Введение
Дипломный проект посвящен автоматизации энергосберегающей системе обогрева фермы КРС «Золотой колосок» Талдомского района Московской области.
Микроклимат производственных помещений является важным производственным фактором, который способствует повышению продуктивности животных и обеспечению здоровья, хорошего самочувствия и работоспособности обслуживающего персонала, а также сохранности оборудования и зданий. Отклонение параметров от нормы ведет к снижению продуктивности и соответственно к экономическому упадку предприятия.
Цель экологической главы: дать эколого-экономическое обоснование параметров микроклимата в коровнике.
Для этого будут рассмотрены следующие вопросы:
1. Определение микроклимата. Параметры микроклимата и роль в жизнедеятельности организмов.
2. Влияние на состояние живого организма в результате отклонений от оптимальных показателей микроклимата.
3. Значения оптимальных параметров микроклимата.
Определение микроклимата. Параметры микроклимата и роль в жизнедеятельности организмов
Микроклиматом называют совокупность показателей воздушной среды помещения: температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха, содержания примесей углекислого газа, аммиака, сероводорода, пылевых частиц, микроорганизмов и др. На формирование микроклимата оказывают влияние природно-климатические условия (климат, сезон года, погода, местность), теплозащитные свойства ограждающих конструкций, кубатура помещений, система вентиляции воздуха, количество, живая масса, возраст и способ содержания животных и птицы, а также общее санитарное состояние помещений. Изменения каждого из указанных показателей, влияющих на формирование микроклимата, может существенно сказаться на животных. Плохие условия на 20—40% снижают продуктивность животных и птицы, влияют на их воспроизводительные функции, заболеваемость и т. д. Наиболее чувствительны к изменениям микроклимата высокопродуктивные животные, птица и особенно молодняк.
Температура воздуха непосредственно влияет на обмен веществ животных. Известно, что организм животных и птицы обладает способностью поддерживать температуру тела на определенном уровне, несмотря на изменение внешней температуры. При ее понижении часть энергии корма расходуется на поддержание температуры тела, и в результате этого продуктивность животных и птицы снижается. Кроме того, при пониженных температурах у животных и птицы, особенно у молодняка, возникают простудные заболевания. При повышенных температурах, наоборот, снижается поедамость и перевариваемость корма, что тоже отрицательно сказывается на продуктивности, а у коров и свиней снижаются и воспроизводительные функции. Параметры внутреннего воздуха, оказывающие влияние на микроклимат сельскохозяйственных зданий, приведены на рис. 1.1.
Рис. 1.1 Составляющие микроклимата сельскохозяйственных зданий.
Относительная влажность воздуха, как и температура, оказывает значительное влияние на организм животных. Высокая влажность воздуха усиливает неблагоприятное воздействие на организм как высоких, так и низких температур. При высокой влажности ухудшаются теплозащитные свойства стен, потолка и снижается срок их службы. Низкая влажность воздуха (ниже 50%) также неблагоприятно влияет на организм животных. При этом возрастает запыленность воздуха, что увеличивает заболеваемость животных. Оптимальные нормы относительной влажности для коровника приведены в таблице 1.
Скорость движения воздуха обеспечивает воздухообмен в помещениях, усиливает охлажденную способность воздуха. Поэтому малая скорость движения воздуха приводит к ухудшению микроклимата, а высокая может вызвать простудные заболевания при пониженных температурах. Для молодняка она не должна превышать 0,1—0,2 м/сек. зимой и 0,3—0,5 м/сек. летом, для взрослых зимой 0,3—0,5 м/сек., летом — 0,8—1,0 м/сек.
Негативное влияние на организм животных оказывает и высокая концентрация в помещении углекислого газа и аммиака.
Углекислый газ выделяется животными при дыхании. Он накапливается в помещениях при плохой вентиляции. Высокая его концентрация угнетающе действует на организм животных, снижает его защитные свойства, усвояемость корма.
Аммиак образуется при разложении кала и мочи. Он сильно раздражает слизистые оболочки. Значительному накоплению аммиака способствует несвоевременное удаление навоза из теплого помещения. Высокая концентрация аммиака вызывает развитие воспалительных процессов в носовой полости, бронхах, легких и других органах. Всосавшись в кровь, аммиак вызывает снижение содержания в крови гемоглобина, эритроцитов, может вызвать поражение центральной нервной системы и даже гибель животных и особенно птицы. Его концентрация в воздухе помещений для взрослых животных и птицы не должна превышать 20 мг/м3, для молодняка— 10 мг/м3.
