR-IONIZATION AT CHICKEN-FARMS В.И. Баев, М.Е. Бочаров, Е.В. Чекомасов

ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

V.I. Baev, М.Е. Bocharov, Е.А. Chekomasov

Volgograd state agricultural academy

Показано значение ионизации воздуха в птицеводстве. Приведены результаты обследования реального состояния ионизации воздуха в птичниках. Проведены исследования по оптимизации конструкции электрических ионизаторов и по разработке совмещенной системы вентиляции и аэроионизации птичников.

The meaning of air ionization at chicken-farms is shown, also investigation results of real condition of air-ionization at chicken-farms. The optimization of electrical ionization set’s construction and development of perfect system for ventilation and air-ionization at chicken-farms were researched.

Использование интенсивных технологий выращивания птицы настоятельно диктует необходимость разработки технических мероприятий, обеспечивающих высокую продуктивность и сохранность поголовья в условиях любого производства. Применение в строениях промышленных комплексов глухих железобетонных конструкций и многоярусных металлических клеточных батарей существенно снижает воздействие на птицу таких жизненно важных естественно-физических факторов, как чистый воздух, насыщенный отрицательными аэроионами, электрическое и магнитное поле Земли, ультрафиолетовое, световое, инфракрасное излучения Солнца и т.д. Промышленные условия содержания характеризуются повышенной плотностью посадки птицы на единицу площади, максимальным использованием объема помещения, интенсификацией откорма. Применение полнорационных, высокоэффективных кормов ускоряет физиологические процессы в организме и выделение отходов жизнедеятельности в окружающую среду. В этих условиях от параметров микроклимата в птичнике в значительной мере зависит продуктивность птицы. Необеспечение требуемого качества воздуха по газовому и бактериальному составу, оптимальной температуре, влажности и скорости движения существенно снижает выход продукции. Порой вышеуказанные показатели расходятся с нормативными параметрами на 20-25% в

сторону ухудшения, что приводит к недобору за год от каждой курицы-несушки даже при оптимальном кормлении 20-30 яиц [1].

Эталоном оптимальных условий являются условия естественного, природного содержания птицы. В естественных, природных условиях птица получает возможность дышать чистым воздухом, насыщенным отрицательными аэроионами. Замеры концентрации ионов показали, что ионный состав воздуха внутри птичников (особенно внутри клеточных батарей) далек от нормируемых значений. В приточном воздухе после центробежных приточных вентиляторов полностью отсутствуют отрицательные ионы, а количество положительных аэроионов увеличивается. Важным условием улучшения микроклимата внутри птичника становится дополнительное искусственное насыщение воздуха отрицательными ионами.

По данным М.Б. Раяка, продуктивность сельскохозяйственных животных и птицы на 50-60 % определяется количеством и качеством кормов, на 20 % - уходом, на 10-30 % - параметрами воздушной среды [2]. Причем для птицы, содержащейся в клетке, последний параметр приближается к 30%.

При доведении параметров микроклимата животноводческих и птицеводческих помещений до нормируемых основное внимание уделяется поддержанию лишь температурно-влажностного режима в рамках зоогигиенических требований. Несмотря на то, что результаты многочисленных исследований, начиная с работ А.Л.Чижевского, свидетельствуют о большом значении ионного состава воздуха внутри указанных помещений, аэроионизация пока не нашла широкого применения. «Применение же искусственной ионизации воздуха дает возможность создать оптимальный ионный режим, способствующий улучшению санитарно-гигиенического состояния воздушной среды животноводческих помещений, повышению продуктивности животных и птицы, снижению их заболеваемости и отхода. Поэтому создание и поддержание в животноводческих и птицеводческих помещениях оптимального режима воздуха как одного из параметров микроклимата приобретает большое значение» [3,4].

