Охлаждение в коровнике: особенности водяной системы

Охлаждение в коровнике очень важно в летние месяцы, когда коровы подвергаются тепловому стрессу. Одним из эффективных и экономически выгодных решений является организация системы вентиляции с водоиспарительным охлаждением. В этой статье мы подробно разберем, как работает эта система, какие преимущества она дает и как правильно ее организовать, чтобы получить максимальную отдачу.

Охлаждение в коровнике и тепловой стресс

Высокая температура и влажность воздуха оказывают негативное влияние на физиологическое состояние коров, приводя к следующим последствиям:

• Коровы меньше едят, что приводит к дефициту энергии и питательных веществ.
• Нарушается терморегуляция, что приводит к снижению эффективности усвоения кормов и общему дискомфорту.
• Организм становится более уязвимым к инфекциям, что повышает риск заболеваний.
• Падает выработка молока, ухудшается его состав (снижается жирность и содержание белка).
• Снижается репродуктивная функция, ухудшается оплодотворяемость, увеличивается риск абортов.

В итоге, воздействие высоких температур приводит к значительным экономическим потерям для молочной фермы.

Водоиспарительное охлаждение: принцип работы и преимущества

В основе системы вентиляции с водоиспарительным охлаждением лежит простой физический принцип: при испарении вода отбирает тепло из окружающей среды, в данном случае – из воздуха, тем самым снижая его температуру. Полученный прохладный воздух направляется в коровник, обеспечивая комфортные условия для животных.

Преимущества такой системы:

• Эффективное снижение температуры: Температура воздуха в коровнике может быть снижена на 5-15°C, что существенно облегчает состояние животных в жару.
• Оптимизация микроклимата: Помимо снижения температуры, происходит уменьшение влажности, что в совокупности создает более благоприятные условия для здоровья и продуктивности коров.
• Увеличение надоев: За счет улучшения самочувствия, коровы лучше потребляют корм, что положительно сказывается на объеме производства молока.
• Улучшение здоровья: Снижается вероятность возникновения заболеваний, связанных с перегревом, и улучшаются репродуктивные показатели.
• Экономическая целесообразность: Инвестиции в систему окупаются благодаря увеличению надоев и снижению затрат на ветеринарное обслуживание.
• Экологическая безопасность: В системе не используются вредные для окружающей среды вещества, такие как фреоны.

Охлаждение в коровнике: типы систем вентиляции с водоиспарительным охлаждением

На рынке представлено несколько типов систем, отличающихся по конструкции и принципу действия:

• Системы с испарительными панелями (cool cells): Воздух принудительно прогоняется через увлажненные панели, изготовленные из специального материала. Проходя через панель, вода испаряется, охлаждая воздух. Это один из наиболее популярных, экономичных и эффективных вариантов, подходящий для различных типов коровников.
• Системы с форсунками высокого давления (high-pressure fogging systems): Внутри коровника распыляется мелкодисперсный водяной туман, который, испаряясь, охлаждает воздух. Важно тщательно настраивать и контролировать влажность, чтобы избежать образования конденсата. Рекомендуется для крупных коровников с хорошей вентиляцией.
• Комбинированные системы: Используют сочетание различных элементов, например, испарительные панели и форсунки, для достижения максимальной эффективности охлаждения и адаптации к специфическим условиям конкретного коровника.
• Системы с использованием естественной вентиляции и увлажнения: Основаны на организации правильной циркуляции воздуха и применении форсунок для увлажнения. Этот вариант может быть подходящим для регионов с умеренным климатом и позволяет минимизировать затраты на электроэнергию.

Охлаждение в коровнике: технические аспекты систем водяного охлаждения

1. Испарительные панели (Cool Cells): детали, влияющие на эффективность

• Материалы и их влияние: Панели изготавливаются из целлюлозы, обработанной специальными составами. Важно учитывать наличие антибактериальной обработки и состав пропитки, поскольку синтетические панели могут быть более долговечными, но менее эффективными в плане испарения.
  • Меламиноформальдегидные смолы: Обеспечивают высокую прочность и устойчивость к деформации, увеличивая срок службы панелей. Однако, панели, пропитанные только этими смолами, могут быть более подвержены заражению грибком и бактериями.
  • Фенолформальдегидные смолы: Обладают хорошими антисептическими свойствами, предотвращая рост микроорганизмов. Панели с такой пропиткой часто имеют более темный цвет.
  • С добавлением антибактериальных компонентов (например, солей меди или серебра): Эти добавки значительно снижают риск развития плесени и бактерий, что критично для поддержания гигиены в коровнике. Однако, стоит учитывать, что некоторые антибактериальные компоненты могут со временем вымываться, снижая эффективность.
  • С добавлением водоотталкивающих компонентов (например, силикона): Эти добавки снижают водопоглощение панелей, что увеличивает их срок службы и предотвращают образование налета.
  • Комбинированные составы: Наиболее современные панели используют комбинацию различных смол и добавок, чтобы обеспечить оптимальное сочетание прочности, антисептических свойств и водостойкости.

