RU2608065C2 - Method of determining and evaluating thermal conditions in zones of heating and keeping of young animals - Google Patents
Method of determining and evaluating thermal conditions in zones of heating and keeping of young animals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608065C2 RU2608065C2 RU2015102750A RU2015102750A RU2608065C2 RU 2608065 C2 RU2608065 C2 RU 2608065C2 RU 2015102750 A RU2015102750 A RU 2015102750A RU 2015102750 A RU2015102750 A RU 2015102750A RU 2608065 C2 RU2608065 C2 RU 2608065C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- meas
- calc
- temperature
- radiation intensity
- animal
- Prior art date
Links
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 title claims abstract description 79
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 52
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 14
- 241000894007 species Species 0.000 claims description 2
- 244000144972 livestock Species 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 17
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 5
- 244000309466 calf Species 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002715 bioenergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000028016 temperature homeostasis Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K1/00—Housing animals; Equipment therefor
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K1/00—Housing animals; Equipment therefor
- A01K1/0047—Air-conditioning, e.g. ventilation, of animal housings
- A01K1/0076—Arrangement of heaters or heat exchangers
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к животноводству, и может найти применение при создании новых средств обогрева, разработке алгоритмов и режимов работы систем управления для создания теплового комфорта при обогреве животных, например, телят, поросят и др, а, также, оценки эффективности использования различных типов обогревателей.The invention relates to agriculture, in particular to livestock, and can find application in the creation of new means of heating, the development of algorithms and operating modes of control systems to create thermal comfort when heating animals, for example, calves, piglets, etc., as well as evaluating the effectiveness use of various types of heaters.
Для определения теплового состояния животных известен способ, который устанавливает условия комфортности / Я.А. Кунгс, А.Г. Лапицкий и др.; под общ. Ред. Н.В. Цугленка. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2008., Растимешин С.А. Локальный обогрев молодняка животных (теория и технические средства), - М.: Агропромиздат, 1991). Первое условие комфортности определяет область сочетаний температуры внутреннего воздуха tв и радиационной температуры помещения tr, при которых животное, находясь в зоне отдыха, не испытывает ни перегрева, ни переохлаждения. Второе условие комфортности определяет допустимые температуры нагретых и охлажденных поверхностей, находящихся в непосредственной близости от животных. Второе условие комфортности для описания теплового состояния животных не определено или формулируется следующим предложением: явная теплоотдача со всех участков поверхности должна быть максимально равномерной (Обогрев сельских жилых и животноводческих помещений источниками инфракрасного излучения. / Я.А. Кунгс, А.Г. Лапицкий и др.; под общ. Ред. Н.В. Цугленка. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2008, Растимешин С.А. Локальный обогрев молодняка животных (теория и технические средства), - М.: Агропромиздат, 1991).To determine the thermal state of animals, a method is known that establishes comfort conditions / Ya.A. Kungs, A.G. Lapitsky et al .; under the general. Ed. N.V. Tsuglenka. - Krasnoyarsk: Publishing house of Krasnodar State Agrarian University, 2008., Rastimeshin S.A. Local heating of young animals (theory and technical means), - M .: Agropromizdat, 1991). The first condition of comfort determines the area of combinations of the temperature of the internal air t in and the radiation temperature of the room t r , at which the animal, being in the recreation area, does not experience either overheating or hypothermia. The second condition for comfort determines the permissible temperatures of heated and chilled surfaces in close proximity to animals. The second comfort condition for describing the thermal state of animals is not defined or is formulated by the following sentence: the apparent heat transfer from all surface areas should be as uniform as possible (Heating of rural residential and livestock buildings with infrared sources. / Ya.A. Kungs, A.G. Lapitsky, etc. .; under the general editorship of N.V. Tsuglenka. - Krasnoyarsk: Publishing House of KrasGAU, 2008, Rastimeshin S.A. Local heating of young animals (theory and technical means), - M .: Agropromizdat, 1991).
Недостатком известного способа и определения тепловых условий в зонах обогрева и содержания молодняка животных является то, что он не позволяет определять допустимую степень неравномерности теплового потока от нагретых и охлажденных поверхностей, находящихся в непосредственной близости от животных.The disadvantage of this method and the determination of thermal conditions in the zones of heating and keeping young animals is that it does not allow to determine the permissible degree of unevenness of the heat flow from heated and cooled surfaces located in the immediate vicinity of animals.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение требуемой температурной обстановки и допустимой неравномерности обогрева молодняка животных в зоне содержания.The task of the invention is to provide the required temperature conditions and permissible uneven heating of young animals in the detention area.
