Представим: полый шарообразный сосуд с отверстиями снизу и сверху мгновенно помещён в воду. Понятно, что более плотная и тяжёлая вода будет входить в нижнее отверстие и вытеснять менее плотный воздух. Рис. 1.
Аналoгичная картина с клубом в улье. Его температура выше, чем вокруг него, cоответственно плотность воздуха внутри меньше, чем снаружи, и потому холодный воздух вытесняет тёплый. Вследствие этого к пчёлам поступает кислород, а из клуба выносятся пары метаболической воды и углекислый газ. Охладившись под потолком и под давлением непрерывно выходящего из клуба потока, использованный воздух опускается вдоль стенок вниз, где вновь подсасывается внутрь клуба. Рис. 2.
Но в отличие от сосуда в воде, в улье этот процесс повторяется снова и снова.
Однако со временем будет нарастать влажность и концентрация СО2, пчёлы израсходуют кислород и задохнутся. Чтобы этого не случилось, и нужно постоянное обновление воздуха в улье, т.е. вентиляция.
Чаще всего для входа и выхода воздухообменных потоков используются летки. (Рис. 3) Высокое подрамочное пространство исключает непосредственный контакт клуба с входящим уличным воздухом. Т.к. в улье обычно температура несколько выше, чем на улице, то наружный воздух, как более холодный и тяжёлый, растекается по дну и оказывается снизу, под ульевым воздухом. Когда под рамками 1-2см, воздух с улицы в начале зимовки нaпрямую поступает в клуб.
Примечательно, что независимо от расположения летков и вентиляционных отверстий, воздух в клуб поступает только снизу, поскольку в этом месте снаружи клуба давление наибольшее, а внутри наибольшее разрежение. Для входа свежего воздуха и выхода использованного в клубe существуют разрыхления снизу и сверху.
Воздухообмен сквозь боковые поверхности клуба незначителен из-за плотной корки. Толщина и плотность корки делают также несущественным воздухообмен за счёт диффузии.
Движение воздуха сквозь гнездо (сквозь клуб и вдоль улочек) определяется мощностью клуба, а это величина конечная и небольшая, поэтому опасаться избыточной вентиляции нет оснований. Излишним может быть только принудительный воздухообмен (ветер, электрообогрев в улье). У естественной вентиляции всего две градации – достаточная и недостаточная.
Вентиляция не может быть только приточной или только вытяжной: вытяжка не может существовать без притока и наоборот, и потому любая вентиляция – приточно-вытяжная.
Все её разновидности укладываются в одну из трёх схем:
1. Снизу – вверх (нижний леток – гнездо – верхний леток или проём сверху или воздухопроницаемое верхнее утепление) (Рис. 3).
Чтобы влагa, содержащaяся в воздухе, покидающем гнездо, удалялась из улья и не конденсировалась в подкрышном пространстве, оно должно иметь вентиляционные отверстия, лучше щелевые, во всех четырёх стенках подкрышника по 30 см.кв. каждое. Крыша не должна лежать на верхнем утеплении, в зимовнике лучше обойтись без неё.
Пунктирная линия на рис. 3 показывает потоки, возникающие при недостаточной вентиляции. Следствием бывает повышенная влажность, закисание мёда, наледь по углам, плесень на свободных от пчёл рамках и т.п.
Некоторые пчеловоды считают, что расположение летков, верхнего и нижнего, в одной плоскости избавляет гнездо от скозняков. Получатся, что вошедший в нижний леток воздух тут же и уходит в верхний и пчёлам ничего не достаётся. Это не так, миновать гнездо поступивший с улицы свежий воздух не может, сквозняк же возникает при задувании ветра в летки.
2. Сверху – вверх (верхний леток – гнездо – верхний леток или продушина сверху или проницаемое верхнее утепление.)
Когда открыт один верхний леток, поступающий в улей наружный воздух и тот, что выходит из клуба, направлены навстречу друг другу, вследствие чего к пчёлам попадает часть уже использованного клубом воздуха, а вместе с ним возвращается и некоторая часть тепла. Этим клуб в какой-то степени изолируется от холодного воздуха на дне. (Рис. 4.) Из-за разного рода неплотностей снизу улья (щели, неплотно закрытый нижний леток и т.п.), частично осуществляется и воздухообмен по схеме 1.
