МЕЛКОТОВАРНОЕ КУРОВОДСТВО НА ЛИЧНОЙ ФЕРМЕ
Общие условия содержания кур на ферме
В этой части книги рассматривается отличительные особенности содержание кур на мелкотоварной личной ферме, организованной в коммерческих целях.
После перехода к рыночной модели экономики и проведения начальной земельной реформы П.А. Столыпина в начале XX века в России появились фермеры-частники, которые единолично владели достаточно большим участком земли и вели производство сельскохозяйственной продукции на продажу. После революции 1917 года и в годы плановой экономики частная собственность на землю была упразднена, и только после реформ 1990 года фермеры-частники вновь появились в современной России.
Довольно часто такие собственники земли организуют животноводческие фермы, правда в своём выборе хозяева предпочтительнее останавливаются на молочных коровах или свиньях. Это понятно, поскольку данные домашние животные традиционны для российских сел, а мясо копытных и молоко для нас издавна являются основными продуктами питания. Кур на таких фермах сейчас содержат, как птицу подворья, продукция которых используется, как правило, в качестве подспорья для собственного потребления.
Однако все чаще фермеры задумываются о том, чтобы организовать большой птичник на несколько сотен, а то и тысяч голов кур и получать яйца и курятину для продажи, то есть в коммерческих целях. Разумеется, по объёму производства такая частная куриная ферма будет значительно уступать птицефабрикам, но в определенных условиях такой мелкотоварный формат производства может быть конкурентоспособным и востребованным, о чём я довольно подробно остановился в предисловии к книге. За организацию именно куроводческих частных ферм говорит и то, что современное коммерческое птицеводство в значительной степени автоматизировано и не требует длительного по времени ухода со стороны фермера, который бóльшую часть дня может заниматься другими делами. В случае непредвиденной ситуации хозяина оповестит об этом автоматика. Как-то в США мне показывали одну частную ферму по выращиванию бройлерных цыплят, состоящую из 3 птичников. Когда мы приехали, самого фермера на месте не оказалось. Сопровождающий просто зашёл в птичник и нажал тревожную кнопку автоматизированной системы управления оборудованием. Через небольшое время хозяин нашёлся сам.
Давайте посмотрим, какие особенности отличают содержание кур на мелкотоварной частной ферме с объёмами производства в несколько сотен килограмм от содержания этих животных на подворье для личного потребления продукции.
Главное отличие заключается в том, что содержание на ферме относительно большого стада кур для получения прибыли подразумевает приближение и во многом совпадение технологии выращивания этих животных с промышленной, используемой на крупных птицефабриках, поскольку наиболее рациональным по коммерческим показателям в этом случае будет использование продуктивных промышленных кроссов птицы и специализированного оборудования. Другими словами, задавшись целью получение прибыли, фермер должен быть готов к тому, что помещения для содержания кур должны быть довольно значительных размеров, а их архитектура – соответствовать закрытому содержанию птицы с регулируемыми температурой воздуха, вентиляцией, освещением и автоматизированной подачей корма и воды.
Примечание: в последующей информации будут упоминаться термины начало и конец птичника.
Под началом птичника в тексте подразумевается его часть, где располагаются технические помещения основной части оборудования кормления и поения кур, помещения для обслуживающего персонала, диспетчерский пункт управления и оборудование сбора яйца яйценесущей птицы. В этом же конце здания располагают приточные фрамуги туннельной системы вентиляции (если используется).
Под концом птичника подразумевается та его часть, где концентрируется удаляемый помёт. Там же организуются ворота для въезда/выезда колёсной техники (например, при заселении и/или депопуляции птичника) и вытяжные вентиляторы туннельной системы вентиляции (если применяются).
Микроклимат
Куры – животные теплокровные, способные за счёт внутренних процессов обмена поддерживать температуру собственного тела. Однако эта способность ограничена определенными температурными рамками окружающей среды. Поэтому для нормальной жизнедеятельности наиболее выгодным для фермы промышленным кроссам птицы необходимо создание и поддержание искусственной оптимальной среды обитания в птичнике, которую называют микроклиматом.
Часто можно слышать и читать, что содержание коммерческой птицы является закрытым. Применение этого термина птицеводами и означает, что параметры микроклимата помещения содержания животных регулируются автоматически и практически не зависят от внешней окружающей среды. Во всяком случае, говоря "закрытое содержание животных", в первую очередь, подразумевают именно это, а не просто закрытые двери и окна.
Промышленное содержание кур со свободным выгулом является альтернативной технологией, появление которой было обусловлено общественным движением за гуманное обращение с домашними животными. Но об этом ниже, в разделе "Альтернативные технологии содержания несушки". Важно, что свободный выгул птицы не отменяет закрытое содержание, особенно в холодный период года.
Главные параметры микроклимата птичника – это температура воздуха, его влажность и сменяемость, обеспечивающая приток потраченного на жизнеобеспечение кислорода и удаление газообразных продуктов обмена. Сменяемость воздуха коротко называют вентиляцией.
Понимание значений параметров воздуха весьма важно, как для оценки воздействия на птицу, так и для уяснения принципов работы оборудования микроклимата. Изучение влияния повышенной температуры и влажности, к примеру, показало, что для несушки столового яйца комфортным является диапазон температур +19÷24°С. Уменьшение нижнего значения этого диапазона ведёт к увеличению потребления корма каждой особью в объеме 1,5 г на каждый 1°С падения температуры. При повышении температуры окружающей среды в птичнике свыше 24°С яйца мельчают, яйценоскость снижается, наблюдается истончение скорлупы.
Температурный режим воздушной среды в птичнике является весьма важным показателем. Рассмотрим факторы, влияющие на него подробнее.
