Дек, 2015
18

Воздухообмен в улье

Опубликовал: Petr_MS

Воздухообмен в улье

Процесс вентиляции в улье во время зимовки интересует многих пчеловодов, так как воздухообмен — один из главных факторов, определяющих хорошую зимовку пчелиных семей. Этой теме посвящено много опубликованных работ (Корж В.Н. Основы пчеловодства. — Ростов н/Д, 2010; Жаров В.Г. Бывает вентиляция избыточной? // Пчеловодство. — 2007. — №10). Авторами применялись различные подходы при рассмотрении данного вопроса, при этом предлагались практические рекомендации по оптимизации микроклимата в улье пчел на основе своих наблюдений.

Зима 2012/13 г. с выпадением большого количества снега в Подмосковье и многодневными весенними дождями, способствующими образованию твердой ледовой корки, показала, как важно обеспечить нормальный воздухообмен пчелиным семьям в ульях, находящихся под снегом. Для этого необходимо обеспечить приточно-вытяжную вентиляцию в ульях, а также важно вовремя оказать помощь в ее восстановлении из-за влажных осадков. Многие семьи пчел могут погибнуть, если недооценить или неправильно организовать воздухообмен.

Рассмотрим микроклимат в улье пчел при зимовке с использованием известных физических зависимостей и соотношений, а также на их основе проанализируем условия, при которых он может оптимально поддерживаться в улье. Понимание процессов и физических законов регулирования микроклимата и воздухообмена пчелиного улья позволит пчеловодам правильно организовать зимовку пчелиных семей и не допустить их гибель в этот сложный период.

Микроклимат в улье пчел прежде всего определяется показателями влажности и температуры. Повышенная влажность неблагоприятно сказывается как на самом процессе зимовки пчел из-за повышенной теплоемкости влажного воздуха и потерь тепла на его нагревание, так и на качестве незапечатанного меда. Мед при наличии избыточной влаги, насыщаясь, закисает и становится непригодным для зимующих пчел.

Известно, что воздух, максимально насыщенный влагой, имеет относительную влажность, равную 100%. Ее масса в воздухе по законам физики зависит от температуры. С понижением температуры ее количество уменьшается, а с повышением возрастает. Количество влаги, которая поступает в улей с воздухом, является небольшим. Даже при 100%-ной влажности ее содержится всего 5 г на 1 м³ при 0°С, а при -15°С соответственно 1 г. При отрицательных температурах количество влаги, которая может находиться в объеме воздуха, резко сокращается, и он становится более сухим.

Определяющим количеством влаги в улье является выдыхаемая пчелами метаболическая вода. В клубе выделяется 39 г. воды при расходе меда пчелами 58 г. в сутки. Воздух, находящийся в улье и поступающий в него, не может поглотить такое количество влаги. Но паровая фаза, имея очень малую плотность, активно удаляется через верхние вентиляционные проходы улья и пористый утеплитель. При падении температуры ниже 0°С в той зоне, где находится влага, она может конденсироваться и затем при определенных условиях превратиться в иней, а впоследствии и в лед.

Для расчета необходимого воздухообмена следует знать количественный состав выделяемых клубом газов и потребляемое количество кислорода. В воздухе кислорода содержится 21% по объему, остальной состав занимают азот (78%) и инертные газы (1%) (влаги содержится десятые доли процента). Азот воздуха имеет свойство инертного газа. Он связывает кислород, который очень активен в свободном виде, и не участвует в окислительных реакциях.

Потребляемая пчелами глюкоза соединяется с кислородом воздуха, образуя воду и углекислый газ СО₂. Для химической реакции углеводов можно рассчитать необходимое количество воздуха, исходя из протекания химической реакции окисления глюкозы. При окислении 1 кг меда (0,8 кг глюкозы и фруктозы) требуется 0,856 кг кислорода. Воздуха, в состав которого входит кислород, необходимо 3,7 кг. Азот при этом составляет 2,85 кг, а в сутки соответственно 0,165 кг. Суточный расход воздуха, необходимый пчелам, составляет 0,215 кг или по объему 0,165 м³ при плотности воздуха р=1,293 кг/м³. При этом выделяется при расходе 1 кг меда 1,18 кг СО₂ и 0,48 кг воды. С учетом потребления 0,2 кг воды, находящейся в меде, количество выделяемой пчелами воды составляет 0,68 кг. Зная удельные плотности газов, можно определить их объемы и рассчитать их концентрации.