Если открыт верхний леток и отогнут холстик сзади, то по мере продвижения клуба к задней стенке вход и выход могут поменяться местами. (Рис. 4-5).
3. Снизу – вниз (широкий нижний леток или окошко в дне – гнездо – нижний леток или окошко в дне). Эта схема осуществима при зимовке на воле в гнезде с герметичным верхом, например, накрытoм плёнкой, и полностью открытым нижним летком, который является одновременно входным и выходным отверстием воздухообмена. Для этой схемы (она ещё именуется тёплым куполом, или колоколом) характернo, как и в схеме 2, повторное поступление к пчёлам части использованного воздуха. Так как здесь воздух из клуба уходит наружу не напрямую, а по пути вниз отдаёт тепло стенкам, тёплый купол обладает некоторым преимуществом в сохранении тепла в гнезде.
Если верх гнезда не полностью герметичен, то в какой-то мере присутствует и воздухообмен первой схемы. Когда в дне имеется окошко (Рис. 6), летки можно закрыть.
Чтобы входной и выходной потоки не тормозили друг друга, окно не должно быть меньше 30×30см. Для защиты окна от ветра следует подставить под улей пустой магазин.
Какой схеме отдать предпочтение? Основная потеря тепла клубом – это нагрев проходящего сквозь него воздуха. Так как движущая сила вентиляции в разных вариантах воздухообмена определяется мощностью клуба, то есть одна и та же, а в чистом виде описанные варианты встречаются редко, то и количество воздуха, проходящеe сквозь гнездо при разных схемах естественной вентиляции одинаково, и по теплопотерям они не на много отличаются. Поэтому нет большой разницы, что и где открывать на зиму, важно, чтобы открытое обеспечивало достаточный воздухообмен с улицей. Действительно, как показывает практика, семьи зимуют почти одинаково что с одними верхними летками, что с одними нижними, с нижними и верхними, с окном в дне и т.д. Например, безразлично, открыто в дне окошко 30×30см или леток 45×1,5см. Их площадь превосходит минимально необходимую величину и обеспечивает воздухообмен в широком диапазоне наружных температур. При наличии колодцев по бокам гнезда можно зимовать и с закрытыми летками. «Пчеловодство» № 10, 2011 http://www.pchelovod.info/index.php?showtopic=32863&st=105
Увеличение площади летков выше какого-то минимального значения (0,5-1см.кв на улочку) к росту объёма входящего в улей воздуха не приводит, и всего лишь снижает скорость потоков в самих летках.
Поэтому скрупулёзное высчитывание просвета летков не обязательно. При наличии заградителя от ветра их можно оставлять на зиму открытым полностью.
Независимо от выбора схемы воздухообмена, объём гнезда должен соответствовать силе семьи. Иначе возникают застойные зоны, где возможно накопление сырости, образование наледи, плесневение рамок и т.д.
Вариант с отгибанием холстика у передней или задней стенки в схемах 1 и 2 нередко вызывает у пчеловодов опасение излишне охладить гнездо. Заходит разговор о «сквозняке», «избыточной» («чрезмерной») вентиляции и т.д. Примечательно, открыть верхний леток – не стрaшно, а продушину сверху – боязно. Опасение напрасное.
Во-первых, скорость этих потоков мизерная: несложный расчёт показывает, что при допущении прохождения сквозь клуб диаметром 20см 500л воздуха в сутки, это примерно в пять раз больше необходимого, его скорость составит всего 0,2 мм/сек. При этом воздух в улье в течение суток обновляется несколько раз. (Именно из-за низкой подвижности воздух увеличенного подрамочного пространства можно считать утеплителем). Сквозняк возникает при задувунии ветра в летки, воздух в улье может менятся несколько раз в час, чего допускать нельзя.
