Расход корма и вентиляция зимой

0 ТОЧКА ЗРЕНИЯ
Известно, что процесс передачи тепла от зимнего клуба пчел внутренней поверхности стенки улья и от наружной поверхности улья окружающей среде может быть описан уравнениями конвективного и лучистого (радиацией) теплопереноса. Доля тепла, передаваемого радиацией, составляет более 50 %, поэтому отыскание путей уменьшения этих потерь может быть полезным при решении задачи сокращения расхода корма пчелами во время зимовки.

0 ТОЧКА ЗРЕНИЯ
Известно, что процесс передачи тепла от зимнего клуба пчел внутренней поверхности стенки улья и от наружной поверхности улья окружающей среде может быть описан уравнениями конвективного и лучистого (радиацией) теплопереноса. Доля тепла, передаваемого радиацией, составляет более 50 %, поэтому отыскание путей уменьшения этих потерь может быть полезным при решении задачи сокращения расхода корма пчелами во время зимовки.

К приемам, уменьшающим радиационный перепое тепла в наших условиях, можно отнести: применение экранов из материалов с большой отражательной способностью (например, алюминиевой фольги), окраска ульев соответствующими красками.

Для выявления эффекта уменьшения теплопереноса мы выполняли эксперименты на уменьшенных моделях улья.

Модель улья № 1 — неокрашенный деревянный ящик с отъемными дном и потолком, сделанные из сосновой сухой доски толщиной 30 мм. Наружные размеры 255X200X265 мм. Между корпусом и дном, корпусом и потолком сделано уплотнение — прокладка из поролона толщиной 10 мм (рис. 1).

Внутри ящика-модели находится стальной бачок (100Х140ХН0 мм), в который перед опытом заливают 1,4 л подогретой воды. Бачок закрывается деревянной крышкой из доски толщиной 30 мм, в которой укреплены держатель для лабораторного термометра (цена деления 0,1 °С) и ножки электронагревателя мощностью до 25 Вт. Сам нагреватель и нижняя часть термометра находятся в воде.

Во время опытов измеряли температуру воды в бачке, температуру в помещении — окружающей среде, где стояла установка, силу тока (I) и напряжение (и) на нагревателе; ИСПОЛЬЗОВаЛИ ис1очник постоянного тока типа Б5-21, амперметр и вольтметр типа Э-59

Согласно полученным данным определяли мощность нагревателя (Л/), то есть потери тепла моделью улья в окружающую среду при примерно постоянной разности температур Д1—1—^ж=20 °С, где I — температура воды в бачке, (ж — температура окружающей среды. Гак как практически выдержать постоянной разность температур было трудно, ввели поправку л 20 и тогда потери тепла в окружающую среду будут определяться формулой
Л/ = шЛ, Вт.

Сначала вычислили собственные потери тепла моделью улья № 1 в окружающую среду Они оказались равны Мл = = 7,15 Вт. После этого на модель улья надевали снаружи или вставляли внутрь экраны из алюминиевой фольги и вновь определяли потери тепла №э.

 

Экраны крепили к стенкам, потолку и полу с помощью канцелярских кнопок. Никаких специальных прокладок между листами фольги не было

Модель улья № 2 была двухстенной, то есть деревянный каркас из реек 20ХЮ мм обшивали снаружи и изнутри оргалитом толщиной 5 мм. Между листами оргалита сделали воздушный зазор 20 мм. Внешние и внутренние размеры совпадали с размерами модели № 1 Методика эксперимента такая же

Собственные потери тепла этой модели оказались равными ^>2 = 8,65 Вт, что больше показателей, полученных на модели № 1 В зазор между стенками можно было вставлять экраны.

Всего провели более 100 опытов Опыт считался законченным, если в течение двух часов температура не изменялась. Модели улья стояли на лабораторном столе. Влияние прямого солнечного излучения исключено

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Схема установки: 1 — потолок; 2 — наружный экран; 3 — внутренний экран; 4 — корпус модели улья; 5 — бачок с водой; 6 — пол; 7 — термометр; 8 — нагреватель; 9 — амперметр; 10 — вольтметр; И — источник постоянного тока.