Для разработки установок аэроионизации птичников были проведены исследования реальных условий содержания птицы и измерения параметров микроклимата на птицефабриках Волгоградской области: ООО «Волгоградский бройлер» (типовые птичники с

клеточными батареями БКМ-3 и птичники с напольным содержанием и приточно-вытяжными вентиляционными системами сверху-вниз и снизу-вверх) и ООО «Г ородищенская птицефабрика» (птичники укомплектованы оборудованием фирм «Big Dutchman» и «Zucami»),

Максимум концентрации отрицательных аэроионов в птичнике с напольным содержанием птицы наблюдается вблизи приточной

вентиляции, но и здесь уровень отрицательно заряженных ионов в большинстве точек не достигает нормы - 600...50х103 ион/см3, предусмотренных СанПиН [14], и колеблется от 200 ион/см3 до 690 ион/см3. Проблема усугубляется тем, что ионы, попавшие в птичник из приточной вентиляции, не могут переместиться в зоны с еще большим их недостатком из-за отсутствия или слабого движения воздуха внутри помещения. Движение воздуха наблюдается только вблизи приточной вентиляции на высоте 170 см (0,69... 1,1 м/с) и вытяжных вентиляторов на уровне пола (0,64 м/с). На расстоянии 2,5 м от вытяжки скорость движения воздуха составляет всего 0,14 м/с, а на расстоянии 3,5 м воздух неподвижен совсем.

В птичнике с клеточным содержанием на уровне второй клеточной батареи количество отрицательных аэроионов несколько меньше, чем на уровнях первой и третьей клеток, и редко превышает 230 ион/см3, тогда как для первого и третьего уровней средним значением можно считать 250 ион/см3 и 240 ион/см3 соответственно. Вблизи же труб приточной вентиляции наблюдается несколько большая концентрация отрицательных ионов - 790 ион/см3. Измерения внутри клеток с птицей подтвердили, что в наихудшем положении по ионному составу находятся действительно клетки второго уровня - 130... 160 ион/см3, тогда как на первом и третьем уровнях - в среднем 500 и 450 при размахе колебаний вдоль клеток 180...830 и 250...650 ион/см3 соответственно. Можно предположить, что ионы попадают в клетки первого уровня из канала пометоуборочного транспортера, третьего уровня - из расположенных в перекрытии труб приточной вентиляции, в клетки же второго уровня ионам попасть сложнее всего.

К настоящему времени накоплено большое количество результатов исследований воздействия аэроионов на продуктивные качества кур-несушек, полученные различными исследователями. Многочисленные публикации со времен A.JI Чижевского позволяют провести анализ и выбрать наиболее подходящий режим аэроионизации воздуха внутри клеток. Результаты исследований в этих публикациях, как правило, представлены следующим образом: описание используемой установки, используемые режимы ионизации (чередование режимов работы и пауз в работе используемой установки), количество полученных аэроионов и полученный эффект, выраженный привесами, результатами лабораторных анализов, снижением падежа и т.д. Но трудности анализа и выбора оптимальных режимов, не говоря уже о повторении и использовании в промышленном производстве, заключаются в многочисленных различиях в понятиях и определениях, используемых в приводимых результатах исследований. В работах 60-х и 80-х годов для измерений количества аэроионов использовались приборы на основе разряжения (счетчик Эберта, счетчики ТГУ-65М, VT-6914) или заряжения (счетчики П.Н. Тверского,

H.H. Комарова, А. А. Середкина, М.Н. Герасимовой) с большой погрешностью, что негативно отражалось на точности измерений. В большинстве работ не учитывалась озонная составляющая получаемых

результатов, что также связано с проблемой точного определения концентраций выделяемого озона. Все это и объясняет большие разбросы в результатах различных исследователей.

Среди отечественных ученых, проводивших исследования влияния аэроионизации на птицу, можно отметить работы А. Л. Чижевского и В.А. Кимрякова (1933 г.), Н.И. Сазонова (1961 г.) и многих других [1,5,7,9,10,11,13]. Анализ их рекомендаций показывает, что данные исследователей по необходимой концентрации аэроионов определяются так:

- концентрация аэроионов в зоне дыхания птицы - от 8.000-

1.000.000 ион/см3;

- по времени экспозиции в зависимости от возраста птицы - от 15 минут в сутки и до постоянного воздействия.