Во-вторых, “отцедить” тепло, выходящее из клуба, от паров воды и СО2 невозможно, из улья они уходят только вместе. Поскольку большая часть тепла клуба расходуется на нагрев проходящего сквозь него воздуха, а его количество примерно одинаково при всех схемах, то и потери тепла не отличаются.
Когда пчёлы зимуют в помещении с температурой выше нуля, а летки выведены на улицу, то, вследствие существенной разницы в плотностях воздуха в улье и за пределами помещения, идёт интенсивный воздухообмен, нередко снижающий влажность в гнезде настолько, что возникает необходимость давать пчёлам воду. Это случай избыточной вентиляции, и определяется она не только энергией клуба, но и мощностью нагревателей. Чтобы снизить интенсивность вентиляции и не тратить бесполезно энергию на нагрев поступающего в ульи наружного воздуха, летки должны находиться внутри помещения. По этой же причине при зимовке под снегом или в кожухах не стоит оборудовать летки разного рода коридорами для сообщения с наружным воздухом. Леток лучше оставлять внутри снеговой обсыпки или кожуха.
На естественный воздухообмен может накладываться эпизодическая активная вентиляция самими пчёлами, когда при недостаточных просветах вентиляционных отверстий в гнезде накапливается СО2 и повышается влажность. Направление продувки произвольное, так как главное – проветрить гнездо.
Итак:
Задачи вентиляции: доставка пчёлам кислорода и удаление паров метаболической воды и СО2.
Причина воздухообмена улья зимой – разность температур вне и внутри.
Вентиляция – это процесс, протяжённый во времени и пространстве, она не может быть ни верхней, ни нижней, ни задней, ни боковой и т.д. Название определяется не расположением вентиляционных отверстий (если сверху, то и вентиляция верхняя), а направлением основных воздушных потоков внутри улья, от входа наружного воздуха – сквозь гнездо – к выходу за пределы улья.
В любом гнезде направление воздухообменных потоков внутри клуба всегда одно и то же – снизу вверх.
Практические варианты вентиляции сводятся к трём: снизу – вверх, сверху – вверх, снизу – вниз. Нередко встречаются их сочетания. B статье рассмотрены основные воздухообменные потоки. Фактическая картина в улье сложнее.
Жаров В.Г. beeisland@rambler.ru Пч-во №8-2013
Дополнение. О роли ветра.
Температура гнезда и улицы разные, отчего разные плотности воздуха внутри и снаружи. Выравнивание плотностей и есть естественная вентиляция. Процесс непрерывный, пока живы пчёлы.Т.к. разница температур определяется мощностью клуба, а она – величина конечная, то естественная вентиляция улья (она же проветривание, она же воздухообмен) избыточной не бывает. У неё две градации – достаточная и недостаточная.Недостаточная возникает из-за сокращения летков и вентиляционных отверстий меньше минимально необходимых в попытке сохранить тепло.
На практике на естественную вентиляцию может накладываться воздухообмен, вызванный другими причинами, прежде всего задуванием ветра в летки. Воздухообмен вследствие ветра становится определяющим, доля естественной вентиляции снижается. Если при естественной вентиляции воздухообмен двухступенчатый ( первая ступень улица-улей, вторая улей-гнездо, клуб) и к пчёлам свежий воздух поступает не непосредственно, а предварительно несколько подогретый за счёт излучения клуба, то ветер напрямую проходит сквозь гнездо. При естественной вентиляции воздух в гнезде за сутки меняется несколько раз. В ветреную погоду такой обмен может произойти в течение часа. Соответственно увеличивается расход корма (встречалась цифра — до 1кг в неделю) и износ пчёл. Понятно, насколько важна защита ульев от ветра. Приёмов защиты немало — здесь и щиты у передней стенки, и обсыпка снегом, и закрытые летки, и разного рода обёртки, и кожуха и т. д. Кардинальное решение — зимовка в помещении.
Избыточная вентиляция может возникнуть и при электрообогреве. Обогрев повышает температуру в гнезде, увеличивается разница с уличной температурой, растёт воздухообмен. Такая же картина в обогреваемых павильонах с летками, выведенными на улицу.