Особенности температуры тела кур
Разброс нормальной температуры тела кур заметно больше, чем у млекопитающих – нормальная температура тела взрослых особей колеблется между 40,6 и 41,7°С, но здесь существуют некие зависимости. Замечено, что:
· тело только что вылупившегося цыплёнка нагрето до 39,7С°, и в течение 3-х недель медленно повышается до температуры взрослого животного (40–42°С);
· мелкие куры имеют температуру тела больше, чем птица более крупных пород;
· у петухов температура тела немного выше, чем у несушки своего кросса, что, вероятно, связано с более высоким уровнем метаболизма у самцов;
· активный образ жизни, возбуждённое состояние и воздействие света повышают температуру тела кур, например, у животных с напольным содержанием температура тела выше, чем у тех, которые содержатся в клетках;
· существует прямая зависимость роста температуры тела кур с ростом температуры окружающей среды.
Механизм отдачи тепла телом кур
Запаситесь терпением и ознакомьтесь немного с теорией.
В процессе жизнедеятельности, как результат внутреннего обмена в организме теплокровных животных образуется тепловая энергия, которая поддерживает постоянную температуру тела. Тепло по законам физики неизбежно выделяется в окружающую среду. Выделение тепла из тела происходит по трём направлениям: в виде теплового излучения, при прямом контакте тела с окружающими предметами (например, с подстилкой или элементами клетки), а также при контакте тела с обдувающим воздухом. Такой обдув называется конвекцией. Она возникает при обдуве тела потоком воздуха или в результате движении в статичной воздушной среде. Возможно также и сочетание этих факторов. Отдача тепла телом при контакте с предметами и при обдуве происходит только при условии, что контактирующие предметы и воздух обладают температурой ниже температуры тела животного. И наоборот, обдув более горячим воздухом вызывает нагрев тела.
При перегреве млекопитающие животные обладают механизмом охлаждения через потоотделение. Испаряясь пот забирает часть тепловой энергии тела. У птиц, в отличие от млекопитающих, потовые железы отсутствуют, и регулирование температуры тела с помощью потоотделения им недоступно. Однако этот вид теплокровных обладают другим механизмом выделения избыточного тепла тела испарением влаги, а именно – через дыхательный тракт. Этот способ отвода из организма тепла у птиц, и в частности, кур в определенных условиях является наиболее эффективным.
Суммируя изложенное, тепло тела кур выделяется по четырём направлениям: с тепловым излучением, при прямом контакте с предметами, при обдуве тела воздушным потоком и испарением влаги при дыхании. Выделение тепла тела с помётом или со снесёнными яйцами незначительно, и его можно не учитывать.
Упомянутые выше виды теплоотдачи тела птицей по-разному воздействуют на микроклимат в закрытом помещении. Тепловая радиация, передача тепла через контакт и отведение тепла обдувом – конвекция, передают тепло тела непосредственно окружающей среде, нагревают ее. Тепло, отданное животными в окружающую среду, называют выделяемым. Расходование же тепла на испарение влаги в дыхательном тракте кур происходит внутри тела животного. Такая внутренняя отдача тепловой энергии на температуру окружающей среды влияния не оказывают. Тепло, затраченное животными без влияния на температуру окружающей среды, называют не выделяемым.
Какую же практическую ценность имеют приведённые выше теоретические знания?
Изменение температуры окружающей среды ведёт к увеличению или снижению эффективности того или иного вида теплообмена и, соответственно, меняет пропорции между выделяемым и не выделяемым теплом. Для кур это происходит примерно в нижеследующей прогрессии.
Как видно из таблицы, при температуре окружающей среды ниже 19°С отдача тепла животным возрастает, что вызывает у взрослой птицы необходимость тратить больше обменной энергии на поддержание температуры своего тела. Для этого нужен дополнительный корм. В условиях значительного понижения температуры окружающей среды все жизненные процессы организма начинают замедляться, снижается сопротивляемость болезням – птица начинает замерзать. Это заметно по поведению: птица, ощущающая холод, скучивается, топорщит перья. При температуре воздуха в птичнике минус 3С° и ниже даже у взрослых животных может начаться обморожение. Первыми обмораживаются гребень, серёжки, ушные мочки, затем перепонки ног и участки клоаки. Критичной для взрослой здоровой птицы является температура -15°С.
С ростом температуры окружающей среды выше 21°С действенность выделения и отвода внутреннего тепла с помощью радиации, прямого контакта и конвекции в статичном воздухе снижается и по достижении равенства с температурой тела животного практически перестаёт действовать вообще – работает только теплообмен через дыхательную систему. В этих условиях для предотвращения теплового дисбаланса животное начинает повышать температуру своего тела и с помощью мембран лёгких и воздушных мешков системы дыхания охлаждаться вдыхаемым наружным воздухом, температура которого из-за внутреннего нагрева стала ниже. В дополнение к этому в слизистую оболочку, покрывающую дыхательный тракт, выделяется дополнительная влага, которая, испаряясь в выдыхаемый воздух, охлаждает внутренние органы и тело. Расход влаги на охлаждающее тело испарение вызывает обезвоживание тела, которое может быть скомпенсировано только повышенным потреблением выпиваемой воды. Когда все способы теплообмена уже не справляются с ростом температуры тела, птица получает температурный шок. Превышение температура тела свыше 47°С может вызвать у кур летальный исход.
Условно температурный режим в птичнике можно представить в виде температурных зон, где центральная часть, так называемая, оптимальная зона будет включать диапазон температур, при которых животным нет необходимости активно регулировать температуру своего тела, зона А отмечает диапазон температур, при котором животным не хватает тепла, в поведении птицы отмечаются вышеупомянутые признаки ощущения холода, в больших количествах поедается корм.
В зоне Б отмечается избыток тепла в птичнике, животные меньше двигаются, стараются увеличить контакт тела с полом, т.е. садятся, меньше спаривается, поднимают крылья для увеличения площади тела обдува воздухом, открывают клюв для более интенсивного дыхания.
Зона оптимальных температур означает температурный режим, при котором животные поддерживают температуру тела с минимальными затратами и испытывают температурный комфорт. Термонейтральной западные специалисты называют зону температур от минимального до максимального экстремальных значений, при которых животные в состоянии поддерживать постоянную температуру тела с помощью собственной физиологической терморегуляции.
