3. Теплообмен между живым организмом и внешней средой

Организм теплокровных животных имеет наиболее постоянную температуру крови, мозга, сердца и печени, температура кожи подвергается более значительным колебаниям вследствие влияния метеорологических факторов внешней среды и функционирования органов и систем всего организма. В основном температура тела у большинства теплокровных животных сохраняется в пределах 37,8 С (+0,4 С), несмотря на значительные колебания температуры воздуха.

Теплокровные животные отличаются значительным постоянством температуры тела, которая поддерживается благодаря теплорегуляции. Регуляция тепла заключается в повышении или ослаблении обмена веществ и, как следствие этого, в повышении или уменьшении тепла в организме, с одной стороны, и в усилении или уменьшении отдачи тепла в окружающую среду с другой. Первую часть, зависящую от изменений энергетического обмена, называют химической терморегуляцией, вторую, связанную с рассеиванием тепла из организма – физической. [2]

Теплорегуляция осуществляется центральной нервной системой главным образом через кожу, а также в результате многочисленных регуляторных приспособлений. Теплорегуляция выявляется у животных и в сезонных приспособлениях, или физиологических явлениях, например, в виде накопления подкожного жирового слоя в качестве запаса для теплообразования, появление более густого и длинного волоса (зимой), выпадения волоса и замены его более редким и коротким (весной). Теплообразование происходит постоянно во всех клетках организма в результате окислительных процессов. Так, в процессе расщепления1 гбелков выделяется 4,1 ккал,1 гжиров – 9,3 ккал, и1 гуглеводов – 4,1 ккал тепла Больше всего тепла образуется в мышцах, а также в печени, почках, различных железах, легких и ретикуло-эндотелиальной системах. На долю мышц приходится до 70% продуцируемого тепла, лишь 30% теплопродукции падает на другие органы. Значительно повышают теплопродукцию низкие температуры воздуха, мышечная работа и другие факторы. Хорошее физиологическое состояние и высокая продуктивность домашних животных возможны только при условии содержания теплового равновесия организма (соответствия образования тепла их потерям).

Пути потери тепла организмом: Теплоотдача из организма во внешнюю среду происходит посредством 1) теплоизлучения (радиации) 2) испарения, 3) теплопроведения и 4)конвекции.

Теплоотдача теплоизлучением (радиацией) происходит путем излучения длинноволновых невидимых инфракрасных лучей с поверхности кожи и из глубины тела.

Излучение проходит согласно физическому закону:

Q_излуч.=C₀*E_n[(T_ж/100)⁴-(Т₀/100)⁴]S_ж , где

C₀ - коэффициент излучения абсолютно черного тела

E_n - приведенный коэффициент излучения системы тел, между которыми происходит процесс лучистого теплообмена.

S_ж - площадь поверхности излучения

T_ж - абсолютная температура излучающей поверхности тела животного

Т₀- абсолютная температура поверхности, участвующей в теплообмене

Теплоотдача испарением происходит с поверхности кожи за счёт испарения пота и влаги, через слизистые оболочки дыхательных путей. Путём испарения теряется 20 - 30% всего выделяемого организмом тепла.

Q_исп=2458*W_зд

Для уменьшения потерь тепла излучением необходимо хорошо утеплять стены, потолок, пол, двери и окна, а в осенне-зимний период принимать меры к снижению влажности воздуха. [1]

Теплопроведение и конвекция осуществляются путем потери тепла тканями как хорошими его проводниками. Теплоотдача путем теплопроведения происходит при соприкосновении тела животных с холодным полом и землей, а также при купании и обмывании. В таких случаях может наступить переохлаждение организма, что приводит к возникновению простудных заболеваний – бронхопневмании. Сырой бетонный пол поглощает много тепла, вследствие чего, происходят неоправданные потери энергии корма на поддержание теплового равновесия организма. Вот почему следует обращать внимание на выбор строительного материала для полов, а также качество подстилочных материалов. Так, известно, что при содержании животных на полах с недостаточным количеством или плохого качества подстилочных материалов также приводит к повышенным потерям тепла и возникновению простудных заболеваний (бронхит и бронхопневмония и некоторые др.)

Конвекция представляет собой путь передачи тепла окружающему слою воздуха, который образует вокруг тела животного постоянно сменяющуюся нагретую воздушную оболочку. Теплоотдача путем конвекции тем больше, чем значительнее разница между температурой кожи и воздуха, а также чем выше влажность и скорость движения воздуха. В закрытых помещениях теплоотдача из организма в основном происходит за счет конвекции.

Теплоотдача путём испарения происходит с поверхности кожи за счет испарения пота и влаги, а также через слизистые оболочки дыхательных путей. Путем испарения теряется 20…30% всего выделяемого организмом тепла. Теплоотдача испарением с поверхности кожи животных происходит в основном за счет потоотделения, при условии, что три из перечисленных способов теплоотдачи не обеспечивают постоянство тепла в организме.

Интенсивность теплоотдачи испарением зависит от температуры, влажности и скорости движения воздуха. При высокой температуре и повышенной влажности воздуха испарение с поверхности кожи уменьшается, а при увеличении скорости движения воздуха – увеличивается. При температуре воздуха, превышающей температуру кожи животного, прекращается теплоотдача из организма, и излишки тепла накапливаются в организме, приводя к перегреванию, следствием чего может быть тепловой удар.

Наибольшие потери тепла происходит за счёт конвекции и проведения. 20 - 30% теряется по средством проведения, 60% конвекцией.