В результате использования предлагаемого изобретения позволяют определить условия комфортного теплового состояния животных при меняющихся климатических показателях среды, возрастных изменений, требования к разрабатываемым техническим средствам для создания тепловых зон с допустимой неравномерностью обогрева, а также оценки уже известных технических систем.As a result of the use of the present invention, it is possible to determine conditions for a comfortable thermal state of animals with changing climatic parameters of the environment, age-related changes, requirements for the developed technical means for creating thermal zones with permissible uneven heating, as well as evaluating already known technical systems.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемый способ определения и оценки тепловых условий в зонах обогрева и содержания молодняка животных включает измерение интенсивности излучения Еизм. [Вт/м2], создаваемой радиационными обогревателями, не менее чем в двух или более точках в пределах обогреваемой площади, заданной конкретными нормами технологических параметров для конкретного вида и возраста животных, и учитывают нормальную составляющую вектора интенсивности излучения Еизм к площади обогрева, по результатам измерения определяют распределение интенсивности излучения Еизм. в зоне обогрева, при этом требуемую расчетную интенсивность излучения Ерасч. [Вт/м2], определяют по формулеThe above technical result is achieved by the fact that the proposed method for determining and evaluating thermal conditions in the zones of heating and keeping young animals includes measuring the radiation intensity E ISM. [W / m 2 ] created by radiation heaters, at least at two or more points within the heated area defined by specific norms of technological parameters for a specific type and age of animals, and take into account the normal component of the radiation intensity vector E IS to the heating area, according to the measurement results determine the distribution of radiation intensity E ISM. in the heating zone, while the required calculated radiation intensity E calc. [W / m 2 ], determined by the formula
Ерасч=(Qяв/Fж-Сϕbм-п(τж-tr))/ε, Calc E = (Q YaV / F w -Sφb m-p (τ w -t r)) / ε,
где Qяв - явные тепловыделения животного [Вт],where Q JAV - the apparent heat of the animal [W],
С - приведенный коэффициент излучения (4.65 Вт/м2К4),C is the reduced emissivity (4.65 W / m 2 K 4 ),
ϕ - коэффициент облученности элементарной поверхности животного на ограждающие конструкции помещения (рад),ϕ is the coefficient of irradiation of the elementary surface of the animal on the building envelope (rad),
bм-п=0.81+0.01τср - поправочный температурный коэффициент [°С],b m-p = 0.81 + 0.01τ cf - correction temperature coefficient [° С],
τср=0.5(τж+tr) [°C],τ cf = 0.5 (τ W + t r ) [° C],
τж - средняя температура поверхности животного [°С],τ W - the average surface temperature of the animal [° C],
tr - средняя температура ограждения помещения [°C],t r is the average temperature of the enclosure [° C],
Fж - поверхность животного [м2],F W - the surface of the animal [m 2 ],
причем значения явных тепловыделений Qяв конкретного вида и возраста (массы) животного, температуры поверхности τж принимают из области гомойотермальной или термонейтральной зоны температур, а значение коэффициента bм-п и радиационную температуру помещения tr по нормам технологического проектирования для конкретного способа содержания животных и климатических параметров, при этом расчетную интенсивность излучения Ерасч.кр.н определяют для значений нижней критической температуры tкр.н и явных тепловыделений Qяв(tкр.н) при tкр.н, расчетную интенсивность излучения Ерасч.н.н определяют для значений нижней нейтральной температуры tн.н и явных тепловыделений Qяв(tн.н) при tн.н, расчетную интенсивность излучения Ерасч.н.в определяют для значений верхней нейтральной температуры tн.в. и явных тепловыделений Qяв(tн.в) при tн.в., расчетную интенсивность излучения Ерасч.кр.в. определяют для значения верхней критической температуры tкр.в и явных тепловыделений Qяв(tкр.в) при tкр.в, полученные измерением значения интенсивности излучения Eизм, сравнивают с расчетными требуемыми параметрами интенсивности излучения, причем соотношение Ерасч.tкр.н≤Еизм.min≤Еизм.max≤Ерасч.tкр.в moreover, the values of the apparent heat release Q Jav of a particular type and age (weight) of the animal, the surface temperature τ W are taken from the region of the homothermal or thermoneutral temperature zone, and the coefficient b mp and the radiation temperature of the room t r according to the technological design standards for a specific method of keeping animals and climatic parameters, the calculated radiation intensity E rasch.kr.n values determined for the lower critical temperature and t kr.n apparent heat release Q YaV (t kr.n) at t kr.n, pa countable radiation intensity E rasch.n.n determined to lower the neutral temperature t NN apparent heat release values and YaV Q (t NN) at t NN, the calculated radiation intensity E rasch.n.v determined values for the upper neutral temperature t nv and explicit heat release Q JAV (t NV ) at t NV , calculated radiation intensity E calc. value determined for the upper critical temperature t and apparent heat release kr.v YaV Q (t kr.v) at t kr.v obtained measurement values of the radiation intensity E rev, is compared with the calculated desired parameters of the radiation intensity, the ratio E rasch.tkr. n ≤E measurement min ≤E measurement.max ≤E calculation tcr