Степень нагрева окружающей среды в птичнике, как видим, является весьма важным параметром содержания животных, который необходимо учитывать и постоянно контролировать, но помните: лучший термометр – это сама птица, точнее – ее поведение. Практикой установлено, что оптимальной для эффективного и сбалансированного выделяется тепла тела кур является температура окружающей среды в птичнике на уровне 19-21°С.
Скорость воздушного потока, ощущаемая температура
Как отмечалось выше, одним из параметров воздушной среды в птичнике, напрямую связанным с теплоотдачей, является воздушный поток. При этом практически важна именно скорость его движения. Очевидно, что чем выше скорость воздуха, обдувающего животное, тем эффективнее работает конвекционная отдача тепла тела.
Произведём эксперимент. В помещении с температурой 20°С подуем на незащищённый одеждой участок кожи. Температура выдыхаемого при этом воздуха будет, по крайней мере, равна, если не выше температуры воздуха в помещении. Но вы ощутите на коже прохладу, потому что конвекция, обдув созданным вами потоком воздуха более энергично отводит тепло от обдуваемого участка тела. В парилке бани – наоборот. Температура, создаваемая веником потока воздуха намного выше температуры незащищённого одеждой тела, и этот поток интенсивно нагревает эти самые незащищённые участки, вызывая обильное потоотделение, чтобы не свариться.
При обдуве воздухом с температурой ниже температуры тела, птица (люди, кстати, тоже) начинает ощущать температуру окружающей среды с коррекцией на скорость потока обдувающего воздуха, то есть, ниже, чем на самом деле. Это явление называется ощущаемой температурой. Фактическая температура окружающего воздуха остаётся постоянной, но с возникновением обдува и увеличением скорости обдувающего воздушного потока (повторюсь, только с температурой ниже нормальной температуры тела животного) ощущаемая птицей температура снижается из-за увеличения конвекционной отдачи тепла. Конкретная разница между ощущаемой и фактической температурами зависит от скорости воздушного потока, его температуры и возраста птицы: не полностью оперившиеся цыплята к конвекционному обдуву чувствительнее имеющих развитое оперение.
Абсолютная и относительная влажность воздуха
Иногда, в разговоре о погоде я задаю собеседнику вопрос "на засыпку" типа, почему идёт дождь или снег, то есть, что вызывает осадки? И, как правило, люди имеют на механизм этого явления природы весьма приблизительное представление. Вместе с тем механизм выпадения осадков незамысловат и объясняется простыми физическими процессами. Давайте вспомним этот раздел физики, поскольку это важно для понимания существа темы, и, при определенных условиях, влажность воздуха начинает оказывать большое влияние на микроклимат в птичнике.
Окружающий нас воздух является смесью определенных газов и паров воды. Эта смесь характеризуется несколькими параметрами, из которых наиболее важными для нас являются температура, влажность и точка росы.
Физические параметры газовой среды, а именно, промежутки между молекулами позволяют растворить во взятом объёме воздуха ограниченное количество водяных паров. При этом, чем выше температура воздуха, т.е., чем больше промежутки между молекулами, тем большее количество водяных паров может в нем раствориться, и наоборот, чем меньше температура воздуха, тем меньше воды в виде пара он может растворить.
Абсолютной влажностью называется количество водяного пара, фактически растворенного на данный момент в единице объёма воздуха, и обычно выражается в граммах, на один кубический метр воздуха (г/м³). Другими словами, сейчас, к примеру, в одном кубическом метре воздуха растворено, скажем, 15 граммов водяных паров.
Относительная влажность – характеристика степени насыщенности воздуха при определенной температуре, то есть, это – отношение количества, фактически содержащегося на данный момент в воздухе водяного пара в граммах к количеству пара, которое при конкретной температуре может раствориться в данном объем воздуха для достижения его полного насыщения. В нашем примере окружающий нас воздух содержал 15 граммов водяных паров на 1 кубический метр объёма, а мог растворить при той температуре максимально 20 граммов. Стало быть, его абсолютная влажность составила 15 г/м³, а относительная – 15:20х100%=75%.
Ранее упоминалось, что с ростом температуры воздуха его способность растворять водяные пары возрастает. При снижении температуры способность воздуха растворять пары воды снижается. Точка росы – температура, до которой должен охладиться воздух, чтобы фактически содержащийся в нем водяной пар достиг границы полного насыщения, иными словами, чтобы относительная влажность воздуха при этом составляла 100%. Дальнейший приток водяного пара или охлаждение воздуха вызывает образование конденсата – воды в виде жидкости, которую метеорологи называют осадками. При положительных температурах – это дождь, туман или роса, при отрицательных – снег, изморозь или иней. То есть, осадки выпадают именно потому, что снижение температуры насыщенного влагой воздуха понижает его способность растворять, или "держать" пары воды, достигает точки росы, излишняя влага переходит в жидкое состояние в виде конденсата на постоянно присутствующей в атмосфере пыли и в виде жидких капель или снега, выпадает нам на голову. Заметьте, каждая капля дождя или снежинка обязательно содержит в себе частичку пыли. Вы можете убедиться в этом, собрав воду во время дождя или дать собранному в тару снегу растаять и оставить образовавшуюся талую воду отстояться несколько часов. На дне ёмкости вы непременно увидите осадок, состоящий из атмосферной пыли.
Зачем эта физика нужна куроводам? Для того, чтобы ясно представлять, что такое относительная влажность. Ведь на практике пониженное содержание влаги в воздухе в птичнике с показателями относительной влажности меньше 55% ведёт к развитию у птицы заболеваний дыхательной системы. Повышенная влажность воздуха (выше 65%) создаёт более оптимальные условия для развития болезнетворных микробов. В условиях высоких температур при повышенной влажности также снижаются возможности организма животных по отдаче излишнего тепла.