Конвекция - теплоотдача за счёт движения воздушных масс. Конвекционное тепло определяется Q_конв=LK(T_птж-t_ср)* S_ж, где

Q_конв – потеря тепла конвекцией(ккал/ч), LK – коэффициент теплопередачи конвекцией (ккал/м²*ч*град), T_птж- температура поверхности тела животного, t_ср - температура среды внутреннего воздуха в момент расчета, S_ж - площадь животного (м²⁾

Потери тепла конвекцией лежащего животного Q_{конв. леж}=LK(T_птж-t_ср)* S_ж.л

S_{ж.л.конв}= S_ж- S_ж.л

При соприкосновении тела животных с холодным полом и землёй, а так же при купании и обмывании теплоотдача происходит путём теплопроведения. [1]

Количество тепла теряемого проведением Q_пров=Y(T_птж-t_пр)* S_ж.л. где

Q_пров - потери тепла проведением (ккал/ч), Y – показатель теплоусвоения (ккал/м ч. град), Т пр. – температура поверхности пола (град), S п.ж. – площадь лежащего животного (м)

Y = λ × C×J , где λ- коэффициент теплопроводимрсти материала, из которого изготовлен пол (ккал/м. ч./град) , С- удельная теплоемкость материала ( ккал/м. ч. град), J – обьемная масса материала (кг/м)

В таких случаях может наступить переохлаждение организма, что приводит к возникновению простудных заболеваний.

Чтобы уменьшить теплоотдачу кожей проведением и конвекцией, нужно зимой держать животных на теплом полу, следить за тем, чтобы воздух в помещении был достаточно сухим и не было сквозняков. С поверхности тела быков за час может испаряться до 2л воды в расчете на1 кг массы животного. Следовательно, за счет испарения такого количества влаги в течение суток бык может отдавать в окружающую среду до 50-54 тыс. кДж. При температуре воздуха 15–16 С частота дыхания у быков зимой увеличивается до 35…55 в минуту. Теплообмен организма с окружающей средой за счет рассмотренных выше механизмов происходит непрерывно. При сбалансированном теплообмене образование и отдача тепла равны между собой. Тогда как, при неблагоприятных условиях внешней среды, когда температура воздуха в помещении для животных выходит за пределы зоны теплового безразличия, особенно в сочетании с повышенной или пониженной влажностью или наблюдаются сквозняки, малая подвижность воздуха и т.п. В этом случае происходит нарушение теплового равновесия, наступает переохлаждение или перегревание организма, отрицательно влияющее на здоровье и продуктивность животных.

4. Гигиенические требования к ограждающим конструкциям здания, строительным материалам и их характеристика.

Здания и помещения для зимнего содержания производителей должны быть экономичными, а по своим габаритам отвечать требованиям технологического процесса. Строительные решения и инженерное оборудование этих зданий должны обеспечивать поддержание параметров внутреннего воздуха и освещенности помещений в соответствии с требованиями Общесоюзных норм технологического проектирования предприятий для крупного рогатого скота.

К гигиеническим требованиям, предъявляемым к ограждающим конструкциям относят: соответствие температуры стен и потолков, влажности ограждающих конструкций, количество влаги на конструкциях, теплоизолирующих свойств, требованиям проекта.

Стены: должны быть достаточно прочными, устойчивыми, огнестойкими, иметь минимальную массу и стоимость. Должны обладать хорошими теплозащитными свойствами, достаточной теплоустойчивостью и средней воздухопроводностью. [3]

Используют кирпич, дерево, бутовый камень, шлакобетон, керамзитобетонные панели. Лучше использовать местный стой материал для снижения затрат.

Изнутри стены белят или штукатурят, снаружи утепляют. Толщина стен 2-2,5 кирпича. Высота стен в помещения 3 м.

Потолки: существенно влияют на температурно-влажностный режим помещений. Гигиенические требования к потолкам сводятся к следующему: малый коэффициент теплопередачи, должны быть сухими, водонепроницаемыми, гладким, лёгкими, прочными и маловозгораемыми. Для потолков используют железобетонные плиты, доски, клетки из хвороста и др.

Чаще применяются совмещенные перекрытия, при этом требуется тщательное соединение кровли со стенами. Крыши получаются долговечными из жести, шифера, толя, рубероида, черепицы.

Совмещенную кровлю утепляют различными теплоизоляционными материалами (минеральная вата, керамзит, пенопласт, полистирол, фибролит, комышит, соланит) слоем 15-20 см и покрывают для пароизоляции и гидроизоляции рубероидом, толем, битумом и другими материалами.

Полы: должны быть теплыми, прочными, ровными, водонепроницаемыми, нескользкими, удобными для тщательной дезинфекции и устойчивыми к действию дезинфицирующих средств.

В большинстве животноводческих помещений закладывают деревянные, бетонные и асфальтовые полы, но имеют ряд недостатков. Асфальт быстро разрушается под воздействием агрессивной среды. Деревянные полы (дощатые и торцовые) при правильном их устройстве обладают хорошими теплотехническими свойствами, но они быстро разрушаются и дороги.

Полы для быков - производителей должны на 5 см возвышаться над навозными проходами и иметь уклон 5-6є. [5]

Ворота: делают достаточно плотными, они не должны промерзать и конденсировать влагу на внутренней поверхности. Для утепления ворота устраивают с двойной обивкой.

Устанавливают двери с южной или юго-восточной стороны. Размеры ворот делают с учётом машин и оборудования.

Окна - по зоогигиеническим требованиям должны быть в достаточном количестве для обеспечения необходимого по норме СК. Расстояние от пола до подоконника должна быть не менее 1,2 м.

Строительный материал должен отвечать следующим зоогигиеническим требованиям: быть влаго- и теплостойким, крепким (прочным), обладать определённой теплопроводностью.