Разработка энергоэффективной системы микроклимата для беспривязного содержания дойного стада

Изучили научно-техническую литературу, посвященную влиянию микроклимата на продуктивность молочного скота. Установили, что отклонение параметров микроклимата в зданиях от определенных предельных значений снижает надои на 10-20 процентов, уменьшает прирост живой массы на 20-30 процентов, увеличивает падеж молодняка на 5-40 процентов, сокращает количество лактаций на 15-20 процентов по стаду. (Цель исследования) Провести обзор современных систем микроклимата и их технической реализации для животноводческих помещений, предложив оптимальный вариант при снижении энергозатрат. (Материалы и методы) Привели схему классификации систем микроклимата. Представили в одном рисунке факторы, влияющие на микроклимат животноводческих помещений. Определили основные функции систем вентиляции в животноводстве. Описали условия применения естественной и принудительной (тоннельной) систем вентиляции. Представили устройства для изменения микроклимата в помещениях. Рассмотрели возможность использования перекрытого гребня в зоне конька крыши для увеличения воздушного потока и минимизации проникновения влаги. (Результаты и обсуждение) Для экономии энергопотребления предложили вместо системы приточной вентиляции перейти на естественно-гибридную, которая содержит систему удаления воздуха, осветительное оборудование, нагревательные элементы, датчики, вентиляторы с распылительными форсунками, створки. (Выводы) Установили, что естественная вентиляция летом не способна предотвратить тепловой стресс от коров. Определили, что при тепловом стрессе в течение 60 дней убытки могут составить 4,2 миллиона рублей. Для обеспечения оптимальных условий микроклимата и снижения затрат от теплового стресса предложили использовать инновационную естественно-гибридную систему вентиляции. В ходе расчетов выявили, что энергопотребление предлагаемой системы в течение 60 дней равно 264 тысячам рублей.

1. Мартынова Е.Н., Ястребова Е.А. Физиологическое состояние коров в зависимости от микроклимата помещений // Достижения науки и техники АПК. 2013. N8. С. 53-56.

2. Наливайко А.П. Система регулирования микроклимата на фермах и комплексах КРС // Научно-образовательный потенциал молодежи в решении актуальных проблем XXI века. 2017. N6. С. 177-180.

3. Игнаткин И.Ю., Курячий М.Г. Системы вентиляции и влияние параметров микроклимата на продуктивность свиней // Вестник НГИЭИ. 2012. N10(17). С. 16-34.

4. Yue S.M., Yang C., Zhou J., Wang Z.S., Wang L.Z., Peng Q.H., Xue B. Effect of heat stress on intake, rumen physiology, milk production and composition and supplementation of dietary fiber and dietary fats to alleviate heat stress: A review. Pakistan journal of agricultural sciences. 2020. Vol. 57. Iss. 5. 14211427.

5. Liu J.J., Li L.Q., Chen X.L., Lu Y.Q., Wang D. Effects of heat stress on body temperature, milk production, and reproduction in dairy cows: a novel idea for monitoring and evaluation of heat stress: A review. Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. 2019. Vol. 32. Iss. 9. 1332-1339.

6. Dahl G.E., Tao S., Laporta J. Heat Stress Impacts Immune Status in Cows Across the Life Cycle. Frontiers in veterinary science. 2020. Vol. 7. 116.

7. Wildridge A.M., Thomson P.C., Garcia S.C., Clark C.E.F., Kerrisk K.L. Short communication: The effect of temperature-humidity index on milk yield and milking frequency of dairy cows in pasture-based automatic milking systems. Journal of Dairy Science. 2018 N101(5). 4479-4482.

8. Тесленко И.И., Хабаху С.Н., Нормов Д.А. Методика оценки и выбора безопасных систем микроклимата животноводческих помещений // Чрезвычайные ситуации: промышленная и экологическая безопасность. 2013. N1-2. С. 77-79.

9. Тесленко И.И. Обзор и классификация систем обеспечения безопасных параметров микроклимата в животноводческих помещениях // Чрезвычайные ситуации: промышленная и экологическая безопасность. 2013. N3-4. С. 157-166.

