Prototypowa termoelementowa mata chłodząca dla loch

Utrzymanie komfortu loch w ocieplającym się świecie

Wraz z coraz gorętszymi latami lochy w ciąży i karmiące nie radzą sobie z utrzymaniem chłodu w budynkach. Gdy lochy się przegrzewają, jedzą mniej, produkują mniej mleka, a prosięta rosną wolniej albo giną. Modernizacja całych obór z instalacjami z zimną wodą jest kosztowna i skomplikowana, zwłaszcza w starszych obiektach. W tym badaniu zbadano prostszy pomysł: samodzielną matę chłodzącą, na której locha może się położyć, zaprojektowaną tak, by usuwać ciepło z jej ciała przy użyciu tych samych niewielkich urządzeń półprzewodnikowych, które chłodzą elektronikę.

Prosty pomysł: schłodzić podłogę, a nie całą oborę

W odróżnieniu od ludzi, świnie słabo się pocą, a masywne współczesne lochy wytwarzają dużo ciepła. Spędzają większość czasu leżąc podczas karmienia miotu, więc podłoga jest naturalnym miejscem do odbierania ciepła z ciała. Wcześniejsze badania pokazały, że chłodzone wodą metalowe płyty mogą pomóc, ale takie systemy wymagają rozprowadzenia schłodzonej wody po całej oborze. Autorzy postawili sobie za cel zbudowanie niezależnej maty chłodzącej, którą można by włożyć do istniejących stanowisk bez nowych instalacji. Ich projekt cyrkuluje wodę pod metalową płytą, na której leży locha, a następnie schładza tę wodę za pomocą kompaktowych urządzeń termoelektrycznych — modułów Peltiera — przymocowanych do radiatora z wentylatorem.

Jak zbudowano i przetestowano nową matę chłodzącą

Zespół najpierw zidentyfikował, która część ciała lochy najbardziej ogrzewa podłogę, wykonując obrazy termiczne loch leżących na gumowych matach w ciepłym kojcu porodowym. Stwierdzili, że najgorętszym obszarem jest środkowa część brzucha i okolica wymienia, więc aluminiowa mata została wymiarowana i ustawiona tak, by obejmować tę strefę. Pod fakturowaną metalową powierzchnią rurki aluminiowe transportują wodę w kilku obiegach. Ta woda trafia do kompaktowej jednostki chłodzącej zamontowanej z boku stanowiska. Wewnątrz tej jednostki moduły Peltiera pobierają ciepło z zimnej metalowej płyty stykającej się z wodą, przekazują je do żebrowanego radiatora, a wentylatory wyrzucają ogrzane powietrze do wnętrza pomieszczenia. Ponieważ system jest zlokalizowany, chłodzi bezpośrednio lochę, bez potrzeby schładzania całej obory.

Próby w rzeczywistej oborze z lochami zestresowanymi cieplnie

Naukowcy przeprowadzili dwa małe eksperymenty w kojcu porodowym, w każdym używając jednej lochy z matą chłodzącą i jednej sąsiedniej lochy bez maty jako kontroli. W obu próbach mata pracowała podczas upałów, a temperatury i przepływy wody były rejestrowane ciągle. Mata usuwała rzędu 366–395 watów ciepła, zużywając około 110 watów mocy elektrycznej, dając współczynnik wydajności porównywalny lub lepszy niż niektóre wcześniejsze systemy chłodzenia podłogowego z wodą. Przy typowych założeniach dotyczących produkcji ciepła przez lochę, mata mogła usunąć znaczną część ciepła wytwarzanego przez lochę o masie 260 kg. Niektóre sygnały były zachęcające: w jednej próbie locha korzystająca z chłodzenia lepiej utrzymała masę ciała, a jej prosięta odsadzono przy wyższej średniej masie. Jednak ponieważ w każdej grupie była tylko jedna locha, różnice w temperaturze ciała, częstości oddechów i pobraniu paszy nie mogą być uznane za ostateczne dowody korzyści.

Testy w komorze kontrolowanej, by zbadać szczegóły

Aby lepiej zrozumieć zachowanie maty bez złożoności działającej obory, zespół przeniósł ją do komory klimatycznej ustawionej na gorące, wilgotne warunki letnie. Zamiast żywego zwierzęcia użyto dwóch elektrycznych podkładów grzewczych, aby naśladować ciepło ciała lochy. Przeprowadzono dwa scenariusze: jeden z odsłoniętym spodem maty wystawionym na powietrze komory, i drugi ze spodem zaizolowanym. W obu przypadkach po włączeniu jednostki chłodzącej powierzchnia maty i temperatura wody szybko spadły. Przy spodzie izolowanym powierzchnia maty schłodziła się o prawie 12 stopni Celsjusza w porównaniu do około 5 stopni bez izolacji, ponieważ mniej ciepła uciekało do pomieszczenia. Całkowite usuwanie ciepła w tych testach komorowych było niższe niż w oborze, po prostu dlatego, że sztuczne źródło ciepła było mniejsze niż prawdziwa locha.

Co to oznacza dla rolników i zwierząt

To badanie dowodowe pokazuje, że samodzielna mata chłodząca oparta na technologii termoelektrycznej może odprowadzać istotną ilość ciepła z miejsca styku ciała lochy z podłogą, przy użyciu umiarkowanej mocy elektrycznej i bez konieczności instalowania rur z zimną wodą. Mata zapewniła wydajność chłodzenia w tym samym zakresie co bardziej skomplikowane płyty z chłodzeniem wodnym, a jednocześnie łatwo mieści się w istniejących stanowiskach. Wczesne obserwacje sugerują, że może pomóc w utrzymaniu kondycji lochy i wspierać wzrost prosiąt, ale wyniki dotyczące dobrostanu zwierząt są nadal mieszane i oparte na zbyt niewielkiej liczbie zwierząt, by były rozstrzygające. Autorzy wnioskują, że potrzebne są większe, powtórzone badania terenowe, aby potwierdzić, czy ta technologia może niezawodnie poprawić komfort loch, produktywność i wyniki prosiąt — oraz aby dopracować projekt przez modelowanie, tak by był praktyczny do codziennego stosowania na farmie.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: chłodzenie loch, stres cieplny, mata termoelektryczna, dobrostan świń, klimat w oborze