Кроме этого, недоучёт проявления точки росы в холодную погоду может вызывать эффект "плачущей стены" – конденсации внутренней влаги на участках и элементах стен птичника с недостаточной теплоизоляцией. Эта влага подмачивает подстилку с вытекающими отрицательными последствиями в виде её гниения и дополнительного выделения аммиака из помета. Недоучёт проявления точки росы отрицательно сказываться на эффективности работы элементов вентиляции, в частности, приточных воздушных клапанов системы вентиляции: неправильная их установка по отношению к нагревательным приборам может провоцировать точечную конденсацию влаги, что в сочетании с непродуманной конструкцией и отрицательными наружными температурами может вызвать примерзание клапана к основанию и, как следствие, недостаток притока свежего воздуха в птичник.
Особенный эффект влажности воздуха в птичнике проявляется в сочетании с повышенной температурой. Замечено, что если сумма значения температуры воздуха по шкале Фаренгейта и относительной влажности превышает число 160, то существует большая степень риска получения птицей теплового шока. Для подсчёта данного параметра на всякий случай привожу формулу перевода значений температуры в градусах по Цельсию в температуру в градусах по Фаренгейту:
tF=1,8*tC+32
где: tF – температура по Фаренгейту, а tC – температура по Цельсию
То есть значение температуры по шкале Фаренгейта равно температуре по Цельсию, умноженной на коэффициент 1,8, плюс 32. Понятно, что комфортная для нас температура +20°С равна +68°F.
Требования к оборудованию микроклимата птичника
Главной целью работы оборудования микроклимата птичника является поддержание комфортной температуры окружающей среды и обеспечение приемлемого качества воздуха в зоне обитания животных конкретного вида: растущего молодняка, взрослой несушки или птицы маточного стада, т.е. птицы, содержащейся для получения потомства. Означенная цель предполагает, что подсистемы оборудования микроклимата тесно взаимосвязаны и должны работать в алгоритме единой автоматизированной системы.
В коммерческих предложениях поставщиков вентиляционного оборудования и даже в руководствах по содержанию птицы при характеристике вентиляции чаще всего приводится норма воздухообмена в м³ на 1 голову в час. Представляется, что такой подход весьма приблизителен, поскольку не учитывает ни особенностей внешнего климата, ни конкретные потребности животного в кислороде на данный момент в зависимости от вида птицы и возраста.
Куры способны получать необходимое количество кислорода воздуха даже при весьма значительном снижении его концентрации в птичнике по сравнению с нормальной, которая составляет 20,3%. То, что часто называют кислородным голоданием кур, по сути, является сочетанием высокой концентрации углекислого газа с повышенной влажностью и температурой окружающей среды. С учётом этого определимся подробнее с задачами, выполняемыми оборудованием микроклимата:
· Температура и влажность контактирующего с животными воздуха должны находиться в диапазоне комфортного обитания и распределяться равномерно по всей заселённой зоне, как по площади (содержание птицы на полу), так и по объёму (клеточное содержание);
· Уровень концентрации углекислого газа (СО2) в окружающей среде должен находиться на комфортном уровне, который для кур не превышает 3500 единиц на миллион (пропромиле, ppm), или 0,35% по объёму; концентрация углекислого газа, при которой животные начинают испытывать дискомфорт при дыхании, составляет около 3700 ppm;
· Концентрации газообразных продуктов обмена (в первую очередь образующегося при ферментации помета аммиака) в окружающей среде должны быть на уровне, не превышающем предельных значений угрозы жизнедеятельности в помещении птицы. Для аммиака этот показатель не должен превышать 25 ppm; превышение концентрации аммиака вдвое ведёт, например, к потере живого веса в размере 100 -150 граммов на 1 голову. Этот газ весьма отрицательно влияет на дыхательную систему птицы.
Важно помнить, что в птичнике возможно выделение сульфида водорода (H2S) – продукта разложения в помете неусвоенного белка. Этот газ обладает неприятным, раздражающим запахом и весьма опасен, как для животных, так и для людей. Он выделяется, как правило, во время удаления помета из птичника. Поэтому при проведении этой операции вентиляция должна принудительно работать на полную мощность.
В случае с закрытым содержанием птицы единственным источником воздуха внутри птичника является подверженная сезонным и погодным и суточным температурным колебаниям внешняя воздушная среда. Естественно, при выборе оборудования внутреннего микроклимата необходимо учитывать изменяемость температурных параметров вовне. Для климатических условий России это особенно актуально, поскольку в многих регионах экстремальные показатели температуры зимой достигают значений минус 40°С, а летом – до плюс 40°С, и такие температурные пики могут держаться несколько недель.
Промышленные системы вентиляции птичников
Для выполнения вышеупомянутых задач в условиях преимущественно положительных и преимущественно отрицательных температурных значений специалистами были разработаны промышленные системы поддержания микроклимата, основанные на оборудовании, регулирующем направление, объем и скорость поступающего в птичник наружного воздуха и удаляющего из него вредные газообразные продукты жизнедеятельности птицы. Эти системы называют вентиляцией. Сменяемость воздуха внутри птичника обеспечивается одним из перечисленных ниже способов:
· принудительное нагнетание наружного воздуха внутрь птичника с организацией естественного оттока излишнего объёма – такая система называется вентиляцией с избыточным давлением;
· принудительная вытяжка внутреннего воздуха с организацией естественного притока наружного – такая система называется вентиляцией с отрицательным давлением, или принудительной вентиляцией;
· комбинацией одновременного принудительного нагнетания наружного и принудительной вытяжки нагнетённого объёма внутреннего воздуха – такая система называется вентиляцией с равным давлением.
Принудительное нагнетание, или приток оборудуется с одной стороны организуемого воздушного потока, а свободный отток, соответственно – с другой, образуя при этом динамический воздушный поток. Схем направления движения воздушного потока несколько: с одной боковой стены к другой, с крыши в боковые стены и наоборот, а также от одного торца здания птичника к другому. Возможны и комбинации направлений. Все зависит от конкретных условий расположения и архитектурных особенностей здания птичника.
