Инновационные системы устранения теплового стресса в свиноводстве

Иван Свинарев, доктор с.-х. наук, профессор кафедры частной зоотехнии и кормления с.-х. животных ФГБОУ ВО Донской ГАУ; Евгений Пилипенко, менеджер по маркетингу «Хог Слэт»

Из многих факторов окружающей среды, оказывающих влияние на рост, развитие и продуктивность свиней в закрытых помещениях, большое значение имеет микроклимат свинарников. Он складывается из целого ряда параметров, таких как температура, влажность, движение, химический состав воздуха, содержание в нем пыли, микробов и вредных газов.

Поддержание на должном уровне зоогигиенических условий приобретает особое значение в крупных свиноводческих предприятиях и фермах, где сосредоточено большое поголовье животных и производство свинины ведется с использованием сложных поточных технологий, предъявляющих повышенные требования к биологическим особенностям и уровню продуктивности поголовья. Несоблюдение зоогигиенического режима в таких условиях приводит к ослаблению конституции, увеличению заболеваемости животных и снижению эффективности предприятий.

Не будет, очевидно, преувеличением сказать, что из всех показателей микроклимата едва ли не самую большую сложность представляет поддержание заданных параметров температурного режима, что в значительной степени связано, во‑первых, с особенностями терморегуляции у свиней и, во‑вторых, с различными требованиями к температуре воздуха в помещениях у свиней разных половозрастных групп.

Новорожденный поросенок имеет высокую критическую температуру (34°C) в связи с маленькими размерами тела, а также отсутствием волосяного покрова и достаточных жировых запасов в организме.

У взрослых свиней главную проблему составляет тепловой, а не холодовой стресс.

Это особенно важно при организации содержания хряков, влияние теплового стресса на которых (34–36°C) приводит к ухудшению спермопродукции и временной потере оплодотворяемости, и подсосных свиноматок, нуждающихся не в высокой, как поросята, а в умеренной температуре воздуха в станке (14–16°C и даже 12°C). Несовершенство терморегуляции у взрослых свиней обусловлено хорошей теплоизоляцией за счет толстого слоя подкожного жира и ограниченным потоотделением. Установлено, что при снижении температуры воздуха с 25 до –5°C потери тепла у 3-месячных свиней повышаются на 4 ккал/м2/ч на каждый градус понижения температуры. Кожные сосуды расширяются при температуре 25–З0°C. При росте температуры воздуха с –5 до 25°C испарение пота с поверхности кожи составляло 8–10 г/м2/ч, а при температуре 30–35°C (под инфракрасной лампой) – 24–39 г/м2/ч. В связи с ограниченным охлаждением свиней за счет выделения пота и его испарения животные в жаркую погоду валяются в грязи, при сравнительно медленном высыхании (испарении) которой обеспечивается более длительное охлаждение тела в сравнении с водой.

Рис. 1. Туннельная система вентиляции

С повышением температуры окружающей среды сверх допустимых пределов учащается дыхание, возрастает частота пульса и температура тела, что свидетельствует о перенапряжении системы терморегуляции и перегреве организма: у животных снижается аппетит, они плохо усваивают питательные вещества корма, становятся вялыми, замедляют рост. При температуре воздуха около 40°C свиньи теряют в живой массе (Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Интенсивное разведение свиней» http://burondt. ru/NDT/NDTDocsFileDownload. php?UrlId=1408).

Добиться снижения температуры внутри здания можно двумя путями: конвекционным и испарительным охлаждением. Конвекционный метод – охлаждение организма за счет движения воздуха относительно кожного покрова животного. Чем выше скорость, тем ниже «эффективная» (ощущаемая животным) температура. Данный метод в виде использования различных вентиляторов широко применяется в производственных и жилых помещениях.

Рис. 2. Туннельная система вентиляции с двусторонней вытяжкой

Эффективное использование конвекционного метода возможно только при условии применения туннельной системы вентиляции (рис. 1). Компания «Хог Слэт РУС» может разработать
и поставить оборудование для данной системы, которая уже успешно применяется на 17 свиноводческих комплексах в Центрально-Черноземном регионе России.

При проектировании данной системы важно учесть длину здания, так как воздух, проходя по производственному помещению, нагревается. Его температура на выходе из корпуса не должна превышать допустимые значения. Максимальная длина корпуса при ширине ≈18 м, при которой возможно устройство данного типа вентиляции без превышения нормативов по скорости движения воздуха, составляет около 90 м. В случае если здания имеют большую ширину и длину, туннельная система выглядит следующим образом (рис. 2).