Расчеты химической реакции окисления глюкозы показывают, что продукты жизнедеятельности состоят по массе из 23% СО₂ и 20% паров воды, при этом азота выделяется 57%. В течение суток при расходе меда пчелами 58 г. за 24 ч, исходя из химической реакции окисления глюкозы, выделяется 68 г. СО₂. При плотности СО₂ р=1,977 г/л получим его объем (V3=0,035 м³), что сопоставимо с объемом улья в зимних условиях.

Суммарный объем воздуха и выделяемых газов в сутки с учетом азота составляет 0,332 м³. При объеме улья 0,04 м³ кратность воздухообмена составляет 8,3, то есть в течение суток его объем должен быть заменен в жилище почти 8 раз для нормальной жизнедеятельности клуба пчел. Если суточный расход меда увеличится на 20%, то суммарный объем воздуха и выделяемых газов, а следовательно, и воздухообмен также увеличатся на эту же величину.

Выдыхаемые пчелами газы находятся по законам физики в состоянии смеси. Данную смесь при вентиляции разбавляет поступающий воздух. Из смеси газов может выделиться только вода, если ее концентрация превышает допустимую величину насыщения. Разные концентрации продуктов жизнедеятельности в различных точках улья свидетельствуют лишь о неравномерном процессе смешения газов и влиянии поступающего в жилище свежего воздуха на этот процесс.

При слабой вентиляции концентрация газов возрастает, о чем свидетельствуют результаты замеров СО₂ (Корж В.Н. Основы пчеловодства. — Ростов н/Д, 2010). Клуб пчел старается получить как можно больше свежего воздуха и располагается напротив летка, где наибольшая концентрация кислорода. Плотность свежего воздуха у корки клуба с температурой 10°С составляет 1,25 кг/м³, в его центре -1,18 кг/м³, то есть ниже, чем плотность смеси газов, выдыхаемых пчелами. Вследствие этого он поднимается вверх по продухам клуба (плотность азота 1,25 кг/м³, а СО₂ 1,977 кг/м³).

Выдыхаемая пчелами смесь газов при вентиляции может выходить через верхние вентиляционные отверстия в утеплении улья или удаляться через верхний леток. Для прохода свежего воздуха и выпуска смеси газов, образовавшейся при дыхании пчел, клуб имеет продухи. Если открыт только нижний леток, то все описанные выше физические процессы такие же, за исключением того, что холодный воздух, имея плотность при -15°С 1,34 кг/м³, а при 0°С 1,3 кг/м³, сначала поступает в нижнюю часть улья, а затем, согреваясь и уменьшая свою плотность, поднимается к клубу.

При значительных отрицательных температурах и плохом утеплении ульев выделяемая пчелами влага конденсируется на стенках, превращаясь в иней, а затем в лед. Это в первую очередь зоны стыка стенок улья, подверженные большему промерзанию, и зоны выхода воздуха из него в верхней части. И если нет продолжительных зимних оттепелей, при которых он может растаять и стечь в низ улья, то поверхность обмерзания может разрастаться и дальше. При сокращении гнезда пчел и утеплении боковых поверхностей улья утеплителем можно сократить тепловые потери клуба пчел в улье и не допустить его промерзания.

Необходимо учитывать, что в утепленном жилище даже при значительных отрицательных температурах внешнего воздуха в верхней части, а также у задней стенки всегда поддерживается температура, при которой пары воды с газами, не конденсируясь, могут свободно удаляться через верхние продухи.

Опыт пчеловодов в северных регионах говорит о том, что плохое утепление семей в условиях длительных сильных морозов может приводить к оледенению внутри улья и гибели пчел в этих условиях.

При хорошем воздухообмене в улье СО₂ в воздухе содержится около 2%. Такая концентрация наблюдается в начале и в конце зимовки при температуре воздуха 0°С.

Исследования ряда авторов показывают, что концентрация СО₂ в ходе зимовки может увеличиваться более чем в 3 раза, и она неравномерна по всей части улья. При этом падает концентрация кислорода. Это говорит о том, что воздухообмен также неравномерен по объему улья.

В литературе имеются сведения, что электрообогрев на дне улья способствует снижению углекислоты и влажности. По-видимому, он из-за дополнительного подогрева смеси газов улучшает воздухообмен в гнезде и снижает влажность воздуха, предотвращая образование инея при отрицательных температурах. Но электрообогрев следует применять очень осторожно и при определенных температурных условиях.

Хорошую зимовку пчелам можно обеспечить утеплением улья и достаточным, правильно организованным воздухообменом. Все рассмотренные факторы в той или иной степени влияют на воздухообмен в улье, определяют ход зимовки, и поэтому пчеловоду необходимо учитывать их, готовя пчел к зимним условиям. Понимание физико-химических процессов, происходящих в улье, позволит пчеловоду избежать явных ошибок в сложный зимний период, принять правильное решение и избежать потерь.