Система вентиляции нагнетанием, т.е. с положительным внутренним давлением даёт возможность подачи в птичник воздуха, предварительно прошедшего через централизованный воздушный фильтр, повышая тем самым биологическую безопасность животных. Именно по этой причине птичники содержания прародительских форм оборудуются данным типом воздухообмена. Стоимость вентиляционного оборудования, естественно, повышается за счёт стоимости воздушного фильтра, дополнительных внутренних воздуховодов и повышенной мощности нагнетающих вентиляторов. Существенным недостатком системы вентиляции с избыточным давлением в наших условиях является также повышенная вероятность конденсации зимой влаги на внутренних стенах элементах здания птичника (дверях, фрамугах и форточных проёмах).
При использовании системы вентиляции с отрицательным давлением циркуляция воздуха в птичнике обеспечивается принудительным созданием в помещении либо небольшого разрежения в верхнем сечении здания за счёт вытяжных шахт, устанавливаемых на крыше, либо значительного (до -40 Пa) разрежение на торце здания. В первом случае естественный приток наружного воздуха осуществляется через регулируемые по открыванию боковые приточные клапаны-форточки, равномерно расположенные по всей длине в верхней части боковых стен, во-втором – через регулируемые торцевые фрамуги. Этот тип вентиляции подразделяется на системы с низким и высоким разрежением.
Система вентиляции с низким разряжением в значительной степени использует естественные физические свойства подогретого и холодного воздуха для образования свежей дыхательной смеси нужной температуры и поэтому наименее энергозатратна. Кроме этого широкий фронт поступления наружного воздуха и равномерно распределённая по длине здания вытяжка создают благоприятные условия формирования однородной воздушной среды по всему объёму птичника. Для достижения этого необходим точный расчёт всех компонентов вентиляционного оборудования во взаимодействии с системой отопления птичника. Экономить на качестве этих компонентов, как говорят, себе дороже. В данном случае "игра стóит свеч": деньги, потраченные на качественное оборудование микроклимата с низким разряжением, с лихвой вернуться повышенной сохранностью, равномерностью стада животных и пониженными затратами на электроэнергию и энергоносители, особенно зимой.
Третьим типом вентиляции является система равного давления. Такая вентиляция предполагает, что объем принудительно нагнетаемого в птичник воздуха равен объему принудительной вытяжки. При этом давление воздуха внутри птичника теоретически равно наружному. Система вентиляции с одновременно работающими нагнетанием и вытяжкой воздуха при наличии несомненных достоинств (например, гарантированный воздухообмен по всему объёму здания) обладает несколькими существенными недостатками:
· соблюдение объёмного баланса нагнетания и вытяжки на практике труднодостижимо, вследствие чего весьма сложно обеспечить равномерность температуры по всему пространству птичника;
· затраты электроэнергии на одновременные нагнетание и вытяжку воздуха почти вдвое выше по сравнению с системами повышенного и отрицательного давления;
· стоимость оборудования заметно превышает стоимость оборудования других систем.
Имея это ввиду, этого вентиляция равного давления применяется только в том случае, когда применение других систем по каким-либо причинам невозможно.
На практике с учётом стоимости комплекта оборудования, энергозатратности и качества микроклимата в условиях климата большинства регионов России наибольшее применение получили системы вентиляции с отрицательным давлением с несколькими вариантами сочетания компонентов, формирующих направление потоков воздуха.
Летний тип вентиляции
При преимущественно положительных значениях температуры наружного воздуха, к примеру, в южных регионах России, главную проблему представляет его чрезмерный нагрев летом. Как уже отмечалось, повышение температуры воздуха внутри птичника, в данном случае за счёт забора горячего наружного воздуха и прогрева конструкций здания солнцем, ведёт к снижению эффективности теплоотдачи тела животных через радиацию, контакт и конвекцию в статичной воздушной среде. Помочь птице восстановить эффективность теплоотдачи может придание проходящему через птичник воздушному потоку динамики, создав тем самым условия принудительной конвекции – обдува.
Наиболее простой с точки зрения технического исполнения и равномерности параметров динамичного воздушного потока является схема организации вытяжки на одном торце птичника и приточных окон – в другом. Это, так называемая, туннельная вентиляция с высоким отрицательным давлением. Она широко используется во всем мире, как базовая для организации системы микроклимата в условиях жаркой погоды, особенно при напольном содержании птицы. Простая по исполнению и относительно недорогая по стоимости эта система позволяет одновременно осуществлять обмен воздуха и создавать значительный по скорости поток воздуха для обдува птицы, вызывающий эффект снижения ощущаемой животными температуры в зависимости от скорости потока и температуры воздуха. Для повышения эффективности обдува высокую температуру поступающего в птичник наружного воздуха желательно снижать. Наиболее экономичным с точки зрения капиталовложения и энергетики является использование тепловой энергии воздуха на испарение воды. Для этого были разработаны специальные испарительные панели, которые стали весьма популярным оборудованием птичников в странах с жарким климатом.
Испарительная панель представляет собой собранный в пакет толщиной 5–10 см ячеистый пористый материал (как правило, специальный картон) на который из расположенной сверху емкости стекает капиллярный поток воды. Под воздействием гравитации вода стекает по пористой поверхности материала вниз, смачивая всю поверхность панели. Панели устанавливаются снаружи птичника перед воздухозаборниками. Поступающий в птичник горячий воздух проходит через ячейки панели и испаряет подаваемую на их поверхность влагу. Физический процесс испарения требует затраты тепла, то есть испаряясь влага охлаждает засасываемый воздух непосредственно перед его поступлением в птичник. Панели испарения хорошо стыкуются с воздухозаборными фрамугами туннельной вентиляцией, формируя недорогую, гармоничную и эффективную систему охлаждения внутреннего воздуха птичника в жаркий период.