При этом будет достигнут положительный эффект по следующим показателям (в зависимости от исходных условий содержания и породы):

• яйцекладка - увеличение от 1,5% до 23%;

• вес - увеличение от 3,9%) до 21,8%;

• сохранность поголовья - увеличение от 2,3% до 10%;

• падеж - уменьшение от 3% до 21,4%;

• запыленность - снижение от 40% до 80%;

• содержание микроорганизмов - снижение от 30% до 80%.

Представленные показатели имеют достаточно большой разброс

как по уровню создаваемой концентрации аэроионов, так и по получаемому эффекту. Подобный разброс результатов можно объяснить большой погрешностью измерительных приборов, влиянием параметров микроклимата, калорийностью и другими показателями кормов, побочными продуктами ионизаторов, работающих на коронном разряде - озона и окислов азота.

Поэтому нами были проведены исследования по выявлению оптимальной конструкции электрического аэроионизатора. Исследования проводились на различных конструкциях аэроионизаторов с игольчатыми и проволочными электродами. Концентрация ионов измерялась малогабаритным аэроионным счетчиком «МАС-01». Для измерения концентрации озона использовался хемилюминесцентный газоанализатор озона «3.02П-Р». Измерения концентраций окислов азота не проводились, поскольку их появление возможно только при образовании высоких концентраций озона.

Важным преимуществом электрического разряда является возможность создания униполярного разряда, позволяющего получать аэроионы нужной полярности без применения каких-либо электрических сепараторов. Для создания электрического разряда в воздухе необходимо, чтобы хотя бы один из электродов имел небольшой радиус кривизны (тонкая проволока, острие и т.п.). При

достаточном напряжении на электроде с большей кривизной возникает электрический разряд в виде слабо светящегося слоя, окружающего этот электрод.

Проволочные электроды давали относительно высокую концентрацию аэроионов при довольно высоких напряжениях - 3 5... 40 кВ, при этом начинал образовываться озон. Использование в качестве катода различного вида игл при небольших расстояниях между катодом и анодом давало ничуть не лучший результат, поскольку начинал образовываться озон при напряжениях, близких к 50 кВ, но количество аэроионов уменьшалось по сравнению с проволочными электродами. Однако при удалении анода от игл на расстояние, существенно превышающее размеры самой иглы, картина резко изменилась. Напряжение, необходимое для образования большого количества ионов

- до 1х106 ион/см3, стало намного ниже - 6... 10 кВ, а образование озона совсем прекратилось.

Кроме того, было выявлено отсутствие прямой зависимости количества генерируемых ионов от числа игл. Увеличение числа игл не приводит к увеличению количества аэроионов, а иногда ведет к его уменьшению. Кроме того, расстояние между иглами играет немаловажную роль в количестве генерируемых ионов, и существует небольшой диапазон расстояний, выход за пределы которого ведет к значительному снижению количества ионов.

Результаты исследователей A.JI. Чижевского [12] и A.A. Закомырдина [13] показывают малую эффективность передачи аэроионизированного воздуха по системе заземленных металлических воздуховодов, приточной вентиляции. A.JI. Чижевский проводил испытания воздуховодов, изготовленных из дерева и металла.

A.A. Закомырдин также показал, что атмосферный воздух, проведенный через заземленную металлическую трубу (длина 20 м), теряет отрицательно заряженные ионы на 2-3 порядка. Опыты, по мнению A.A. Закомырдина, свидетельствуют о возможной деионизации воздуха в момент его прохождения по вентиляционной системе [13].

Авторами предлагается использовать централизованную систему аэроионизации с расположением генератора аэроионов в приточном воздуховоде. В случае, когда воздуховоды приточной вентиляции являются электропроводными или имеют электропроводящее покрытие, анодом может служить металл корпуса воздуховода или его электропроводящее покрытие. Это также возможно при неучастии электропроводящего корпуса воздуховода или его электропроводящего покрытия в дальнейшем распределении аэроионов с помощью сил электростатики внутри птичника. Обязательным условием эффективного прохождения аэроионов по длине воздуховода является непрерывность электрического контакта между всеми элементами по длине электропроводящего покрытия или металлического корпуса воздуховода (см. рис.).

