حصيلة إثبات المفهوم: حصيرة تبريد حراري كهربائي لإناث الخنازير

الحفاظ على راحة الأمهات من الخنازير في عالم يزداد دفئًا

مع ارتفاع درجات الصيف، تكافح إناث الخنازير الحوامل والمرضعات (السُّوْز) للبقاء باردة داخل الحظائر. عندما ترتفع حرارة السُّوْز، تقل شهيتها، وينخفض إنتاج الحليب، وينمو صغارها بوتيرة أبطأ أو قد تموت بعض الخنازير الصغيرة. تعديل الحظائر بأكملها لتضم أنظمة مياه مبردة مكلف ومعقد، خصوصًا في المنشآت القديمة. تستكشف هذه الدراسة فكرة أبسط: حصيرة تبريد مستقلة يمكن للسُّوْز الاستلقاء عليها، مصممة لسحب الحرارة من جسمها باستخدام نفس الأجهزة الصلبة الصغيرة التي تُستخدم في تبريد الإلكترونيات.

فكرة بسيطة: تبريد الأرضية، لا الحظيرة بأكملها

على خلاف البشر، لا تستطيع الخنازير العرق بكفاءة، والسُّوْز الحديثة الثقيلة تولد قدرًا كبيرًا من الحرارة. تقضي معظم وقتها ممددة أثناء الرضاعة، لذا تصبح الأرضية مكانًا طبيعياً لإزالة حرارة الجسم. أظهرت أعمال سابقة أن صفائح معدنية مبردة بالماء قد تساعد، لكن هذه الأنظمة تتطلب توصيل مياه مبردة إلى أنحاء الحظيرة. سعى المؤلفون إلى بناء حصيرة تبريد قائمة بذاتها يمكن وضعها في الحظائر القائمة دون تمديد مواسير جديدة. تصميمهم يدفع الماء تحت لوح معدني مخصص للاستلقاء، ثم يبرّد هذا الماء باستخدام أجهزة ثيرموإلكترونية مدمجة—المعروفة بوحدات بيلتييه—المثبتة على مبرد مزود بمروحة.

كيف بُنيت الحصيرة الجديدة واختُبرت

حددت الفريق أولاً أي جزء من جسم السُّوْز يسخن الأرضية أكثر عن طريق التقاط صور حرارية لسُّوْز مستلقية على حصائر مطاطية في غرفة فروِّ. وجدوا أن منطقة منتصف البطن والثدي كانت الأكثر سخونة، فصُمم لوح الألومنيوم وحُدد حجمه وموقعه لاستهداف تلك المنطقة. تحت السطح المعدني المهيأ، تحمل أنابيب ألومنيوم الماء في عدة دوائر. يتدفق هذا الماء إلى وحدة تبريد مدمجة مركبة على جانب الحظيرة. داخل تلك الوحدة، تسحب وحدات بيلتييه الحرارة من لوح معدني بارد متلامس مع الماء، وتنقلها إلى مبرد ذي زعانف، وتدفع مراوح الهواء المُدفأ إلى الغرفة. لأن النظام محلي، فإنه يبرد السُّوْز مباشرة دون الحاجة إلى تبريد الحظيرة بأكملها.

تجارب في حظائر فعلية مع سُّوْز مُجهدة حراريًا

أجرى الباحثون تجربتين صغيرتين في غرفة فروِّ، كل تجربة استخدمت سُّوْز واحدة مع حصيرة تبريد وسُّوْز مجاورة بدون حصيرة كضابطة. في كلتا التجربتين، عملت الحصيرة خلال الطقس الحار بينما سُجلت درجات الحرارة وتدفقات الماء باستمرار. أزالت الحصيرة مقدارًا من الحرارة يتراوح تقريبًا بين 366–395 واط مستخدمة نحو 110 واط من القدرة الكهربائية، مما أعطى معامل أداء مشابهًا أو أفضل من بعض أنظمة تبريد الأرضية القائمة على الماء السابق ذكرها. وفق افتراضات نموذجية عن إنتاج السُّوْز للحرارة، يمكن للحصيرة أن تزيل نسبة كبيرة من الحرارة التي تنتجها سُّوْز تزن 260 كيلوجرامًا. كانت بعض النتائج المبكرة مشجعة: في تجربة واحدة، حافظت السُّوْز المبردة على وزن جسمها بشكل أفضل وفطمت صغارها بوزن متوسط أعلى. ومع ذلك، وبما أن كل معالجة ضمت سُّوْزًا واحدة فقط، لم يكن بالإمكان تفسير الفروق في درجة حرارة الجسم ومعدل التنفس وتناول العلف كدليل قاطع على الفائدة.

اختبارات في غرفة متحكم فيها لفحص التفاصيل

لفهم أفضل لكيفية تصرف الحصيرة بعيدًا عن تعقيدات الحظيرة العملية، نقل الفريق الحصيرة إلى غرفة مناخية مضبوطة عند ظروف صيفية حارة ورطبة. بدلًا من حيوان حي، استخدموا وسادتين كهربائيتين للتسخين لمحاكاة حرارة جسد السُّوْز. أداروا سيناريوهين: أحدهما مع قاع الحصيرة مكشوف إلى هواء الغرفة، والآخر مع قاع معزول. في كلتا الحالتين، عند تشغيل وحدة التبريد، انخفضت درجات حرارة سطح الحصيرة والماء بسرعة. مع القاع المعزول، انخفض سطح الحصيرة بنحو 12 درجة مئوية مقابل حوالي 5 درجات بدون عزل، لأن تسريب الحرارة إلى الغرفة كان أقل. كان إجمالي إزالة الحرارة في هذه الاختبارات أقل من تلك في الحظيرة، ببساطة لأن مصدر الحرارة الصناعي كان أصغر من السُّوْز الحقيقية.

ما معنى هذا للمزارعين والحيوانات

تُظهر هذه الدراسة الإثباتية أن حصيرة تبريد مستقلة ثيرموإلكترونيًا يمكن أن تسحب كمية كبيرة من الحرارة من المنطقة التي يتلامس فيها جسم السُّوْز مع الأرض، باستخدام قدرة كهربائية معتدلة ودون الحاجة إلى خطوط مياه مبردة. قدمت الحصيرة أداء تبريد في نفس نطاق صفائح الماء المعقدة مع سهولة التركيب داخل الحظائر القائمة. تشير الدلائل الأولية إلى أنها قد تساعد في الحفاظ على حالة جسم السُّوْز ودعم نمو الصغار، لكن نتائج رفاهية الحيوان لا تزال مختلطة ومبنية على عدد قليل جدًا من الحيوانات لتكون حاسمة. يستنتج المؤلفون أن هناك حاجة إلى تجارب ميدانية أكبر ومكررة لتأكيد ما إذا كانت هذه التكنولوجيا تحسّن راحة السُّوْز وإنتاجيتها وأداء الصغار بشكل موثوق—ولتحسين التصميم عبر النمذجة حتى يصبح عمليًا للاستخدام اليومي في المزارع.

الاستشهاد: Pan, J., Shah, S.B., Leonard, S.M. et al. Proof-of-concept thermoelectrically cooled sow-cooling mat. Sci Rep 16, 11821 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42237-0

الكلمات المفتاحية: تبريد الإناث, إجهاد حراري, حصيرة ثيرموإلكترونية, رفاهية الخنازير, مناخ الحظيرة