CC BY
46
Резервы экономии электроэнергии при организации поения животных на молочных фермах
Г.П. Юхин, д.т.н., профессор, А.А. Катков, к.т.н., РА.Хамматов, соискатель, П.В. Ковалёв, соискатель, ФГБОУ ВО Башкирский ГАУ
Правильное поение животных — такое же необходимое условие для их жизни, как и правильное кормление. Несвоевременное поение, перебои в поении и недоброкачественная вода значительно снижают удои коров, привесы скота на откорме, увеличивают заболеваемость животных и вызывают непроизводительные затраты кормов. Для всех животных вода является питательным веществом, которое требуется в наибольших количествах. Потребность животных в питьевой воде значительно колеблется в зависимости от вида, возраста, продуктивности животных, условий эксплуатации, метеорологических условий, характера кормления, индивидуальных особенностей животного и от свойств самой потребляемой воды. Так, молодой организм вследствие более интенсивного обмена веществ потребляет воды значительно больше, чем взрослый (в среднем в 2 раза на 1 кг веса). Поэтому недостаток в воде губительно отражается не только на росте, но и на всём развитии молодняка. Недостаток воды, несмотря на достаточное кормление, задерживает рост. Высокомолочным коровам нужно воды значительно больше, чем маломолочным. Наблюдения показывают, что корова с удоем 12 кг
выпивает за сутки 35 — 40 л воды, а с удоем до 40 кг — 110 л воды. Вода, необходимая для секреции молока, поступает в молочные железы через кровоток. Нехватка воды очень быстро сказывается на производстве молока, которое падает в тот же день, когда потребление воды ограничено или вода вовсе отсутствует. Поэтому корова должна в любое время иметь свободный доступ к источнику питьевой воды. Значительно больше животные потребляют воды при повышении температуры внешней среды [1 — 7].
На количество выпиваемой воды существенно влияет и характер кормления животных. Сухой корм, концентраты и минеральные вещества требуют больше воды, а сочные и водянистые — меньше. Плохое качество питьевой воды также ограничивает потребление её животными. Например, плохие органолептические свойства воды (мутная, необычного запаха и вкуса) лишают её способности возбуждать деятельность секреторных аппаратов желудочно-кишечного тракта и при сильной жажде вызывают негативную физиологическую реакцию.
Большое значение при поении имеет температура воды. Нежелательно поить водой холодной (ниже 8 — 10 °С). Холодная вода отнимает у животных очень много тепла, а это невыгодно по той причине, что нарушенное равновесие в температуре тела может быть восстановлено только за счёт корма, которого в таком случае организм животного по-
Рис. 1 - Поилки с подогревом и сливом воды через пробку на дне поилки, установленные в доильно-молочном блоке ООО «Агрофирма «Байрамгул» Республики Башкортостан
требует больше. У крупного рогатого скота холодная вода вызывает нередко сильные поносы, выкидыши и снижение удоев. Большинство исследователей сходятся во мнении, что оптимальная температура воды для поения коров составляет 10 — 15°С.
Материал и методы исследования. Исследование проводили на основе данных, полученных из отечественных и зарубежных источников, а также на основе производственного опыта передовых хозяйств Республики Башкортостан и Российской Федерации и личного опыта авторов.
Результаты исследования. Поение животных вволю и в любое время легко осуществимо при устройстве водопровода и автоматических поилок. При автопоении животные употребляют воды на 30 — 50% больше. Наиболее рациональной организацией поения животных является устройство автопоилок, в которые вода поступает по внутренней сети труб из водопровода. При беспривязном содержании скота групповые поилки размещают из расчёта не менее 2 шт. на группу. Также для приблизительного подсчёта количества поилок часто используют такую величину, как фронт поения на 1 гол., который должен составлять не менее 6 см.
При беспривязном содержании скота лучшим решением является применение групповых поилок с возможностью их очистки опрокидыванием или сливом остатков воды [8 — 11] (рис. 1, 2).
В современных коровниках беспривязного содержания в зимний период температура может много дней держаться в минусовой зоне, и возникает риск замерзания воды в трубопроводах. Поэтому с наступлением морозов проблема подогрева воды в коровнике становится крайне актуальной.
Лучше всего температуру воды в системе во-допоения поддерживают установки с подогревом и циркуляцией воды. Однако постоянно включённые проточные водонагреватели расходуют достаточно много электроэнергии (например, нагревательный прибор Би^а, модель 300 имеет нагреватель мощностью 3 кВт и насос 0,4 кВт;
модель 312 — 6 кВт с насосом 0,4 кВт).
Рис. 2 - Опрокидывающаяся поилка
Эти приборы хороши тем, что позволяют автоматически контролировать температуру воды, не допуская также излишнего перегрева. Слишком тёплая вода может вызвать усиленное размножение болезнетворных бактерий в поилках.
Годовой расход электроэнергии на подогрев воды
Температура Затраты кВт-ч
Группы животных воды для поения на одну гол.
животных, °С в год
Коровы 10 130,08
Быки и нетели 10 84,43
Телята молочного 16 264,63
периода
Телята в послеотъём- 16 46,75
ныи период
Молодняк 12 74,19
На молочной ферме есть много возможностей сократить расходы электроэнергии на подогрев воды. Для этой цели целесообразно использовать
тепло охлаждаемого молока, теплоёмкость которого 3,9107 кДж/кг °С. Если принять среднюю суточную продуктивность коровы 20 кг, то при охлаждении этого количества молока в пластинчатом охладителе с 35 до 10°С можно получить 1955,35 кДж тепловой энергии. Без учёта теплопотерь этого достаточно, чтобы на 10°С подогреть 46,7 л воды.