12 3 4

1 - поток приточного неионизированного воздуха; 2 - аэроионизатор; 3 - поток приточного ионизированного воздуха; 4 - приточный воздуховод; 5 - высоковольтные проводники от источника напряжения к аэроионизатору; 6 - источники высокого напряжения; 7 -высоковольтный экранированный проводник от положительного зажима источника высокого напряжения до изолированного анода; 8 - собирающий анод в виде линий вдоль клеточной батареи; 9 - клеточная батарея.

Испытания ионизационной установки в птичнике ООО «Волгоградский бройлер» при использовании маломощной экспериментальной установки с иглами позволили повысить содержание отрицательных аэроионов в объеме птичника до естественного уровня окружающей среды и уровня «натуральной ионизации» (по А.ДЧижевскому). Повышение количества аэроионов на высоте выходного патрубка, расположенного у пола птичника, в среднем составило для нижнего ряда клеточных батарей - до 1,26х103 ион/см3 (повышение на 335%), для среднего ряда - до 0,7х103 ион/см3 (повышение на

230%), для верхнего ряда - до 0,54x103 ион/см3 (повышение на

215%). Исключение составляют «непродуваемые» зоны птичника,

образование которых в объеме птичника возможно из-за несовершенства

системы вентиляции и особенностей каждого птичника.

Таким образом, проведенные исследования показывают возможность создания эффективной объединенной системы вентиляции и ионизации воздуха птичников.

Библиографический список

1. Добудько, А.Н. Эффективность новой системы вентиляции с использованием гибких воздуховодов при трехъярусном содержании кур-несушек: автореф. дис... канд. биол. наук /

A.Н. Добудько. - Белгород, 2002.

2. Раяк, М.Б. Проблемы совершенствования вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений / М.Б.Раяк // Инженерное обеспечение объектов строительства. Выпуск 4. Обзорная информация. -М.: ВНИИНТИПИ, Госстрой СССР, 1991.

3. Бондаренко, С.П Применение электрокоронных ионизаторов для аэроионификации животноводческих помещений / П.Бондаренко, Н.П. Салата // сб. науч. трудов УСХА. - Киев, 1978.

4. Гарипов, Т.В. Действие аэроионов на организм животных / Т.В. Гарипов, P.C. Хисматуллин, А.Х. Кадыров // Ветеринарный врач. - 2001 .-№4. - С. 60-63

5. Сазонов, Н.П. Аэроионификация цыплятников / Н.П.Сазонов // Птицеводство. -1963.-№11.-С. 32-33

6. Рудаков, В.В. Ионизация воздуха в животноводческих помещениях: монография /

B.В. Рудаков, С.К. Александрова,- Ленинград: Агропромиздат, 1987.

7. Сторчевой, В.Ф. Аэроионизация и электроозонирование атмосферы в клетках для кур-несушек: автореф. дис... канд. техн. наук/В.Ф.Сторчевой. - М.,1994.

8. Бароев, Т.Р. Станок для инфракрасного и ультрафиолетового облучения поросят с локальной ионизацией / Т.Р.Бароев // Механизация и электрификация сельского хозяйства,-2001.-№9.-С.8.

9. Семенов, К.П. Искусственная аэроионизация в целях повышения продуктивности кур-несушек / К.П.Семенов // Ветеринария.-1979.-№11 .-С.26-27.

10. Ксенз, Н.В. Элекгроозонирование воздушной среды животноводческих помещений [Текст]: метод, пособие / Н.В.Ксенз.- Зерноград., 1991.

11. Семенов, К.П. Ионизация воздуха в птицеводстве. Теория и практика: автореф. дис... докт. ветеринар, наук/К.П.Семенов.-М., 1986 .

12. Чижевский, A.JI. Руководство по применению ионизированного воздуха в промышленности, сельском хозяйстве и в медицине. Методические указания при использовании аэроионификационными установками «Союзсантехники» / А.Л.Чижевский,-М.: Госпланиздат, 1959.

13. Закомырдин, A.A. Ветеринарно-санитарные мероприятия в промышленном птицеводстве: монография/ А.А.Закомырдин.-М.: Колос, 1981.

14. Санитарно-гигиенические нормы допустимых уровней ионизации воздуха: СанПиН 2.2.4.1294-03 от 16 июня 2003г. - ('http://www.ionization.ru/issue/iss5.htm').