где Eизм.min - минимальное значение измеренной интенсивности излучения Еизм на обогреваемой площади,wherein E izm.min - minimum value of measured radiation intensity E edited in the heated area,
Еизм.max - максимальное значение измеренной интенсивности излучения Еизм на обогреваемой площади, E izm.max - the maximum value of the measured radiation intensity E edited in the heated area,
устанавливает благоприятную тепловую обстановку для содержания животных, соотношение Ерасч.tнн≤Еизм.min≤Еизм.max≤Ерасч.tнв устанавливает оптимально комфортную температурную обстановку для содержания животных, при соотношениях Еизм.min≤Ерасч.tкр.н<Еизм.max≤Ерасч.tкр.в, Еизм.min≤Ерасч.tкр.н≤Ерасч.tкр.в≤Еизм.max, Ерасч.tкр.н≤Еизм.min≤Ерасч.tкр.в≤Еизм.ma устанавливают относительно благоприятную температурную обстановку для содержания животных.establishes a favorable thermal environment for keeping animals, the ratio of E calc. tnn ≤E meas. min ≤E meas. max ≤E calc. tnv sets the optimum comfortable temperature for keeping animals, with the ratios E meas. min ≤E calc. tcr <E meas.max ≤E calculation tcrv , E meas. Min ≤E calculation tcrn ≤E calculation tcrv ≤E meas.max , E calculation tcrn ≤E meas. Min ≤E calc. tcr in ≤E meas. m establish a relatively favorable temperature environment for keeping animals.
Для конкретного возраста и вида животного определяют допустимые границы изменения климатических факторов внешней среды. Любой теплокровный организм при некоторой температуре внешней среды находится в полном температурном равновесии, при этом химические процессы, протекающие в тканях организма, обеспечивают его жизнедеятельность, и не тратится дополнительная энергия на поддержание нормальной температуры тела. При изменении условий внешней среды тепловой баланс организма нарушается, и животное реагирует увеличением или уменьшением скорости окислительных процессов, в результате которых вырабатывается тепло (Пантелеев П.А. Биоэнергетика мелких млекопитающих. М.: Наука, 1983; В.М. Юрков. Микроклимат животноводческих ферм и комплексов. М.: Россельхозиздат, 1985), при этом температура тела животного в пределах нижней критической температуры tкр.н и верхней критической температуры tкр.в (зона гомойотермии) поддерживается постоянной в результате химической терморегуляции. В границах термонейтральной зоны обмен веществ и продуцирование тепла осуществляется в минимальных размерах, в этом диапазоне животные дают наивысшие приросты (привесы). Зона гомойотермии Uг включает в себя термонейтральную область Uн, аналитически это выражается tт.н≤Uн≤tт.в ∈ tкр.н≤Uг≤tкр.в, где tн.н, tн.в - нижнее и верхнее значения границы температур термонейтральной зоны, tкр.н, tкр.в - нижняя и верхняя критическая температура гомойотермальной зоны.For a specific age and type of animal determine the permissible boundaries of changes in climatic environmental factors. Any warm-blooded organism at a certain temperature of the environment is in full temperature equilibrium, while the chemical processes in the tissues of the body ensure its vital activity, and additional energy is not spent on maintaining a normal body temperature. When environmental conditions change, the thermal balance of the body is disturbed, and the animal reacts with an increase or decrease in the rate of oxidative processes that generate heat (Panteleev P.A. Bioenergetics of small mammals. M: Nauka, 1983; V.M. Yurkov. Microclimate of livestock farms and complexes. M: Rosselkhozizdat, 1985), while the body temperature of the animal within the lower critical temperature t cr.n and the upper critical temperature t cr.v (the zone of homeothermy) is kept constant as a result of chemical oh thermoregulation. Within the boundaries of the thermoneutral zone, metabolism and heat production are carried out in minimal sizes, in this range animals give the highest gains (gains). The homeothermic zone U g includes a thermoneutral region U n , analytically this is expressed by t so called ≤U n ≤t tv ∈ t cr.n ≤U g ≤t cr.v , where t n.n , t n. c - the lower and upper values of the temperature boundary of the thermoneutral zone, t cr.n , t cr.v - the lower and upper critical temperature of the homeothermal zone.