Торцевые вытяжные вентиляторы своей работой создают внутри птичника разряжение – отрицательное давление, которое через регулируемые по открытию приточные фрамуги, размещаемые в противоположном конце здания птичника, компенсируется притоком наружного воздуха. Таким образом, формируется довольно однородный динамический поток, вызывающий принудительный обдув птицы. Чем выше скорость потока воздуха, тем выше конвекционная теплоотдача и, соответственно, ниже ощущаемая температура тела животных. Но все хорошо в меру. Не нужно забывать, что существует предел допустимой скорости обдува. Для взрослой птицы он составляет 6 м/с. Для молоди предельная скорость потока обдува меньше и зависит от возраста.
Для более умеренного лета средней полосы России, когда дневная температура выше 30°С держится 1–2 недели за сезон, достаточной и более экономичной с точки зрения энергозатрат является вентиляция с отрицательным давлением в сочетании с боковым притоком через регулируемые воздушные клапаны-форточки. Вытяжка в этом случае осуществляется через расположенные на крыше вытяжные камины и дополнительно, для создания поперечного динамического потока обдува – вытяжные вентиляторы боковых стен.Приточные клапаны располагаются в верхней части боковых стен птичника непосредственно под стыком стены с крышей.
Создаваемое вытяжными каминами отрицательное давление заставляет поступающий сверху наружный воздух двигаться сначала поверху и затем, поскольку он тяжелее более прогретого отработанного воздуха, опускаться вниз, образуя поперечное завихрение к центру птичника. Расположенные почти на уровне пола боковые вентиляторы выбрасывают отработанный воздух наружу.
При данном типе вентиляции дополнительное охлаждение поступающего через боковые приточные клапаны горячего воздуха летом осуществляется при помощи системы туманообразного распыления воды под высоким давлением (порядка 60 бар) внутри птичника через специальные форсунки, расположенные равномерно над приточными клапанами по боковым стенам помещения. В условиях относительно низкой у нас влажности воздуха в жаркий период лета распылённая вода быстро переходит в парообразное состояние, понижая внутреннюю температуру воздуха в птичнике. Зимой такое распыление воды тоже весьма кстати и применяется для повышения относительной влажности излишне сухого морозного воздуха.
Создаваемое вытяжными каминами отрицательное давление заставляет поступающий сверху наружный воздух двигаться сначала поверху и затем, поскольку он тяжелее более прогретого отработанного воздуха, опускаться вниз, образуя поперечное завихрение к центру птичника. Расположенные почти на уровне пола боковые вентиляторы выбрасывают отработанный воздух наружу.
При данном типе вентиляции дополнительное охлаждение поступающего через боковые приточные клапаны горячего воздуха летом осуществляется при помощи системы туманообразного распыления воды под высоким давлением (порядка 60 бар) внутри птичника через специальные форсунки, расположенные равномерно над приточными клапанами по боковым стенам помещения. В условиях относительно низкой у нас влажности воздуха в жаркий период лета распылённая вода быстро переходит в парообразное состояние, понижая внутреннюю температуру воздуха в птичнике. Зимой такое распыление воды тоже весьма кстати и применяется для повышения относительной влажности излишне сухого морозного воздуха.
Зимний тип вентиляции с отрицательным давлением
Зимой, в условиях низких температур наружного воздуха его поступление внутрь птичника вызывает значительное понижение внутренней температуры и при определенных условиях может вызвать даже обморожение птицы. Поэтому для вентиляции птичника при преимущественно отрицательных значениях температуры наружного воздуха предпочтительна система воздухообмена с низким отрицательным давлением, которая, в отличие от других систем, обеспечивает минимально-достаточный уровень воздухообмена. Минимизация воздухообмена обеспечивает экономию тепла и "держит" себестоимость продукции зимой на приемлемом уровне. В случае наличия боковых вентиляторов в холодный период года они не используются и в целях экономии тепла закрываются специальными герметичными щитами.
Отопление птичника
Несмотря на относительно небольшой объем притока холодного воздуха, зимой его необходимо подогревать. С этой целью вентиляция дополняется подогревом входящего в птичник наружного воздуха. С точки зрения равномерности прогрева воздуха и экономичности оптимальной представляется система статичного отопления птичника водяными радиаторами.
В качестве радиаторов водяного отопления кроме тадиционных лучше использовать специально разработанные оребрённые трубы с повышенной площадью теплообмена. Они изготовливаются из специальной котловой стали и обычно устанавливаются вдоль боковых стен непосредственно под приточными воздушными клапанами. Устремляющийся вверх нагретый ими воздух "подбрасывает" поток поступающего извне холодного воздуха, который с продвижением к середине птичника начинает опускаться, смешиваясь с нагретым внутренним воздухом. К расположенной на полу или в клетках птице, таким образом, поступает обогащенный кислородом и подогретый воздух.
Равномерность прогрева воздуха оребренными трубами в больших птичниках (длиной более 40 метров) обеспечивается установкой специальных водяных насосно-смесительных узлов, с помощью которых внутри помещения образуется несколько отопительных контуров. Такая схема обеспечивает бóльшую равномерность подогрева всего объёма птичника. Температурные датчики отслеживают степень нагрева внутреннего воздуха и с ее отклонением от заданных параметров компьютор дает команду тому или иному узлу увеличить или сократить подачу горячей воды через контролируемый контур. Без таких, управляемых компьютером насосно-смесительных узлов обеспечение действительной равномерности нагрева воздуха в птичнике практически невозможно. Недостатком данной системы является довольно высокий уровень первоначальных капитальных вложений. Но эти затраты довольно быстро компенсируются экономией на потреблении энергоносителя и положительным эффектом равномерности микроклимата. Неоспоримым достоинством обогрева горячей водой является гибкость системы в отношении применяемого топлива: водо-нагревательный котел может работать на всем, что горит.
В Дании мне показали небольшое фермерское хозяйство по выращиванию бройлерных цыплят, где в двух птичниках была установлена водяная система отопления. Температура воздуха снаружи была немного выше 0°С, а в птичниках – положенные 20°С. Внутри помещения был установлен нагревательный котёл на природном газе, но он не работал. На мой вопрос откуда тепло? Фермер датчанин ответил, что обычно использует установленный отдельно водогрейный котёл на дровах. В условиях нормальной для Дании зимы его мощности (при наличии дров) хватает практически на весь холодный сезон. Газовый котёл он запускает только в сильные морозы.