Отрицательное влияние на состояние здоровья животных и птицы оказывает пыль в помещениях. Оседая на поверхность кожи и слизистых оболочек, пыль раздражает их, способствуя воспалению кожи, слизистых оболочек глаз, трахеи, бронхов и легких. Пыль может загрязнять корм и неблагоприятно действовать на слизистые оболочки пищеварительного тракта.
В прямой зависимости от запыленности воздуха находится бактериальная обсемененность его. Этому способствует недостаточный воздухообмен и освещенность помещения.
Для уменьшения запыленности помещений необходимо поддерживать чистоту как внутри их, так и на окружающей территории, свободные участки засевать многолетними травами и высаживать кустарник. Многие виды деревьев не только задерживают пыль на своих листьях, но и выделяют фитонциды — специфические вещества, губительно действующие на микробы. Не следует проводить в помещении чистку животных, перетряхивать корм и подстилку, а также в присутствии животных проводить сухую уборку помещений. Необходимо своевременно удалять из помещений больных заразными болезнями животных, не допускать туда посторонних лиц.
Свет как активный физиологический раздражитель организма своей интенсивностью, продолжительностью воздействия и спектральным составом изменяет обмен белков, жиров, углеводов, минеральных веществ и энергии в целом, что находит отражение на физиологическом состояние и продуктивности животных. Содержание животных в течение длительного времени в условиях низкой освещенности и короткого светового дня подавляет синтез белков, в результате нарушается отложение его в тканях и органах, задерживается рост и развитие животных.
Недостаток света снижает потребность организма в энергии для поддержания окислительных процессах на высоком уровне, вызывает отложение жира в мышцах и на внутренних органах. Подсвинки, содержащиеся в светлом помещении, усваивали из рациона кальция на 25% и фосфора на 15% больше, чем в затемненном помещении, и в костях откладывается этих веществ на 3,6% больше. Недостаток света, наоборот, приводит к уменьшению отложения минеральных веществ в костяке и к патологическому изменению костной ткани. Свет способствует формированию животных с крепкой конституцией и прочным костяком.
Согласно зоогигиеническим требованиям освещенность в зоне размещения коров должна составлять 75лк (при продолжительности 14 часов в сутки), телят - 100 (12ч).
Вывод
Отсюда следует, что важную роль, в содержании крупного рогатого скота, играет микроклимат. Т.к. он непосредственно связан жизненными функциями животных и любое его изменение сказывается на состоянии животных.
Влияние на состояние живого организма в результате отклонений от оптимальных показателей
микроклимата.
Температура воздуха оказывает значительное влияние на величину обмена веществ в организме животных, т.к. большая часть энергии, вырабатываемая организмом, расходуется на поддержание температуры тела животного. У КРС температура тела, характеризующая нормальное течение физиологических процессов в организме, лежит в пределах от 37,5°С до 39,5°С.
В организме коровы тепло образуется в результате окислительных процессов в тканях, расщепления корма в пищеварительном тр
Теплообмен между организмом животного и внешней средой осуществляется за счёт физической и химической терморегуляции, т.е. за счёт соответствующего распределения крови между кожными сосудами и внутренними органами, за счёт изменения интенсивности дыхания, потоотделения и т.д.
Наиболее выраженные изменения теплообмена в организме коровы наступают под воздействием температурного фактора окружающей среды. При понижении температуры воздуха теплообразование увеличивается в результате повышения обмена веществ в организме. Для этого необходимы дополнительные затраты энергетического материала, т.е. кормов. Таким образом уменьшить затраты кормов, повысить коэффициент их использования, можно путём создания для КРС оптимального температурного режима. На сегодняшний день относительная температура воздуха в помещениях содержания животных находится в пределах 10...20 °С.
Исследованиями установлено, что при содержании скота в помещениях с температурой воздуха ниже 5 °С удой уменьшается на 1-2 л от каждой коровы.
Рис. 1.2 Выделение тепла КРС
КРС не так чувствителен к низким температурам как свиньи или овцы, однако существенное снижение ниже критической ведёт к повышению обмена веществ на 2-3% на каждый градус снижения, непроизводительных затрат на 15-30%, что экономически невыгодно.
Рис. 1.3 Влияние температуры воздуха на продуктивность и потребление кормов
Наиболее вредное влияние на здоровье скота оказывает колебание температуры. При этом чаще возникают бронхопневмонии, диспенсии, катары верхних дыхательных путей, болезни вымени, суставов и т.д. Основной из основных причин возникновения указанных заболеваний является понижение естественной резистивности организма под воздействием температурного стресса.
Как показали исследования, наиболее неудовлетворительный температурный режим: температура воздуха от -2 °С до +10 °С при влажности свыше 90%.