Влияние на срок службы и эффективность

Состав пропитки напрямую влияет на срок службы панелей. Панели, пропитанные только меламиноформальдегидными смолами, могут прослужить 3-5 лет, в то время как панели с комбинированной пропиткой и антибактериальными добавками – до 7-10 лет. Кроме того, состав пропитки влияет на эффективность испарения. Панели с водоотталкивающими добавками могут испарять воду медленнее, но зато меньше подвержены засорению.

• Толщина и плотность: Выбор оптимальной толщины и плотности зависит от климатических условий и требуемой степени охлаждения. Более толстые и плотные панели обеспечивают более эффективное охлаждение, но требуют использования вентиляторов большей мощности.
• Конструкция и гофрирование: Форма гофрирования панелей влияет на площадь контакта с воздухом и, соответственно, на эффективность испарения. Вертикальное гофрирование способствует лучшему отводу воды и предотвращает засорение.
• Автоматическая очистка и дезинфекция: Регулярная автоматическая очистка и дезинфекция панелей позволяют поддерживать их эффективность и предотвращать развитие микроорганизмов.
• Качество воды: Качество воды, используемой в системах водяного охлаждения, напрямую влияет на их эффективность и долговечность. Загрязненная вода может приводить к засорению форсунок, образованию налета на испарительных панелях и развитию бактерий. Поэтому выбор подходящей системы очистки воды – важный шаг для обеспечения бесперебойной и эффективной работы системы охлаждения. Рассмотрим основные типы систем очистки и сравним их по стоимости, эффективности и требованиям к обслуживанию:
  • Рекомендации по выбору:
  • Для систем с испарительными панелями рекомендуется использовать, как минимум, механическую и угольную фильтрацию для удаления механических примесей и хлора. Это позволит продлить срок службы панелей и обеспечить их эффективную работу.
  • Для систем с форсунками высокого давления, особенно с ультразвуковыми форсунками, рекомендуется использовать систему обратного осмоса для обеспечения воды высокой степени чистоты и предотвращения засорения форсунок.
  • Вне зависимости от типа системы, рекомендуется использовать ультрафиолетовое обеззараживание для уничтожения бактерий и вирусов в воде и предотвращения распространения заболеваний.
  • Регулярный анализ воды позволит контролировать ее качество и своевременно принимать меры по очистке и обеззараживанию.

2. Системы с форсунками высокого давления: нюансы распыления и контроля

• Типы форсунок и размер капель: Существуют различные типы форсунок, например, ультразвуковые и керамические. Ультразвуковые обеспечивают наиболее мелкое и равномерное распыление, но требуют более тщательной очистки воды. Керамические форсунки менее подвержены засорению, однако генерируют капли большего размера.
• Оптимальный размер капель и его влияние: Размер капель, генерируемых форсунками, является ключевым фактором, определяющим эффективность и безопасность системы.
  • Влияние температуры и влажности:
    • Высокая температура и низкая влажность: В таких условиях можно использовать капли немного большего размера (до 25 мкм), так как испарение будет происходить быстрее.
    • Низкая температура и высокая влажность: В таких условиях необходимо использовать капли меньшего размера (10-15 мкм), чтобы избежать конденсации и образования сырости.
  • Последствия использования неправильного размера капель:
    • Слишком крупные капли (более 30 мкм):
      • Плохо испаряются, оседают на поверхности (пол, животные), создавая сырость и благоприятную среду для развития бактерий и грибков.
      • Могут вызывать дискомфорт у животных (мокрая шерсть, риск переохлаждения).
      • Повышают риск респираторных заболеваний.
    • Слишком мелкие капли (менее 5 мкм):
      • Быстро испаряются, не успевая охладить воздух в коровнике.
      • Могут легко переноситься воздушными потоками, не достигая нужных зон.
      • Повышают риск раздражения дыхательных путей животных.

Для поддержания оптимального размера капель необходимо использовать качественные форсунки, регулярно проверять их состояние и своевременно заменять изношенные. Также важно правильно настроить давление в системе и контролировать качество воды (использовать фильтры для предотвращения засорения форсунок).

