Демонстрационный термоэлектрически охлаждаемый мат для охлаждения свиноматок

Как поддерживать комфорт свиноматок в условиях потепления

По мере того как лето становится жарче, беременным и кормящим свиноматкам все труднее оставаться в прохладе внутри свинарников. При перегреве свиноматки хуже едят, производят меньше молока, а поросята растут медленнее или погибают. Оснащение всего сарая системами с охлаждаемой водой дорого и сложно, особенно для старых ферм. В этом исследовании рассматривается более простая идея: автономный охлаждающий мат, на котором может лежать свиноматка, предназначенный для отведения тепла от её тела с помощью тех же небольших твердотельных устройств, что используются для охлаждения электроники.

Простая мысль: охлаждать пол, а не весь сарай

В отличие от людей, свиньи плохо потеют, а крупные современные свиноматки выделяют много тепла. Они большую часть времени проводят лежа, кормя приплод, поэтому пол — естественное место для отвода тепла от тела. Ранее показали, что пластины с водяным охлаждением помогают, но такие системы требуют прокладки охлаждаемой воды по всему сараю. Авторы поставили цель создать автономный мат для охлаждения свиноматки, который можно было бы просто поставить в существующие боксы без новой разводки труб. Их конструкция циркулирует воду под металлической рифлёной площадкой, на которой лежит свиноматка, а затем охлаждает эту воду компактными термоэлектрическими устройствами — модулями Пельтье, — прикреплёнными к радиатору с вентилятором.

Как был построен и испытан новый охлаждающий мат

Команда сначала определила, какая часть тела свиноматки сильнее всего нагревает пол, делая тепловые снимки свиноматок, лежавших на резиновых матах в тёплом оксигеновочном помещении. Выяснилось, что наиболее горячей была средняя часть живота и область вымени, поэтому алюминиевый мат был спроектирован и размещён так, чтобы целенаправленно охватывать эту зону. Под рифлёной металлической поверхностью алюминиевые трубки пропускают воду несколькими проходами. Эта вода подаётся в компактный охлаждающий блок, установленный сбоку от корыта. Внутри блока модули Пельтье отводят тепло от холодной металлической пластины, контактирующей с водой, передают его в оребрённый радиатор, а вентиляторы выдувают нагретый воздух в помещение. Поскольку система локализована, она охлаждает свиноматку непосредственно, не требуя охлаждения всего сарая.

Испытания в реальном сарае с перегретыми свиноматками

Исследователи провели два небольших испытания в теплом помещении для опороса, в каждом из которых использовали одну свиноматку с охлаждающим матом и рядом одну свиноматку без мата в качестве контроля. В обоих испытаниях мат работал в жаркую погоду при постоянной записи температур и расхода воды. Мат отводил порядка 366–395 ватт тепла при потреблении около 110 ватт электрической мощности, что обеспечивает коэффициент полезного действия, сходный или лучше, чем у некоторых ранее описанных систем с водяным охлаждением пола. При типичных допущениях о выработке тепла свиноматкой мат мог отводить значительную долю тепла, производимого 260-килограммовой свиноматкой. Некоторые наблюдения были обнадеживающими: в одном испытании охлаждаемая свиноматка лучше сохраняла массу тела, а её поросята отъелись при более высоком среднем весе. Однако поскольку на каждое лечение приходилась лишь одна свиноматка, различия в температуре тела, частоте дыхания и потреблении корма нельзя считать убедительным доказательством пользы.

Контролируемые испытания в камере для уточнения деталей

Чтобы лучше понять поведение мата без сложностей рабочего сарая, командa переместила устройство в климатическую камеру, настроенную на жаркие и влажные летние условия. Вместо живого животного использовали две электрические грелки, имитирующие тепло свиноматки. Были проведены два сценария: с нижней частью мата, открытой для воздуха камеры, и с нижней частью, утеплённой. В обоих случаях при включении охлаждающего блока поверхность мата и температура воды быстро падали. При изоляции низа поверхность мата охладилась почти на 12 градусов Цельсия по сравнению с примерно 5 градусами без изоляции, так как меньше тепла уходило в помещение. Общее отведение тепла в этих камерных испытаниях было ниже, чем в сарае, просто потому что искусственный источник тепла был меньше, чем настоящая свиноматка.

Что это означает для фермеров и животных

Это демонстрационное исследование показывает, что автономный термоэлектрически охлаждаемый мат может отводить существенное количество тепла с участка контакта тела свиноматки с полом, потребляя умеренную электрическую мощность и не требуя линий охлаждаемой воды. Мат показал характеристики охлаждения в том же диапазоне, что и более сложные пластины с водяным охлаждением, при этом его легко разместить в существующих боксах. Ранние признаки указывают, что он может помочь поддерживать состояние свиноматки и способствовать росту поросят, но результаты по благополучию животных пока смешанные и основаны на слишком малом числе животных, чтобы быть окончательными. Авторы приходят к выводу, что необходимы более крупные и реплицируемые полевые испытания, чтобы подтвердить, может ли эта технология надёжно улучшать комфорт свиноматок, их продуктивность и показатели поросят, а также чтобы доработать конструкцию с помощью моделирования для практического применения на ферме.

Цитирование: 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

Ключевые слова: охлаждение свиноматок, тепловой стресс, термоэлектрический мат, благополучие свиней, микроклимат в сарае