В наших старых, построенных до 90-х годов прошлого века, птичниках еще можно встретить систему водяного обогрева, использующую радиаторно-вентиляторную систему: за радиатором/теплообменником, через трубки которого пропускается горячая вода, устанавливается довольно мощный вентилятор, нагнетающий воздух на радиатор. За радиатором создается поток горячего воздуха, который смешивается с воздухом птичника и подогревает его. Недостатки данной системы по сравнению со статичной довольно значительны:
· повышенный расход электроэнергии на работу электродвигателей вентиляторов,
· необходимость поддержания температуры воздуха выше оптимальной в качестве коррекции эффекта конвекции и ощущаемой температуры,
· сложность поддержания равномерности распределения температуры воздуха во всем объеме птичника по причине неизбежного наличия "мертвых" зон и завихрений потока в углах помещения.
Этот тип обогрева и сейчас предлагается некоторыми производителями оборудования, несмотря на явные недостатки. И дешевизной это оборудование, как ни странно, не отличается.
За рубежом, особенно в США, и на некоторых птицефабриках в нашей стране для подогрева воздуха в птичниках используются подвесные горелки, работающие на сжигании пропана или природного газа в инфракрасных брудерах. Сгорающий газ нагревает керамический элемент до образования интенсивного инфракрасного потока тепла. Тепловое излучение в них направляется отражателем вниз, создавая эффект прогрева поверхности нашей планеты лучами Солнца. Недостатком газовых брудеров является высокая подверженность загрязнению газовых форсунок пылью, которая всегда в больших количествах присутствует в птичнике. Кроме этого, подогрев этими приборами эффективен только при напольном содержании птицы.
В Западной Европе и у нас стране используются тепловые фены – нагревательные приборы сжигания газа, в которых с помощью встроенного вентилятора формируется мощная струя горячего воздуха. Их ещё называют тепловыми пушками. Фены располагаются на определенной высоте по внутреннему периметру птичника, образовывая во время работы кольцевой поток нагретого воздуха. Создаваемые потоком воздушные завихрения способствуют смешиванию подогретого воздуха с поступившим в птичник извне холодным и таким образом прогревают весь внутренний объём птичника. Недостатком этого вида нагревателя является создаваемая им динамика движение воздуха, которая неизбежно формирует дополнительный обдув птицы и снижает тем самым ощущаемую животными температуру. Поэтому для обеспечения птице зимой комфортных условий тепловые фены должны прогревать внутренний воздух до температуры на 1 – 2°С выше необходимой, что влечёт дополнительные затраты газа.
Большим недостатком и газовых брудеров, и фенов является горение газа внутри птичника. Помимо аспектов пожарной безопасности для поддержания самого процесса горения требуется кислород. Его восполнение осуществляется с поступающим внутрь птичника холодным наружным воздухом, который, в свою очередь, необходимо подогревать.
Кроме использования кислорода при сгорании природного газа образуется углекислота, предельная концентрация которой в птичнике лимитируется 3500 ppm. Для замещения образующегося при горении углекислого газа (СО2) свежим воздухом необходим дополнительный воздухообмен, опять-таки за счёт холодного наружного воздуха, который, как вы догадались, для поддержания температуры в птичнике нужно тоже подогревать. Происходит то, что называют избыточным отоплением. На это расходуется дополнительное тепло и, соответственно, топливо. По расчётам специалистов расход природного газа при внутреннем сжигании приборами обогрева в птичнике в 1,6–1,8 раз выше необходимого объёма этого топлива для адекватного статичного отопления птичника горячей водой через оребрённые трубы.
Положение с избыточным отоплением при использовании газовых фенов несколько улучшается при отводе газообразных продуктов горения наружу, но при этом стоимость прибора заметно увеличивается, а КПД – падает, поскольку значительное количество тепла вместе с продуктами горения выбрасывается наружу.
В конце 90-х годов прошлого века – начале двухтысячных появились системы отопления трубочными инфракрасными элементами, где продукты сгорания газа изначально отводятся наружу. Эти приборы не добавляют объёма углекислого газа в птичнике, но также обладают существенными недостатками: КПД образования инфракрасного излучения этих приборов ниже, чем у газовых брудеров, и их можно эффективно использовать только при напольном содержании птицы. Кроме этого, как и в случае с усовершенствованными газовыми фенами, с продуктами сгорания непроизводительно выбрасывается наружу большое количество тепла.
Для небольших ферм вполне приемлемым представляется экономичный обогрев горячей водой через оребренные трубы с помощью котла на твёрдом топливе (торф, уголь, дрова, сухой навоз или помёт) или, в случае напольного содержания – установка газовых инфракрасных брудеров. В этом случае в местах, где трубный природный газ не подведён, можно использовать сжиженный газ.
Подсистемы вентиляции и отопления должны работать скоординировано, обеспечивая равномерное, без образования холодных потоков-сквозняков, поступление свежего наружного воздуха и удаление газообразных продуктов обмена с поддержанием комфортных значений температуры внутреннего воздуха.
Угроза наличия опасного сквозняка, определяется умножением разницы температур наружного и внутреннего воздуха (по шкале Цельсия) на скорость потока воздуха на уровне содержания птицы, измеренной в м/сек. В холодное время года и в демисезон это произведение не должно превышать 0,8. Превышение означают риск обдува птицы сквознякам.
Особое внимание следует обратить на то, что параметры окружающей среды на уровне или в объёме содержания птицы должны быть равномерными по всему птичнику. Допустимым считается, когда разница температур в центральной зоне и на периферии, а также на уровне нижнего и верхнего уровней батарей клеток (в случае клеточного содержания животных) не превышает 2°С.