В гомойотермальной области Uг имеет место диапазон значений теплопродукции Qж организма животного, часть которой расходуется на поддержания гомеостаза внутренней среды и теплообмен с окружающей средой, основной составляющей которой являются явные теплопотери Qяв, и включают в себя потери энергии конвекцией, излучением и кондукцией. Для конкретного вида и возраста (массы) животного вводится понятие средней удельной теплоотдачи с поверхности тела qуд=Qяв/Fж, тогда тепловое состояние организма животного будет соответствовать температурным параметрам зоны Uг при условии Qяв(tкр.н)/Fж>Qяв/Fж>Qяв(tкр.в)/Fж, т.е. организм будет нормально развиваться и адаптироваться к внешним условиям, если средняя удельная теплоотдача qуд не выйдет за указанные границы, это соответствует понятию первого условия комфортности. Основное требование при проектировании системы микроклимата в животноводческих помещениях заключается в создании таких тепловых условий в зоне обитания животных, которые обеспечат оптимальный тепловой комфорт в зонах отдыха и содержания животных, это соответствует основному обмену в термонейтральной области tн.н≤Uн≤tн.в. В реальных условиях на организм животного оказывают тепловое воздействие нагретые и охлажденные поверхности, в частности холодные полы, на которых располагаются животные, различные обогреватели лучистого, кондуктивного типа и др. или их сочетание. Определяющей величиной в этом случае является интенсивность qi=dQi/dFi теплообмена на наиболее невыгодно расположенной и чувствительной части поверхности животного dFi, на которую оказывают влияние нагретые или холодные поверхности в зоне обитания молодняка. Тепловой баланс должен быть таким, чтобы на любой элементарной площадке, рассматриваемой поверхности животного, значение интенсивности теплообмена qi не превышало предельных значений средней удельной теплоотдачи на границах зоны Uг.In the homoothermal region U g, there is a range of values of heat production Q g of the animal organism, part of which is spent on maintaining homeostasis of the internal environment and heat exchange with the environment, the main component of which is the apparent heat loss Q Jav , and include energy loss by convection, radiation and conduction. For the particular species and age (weight) of the animal introduces the concept of average specific heat with q = Q ud body surface YaV / F w, whereas the thermal state of the animal will correspond zone temperature parameters U r provided YaV Q (t kr.n) / F w> Q YaV / F w> Q YaV (t kr.v) / F w, i.e. the body will develop normally and adapt to external conditions, if the average specific heat transfer q beats does not go beyond the specified limits, this corresponds to the concept of the first comfort condition. The main requirement when designing a microclimate system in livestock buildings is to create such thermal conditions in the animal habitat that will provide optimal thermal comfort in the recreation and animal welfare areas, this corresponds to the main exchange in the thermoneutral region t n.n ≤U n ≤t n. c . In real conditions, heated and cooled surfaces, in particular cold floors, on which animals, various heaters of radiant, conductive type, etc., or a combination thereof, exert a thermal effect on the animal’s body. The determining value in this case is the heat transfer intensity q i = dQ i / dF i on the most disadvantaged and sensitive part of the animal surface dF i , which is influenced by heated or cold surfaces in the habitat of young animals. Heat balance must be such that for every elementary area, of the surface of the animal, the value of the intensity of heat transfer q i does not exceed the limit values of average specific heat at the boundaries of the zone U g.
В соответствии с изложенными положениями определяют условия теплового комфорта:In accordance with the above provisions determine the conditions of thermal comfort:
- относительно благоприятной будет такая общая температурная обстановка в зоне нахождения животных, которая соответствует гомойотермальной области температур tкр.н≤Uг≤tкр.в, при этом отдается все явное тепло, организм животного не испытывает перегрева или переохлаждения, а средняя удельная теплоотдача Qяв/Fж не превышает предельных значений средней теплоотдачи на границах области Uг - such a general temperature situation in the animal zone will be relatively favorable that corresponds to the homeothermal temperature range t cr.n ≤U g ≤t cr.v , all the apparent heat is given away , the animal’s body does not experience overheating or hypothermia, and the average specific heat transfer Q JAV / F W does not exceed the limit values of the average heat transfer at the boundaries of the region U g
Qяв(tкр.н)/Fж>Qяв/Fж>Qяв(tкр.в)/Fж., YaV Q (t kr.n) / F w> Q YaV / F w> Q YaV (t kr.v) / F w. ,
где Qяв(tкр.н) и Qяв(tкр.в) - явные тепловыделения животного при нижней критической температуры tкр.н и верхней критической температуры tкр.в гомойотермальной области [Вт], Fж - поверхность животного [м2], YaV where Q (t kr.n) YaV and Q (t kr.v) - obvious heat animal at a lower critical temperature and t kr.n upper critical temperature t kr.v gomoyotermalnoy region [W], F w - the surface of the animal [ m 2 ]
- благоприятной будет такая общая температурная обстановка в зоне нахождения животных, соответствующей гомойотермальной области температур tкр.н≤Uг≤tкр.в, при которой отдается все явное тепло, организм животного не испытывает перегрева или переохлаждения, и при этом удельная интенсивность теплоотдачи qi=dQi/dFi с различных участков тела животного не должны превышать предельных средних значений удельной теплоотдачи на границах гомойотермальной зоны Uг - such a general temperature situation in the zone of animals, corresponding to the homeothermal temperature range t cr.n ≤U g ≤t cr.v , in which all apparent heat is given off, the animal’s body does not experience overheating or supercooling, and at the same time the specific heat transfer rate, will be favorable q i = dQ i / dF i from different parts of the animal’s body should not exceed the limiting average values of the specific heat transfer at the boundaries of the homothermal zone U g
qi<Qяв(tкр.н)/Fж и qi>Qяв(tкр.в)/Fж,q i <Q YaV (t kr.n) / F w and q i> Q YaV (t kr.v) / F w,
аналитическое выражение благоприятного теплового комфортаanalytical expression of favorable thermal comfort
{Qяв(tкр.н)/Fж>Qяв(Uг)/Fж>Qяв(tкр.в)/Fж}∧{Qяв(tкр.н)/Fж>qi>Qяв(tкр.в)/Fж}; YaV {Q (t kr.n) / F w> Q YaV (U z) / F w> Q YaV (t kr.v) / F w} ∧ {Q YaV (t kr.n) / F w> q i> Q YaV (t kr.v) / F w};
- комфортной будет такая общая температурная обстановка в зоне нахождения животных, соответствующей области термонейтральных температур tн.н≤Uн≤tн.в, при которой отдается все явное тепло, не испытывая перегрева или переохлаждения и при этом средняя удельная теплоотдача- comfortable to such a general temperature conditions in animals finding the area corresponding to the area thermoneutral temperature t N NN ≤U ≤t NV at which heat is given to all apparent without experiencing overheating or overcooling and wherein the average specific heat transfer
Qяв/Fж не превышает предельных значений средней теплоотдачи на границах термонейтральной области Uн Q JAV / F W does not exceed the limit values of the average heat transfer at the boundaries of the thermoneutral region U n
Qяв(tн.н)/Fж>Qяв/Fж>Qяв(tн.в)/Fж., YaV Q (t NN) / F w> Q YaV / F w> Q YaV (t N.V.) / F w. ,
где Qяв(tн.н) и Qяв(tн.в) - явные тепловыделения животного при нижней температуры tн.н и верхней температуры tн.в термонейтральной зоны [Вт], YaV where Q (t NN) YaV and Q (t N.V.) - obvious heat animal at lower temperature t NN and upper temperature t N.V. thermoneutral zone [W],
и (∧) при этом удельная интенсивность теплоотдачи qi=dQi/dFi с различных участков тела животного не должны превышать предельных средних значений удельной теплоотдачи на границах области Uг, аналитическое выражение теплового комфорта имеет вид:and (∧) in this case, the specific heat transfer intensity q i = dQ i / dF i from different parts of the animal’s body should not exceed the limiting average values of the specific heat transfer at the boundaries of the region U g , the analytical expression of thermal comfort has the form:
{Qяв(tн.н)/Fж>Qяв(Uн)/Fж>Qяв(tн.в)/Fж}∧{Qяв(tкр.н)/Fж>qi>Qяв(tкр.в)/Fж}; YaV {Q (t NN) / F w> Q YaV (U n) / F w> Q YaV (t N.V.) / F w} ∧ {Q YaV (t kr.n) / F w> q i> Q YaV (t kr.v) / F w};
- оптимально комфортной будет такая общая температурная обстановка в зоне нахождения животных, соответствующей области термонейтральных температур Uн, при которой отдается все явное тепло, не испытывая перегрева или переохлаждения и при этом средняя удельная теплоотдача Qяв/Fж не превышает предельных значений средней теплоотдачи на границах термонейтральной области Uн - optimally comfortable will be such a general temperature situation in the zone where animals are located, corresponding to the region of thermoneutral temperatures U n , at which all apparent heat is released without experiencing overheating or overcooling and the average specific heat transfer Q jav / F w does not exceed the limit values of average heat transfer by the boundaries of the thermoneutral region U n
Qяв(tн.н)/Fж>Qяв(Uн)/Fж>Qяв(tн.в)/Fж., YaV Q (t NN) / F w> Q YaV (U n) / F w> Q YaV (t N.V.) / F w. ,
а удельная интенсивность теплоотдачи qi=dQi/dFi с различных участков тела животного не превышает предельных средних значений удельной теплоотдачи на границах области Uн, аналитическое выражение оптимального теплового комфорта имеет видand the specific heat transfer intensity q i = dQ i / dF i from different parts of the animal’s body does not exceed the limiting average values of the specific heat transfer at the boundaries of the region U n , the analytical expression of the optimal thermal comfort has the form
{Qяв(tн.н)/Fж>Qяв(Uн)/Fж>Qяв(tн.в)/Fж)}∧{(Qяв(tн.н)/Fж>qi>Qяв(tн.в)/Fж)}. YaV {Q (t NN) / F w> Q YaV (U n) / F w> Q YaV (t N.V.) / F w)} ∧ {(Q YaV (t NN) / F w > q i > Q jav (t n.v ) / F g )}.
При воздействии лучистых обогревателей в зоне обогрева (отдыха) второе условие комфортности должно ограничивать интенсивность теплообмена животного. Система лучистого обогрева должна обеспечивать радиационный баланс таким образом, чтобы любая элементарная площадка на поверхности животного на наиболее невыгодно расположенной к излучению части тела, отдавала излучением окружающим поверхностям в зависимости от возраста и вида животного тепловую энергию в пределах, определяемых благоприятной, комфортной и оптимально комфортной температурной обстановкой в зоне обогрева.When exposed to radiant heaters in the heating (resting) zone, the second comfort condition should limit the heat exchange rate of the animal. The radiant heating system should ensure radiation balance in such a way that any elementary area on the surface of the animal on the most disadvantageous part of the body located to the radiation, gives out radiation to the surrounding surfaces, depending on the age and type of the animal, thermal energy within the limits determined by a favorable, comfortable and optimally comfortable temperature the situation in the heating zone.
Уравнение лучистого теплообмена для элементарной площадки на поверхности животного имеет вид (Богословский В.Н. Строительная теплофизика. - М.: Высш. школа, 1982)The equation of radiant heat transfer for an elementary site on the surface of an animal has the form (Bogoslovsky V.N. Construction Thermophysics. - M.: Higher School, 1982)
qi=Cϕbм-п(τж-tr)-εE,q i = Cφb m-p (τ w -t r) -εE,
где С - приведенный коэффициент излучения (4.65 Вт/м2К4); ϕ - коэффициент облученности элементарной поверхности животного на ограждающие конструкции помещения (рад); bм-п=0.81+0.01τcp - поправочный температурный коэффициент, τср=0.5(τж+tr); tr - средняя температура ограждения помещения; ε - коэффициент поглощения излучения; Е - вектор энергетической облученности от излучателя или нагретых поверхностей и нормально направленный на рассматриваемую элементарную площадку (Bт/м2), τж - температура поверхности животного (°С).where C is the reduced emissivity (4.65 W / m 2 K 4 ); ϕ is the coefficient of irradiation of the elementary surface of the animal on the building envelope (rad); b n-m = 0.81 + 0.01τ cp - temperature correction coefficient, τ cp = 0.5 (τ w + t r); t r is the average temperature of the enclosure; ε is the radiation absorption coefficient; E is the vector of energy irradiation from the emitter or heated surfaces and normally directed to the considered elementary area (W / m 2 ), τ W is the surface temperature of the animal (° C).
Предельные значения облученности:Exposure limits:
для гомойотермальной зоны -for the homeothermal zone -
Eрасч.кр.н=(Cϕbм-п(τж(tкр.н)-tr)-Qяв(tкр.н)/Fж)/ε, Rasch.kr.n E = (Cφb m-p (τ w (t kr.n) -t r) -Q YaV (t kr.n) / F w) / ε,
Eрасчкр.в=(Cϕbм-п(τж(tкр.в)-tr)-Qяв(tкр.в)/Fж)/ε, Raschkr.v E = (Cφb m-p (τ w (t kr.v) -t r) -Q YaV (t kr.v) / F w) / ε,
где τж(tкр.н) и τж(tкр.в) - значения температуры поверхности животного при температуре tкр.н и tкр.в., Qяв(tкр.н) и Qяв(tкр.в) - явные тепловыделения животного при нижней критической температуры tкр.н и верхней критической температуры tкр.в гомойотермальной области [Вт],where τ W (t red ) and τ W (t red ) are the values of the surface temperature of the animal at a temperature of t red and t red , Q YaV (t kr.n) YaV and Q (t kr.v) - obvious heat animal at a lower critical temperature and t kr.n upper critical temperature t kr.v gomoyotermalnoy region [W]
для термонейтральной зоны -for the thermoneutral zone -
Eрасч.н.н=(Cϕbм-п(τж(tн.н)-tr)-Qяв(tн.н)/Fж)/ε, Rasch.n.n E = (Cφb m-p (τ w (t NN) -t r) -Q YaV (t NN) / F w) / ε,
Eрасч.н.в=(Cϕbм-п(τж(tн.в)-tr)-Qяв(tн.в)/Fж)/ε, Rasch.n.v E = (Cφb m-p (τ w (t N.V.) -t r) -Q YaV (t N.V.) / F w) / ε,