 

 

1 Z 3 U 5 6 7

 

Число экранов N

Рис. 2.

 

Отдача тепла в окружающую среду моделью улья в зависимости от числа экранов из алюминиевой фольги: I — экраны установлены снаружи модели № 1; 2 — экраны установлены внутри модели № 1; 3 — экраны установлены снаружи и внутри модели № 1; 4 — экраны установлены в полой стенке, потолке и полу модели № 2; 5 — экраны установлены снаружи, внутри и в полой стенке, потолке и полу модели № 2.

 

 

 

 

На рис 2 показаны результаты опытов Кривые 1, 2, 3 получены на модели улья № 1, кривые 4 и 5 — на модели № 2. По оси абсцисс откладывали число экра нов, используемых при проведении опытов, по оси ординат — отношение NJN0, где N0 — собственные потери тепла моделью улья в окружающую среду, а М> — потери тепла той же моделью, полученные при постановке экранов.

Кривая  характеризует потери тепла в окружающую среду моделью улья № 1 в зависимости от числа экранов, ограждающих улей снаружи. Увеличение числа экранов более трех существенно не уменьшает отдачу тепла в окружающую среду, она мало уменьшается с ростом п и может быть принята Ni\\=0,78Noi, то есть экономия тепла около 22 %.

Кривая 2 получена при установке экранов внутри модели улья № 1 — экраны ставили между стенкой бачка и внутренней поверхностью стенки модели Здесь не наблюдается стабилизации значения N,/N0 и после седьмого экрана. При семи экранах отдача тепла моделью улья составляет N2 = 0,65^01, то есть экономия тепла 35%.

Кривая 3 характеризует отдачу тепла в окружающую среду в зависимости от установки экранов и внутри и снаружи модели улья № 1 Под значением п условно принимается удвоенное число экранов, то есть если гс — 7, то это означает, что установлено 7 экранов внутри улья и 7 снаружи Как видно, отдача тепла в окружающую среду уменьшилась значительно При п= 7 (всего 14 экранов) /Vs3=0,53 Nol. Экономия тепла 47 %

Кривая 4 получена при установке экранов внутри полых стенок, потолка и дна модели улья № 2. Она проходит ниже кри вой /, и при п — 7 экономия тепла 25 %.

Кривая 5 характеризует отдачу тепла в окружающую среду моделью № 2 при установке экранов одновременно снаружи, внутри и в полых стенках, потолке и дне модели № 2. Под п здесь условно прини мается утроенное число экранов, например, если п = 7, то это значит, что всего установлен 21 экран Экономия тепла здесь достигает 57 %

Таким образом, больший эффект экранирования проявляется при больших разностях температур и при больших значениях числа экранов В следующих опытах мы определяем влияние окраски модели улья на отдачу тепла в окружающую среду.

Опыты проводились на модели № 1 Результаты сравнивались с вышеприведенными, полученными на неокрашенной модели.

Применение алюминиевой краски (алюминиевая пудра + олифа) привело к экономии примерно 7 % тепла, титановые белила съэкономили около 1 %, а сурик, сине-зеленая и черная краска увеличили расход тепла на 4—6 %

Полученные нами экспериментальные данные о влиянии экранов из алюминиевой фольги на теплообмен модели улья с окружающей средой можно перенести на практику Для этого воспользуемся формулой, учитывающей добавочное термическое сопротивление («Пчеловодство» № 9, 1991),

Д С — добавочный расход корма, необходимый для компенсации тепловых потерь ульем с пчелами во время зимовки; 0 = 3,2 м^-К/\'Вт — полное термическое сопротивление улья; ДОб — добавочное термическое сопротивление улья, в данном случае термическое сопротивление экранов или краски По определению

 Я — термическое сопротивление модели улья  — модели № 1 И — модели № 2); / = 0,343 м2 — площадь наружной поверхности модели улья, Д/ = = 20 °С — разность температур стенки бачка-нагревателя и окружающей среды; Ыо — собственные потери тепла модели улья (М>, — модели № 1 и N02 — модели № 2), Nэ — потери тепла моделью _ улья, экранированной алюминиевой фольгой

Правые части уравнения известны, решая их, находим:

Я * = 0,96 м2- К/Вт; /Й = 0,79 м2-К/Вт, Дэ|= 0,27 м2« К/Вт;

Яэ2 = 0,53 м2• К/Вт; Яэз = 0,88 м2-К/Вт; £,4 = 0,25 м2- К/Вт, #э5=1,1 м2- К/Вт.