Приведенные варианты вентиляции подходят для всех корпусов, где нет боксового содержания технологических групп (молодняк на откорме, холостые,условно-супоросные и супоросные свиноматки). Для вентиляции помещений, разбитых на изолированные технологические секции, используют туннельную поперечную систему.

Применение данного метода в других системах вентиляции (приточно-вытяжных, приточных с использованием шахтных вентиляторов и пр.) неэффективно в силу незначительной скорости движения воздуха.

Только конвекционный метод охлаждения применим для тех регионов, где пиковая дневная температура наружного воздуха относительно невелика. Если же она достигает 30°C и выше, необходимо использовать дополнительные системы охлаждения.

Традиционные системы охлаждения компрессионного типа не нашли применения в животноводстве вследствие их высокой стоимости, большой энергоемкости и низкой эффективности в условиях, когда весь внутренний объем воздуха помещения полностью обновляется за 60 секунд. Поэтому основным оборудованием для охлаждения в животноводстве стали системы испарительного типа, в основе работы которых лежит принцип адиабатического охлаждения – поглощения тепла испаренной жидкостью. Данные системы существуют во множестве различных модификаций, которые можно свести к двум типам: форсуночные, или распылительные, и кассетные. Первые распыляют воду посредством вращающихся дисков или за счет форсунок низкого либо высокого давления.

Рис.4. Расположение форсунки
над свиноматкой

Принцип работы вторых основан на поступлении сухого горячего воздуха в производственную зону через кассету, состоящую из гофрированных целлюлозно-бумажных (или полимерных) листов с различными углами гофры, по которым стекает вода (рис. 4). Часть воды испаряется, а часть возвращается обратно в систему. В результате получается охлажденный и увлажненный воздух.

Охлаждение сектора опороса, с учетом необходимости создания двух разных зон комфорта для свиноматки и поросят, представляет особую сложность.

Помимо вышеуказанных систем испарительного охлаждения, компания «Хог Слэт РУС» предлагает новое для российского рынка оборудование для локального охлаждения свиноматок, которое может быть установлено как в новых, так и в существующих корпусах. В основном система рекомендуется к применению в местах с жарким, засушливым летом.

Свиноматка охлаждается маленькими каплями воды, которые медленно падают ей на холку. Эта часть тела имеет большое количество кровеносных сосудов, и ее охлаждение положительно сказывается на терморегуляции всего организма.

Снижение температуры тела происходит благодаря эффекту испарительного охлаждения. То есть во время намокания кожи свиноматка ощущает прохладу, как животные при потении. Происходит перенос тепла из области более высокой температуры (все тело) в область более низкой температуры (кожа, увлажненная водой).

Эффективность системы доказана рядом научных исследований. Так, во время эксперимента в Университете штата Канзас (США) было зафиксировано, что при температуре воздуха в помещении 30°C свиноматки, которые охлаждались капельным способом, потребляли больше корма и теряли меньше в весе во время лактации. Приплод от каждого «охлажденного» животного весил в среднем на 5,27 кг больше, чем у тех, кто не охлаждался (см.табл. 1). Свиноматки в станках с системой капельного охлаждения меньше вставали/двигались, меньше играли с ниппельными поилками и были более спокойными.

Рис. 3. Туннельная поперечная система вентиляции из
общего технологического коридора

Как отмечалось выше, технология капельного охлаждения не требует сложных технических решений. Система состоит из форсунок, трубок, фитингов, электромагнитного клапана и фильтра воды. Управление осуществляется с помощью термостата или контроллера.

Линию подачи воды (полиэтиленовая труба или шланг) прокладывают над станками. К ней над каждым станком прикрепляют трубку с форсункой. Длина основной линии не должна превышать 30 м от электромагнитного клапана и фильтра. Если система устанавливается в длинном помещении, то панель с электромагнитным клапаном располагают в центре. Форсунки должны иметь пропускную способность не более 3,5 л в час (60 мл/мин.) при давлении 15 PSI (1 бар).

Основная линия должна находиться на расстоянии 50 см от передней дверцы станка, чтобы капли увлажняли плечевую зону за ушами, а форсунка – на таком расстоянии, чтобы вода не попадала в корм, в кормушку для свиноматки и на поросят. Кроме того, свиноматка не должна дотягиваться до трубки с форсункой и играть с ней. Трубку и форсунку, как правило, фиксируют над станком.

Термостат или контроллер, как правило, располагают так, чтобы включать систему, когда температура воздуха в помещении достигнет 29,5°C. Но если у животных проявляются признаки теплового стресса при более низкой температуре, порог срабатывания можно снизить. Типичный режим работы системы – 1 мин. включено (капли падают)/10 мин. выключено. Таким образом, в течение минуты на холку свиноматки попадает примерно 60 мл воды. После того как влага испарилась с поверхности тела, цикл включается снова (обычно достаточно 10 мин.).

При очень высокой температуре (при условии, что свиноматки размещены на пластиковом или металлическом щелевом полу) система может быть включена на 3–5 мин. Важно не допустить чрезмерного смачивания и переохлаждения животного, а также скапливания воды под ним.

Рис. 5. Термостат, датчик и труба с форсунками

Добавим, что технология позволяет экономить электроэнергию. Из опыта американских фермеров – при капельном охлаждении уровень вентиляции уменьшается: вместо 850 м3 для одной свиноматки и приплода достаточно 425–510 м3. Правда, чтобы избежать накопления тепла в секции, необходимо правильное распределение воздуха системой вентиляции.

Помимо «активных» способов управления температурой в производственных корпусах при помощи оборудования для создания микроклимата, также необходимо отметить большое значение строительных (конструктивных) решений.

Рис. 6. Станок «Хог Слэт» в секции опороса

В России большинство свиноводческих помещений, как старых, так и новых, построено без использования подвесного потолка, создающего буферную зону (чердак). Это имеет непосредственное отношение как к принципу организации вентиляции, так и к следующему рассматриваемому нами фактору создания микроклимата – теплоизоляции (Свинарев, И. Ю. Испарительные системы охлаждения в свиноводстве/И. Ю. Свинарев, Н. В. Михайлов, Ю. С. Головий//Перспективное свиноводство: теория и практика. – 2010. – № 1. – С. 26–29).

Подвесной потолок в свиноводческом здании выполняет две основные функции: 1) уменьшает внутренний «рабочий» объем здания; 2) изолирует крышу – основной источник тепла летом и теплопотерь зимой.

Так, типовое здание размером 21×72 м при средней высоте 3,5 м имеет внутренний объем 5292 м3, а с подвесным потолком на уровне 2,4 м – 3629 м3. Таким образом, подвесной потолок более чем на 30% сокращает рабочий объем здания. Это позволяет существенно уменьшить количество и мощность вентиляционного, охладительного и, что очень важно, отопительного оборудования.

Теплоизолирующая функция подвесного потолка летом проявляется в том, что при температуре наружного воздуха 32°C температура крыши может достигать 60 и более градусов. При этом температура воздуха на вентилируемом чердаке составит приблизительно 43°C. Укладывая теплоизоляцию на подвесной потолок, мы изолируемся от температуры 43, а не ≥ 60°C (рис. 7). Зимой складывается ситуация, обратная описанной.

Рис. 7. Схема теплоизолирующей функции подвесного потолка

Помимо приведенных основных функций при использовании тоннельных систем вентиляции подвесной потолок является их частью и выполняет важную функцию «буферной» зоны. Холодный воздух с улицы вначале попадает на чердак, где смешивается с более теплым чердачным, затем через специальные потолочные клапаны проникает в производственную зону. Таким образом, предварительное смешивание и подогрев поступающего воздуха происходят еще начердаке.

Итак, создание оптимальных условий содержания свиней является ключевым фактором эффективности современного интенсивного свиноводства. Учитывая отрицательное влияние теплового стресса на все виды продуктивности свиней, начиная от привесов и заканчивая оплодотворяемостью, установка современных систем охлаждения экономически оправдана и целесообразна на большей части территории Российской Федерации, где распространено свиноводство.

Компания «Хог Слэт РУС» предлагает новое для российского рынка оборудование для локального охлаждения свиноматок, которое может быть установлено как в новых, так и в существующих корпусах. «Активные» способы управления температурой при помощи оборудования для создания микроклимата вкупе с учетом повышенных требований к теплоизоляции производственных помещений на этапе проектирования позволят добиться необходимого экономического эффекта в виде обеспечения продуктивности поголовья.