Вредное влияние низкой температуры на организм животного быть ослаблено обильной дачей кормов. Однако наиболее рациональным путём является строительство помещений, отвечающих гигиеническим требованиям, также закаливание животных. Самый распространённый и легко применяемый приём закаливания КРС в зимний период - прогулки на свежем воздухе.
По данным многих авторов (А. Д. Слонин, Г. И. Алексеев, А. П. Костин, К. Г. Сухомлин и д.р.), повышение температуры среды до 27...35 °С и выше отрицательно сказывается на жизнедеятельности организма животного. У коров развивается тепловое перенапряжение, сопровождающееся понижением аппетита, вялым процессом пищеварения и недостаточным использованием питательных веществ, замедлением слюноотделения, угнетением секретной деятельности желудка и кишечника, снижением уровня газообмена и теплопродукции, а также потреблением кислорода, изменением состава крови, учащением дыхания и работы сердца. По данным А. В. Басова, повышение температуры в помещении выше 30 °С сопровождается у коров молочных пород падением теплообразования на 27...28 %. По данным Л. Джерарда, снижение молочной продуктивности на 10 % наблюдается уже при температуре воздуха в коровнике 27 °С, а при температуре от 32 °С до 38 °С потребление воды животными резко возрастает, сокращается потребление корма, повышается температура тела, уменьшается удой молока на 50-60 %, а количество жира и белка в нём снижается.
Таким образом, для КРС нежелательны ни слишком низкие температуры, ни слишком высокие. Поэтому необходимо содержать животных в помещениях с температурой воздуха, которая благоприятно воздействует на эффективность их хозяйственного использования.
Содержание водяных паров в воздухе сельскохозяйственных помещений зависит от температуры, барометрического давления, времени года и других факторов. Значительное количество водяных паров накапливается за счёт выделений КРС. Например, корова массой 400 кг при удое 10 л в течение суток выделяет в окружающую среду около 9 кг водяных паров.
Рис. 1.4 Выделение влаги КРС в зависимости от массы животного и температуры воздуха
Коровы выделяют водяные пары с поверхности кожи, со слизистых оболочек дыхательных путей и ротовой полости, выдыхаемым воздухом. Выделенная организмом влага путём испарения составляет около 75 % всей парообразной влаги животноводческого помещения. В среднем КРС выделяет в течение часа 200 мл влаги на 1 м2
поверхности тела.
Влажность воздуха усиливает или ослабляет влияние температуры на животных. Влажность воздуха (75...80 % и более) при низких температурах усугубляет охлаждающее действие на животных, т.к. влажный воздух обладает большой теплопроводностью. Влажность воздуха 75...80 % и более в сочетании с низкой температурой отрицательно сказывается на слизистой оболочке носоглотки: она становится более проницаемой для возбудителей инфекционных болезней.
При высокой температуре и повышенной влажности воздуха теплоотдача уменьшается, это приводит к ухудшению испарения слизи с поверхности воздухоносных путей животных, возможно, её застаивание в лёгких, бронхах с последующим развитием в этих участках микрофлоры и возникновения очагов воспаления.
Значения оптимальных параметров микроклимата.
Содержание углекислого газа в воздухе помещений приведены в таблице 2
Таблица 2
| Животные | Масса животного, кг | СО2
, л/ч |
| Коровы стельные (сухостойные) | 400 | 110 |
| 600 | 138 | |
| 800 | 182 | |
| Коровы лактирующие с удоем, 5л: | 400 | 106 |
| 600 | 119 | |
| 800 | 137 | |
| Коровы лактирующие с удоем, 10л: | 400 | 114 |
| 600 | 128 | |
| 800 | 143 | |
| Коровы лактирующие с удоем, 15л: | 400 | 129 |
| 600 | 143 | |
| 800 | 159 | |
| Телята в возрасте до 1 мес. | 40 | 21 |
| 50 | 26 | |
| 80 | 38 | |
| Телята в возрасте до 1 – 3 мес. | 60 | 32 |
| 100 | 42 | |
| 130 | 57 | |
| Телята в возрасте до 3 – 4 мес. | 120 | 55 |
| 150 | 57 | |
| 200 | 75 |
Оптимальные нормы температуры для коровника приведены в таблице 1
Таблица 1
| Группа животных | Температура, о
С |
Относительная влажность, % | Максимальная скорость движения воздуха, м/с |
| Коровы | 8 – 12 | 85 | 1,0 |
| Коровы при родах | 14 – 18 | 85 | 1,0 |
| Телята до 20 дней | 16 – 20 | 70 | 1,0 |
| Телята старше 20 дней | 12 – 18 | 70 | 1,0 |