Cырость в улье нетерпима, она источник многих неприятностей. С этим согласны все. Как ее удалять? Вот тут и начинаются разногласия. Одни считают главным средством вентиляцию, другие полагаются на влагоемкость улья и дупла, третьи надеются на диффузию паров воды на дно улья. Как ввести этот спор в рамки обоснованных аргументов вместо эмоций? Для этого нужно воспользоваться той работой, которая была проделана применительно к нашему собственному жилищу для обеспечения его комфортности и нашла отражение в справочной литературе.
I. ВЕНТИЛЯЦИЯ. Всегда ли она может обеспечить удаление всей образующейся влаги? Замечу, чем больше вентилируется улей, тем больше тратят пчелы энергии (тепла) на нагрев проходящего воздуха, тем больше потребляют меда, а следовательно, и производят влаги! Так какой же процесс при этом преобладает, производство воды или ее удаление? Для ответа на вопрос проведем «показательный расчет». Из-за отсутствия результатов реальных измерений опираться будем на предположение о возможных параметрах входящего и выходящего из улья воздуха. Первоначальную оценку проведем с учетом крайних, трудных условий зимовки, представляющих наибольший интерес для понимания физических взаимосвязей.
Предположим, что температура t и относительная влажность а для входящего воздуха составляют t1 = –40°C и а1 = 50%, для выходящего — t2 = –2°C и а2 = 70% соответственно. В этом случае 1 м3 воздуха при относительной влажности 100% содержит 0,09 и 3,78 г воды соответственно при температурах –40 и –2°С. При выбранной относительной влажности воздуха он уносит из улья 2,65 г воды на 1 м3. На нагревание 1 м3 воздуха необходима энергия
где Сp — удельная теплоемкость воздуха, 1 Дж/г*град; m — масса 1 м3 воздуха.
На какое количество энергии можно рассчитывать при выделении из меда 2,65 г воды? Энергоемкости меда (11300 кДж/кг) и выделенной воды (680 г воды/1 кг меда) позволяют установить, что W2 = 44,0 кДж. Получается, что на нагревание 1 м3 поступившего воздуха нужно 49 кДж энергии, а извлечь из этого воздуха и меда мы сможем только 44 кДж! Таким образом, расход энергии на вентиляцию больше прихода, причем без учета расхода тепла через стенки улья! Все тепло уйдет только на вентиляцию и даже на это его не хватит! Назовем этот эффект вентиляционным кризисом. При таком режиме влажность в улье растет при увеличении уровня вентиляции. Кризис наступает, если коэффициент вентиляционных потерь К = W1/W2>1. В нашем случае К = 49 кДж/44 кДж = 1,1. Он был введен в журнале «Пчеловодство» (№4, 1999) при анализе затрат не энергии, а мощности, как это сделано мной. Физический смысл этого коэффициента не зависит от того, рассматривается ли отношение мощностей или соответствующих энергий, и определяется свойствами только воздуха и меда. Достаточно суровые начальные условия (t2 = –40°C) взяты для более яркой иллюстрации явления. Но нечто подобное можно ожидать и при совершенно реальных морозах –20 и –30°С. Из той же статьи следует, что при этих температурах К = 0,5 – 0,7. Следовательно, более половины тепла уходит на вентиляцию. С учетом потерь тепла через стены улья можно предположить, что пчелы замерзнут, если температура окажется ниже «критической». Ведь возможности производства тепла семьей пчел, как и любым другим живым существом, ограниченны. Таким образом, при больших морозах вентиляция не только не спасает положение, но и может его усугубить.
При температуре выше –10°С, К<0,3 и потери тепла на вентиляцию относительно невелики. Это значит, что поступающий воздух действительно может удалить всю образующуюся влагу ценой малых затрат тепла при разумном подборе уровня вентиляции. Но тем не менее сквозняк не может быть произвольным ни при каких условиях. Напрашивается вывод, что при больших морозах надо резко ограничить вентиляцию. Но хватит ли при этом пчелам воздуха для дыхания? В атмосфере гнезда содержание углекислого газа не превышает 4% относительно всей массы воздуха, что согласуется с данными измерения концентрации углекислого газа внутри зимующего клуба. Один 1 м3 воздуха с плотностью 1,29 кг/м3 содержит кислорода 296 г (23%), а углекислого газа 51,6 г (4%). Руководствуясь расчетами согласно химической реакции, для выделения 51,6 г углекислого газа необходимо 35,2 г глюкозы и 37,5 г кислорода. При этом выделится 21,1 г воды. Принимая во внимание, что реальный мед содержит 20% воды, получим, что его необходимо 44 г, а воды выделится 29,9 г. Это значительно больше, чем может вынести «на себе» 1 м3 воздуха (2,65 г). Следовательно, для дыхания пчелам будет достаточно всего 0,09 м3 воздуха. Таким образом, расход воздуха на дыхание в нашем примере более чем в 10 раз меньше расхода на вентиляцию.
Следовательно:
1. При зимовке на воле при низких температурах возможен вентиляционный кризис — замерзание пчел из-за поступления холодного воздуха с малой влагоемкостью. В этом режиме сырость в улье растет при увеличении уровня вентиляции.
2. Тепловой баланс резко улучшается при сокращении вентиляции и использовании внутренней влагоемкости (ж-л «Пчеловодство» №1, 2000; №4, 1999). Сухая древесина улья, моховые подушки также в значительной мере спасают положение (ж-л «Пчеловодство» №5, 2000).
3. Так как расход воздуха на дыхание у пчелиной семьи примерно в 10 раз меньше его расхода на удаление влаги, то при больших морозах можно сильно сократить вентиляцию без опасения, что пчелы задохнутся.
4. Для надежного обеспечения зимовки необходимо научиться измерять расход, температуру и влажность проходящего через улей воздуха. Средства контроля этих величин сейчас не применяются и пчеловоды подбирают необходимый минимум уровня вентиляции методом проб и ошибок.
Л.Г.СУХОДОЛЕЦ
Москва
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