На охлаждение молока расходуется очень много энергии. Так, свежее молоко должно быть охлаждено от 37 до 4° С в течение 1 часа после окончания доения, после чего его можно хранить до тех пор, пока оно не будет перекачано в молоковоз. Этот процесс использует много энергии и производит много тепла (табл.). Есть реальная возможность использования данного тепла для подогрева воды.
Значительный эффект дают предварительные охладители, которые удаляют часть тепла из молока до того, как оно попадет в танк-охладитель (рис. 3). Предварительные охладители устанавливаются в линии молока и работают как теплообменники, через которые течёт вода, чтобы частично охладить молоко.
Использование таких предварительных охладителей также позволяет значительно экономить электроэнергию за счёт установки на танк-охладитель молока холодильных агрегатов меньшей мощности.
Экономия денег за счёт использования поточного охладителя зависит от нескольких факторов, таких, как размер стада, количество и размер компрессоров, тип используемого хладагента и объём получаемого молока.
Высокую эффективность дают холодильные агрегаты с водяным охлаждением (рис. 4). Вода через медный теплообменник забирает тепло от фреона, а затем подаётся в систему горячей воды. Эта производит достаточно большое количество горячей воды. Избыточную нагретую воду можно подавать через термоизолированную буферную ёмкость на подпитку в систему поения коровника и на технологические нужды в доильно-молочном блоке. Компрессор может быть спроектирован для переключения на воздушное охлаждение, когда охлаждающая вода достигает определённой температуры, что делает систему более энергоэффективной.
Общие названия торговых марок, выпускающих подобные системы, — Therma-Stor, Heat-Bank, Fre-Heater, Century-Therm, SuperHeater.
Рис. 3 - Предварительный охладитель молока (пластинчатый теплообменник)
Наиболее распространённый тип предварительного охладителя состоит из ряда пластин из нержавеющей стали, разделённых прокладками, которые образуют проточные каналы. Охлаждающая вода движется по каналу с одной стороны пластины, а тёплое молоко — с другой. Температура у молока понижается, а у воды повышается. Пластинчатый теплообменник чрезвычайно эффективен для быстрого предварительного охлаждения молока.
Система предварительного охлаждения, использующая кратность охлаждающей воды 2 (две части воды на одну часть молока), позволяет получить температуру молока с разницей 2 °С от температуры охлаждающей воды.
В дневное время в холодный период года подогретую воду можно сразу пускать в систему водо-поения, в ночное время целесообразно эту воду аккумулировать до утра в теплоизолированных буферных ёмкостях.
Рис. 4 - Регенерация тепла и компрессоры для охлаждения молока
Выводы. На основании проведённого анализа можно заключить, что качество и количество воды в поилках оказывает значительное влияние на продуктивность молочного скота. Поддержание требуемых технологических параметров питьевой воды требует значительных затрат энергии и установки дополнительного оборудования. В то же время на молочной ферме имеется возможность снижения затрат на водоподготовку путём использования тепла молока на подогрев воды для поения и технологических нужд.
Литература
1. Beede D.K. Water for dairy cattle // Large Dairy Herd Management // D.K. Beede, H.H. Van Horn and C.J. Wilcox, Eds., American Dairy Science Association, Savoy, IL, 1992. Pp. 260 - 271.
2. Looper M.L., and Waldner D.N. (Waldner, D.N., and
M.L. Looper). Water for Dairy Cattle // Guide D-107, New Mexico State University, Cooperative Extension Service, www. cah.nmsu.edu (F-4275, Oklahoma State University, Cooperative Extension Service, http://www.osuextra.com.
3. Häbich A.C. Tränkewasser - Qualitätsanforderungen und Orientierungswerte // A.C. Häbich, J. Kamphus // Übers. Tierernährung. 2009. 37. Pp. 221-231.
4. Гулсен Ян. Сигналы коров. Практическое руководство по менеджменту в молочном животноводстве. Vetvitce, 2010.
5. Морозов Н.М. Организационно-экономические и технологические основы механизации и автоматизации животноводства: науч. изд. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011. 284 с.
6. Харитонова Д. На водопой [Электронный ресурс]. URL: // http://www.agroprofi.ru (дата обращения: 10.10.2017).
7. С. Кларк. Экономия энергии на молочных фермах [Электронный ресурс]. URL: //http://www.omafra.gov.on.ca/enghsh/ engineer/facts/10 — 067.htm (дата обращения: 10.10.2017).
8. Юхин F.IL, Мартынов В.М., Катков A.A. Экономическая эффективность производства молока на реконструируемых фермах // Инновационному развитию агропромышленного комплекса — научное обеспечение: матер, междунар. науч.-
практич. конф. в рамках XXII Междунар. специализир. выставки «Агрокомплекс-2012». Уфа : Башкирский ГАУ, 2012. С. 62-64.
9. Юхин Г.П. Значение технологического аудита для технического переоснащения молочнотоварных ферм Республики Башкортостан//Г.П. Юхин, В.М. Мартынов, A.A. Кат-ков, A.M. Калимуллин// Отопление. Водоснабжение. Кондиционирование: матер. Междунар. науч.-практич. конф. в рамках XVII специализир. выставки. Уфа: Башкирский ГАУ, 2013. С. 43-45.
10. Юхин Г.П., Катков A.A., Мартынов В.М. Требования к планировке коровника с беспривязно-боксовым способом содержания // Инновационному развитию агропромышленного комплекса — научное обеспечение: матер, междунар. науч.-практич. конф. врамкахХХП Междунар. специализир. выставки «Агрокомплекс-2012». Уфа : Башкирский ГАУ, 2012. С. 59-62.
11. Юхин Г.П. Циркуляционная система водоснабжения в коровнике с подогревом / Г.П. Юхин, A.A. Катков, З.В. Ма-каровская, A.A. Аверкиев // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. №5(55). С. 89-90.