Здесь определяли в соответствии с кривыми рис. 2 для числа экранов п = 7

Как видим, собственные термические сопротивления моделей ульев близки к единице, то есть полученные нами результаты (см. рис. 2) с небольшой корректировкой могут быть использованы для расчетов потерь тепла таких объектов, как жилой дом, дача, баня, павильон для пчел и т. д. В этих сооружениях собственные термические сопротивления также близки к единице. Собственное термическое сопротивление улья равно 3,2 м2-К/Вт, то есть в три с лишним раза больше, чем у моделей улья, поэтому эффект от применения экранов будет существенно ниже При п — 7 экранам получаем соответствующую экономию корма во время зимовки (пять кривых):

^1=7,8%; ^£ = 14,3%; ^=21,7%, Д<?5 = 25,3 %.

Эффект экранирования тепла уменьшился в два-три раза по сравнению с показателями первоначальной модели улья.

Применение алюминиевой краски вместо темной (сине-зеленой, сурика, черной) также уменьшает примерно в три раза потери тепла и создает экономию корма около 4 %, а по сравнению с белой — всего 2 %.

Пример 1. Потолок и боковые стенки улья экранированы полностью. Для этого ставят шесть — восемь экранов внутри и снаружи, что вполне достижимо, так как и потолок, и диафрагмы съемные Перед-няи и задняя стенки улья экранированы снаружи. Дно не экранировано. Полагаем, что все элементы ограждения улья — потолок, дно, передняя, задняя и боковые стенки — равноценны с точки зрения передачи тепла в окружающую среду Тогда экономия тепла — корма равна

3 Оз _2_А£, 101 = О ^ я -1 = - у 2.17+ ±7,8 + 0=-13,4 %,

что при зимовке на воле в Московской области ((7 = 15 кг) составляет экономию корма за зимовку

Д б = 0,134 б = 0,134  15^2 кг. Пример 2. На потолок и боковые стенки (на диафрагмы) поставлено изнутри по шесть — восемь экранов Экономия тепла — корма в этом случае равна 4-М.З + +0=—7,15 %.

что при зимовке на воле в Московской области составит Д0 = 0,0715-15= 1,07 кг корма

Модели экранировки, описанные выше, используются автором статьи при зимовке пчел на воле в течение ряда лет (для сильных семей — пример 2, для слабых — 1)

Применение белой краски вместо темной (сине-зеленой, черной или сурика) дает экономию тепла — корма во время зимовки в Московской области 2 % (0,3 кг корма); алюминиевой краски вместо темной (сине-зеленой, сурика, чер ной) — 4 % тепла (0,6 кг корма за время зимовки), алюминиевой краски вместо белой — 2 % (0,3 кг корма за время зимовки) .

Эффект использования экранов из фольги будет выше, если их делать качественно, так, чтобы листы фольги не касались друг друга, как это имеет место в нашем случае Естественно, это приведет к удорожанию конструкции экранов, а возможно, и улья.

Таким образом, применение экранов из алюминиевой фольги и окраска ульев алюминиевой краской должны согласно нашим экспериментальным и расчетным данным уменьшать расход кормов во время зимовки пчел Необходимо только помнить, что при применении внутренних экранов надо иметь хорошую вентиляцию улья, так как способность древесины улья впитывать влагу и понижать тем самым влажность воздуха в улье ограничена

Еще один фактор, определяющий качество зимовки пчел,— вентиляция. Как известно, она определяется расположением и числом вентиляционных окон

Нижеприведенные исследования мы проводили на экспериментальной установке, схема которой представлена на рис. 1 и модели улья № 1

Расчеты выполняли при расположении вентиляционных окон в дне модели улья, потолке и одновременно и в дне, и в потолке. Размер окон изменялся от нуля (///г=0) до максимального    где / — площадь окна, ,Р — площадь просвета корпуса модели улья).