где τж(tн.н) и τж(tн.в) - значения температуры поверхности животного при температуре tн.н и tн.в термонейтральной зоны, Qяв(tн.н) и Qяв(tн.в) - явные тепловыделения животного при нижней границе температуры tн.н и верхней границе температуры tн.в термонейтральной зоны [Вт],where τ w (t NN) and τ w (t N.V.) - values of the surface temperature of the animal at the temperature t and t NN N.V. thermoneutral zone, Q YaV (t NN) YaV and Q (t nv ) - the apparent heat of the animal at the lower boundary of the temperature t n.n and the upper boundary of the temperature t n in the thermoneutral zone [W],
На фиг. 1. показаны результаты измерений распределения значений облученности Еизм. [Вт/м2] от источников инфракрасного обогрева ЛЭО-250 и ИКЗК на обогреваемой поверхности. По оси абсцисс показано расстояние от центральной оси подвеса облучателя, по оси ординат - значения облученности. Горизонтальными линиями отмечены расчетные значения интенсивности излучения Ерасч., соответствующим зонам гойотермальной Uг⊂Ерасчtкр.н…Eрасчtкр.в. и термонейтральной Uн⊂Ерасчtн.н…Eрасчtн.в. для телят. Значения Eизм,. заключенные в границах Ерасчtкр.н…Eрасчtкр.в. и Ерасчtн.н…Eрасчtн.в., определяют часть обогреваемой поверхности, где излучателями создаются условия для благоприятной, комфортной и оптимально комфортной температурной обстановки.In FIG. 1. shows the results of measurements of the distribution of the values of irradiation E meas. [W / m 2 ] from sources of infrared heating LEO-250 and IKZK on a heated surface. The abscissa axis shows the distance from the central axis of the irradiator suspension, the ordinate axis shows the irradiation values. The horizontal lines indicate the calculated values of the radiation intensity E calc. corresponding to the zones of the goyothermal U r ⊂ E calc. cr ... E calc. cr. and thermoneutral U n ⊂ E calculation n ... E calculation n. for calves. Values of E meas . enclosed within the boundaries of E ... E raschtkr.n raschtkr.v. and E calc . n ... E calc. , determine the portion of the heated surface where the radiators create conditions for a favorable, comfortable and optimally comfortable temperature environment.
Примеры (осуществления способа):Examples (of the method):
- для поросенка раннего возраста массой gж=1 кг, Fж=0.092(gж)2/3=0.092 м2; температура поверхности τж=29.0+0.22tв; термонейтральная зона - tн.н=28°C≤tв≤tн.в=30°C; гомойотермальная зона - tкр.н=26°C≤tв≤tкр.в=33°C; явные тепловыделения в зависимости от температуры среды Qяв(tв)=kqq, здесь kq=-0.0357tв+1.357 (Министерство сельского хозяйства Российской Федерации. Москва, 2009); q=5.9 Вт; климатические параметры окружающей среды - радиационная температура помещения tr=18°C.- for a young piglet weighing g f = 1 kg, F f = 0.092 (g f ) 2/3 = 0.092 m 2 ; surface temperature τ w = 29.0 + 0.22t in; thermoneutral zone - t н.н = 28 ° C≤t in ≤t н.в = 30 ° C; homoyothermal zone - t cr.n = 26 ° C≤t in ≤t cr.v = 33 ° C; explicit heat release depending on the temperature of the medium Q jav (t in ) = k q q, here k q = -0.0357t at +1.357 (Ministry of Agriculture of the Russian Federation. Moscow, 2009); q = 5.9 W; climatic parameters of the environment - the radiation temperature of the room t r = 18 ° C.
- для теленка массой gж=40 кг, Fж=0.104(gж)2/3=1.2 м2; температура поверхности τж=24.5+0.43tв; термонейтральная зона - tн.н=18°C≤tв≤tн.в=20°C; гомойотермальная зона - tкр.н=15°C≤tв≤tкр.в=25°C; явные тепловыделения в зависимости от температуры среды Qяв(tкр.н=15°C)=59.1 Вт, Qяв(tн.н=18°C)=52.2 Вт, Qяв(tн.в=20°C)=47.9 Вт, Qяв(tкр.в=25°C)=37.2 Вт, климатические параметры окружающей среды - радиационная температура помещения tr=10°C.- for a calf weighing g f = 40 kg, F f = 0.104 (g f ) 2/3 = 1.2 m 2 ; surface temperature τ w = 24.5 + 0.43t in; thermoneutral zone - t н.н = 18 ° C≤t в ≤t н.в = 20 ° C; homoyothermal zone - t cr.n = 15 ° C≤t in ≤t cr.v = 25 ° C; Explicit heat depending on the environmental temperature YaV Q (t kr.n = 15 ° C) = 59.1 watts, Q YaV (t NN = 18 ° C) = 52.2 watts, Q YaV (t N.V. = 20 ° C ) = 47.9 watts, Q YaV (t kr.v = 25 ° C) = 37.2 watts, climatic environmental conditions - radiation room temperature t r = 10 ° C.