Особенности использования форсунок

• Контроль давления и фильтрация: Поддержание стабильного давления необходимо для равномерного распыления. Фильтры тонкой очистки предотвращают засорение форсунок.
• Рекомендации по выбору фильтров (размер ячейки, материал) и частоте их замены:
  • Механические фильтры (предварительная очистка): Эти фильтры удаляют крупные частицы, такие как песок, ил и ржавчина.
    • Размер ячейки: Для предварительной очистки рекомендуется использовать фильтры с размером ячейки 50-100 микрон. Этого достаточно для удаления большинства крупных частиц, не создавая при этом большого сопротивления потоку воды.Материал: Фильтры могут быть изготовлены из различных материалов, таких как полипропилен, нейлон или нержавеющая сталь. Полипропиленовые фильтры являются наиболее доступными по цене и подходят для большинства случаев. Нейлоновые и стальные фильтры более долговечны и устойчивы к высоким температурам и давлению.Частота замены/промывки: Фильтры предварительной очистки следует промывать или заменять каждые 1-3 месяца, в зависимости от степени загрязнения воды.
    Тонкие фильтры (основная очистка): Эти фильтры удаляют более мелкие частицы, которые могут засорять форсунки и испарительные панели.
    • Размер ячейки: Для тонкой очистки рекомендуется использовать фильтры с размером ячейки 5-20 микрон. Это обеспечит эффективное удаление мелких частиц, не снижая при этом производительность системы.Материал: Картриджи для тонкой очистки обычно изготавливаются из полипропилена, целлюлозы или активированного угля. Активированный уголь также удаляет хлор и органические вещества, улучшая качество воды.Частота замены: Картриджи для тонкой очистки следует заменять каждые 3-6 месяцев, в зависимости от степени загрязнения воды и типа картриджа.
  • Рекомендации:
    • Регулярно проверяйте состояние фильтров и заменяйте их по мере необходимости.
    • Установите манометры до и после фильтров, чтобы контролировать степень их загрязнения.
    • При выборе фильтров учитывайте тип системы охлаждения, качество воды и бюджет.
• Материал форсунок и срок службы: Форсунки, изготовленные из нержавеющей стали, отличаются большей долговечностью по сравнению с пластиковыми аналогами, однако и стоят дороже.
• Датчики влажности и предотвращение конденсата: Для автоматической регулировки интенсивности распыления необходимо использовать датчики влажности.

Практические рекомендации по организации системы вентиляции с водоиспарительным охлаждением

• Автоматизация управления: Для оптимизации энергопотребления и поддержания стабильного микроклимата рекомендуется использовать автоматизированные системы управления, регулирующие работу вентиляторов и форсунок в зависимости от показаний датчиков температуры и влажности.
• Датчики влажности:
  • Для эффективного управления системой вентиляции с водоиспарительным охлаждением необходимо использовать датчики влажности, которые точно и надежно измеряют уровень влажности в коровнике. Существует несколько типов датчиков влажности, каждый из которых имеет свои особенности:
    • Емкостные датчики:
      • Принцип работы: Измеряют изменение диэлектрической проницаемости чувствительного элемента, которое происходит при изменении влажности воздуха.
      • Точность: Обладают высокой точностью (±2-5% относительной влажности) и стабильностью показаний.
      • Преимущества: Хорошая линейность, малый гистерезис, устойчивость к загрязнениям.
      • Недостатки: Могут быть чувствительны к конденсации влаги на поверхности датчика.
      • Применение: Рекомендуются для точного контроля влажности в коровниках, где требуется высокая стабильность и надежность измерений.
    • Резистивные датчики:
      • Принцип работы: Измеряют изменение электрического сопротивления чувствительного элемента, которое происходит при изменении влажности воздуха.
      • Точность: Менее точные, чем емкостные датчики (±5-10% относительной влажности), но достаточно надежны для большинства применений.
      • Преимущества: Низкая стоимость, простота использования.
      • Недостатки: Менее стабильны, подвержены влиянию загрязнений, требуют периодической калибровки.
      • Применение: Подходят для общего контроля влажности в коровниках, где не требуется высокая точность измерений.
    • Термогигрометры (психрометры):
      • Принцип работы: Измеряют температуру сухого и влажного термометров. Разница между этими температурами используется для определения влажности воздуха.
      • Точность: Зависит от точности измерения температуры и правильности проведения измерений.
      • Преимущества: Простота конструкции, возможность измерения температуры и влажности одновременно.
      • Недостатки: Требуют ручного обслуживания (увлажнение влажного термометра), менее удобны для автоматизированных систем.
      • Применение: Используются для контроля точности работы автоматических датчиков влажности.
• Системы дозирования дезинфицирующих средств: Использование таких систем позволяет предотвратить размножение бактерий в воде и форсунках, обеспечивая более чистую и безопасную среду для животных.

Больше информации о водяном охлаждении коровника вы можете узнать в журнале «Техника и технологии животноводства».

На надои КРС так же сильно влияет уровень доильного вакуума. Прочитать об этом подробнее можно в нашей статье «Доильный вакуум: влияние на здоровье коров».