В целях достижения стабильности заданных параметров в автоматическом режиме все подсистемы микроклимата координируются и управляются соответствующим блоком установленного в птичнике промышленного компьютера.
Теплоизоляция здания птичника
Для правильной и экономичной работы системы микроклимата здание птичника должно быть максимально герметичным (щели и отверстия, не используемые для вентиляции, должны отсутствовать), а материал стен и перекрытий кровли должен обладать хорошей теплоизоляцией. В связи с этим возникает закономерный вопрос о достаточности теплоизоляционных качествах здания в целом. Естественно, в жарком или теплом климате теплоизоляция не так важна, как в холодном, но в большинстве климатических зон нашей страны холодные периоды в зимнее время года далеко не редкость.
Из повседневной практики (например, по носимой одежде) мы знаем, что разные материалы обладают различающимися свойствами теплоизоляции. Эти свойства зависят от толщины теплоизолирующего материала и его сопротивлением к теплопроводности, или термическим сопротивлением. Оно обозначается латинской буквой R (от англ. Resistance, т.е. сопротивление) и обозначает способность физического тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движения молекул.
Поскольку воздух сам по себе обладает прекрасными теплоизолирующими свойствами при строительстве теплоизоляция здания достигается созданием в стенах и потолочных перекрытиях воздушных полостей и воздухсодержащих прослоек или использованием специальных материалов с высоким термическим сопротивлением. С учётом применённых при строительстве материалов и архитектурных приёмов обычно определяется суммированный показатель термического сопротивления – R для стен, потолка и крыши конкретного здания. В отношении птичников рекомендованные значения R данных элементов конструкции здания в зависимости от климатической зоны составляют:
Для оценки качества теплоизоляции, например стен птичника определяют значение R для каждого элемента или слоя конструкции стены. Сумма этих значений и будет обобщённым показателем R. То же самое – для потолков и кровли. Однако, если один или несколько элементов конструкции здания полностью выполнен из материала, хорошо проводящего тепло, скажем, если блоки стеновых сэндвич-панелей соединены через стойки, выполненные из стального двутаврового проката, плоскости которого выходят наружу и внутрь, то такой элемент при отрицательных наружных температурах будет активно проводить холод внутрь птичника. Строители называют такие элементы "мостками холода". Наличие мостков холода в птичниках, особенно расположенных в климатических зонах с суровыми зимами, крайне нежелательно, поскольку заметно снижают обобщённый показатель R и в определённых условиях вызывают отпотевание, эффект "плачущей стены".
Специалисты подсчитали, что для достаточной теплоизоляции стен птичника, расположенного в средней полосе России, подойдёт пенополиуретановая сэндвич-панель толщиной 150–170 мм, а потолка-кровли – 200 мм. Для условий Сибири эти показатели составят, соответственно, 200–250 и 300 мм. В условиях вечной мерзлоты обязательной является теплоизоляция фундамента и пола.
Нужно помнить, что чрезмерное увлажнение материала снижает его теплоизолирующие свойства. Поэтому в случае применения в качестве материала стен, например, силикатного кирпича или другого материала, подверженного промоканию, для сохранения необходимого значения R нужно либо защитить наружную поверхность от воды, либо сделать поправку на толщину в сторону увеличения.
Качество теплоизоляции готового птичника весьма желательно проверить с помощью специального тепловизора и затем устранить выявленные дефектные места поступления внутрь холодного воздуха. Со временем такой контроль изоляции следует повторить.
Другими требованиями к зданиям птичников являются:
· по возможности ориентация птичников по продольной оси здания в направлении запад-восток или восток-запад для уменьшения воздействия прямых солнечных лучей на боковые стены в периоды жаркого времени суток летом;
· размещение птичников по отношению друг к другу и иным объектам птицеводства должна учитывать технологию и плотность содержания птицы, а также требования биологической безопасности; конструкция и архитектурные особенности помещений и материалы изготовления должны предусматривать их быструю и незатруднённую очистку, включая помывку, и санитарную обработку;
· внутренние размеры птичника по длине, ширине, высоте боковых стен, угол уклона потолка от продольной оси и угол ската крыши должны соответствовать правильной установке и беспрепятственному обслуживанию оборудования микроклимата и содержания птицы;
· полы птичников должны быть прочными и ровными и снабжены стоками грязных вод, образующихся при очистке здания и оборудования; наличие специального покрытия полов необязательно;
· стены и крыша птичника изготавливаются из материалов, препятствующих отпотеванию, а также заселению здания мышами и крысами;
· здание должно быть достаточно герметичным: при закрытых вентиляционных форточках и/или фрамугах два вытяжных вентилятора мощностью по 600 м³/мин. должны обеспечивать разряжение в старых птичниках, не менее 37,5 Па и в новых – не менее 50 Па;
· размещение опорных колонн внутри птичника нежелательно; в случае наличия они не должны создавать помех для технологического процесса и применения малой техники при подготовке птичника к заселению;
· в здании должны быть предусмотрены помещения для управляющего оборудования (щитовая), подготовки воды, размещения персонала, складское помещение для запасных частей и инвентаря и, при необходимости, санитарный блок для персонала; размещение этих вспомогательных помещений в здании должно учитывать технологию содержания птицы и отвечать требованиям биологической безопасности.
Для определения размеров птичников при проектировании следует руководствоваться расчётной производительностью размещённого стада и параметрами выбранного технологического оборудования. Немаловажно также придерживаться правила, по которому наиболее эффективная вентиляция отрицательного давления достигается при ширине здания до 16,5 м.
По моему опыту оптимальными являются внутренние размеры птичников с шириной 15–16 м и длиной до 96 м. Высота потолка определяется выбранной технологией содержания птицы: при напольной высота боковых стен 2-2,5 м, а при клеточной – до 4,6 м. Высота потолка по оси здания определяется углом уклона крыши, который должен соответствовать рекомендациями строительными нормами и правилами (СНиП) для конкретного региона. Этот угол определяет предельную снеговую нагрузку на силовые элементы крыши.