Результаты расчетов сведены в таблице 1 - для поросят и табл. 2 для телят.The calculation results are summarized in table 1 for piglets and table. 2 for calves.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015102750A RU2608065C2 (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Method of determining and evaluating thermal conditions in zones of heating and keeping of young animals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015102750A RU2608065C2 (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Method of determining and evaluating thermal conditions in zones of heating and keeping of young animals |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015102750A RU2015102750A (en) | 2016-08-20 |
RU2608065C2 true RU2608065C2 (en) | 2017-01-12 |
Family
ID=56694763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015102750A RU2608065C2 (en) | 2015-01-29 | 2015-01-29 | Method of determining and evaluating thermal conditions in zones of heating and keeping of young animals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2608065C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115399294A (en) * | 2022-07-21 | 2022-11-29 | 扬州大学 | Dynamic determination method for liriomyza trifoliata imago CTmax |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1604296A1 (en) * | 1987-11-03 | 1990-11-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Method and apparatus for heating young animals |
SU1762829A2 (en) * | 1990-05-15 | 1992-09-23 | Хозрасчетная Фирма "Кварц" При Научно-Производственном Объединении "Союзмединформ" | Device for warming agricultural animals |
RU2326529C2 (en) * | 2004-03-16 | 2008-06-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) | Method of local heating using gas ir-burners in domestic animal and poultry growing technologies |
US7516905B2 (en) * | 2002-04-30 | 2009-04-14 | Novonix Corporation | Power control system for heating devices and method of providing a heated microenvironment within a larger environment |
US7934472B2 (en) * | 2009-09-03 | 2011-05-03 | Clyde Weatherford | Climate controlled pet shelter |
-
2015
- 2015-01-29 RU RU2015102750A patent/RU2608065C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1604296A1 (en) * | 1987-11-03 | 1990-11-07 | Всесоюзный научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства | Method and apparatus for heating young animals |
SU1762829A2 (en) * | 1990-05-15 | 1992-09-23 | Хозрасчетная Фирма "Кварц" При Научно-Производственном Объединении "Союзмединформ" | Device for warming agricultural animals |
US7516905B2 (en) * | 2002-04-30 | 2009-04-14 | Novonix Corporation | Power control system for heating devices and method of providing a heated microenvironment within a larger environment |
RU2326529C2 (en) * | 2004-03-16 | 2008-06-20 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) | Method of local heating using gas ir-burners in domestic animal and poultry growing technologies |
US7934472B2 (en) * | 2009-09-03 | 2011-05-03 | Clyde Weatherford | Climate controlled pet shelter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Обогрев сельских жилых и животноводческих помещений источниками инфракрасного излучения / Я.А. Кунгс, А.Г. Лапицкий и др.; под общ. Ред. Н.В. Цугленка. - Красноярск: Изд-во КрасГАУ, 2008 г. Растимешин С.А. Локальный обогрев молодняка животных (теория и технические средства), - М.: Агропромиздат, 1991 г. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015102750A (en) | 2016-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Warnecke et al. | The energetics of basking behaviour and torpor in a small marsupial exposed to simulated natural conditions | |
Bittner et al. | Effects of body size and melanism on the thermal biology of garter snakes (Thamnophis sirtalis) | |
Tao et al. | Temperature-humidity-velocity index for market-size broilers | |
Mount | The heat loss from new-born pigs to the floor | |
Mount et al. | The effects of ambient temperature and air movement on localized sensible heat-loss from the pig | |
RU2608065C2 (en) | Method of determining and evaluating thermal conditions in zones of heating and keeping of young animals | |
Morse | Radiant cooling | |
Andrade et al. | Evaluation of the surface temperature of laying hens in different thermal environments during the initial stage of age based on thermographic images | |
Genç et al. | Sensible and latent heat productions from broilers in laboratory conditions | |
Cengel et al. | Gas-vapor mixtures and air-conditioning | |
Seifert et al. | Review of thermostatic control valves in the European standardization system of the EN 15316-2/EN 215 | |
Papez et al. | Heating and ventilation in milking parlours. | |
JP2018141566A (en) | Radiation air-conditioning system | |
Mount et al. | A direct calorimeter for the continuous recording of heat loss from groups of growing pigs over long periods | |
Amaral et al. | Using sounds produced by pigs to identify thermoneutrality zones for thermal environment assessment ratios | |
Pinard et al. | Experimental study of a chimney enhanced heat emitter designed for internal renovation of buildings | |
RU2169461C1 (en) | Apparatus for controlling local heating in floor animal and bird keeping house | |
Kavolelis et al. | Effective cowshed insulating and ventilation system parameters | |
Edition | Glossary of terms for thermal physiology | |
Johnston et al. | Innovate UK Innovation Voucher Project–Oxypod® Device Test. | |
SU1690639A1 (en) | Method and apparatus for warming of farm animals | |
Gusman et al. | Control of the climate parameters inside greenhouses to defend workers health. | |
Coates et al. | A Constant-Temperature Room for Small-Scale Experiments with Young Chicks | |
da Silva | System Identification of a Radiant Ceiling Panel circuit and its surrounding environment | |
Polarczyk et al. | Large volume buildings: Calculations of heat losses due to conduction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170317 |