Эффективность вентиляции оценивали по увеличению потерь тепла моделью улья в окружающую среду На рис. 3 показаны результаты этих опытов На оси абсцисс отмечали относительную величину окна Цр, а на оси ординат — относительные потери тепла    где ANB — добавочные потери тепла за счет вентиляции; М>1 — собственные потери модели улья (для модели № 1, как указано выше, /Уо1 = 7,15 Вт)

 

Результаты, представленные кривой /, получены для случаев, когда площадь окна изменяли в дне модели улья. Эффект вентиляции невелик, изменение относительных потерь тепла происходит практически линейно от 0 при = 0 до 0,18 при ///7= 1, то есть как при полностью удаленном дне.

Кривая 2 характеризует потери тепла при открытом окне в потолке модели улья (окно в полу закрыто). Зависимость, как видим, также почти линейная В этом случае максимальные потери тепла будут при ///= 1 (то есть когда потолок полностью снят). Они равны =^±=0,47

Кривая 3 характеризует потери тепла при одновременно открытых окнах и в дне, и в потолке модели улья (величины площадей окон одинаковы). Зависимость здесь будет почти линейна на небольшом участке, примерно до ///*" = 0,1, далее она становится криволинейной. Максимальные потери тепла будут прн ///г = 1 (то есть когда полностью сняты и потолок, и дно модели), при этом ^—=0,94.

Рис. 3. Влияние величины и расположения вентиляционных окон на эффект вентиляции модели улья.

1 — вентиляция через окна в дне; 2 — вентиляция через окна в потолке; 3 — вентиляция через окна, расположенные в дне и потолке одновременно; 4 — потери тепла у модели без дна, потолка и стен.

 

На рис. 3 условно приведена кривая 4 (фактически это одна точка), которая бы-
тносительный размер ^/Р Вентиляционного окна

л а получена при условии, что у бачка-нагревателя не было ни дна, ни потолка и не было стен, это такая модель улья, когда улья практически нет, как если бы пчелы, например, зимовали на ветках дерева Потери тепла в этом случае со-

ставили —=1.20, то есть возросли на

120 % по сравнению с моделью улья без вентиляционных окон.

Практически мы имеем дело с вентиляцией в ульях при сравнительно малых окнах, при //^^0,1, и где зависимости (кривые /, 2, 3) линейны Эффективность вентиляции при открытых окнах в дне, потолке и одновременно в дне и потолке будет равна примерно 1:3:20. Таким образом, вентиляция при окнах в потолке эффективнее, чем при окнах в дне, в три раза; при окнах и в потолке, и в дне эффективнее, чем при окнах только в дне, в 20 раз.

Очевидно, полученные на модели результаты не могут быть перенесены один к одному на реальные ульи с пчелами как для условий зимовки, так и для летнего

времени. Необходимо учитывать отличие модели от реального улья (геометриче ские, биологические, газодинамические и другие показатели) Предварительный грубый анализ и сравнение с результатами вентиляции, полученными иными способами, позволяют предположить, что потери тепла за счет вентиляции в реальном улье будут примерно в два раза больше, чем представленные на рис. 3.

Соотношения между тремя видами вентиляции (через дно, через потолок и дно и потолок одновременно), вероятно, не изменятся. Ими можно воспользоваться как в зимнее, так и и летнее время, при организации вентиляции в ульях при переездах, при пересылке пчел в пакетах, с целью усиления воздухообмена гнезд пчел в жаркую погоду. При этом необходимо учитывать, что в реальных условиях на дне и потолке будут сетки, которые уменьшат просвет в окнах

А. Д. ТРИФОНОВ

143500. Московская обл , г. Истра ул. Юбилейная д 11 кв 69

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *