1.1 Санитарно-гигиенические требования к строительным конструкциям
Свиноводческие здания, как и здания других типов, должны в максимальной степени удовлетворять функционально технологическим, техническим, экономическим и архитектурным требованиям.
Основные конструктивные элементы животноводческих помещений подразделяют на несущие и ограждающие.
Ограждающие элементы (наружные и внутренние стены, полы, перегородки, заполнение оконных и дверных проёмов) защищают внутренние помещения от атмосферных воздействий. С их помощью внутри зданий поддерживаются требуемые температурно-влажностные и акустические условия, а также отделяются помещения друг от друга.
Ограждающие элементы должны быть защищены от повышенной влажности и выпадения конденсата (водонепроницаемыми пленочными покрытиями — резинобитумные мастики, латексные смеси, полиэтиленовые покрытия и пр.).
Ограждающие конструкции с большим коэффициентом теплоотдачи и низким термическим сопротивлением не обеспечивают необходимой сохранности тепла в помещении, вследствие чего температура воздуха в нем понижается, что обусловливает интенсивную потерю тепла организмом животных и снижение продуктивности. Применение ограждающих конструкций с повышенными теплотехническими качествами в свиноводческих помещениях вполне оправдано как с гигиенической, так и с экономической точек зрения. В таких помещениях сохраняются оптимальный температурно-влажностный режим и другие показатели микроклимата. Широко применяют облегченные конструкции из новых строительных материалов заводского изготовления с малой теплопередачей и повышенным коэффициентом термического сопротивления — легкие бетоны, многослойные бетонные панели, ячеистый полистирол и др.
Конструкции здания должны быть построены из недорогих, но прочных материалов, с долговечностью, то есть со сроком службы, не менее 50—100 лет и достаточной степенью огнестойкости.
Несущие конструктивные элементы здания (фундамент, стены, каркас, пол и перекрытия) воспринимают силовые, температурные, вертикальные и горизонтальные нагрузки, возникающие от массы оборудования, людей, снега, собственной массы конструкций, действия ветра и т.д. Несущие элементы здания в совокупности образуют несущий остов. Несущие элементы должны обладать прочностью, долговечностью, сопротивляемостью к воздействию факторов окружающей среды, что обеспечивает прочность всего сооружения.
Для создания комфортных условий животным строительные конструкции для помещения следует строить из материалов с низкой теплопроводностью. Нахождение животных в зданиях из железобетонных конструкций (стены, пол, потолок) в зимний период всегда ведёт к увеличению теплопотерь организмами путём радиации, а в сильно нагреваемых помещениях летом — к перегреву и тепловому удару.
1.2 Значение микроклимата, факторы его формирования и теплообмен между животными и окружающей средой
Перевод животноводства на промышленную основу, создание крупных животноводческих комплексов характеризуется значительной концентрацией
большого числа животных в помещении, требует блокировки зданий и увеличения их вместимости. Это предъявляет особо строгие требования к созданию оптимального микроклимата, который на современном этапе имеет первостепенное значение для сохранности и высокой продуктивности животных при меньших затратах корма на единицу продукции.
Микроклимат (от греч. mikros — малый + климат) — комплекс физических факторов окружающей среды в ограниченном пространстве, оказывающий влияние на тепловой обмен организма.
В животноводстве под микроклиматом понимают прежде всего климат помещений для животных, который определяют как совокупность физического состояния воздушной среды, его газовой, микробной и пылевой загрязненности с учетом состояния самого здания и технологического оборудования. Иными словами, микроклимат — это метеорологический режим закрытых помещений для животных, в понятие которого входят температура, влажность, химический состав и скорость движения воздуха, запыленность, освещенность и т. д. Оптимальный микроклимат способствует увеличению продуктивности животных, снижению расхода кормов на получение единицы продукции, положительно влияет на сохранение здоровья животных. Микроклимат в помещениях зависит от местного (зонального) климата и времени года, термического и влажностного сопротивления ограждающих конструкций зданий, состояния вентиляции, степени освещения и отопления помещений, состояния канализации и качества уборки навоза, технологии содержания животных, их видового и возрастного состава, уровня теплопродукции. Основные параметры микроклимата животноводческих помещений регламентируются нормами технологического проектирования.
На значительной части территории нашей страны длительность периода с отрицательными температурами составляет 45...70% времени года. Период со средними суточными температурами –10°С и ниже длится от 100 дней в центральной нечерноземной полосе и Западной Сибири до 170...180 дней в Восточной Сибири. При длительном содержании свиней в помещениях без выгулов в условиях почти полной ограниченности движений создание оптимального микроклимата приобретает первостепенное значение.
Потенциальная производительность животных из-за неудовлетворительных зоогигиенических условий нередко используется лишь на 20...30%, сокращается срок жизни животных. Поэтому создание оптимального микроклимата в промышленном животноводстве является важнейшим резервом увеличения производства продуктов высокого качества. Кроме того, оно имеет и важное значение для продления срока службы зданий и технологического оборудования, а также для улучшения условий труда обслуживающего персонала.
Источником образования энергии, необходимой для жизнедеятельности и образования тепла в организме, служат корма; в критических же ситуациях расходуются резервы тела животных. Энергия макроэргов, образующихся из белков, жиров и углеводов корма, только на 50—60% использует энергию кормов. Выполняя механическую работу, организм расходует на нее только 40% энергии макроэргов. Остальные 60% превращаются в тепло, рассеиваясь в организме, что служит для него важным источником теплопродукции. Выделением тепла сопровождаются постоянно протекающие в организме процессы синтеза белков, переноса ионов (Na, К и др.), особенно в мышцах и нервах. Следовательно, не вся освобождаемая в организме энергия сразу превращается в тепло. Но в конечном итоге вся выполненная в организме работа, все виды энергии переходят в тепловую.
Наряду с процессами образования тепла в организме постоянно происходят его потери. Однако организм использует только часть его. Если среда, окружающая животное, холодная, то потери тепла могут возрасти до размеров, невыгодных организму. При высоких температурах воздуха окружающей среды возможности организма увеличить отдачу тепла физическим путем еще более ограничены.
Процесс теплорегуляции имеет огромное значение для организма животного. Под теплорегуляцией понимают способность организма адаптироваться к высоким и низким температурам среды, поддерживая температуру тела на постоянном уровне. Механизм теплорегуляции с одной стороны, заключается в повышении или уменьшении образования тепла в организме, а с другой — в увеличении или уменьшении отдачи его в окружающую среду. Первую часть, зависящую от изменений энергетического обмена, называют химической теплорегуляцией, а вторую, связанную с рассеиванием тепла из организма, — физической.
У взрослых животных повышение температуры окружающей среды сопровождается усилением энергетического обмена, так как при этом происходит учащение дыхания и кровообращения, потоотделения. Однако у молодняка, с хорошо выраженной с первых дней жизни химической терморегуляцией, при повышении температуры воздуха не всегда увеличивается энергетический обмен, чаще происходит уменьшение потребления кислорода. Основные механизмы животных сохранения теплового равновесия в условиях гипертермии — учащенное дыхание, транссудация, при этом наблюдается отказ от корма. При перегревании у животных отмечается учащенное поверхностное дыхание, что вызывает застойные явления в легких, ухудшение питания легочной ткани, что вдет к развитию воспаления легких. При перегревании нарушается барьерная функция желудочно-кишечного тракта и микрофлора из кишечника может поступать в кровяное русло, резко снижая бактерицидную активность крови и тем самым снижая общую резистентность организма. Различают две формы перегревания: хронический застой теплоты и тепловой удар. Острое перегревание сопровождается гиперемией слизистых оболочек, одышкой, учащением пульса, возбуждением, появлением дрожи, шаткой походки, пенистого истечения изо рта, наступлением коматозного состояния.
На снижение температуры окружающей среды, как взрослые, так и новорожденные животные реагируют увеличением потребления кислорода. Химическая терморегуляция у свиней в условиях высоких температур проявляется слабо, а температурный гомеостаз у них обеспечивается хорошо развитой физической терморегуляцией. Следовательно, животные лучше приспособлены к пониженным температурам воздуха, чем к повышенным. Это обусловлено особенностями химической терморегуляции, строением кожи и кровеносных сосудов. В условиях низких температур теплопродукция увеличивается за счет поедания большого количества корма и повышения мышечной активности животного. При продолжительном действии холода снижается содержание гликогена в печени и тканях, глюкозы в крови, наступает ослабление организма и снижение его резистентности. При длительном воздействии на организм крайне низких температур наступает переохлаждение (гипотермия) организма. Развивается угнетение, сонливость, снижение обменных процессов и основных функций организма. При локальном воздействии низких температур может произойти обморожение тканей кожи, конечностей, ушей, мошонки у хряков
Хорошее физиологическое состояние и высокая продуктивность животных возможны при условии сохранения теплового равновесия организма (соответствия образования тепла его потерям). Обычно такое состояние не сопровождается напряжением теплорегуляции. Однако оно сохраняется только при оптимальных микроклиматических условиях: температуре, влажности, скорости движения воздуха и радиационной температуре (средневзвешенной температуре поверхностей, окружающих животное). Микроклимат во многом может способствовать или препятствовать эффективности функционирования физиологических механизмов сохранения или отдачи тепла организмом, то есть физической терморегуляции.