10. Dovlatov I.M., Yuferev L.Yu., Mikaeva S.A., Mikaeva A.S., Zheleznikova O.E. Development and testing of combined germicidal recirculator. Light & Engineering. 2021. Vol. 29. Iss. 3. 43-49.

11. Растимешин С.А., Трунов С.С., Маслова А.А. Формирование тепло-влажностного режима коровника // Вестник НГИЭИ. 2016. N4(59). С. 106-111.

12. Наливайко А.П. Сиситема регулирования микроклимата на фермах и комплексах КРС // Научно-образовательный потенциал молодежи в решении актуальных проблем XXI века. 2017. N6. С. 177-180.

13. Bleizgys R., Bagdoniene I. Control of ammonia air pollution through the management of thermal processes in cowsheds. Science of the total environment. 2016. Vol. 568. 990-997.

14. Tikhomirov D., Izmailov A., Lobachevsky Y., Tikhomirov A. Energy Consumption Optimization in Agriculture and Development Perspectives. International journal of energy optimization and engineering. 2020. Vol. 9. Iss. 4. 1-19.

15. Новиков Н.Н. Решение проблемы микроклимата, автоматизации процессов и теплоснабжения на животноводческих фермах // Вестник ВНИИМЖ. 2014. N2(14). С. 102111.

16. Андрианов Е.А., Андрианов А.М., Андрианов А.А. Организация вентиляции животноводческих помещений с использованием ресурсосберегающих технологий // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2014. N4(44). С. 91-98.

17. Nowakowicz-Debek B., Wlazlo L., Szymula A., Ossowski M., Kasela M., Chmielowiec-Korzeniowska A., Bis-Wencel H. Estimating Methane Emissions from a Dairy Farm Using a Computer Program. Atmosphere. 2020. Vol. 11. Iss. 8. 803.

18. Довлатов И.М., Смирнов А.А., Павкин Д.Ю., Заикин В.П. Технология и средство для улучшения микроклимата животноводческих помещений // Вестник НГИЭИ. 2020. N4(107). С. 34-43.

19. Tomasello N., Valenti F., Cascone G. Development of a CFD Model to Simulate Natural Ventilation in a Semi-Open Free-Stall Barn for Dairy Cows. Buildings. 2019. Vol. 9. Iss. 8. 183.

20. Мартынова Е.Н., Ястребова Е.А. Особенности микроклимата коровников с естественной системой вентиляции // Ветеринария, зоотехния и биотехнология. 2015. N6. С. 52-56.

21. D’Emilio A., Porto S.M.C., Cascone G., Bella M., Gulino M. Mitigating heat stress of dairy cows bred in a free-stall barn by sprinkler systems coupled with forced ventilation. Journal of agricultural engineering. 2017. Vol. 48. Iss. 4. 691. 190-195.

22. Tu R., Li J.Q., Hwang Y.H. Fresh air humidification in winter using desiccant wheels for cold and dry climate regions: Optimization study of humidification processes. International journal of refrigeration-revue internationale du froid. 2020. Vol. 118. 121-130.

23. Лавров И.М., Пожидаев Г.И., Демин В.А. Энергосберегающая система вентиляции животноводческих помещений с самообогревом // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2003. N4(12). С. 228-231.

24. Mylostyvyi R., Chernenko O. Correlations between Environmental Factors and Milk Production of Holstein Cows. Data. 2019. Vol. 4. Iss. 3. 103.

25. Hammami H., Bormann J., M’hamdi N., Montaldo H.H., Gengler N. Evaluation of heat stress effects on production traits and somatic cell score of Holsteins in a temperate environment. Journal of Dairy Science. 2013. N96. 1844-1855.

26. Chung H., Li J., Kim Y. Using implantable biosensors and wearable scanners to monitor dairy cattle'score body temperature in real-time. Computers and electronics in agriculture. 2020. Vol. 17. 105453.

27. Rizzo M., Monteverde V., Arfuso F., Picciony G. Variation in and relationship among environmental condition and total locomotor activity in dairy cows. Large animal review. 2017. Vol. 23. N1. 23-27.

28. De Paepe M. et al. Airflow measurements in and around scale model cattle barns in a wind tunnel: Effect of ventilation opening height. Biosystems engineering. 2012. Vol. 113. N1. 22-32.