Взрослые животные при оптимальных микроклиматических условиях отдают тепло: конвекцией и радиацией — примерно по 25—30%, проведением — до 15%, испарением с кожи — до 6—7% (рис. 1). Остальные 15—20% тепла животные теряют на нагревание пищи и воды (около 6—8%), вдыхаемого воздуха и испарение воды в легких (около 5 и 9%), а также с калом, мочой, молоком (около 0,7—1%). Основные пути потери тепла организмом связаны с кожей — около 80%. Однако взаимоотношения между вышеперечисленными путями значительно меняются в зависимости от микроклиматических условий (температуры). Так, потери тепла излучением зависят от разницы между температурой кожи тела животного и радиационной температурой.
Рис. 1.
Для создания комфортных условий животным помещения для их содержания следует строить из материалов с низкой теплопроводностью. Нахождение животных, особенно молодняка, в зданиях из железобетонных конструкций (стены, пол, потолок) в зимний период всегда ведет к увеличению теплопотерь организмами путем радиации, а в сильно нагреваемых помещениях летом — к перегреву и тепловому удару.
При потере тепла проведением возможны два пути: соприкосновение тела животного с окружающим воздухом — конвекция — и с предметами (пол, стена, перегородки) — кондукция. Ведущее место занимает конвекция. Потери тепла конвекцией прямо пропорциональны разности между температурой кожи и воздуха. При низких температурах воздуха отдача тепла конвекцией и радиацией возрастает. Повышение температуры воздуха ведет к снижению потерь тепла конвекцией, а при температуре 32—35˚С, равной температуре кожи животного, — к их прекращению. Увеличение скорости движения воздуха способствует повышению потерь тепла конвекцией. Однако воздух, движущийся с большой скоростью, не успевает нагреваться у тела животного и ненамного усиливает потери тепла организмом. Но большие скорости ветра оказывают раздражающее действие на животных.
Накопление влаги в воздухе приводит к возрастанию теплоусвояемости влажного воздуха. Поэтому теплопотери организма животного за единицу времени здесь будут повышены по сравнению со средой с сухим воздухом. Такой же большой теплоусвояемостью обладают полы из бетона, керамических плиток и иных теплопроводных материалов. Кондуктивные теплопотери организма животных (особенно молодняка) при содержании на таких полах, если они влажные и не покрыты подстилкой, в несколько раз выше, чем на деревянных.
В поддержании постоянной температуры тела организма сельскохозяйственных животных отдаче тепла конвекцией и радиацией принадлежит основная роль. Значительные потери тепла связаны с испарением пота с поверхности тела животного, поэтому с повышением температуры внешней среды, приближением ее значений к температуре тела за счет испарения является единственно возможным путем. Данный путь для очень эффективен, но только в том случае, если имеются условия для испарения пота. У свиней потовые железы расположены на ограниченных участках тела, поэтому основное испарение происходит через открытый рот, при учащенном дыхании.
В связи с тем, что усиление движения воздуха повышает потери тепла конвекцией и испарением, при высоких температурах среды его следует считать благоприятным фактором. Это используют в практике и увеличивают вентиляцию животноводческих помещений в летний период.
Безветренная погода при высокой температуре воздуха (особенно влажного) ухудшает теплоотдачу организма, способствует перегреву. Значительные скорости движения воздуха при пониженной его температуре и повышенной влажности резко усиливают потери тепла, в том числе испарением, и могут привести к простудным заболеваниям.
При оптимальном (комфортном) микроклимате создаются наилучшие условия для функционирования сложных и постоянно действующих механизмов терморегуляции.
Функционирование системы терморегуляции служит примером обеспечения гомеостаза организма в условиях постоянных и тесных взаимоотношений его с динамичной средой. Регуляция теплообмена в организме животных кроме теоретического имеет большое практическое значение.