Основа Пчеловодства

Теплофизика Зимовки

Всем доброго времени. Обсудим сегодня такую тему как теплофизика пчелы или зимовки пчёл, есть такое направление или изучение в пчеловодстве - где исследования не плохо влияют в основе пчеловодства и ведение пасек.

Для изучения рассмотрим труды биолога Суходолец Л.Г. и его произведение под названием Теплофизика Зимовки Пчёл, одно слово "теплофизика" даёт толчок в мозг ЗАДУМАТЬСЯ.

Довольно актуальная тема стала теплофизики пчелы в наше время, труды и исследования учёного начали всплывать в начале двух тысячных годов - значит он современник, так как "нарыть" или найти какую либо информацию Суходолец Л.Г. в интернете не удалось.

Известно лишь что многие труды его связаны на прямую с пчеловодством, и что профессия его в простом значение - это физик-биолог с уклоном к сельскому хозяйству.

По сути при жизни мало кто кого помнит и понимает, в основном все заслуги получают как ни жаль после смерти.

Думаю, мы ещё о нём узнаем, и мне придётся переписать описание этой страницы, а пока рассмотрим издание "КОЛОС" 2006 ТЕПЛОФИЗИКА ЗИМОВКИ ПЧЁЛ СУХОЛОЛЕЦ

ТЕПЛОФИЗИКА ЗИМОВКИ ПЧЁЛ

В книге в популярной форме изложены основные сведения о теплофизических процессах, происходящих во время зимовки пчёл в ульё или дупле.

Приведены оригинальные результаты анализа свойств осиного гнезда, пригодные для применения в пчеловодстве.

Дан перечень рекомендаций для самостоятельного конструирования ульев из "подручных материалов".

Проведена оценка преимуществ, которые имели забытые ульи наших предков (колоды, дуплянки, ) из соломы и гнилой древесины.

Информация будет полезна и доступна для пчеловодов-профессионалов и любителей.

При написании книги ставились следующие задачи:

1. Осуществить популярное, простое изложение основных физических законов, определяющих успешность зимовки пчел.

2. Использовать имеющийся обширный технический опыт по обеспечению комфортности нашего собственного жилища для увеличения уровня "коммунальных услуг" пчёлам.

3. Проанализировать наиболее частые физические ошибки при организации зимовки.

4. Предоставить пчеловодам возможность самостоятельного проведения простейших расчётов, связанных с обеспечением успешной зимовки.

5. Обосновать наиболее рациональные практические решения. найденные опытным путём.

6. Дать, в самой обшей форме, рекомендации по изготовлению ульев, приспособленных к местным условиям и выбранной технологии.

Эти задачи могут быть решены путём использования имеющейся обширной литературы по теплотехнике и строительству, применительно к потребностям пчеловодства.

Проблема обеспечении успешной зимовки пчёл требует учёта следующих физических факторов:

1. Уровня внешней температуры (не среднемесячного, а минимального).

2. Величины тепловой мощности пчелосемьи, интенсивности производства ею тепла (зависящей от её численности).

3. Уровня интенсивности вентиляции улья (количества и параметров проходящего через улей воздуха.

4. Качества теплоизоляции улья (формы и качества материалов стен).

5. Способов и интенсивности удаления из улья продуктов жизнедеятельности пчёл (паров воды, углекислого газа).

В книге сделана попытка учесть все эти факторы — там где можно — количественная, там где нельзя — качественная.

Имеющиеся в учебниках по пчеловодству общие рекомендации по этим вопросам бывают расплывчаты, технически неконкретны и физически неопределённы.

Точно выполнить их невозможно не по вине тех или иных авторов, а по причине отсутствия законченной системы расчётов теплового режима улья с пчёлами.

Кроме того, в настоящее время отсутствуют, или не применяются, необходимые средства технического обеспечения и контроля режимов зимовки.

Создание таких средств — дело будущего. Но пока их нет, можно попытаться, хотя бы качественно, учесть и принять во внимание те сведения, которые уже получены применительно к нашему собственному жилищу.

Используя современный уровень знаний, изложенный в учебниках по теплотехнике и строительству, можно избежать многих распространённых ошибок при обеспечении зимовки пчёл.

При всех оценках далее предполагается, что пчёлы обеспечены достаточным количеством мёда.

Для того, чтобы не перегружать текст цифрами, некоторые таблицы и графики вынесены в Приложения. В конце разделов имеются практические рекомендации (выводы) на основе полученных результатов.

Любые физические расчёты начинаются с использования системы единиц. В настоящее время такой системой является единая международная система единиц СИ.

0 системах единиц - Все величины, используемые в физических формулах, должны выражаться в одной, взаимно согласованной системе единиц. Такой системой в настоящее время яапяется единая международная система СИ.

Все единицы используются со своими размерностями. Их взаимодействие в формулах должно быть таким, которое обеспечиваег правильную размерность конечного результата.

Получение результата нужной размерности является дополнительным свидетельством правильности формулы и её использования.

Основные единицы международной системы СИ -

1. Масса, m. килограмм, 1кг.

2. Время, t, секунда, 1с, 1час = 3600с.

3. Длина, расстояние, s, 1 метр, 1м.

Производные единицы системы СИ -

1. Площадь, S=s•s, 1 метр квадратный, 1м2.

2. Объём, V=S•s, 1 метр кубический, 1м3.

3. Плотность, р=m/V. 1кг/м3.

4. Скорость. V=s/t, 1м/с.

5. Ускорение, а=(v2-v1)/t = v/t. 1м/с2.

6. Сила, F=m•а, 1кг•м/с2 = 1кг•м/с2 = 1 ньютон, 1Н.

7. Давление, р=F/S, 1Н/м2. 1 паскаль, 1Па.

8. Работа, А, энергия, W,А=W,А=F•s, 1Н•1м=1Н•м=1 джоуль, 1Дж.

9. Мощность. Р=А/t, 1Дж/1с=1Дж/с=1 Ватт, 1Вт.

10. Температура. К, градус Кельвина, 1°К,0°С=273°К.

11. Удельная теплоёмкость, с=А/(m•Δt). 1Дж/(кг•°С).

12. Коэффициент теплопроводности, λ=(Р/м2)/(м/°С), 1Вт/м•°С.

13. Коэффициент диффузии, 1(кг/м2•с)/(кг•м4) = 1м2/с.

14. Удельное термическое сопротивление стенки толщиной δ,Rуд=1δ/λ=1(м2•°С)/Вт.

Некоторые внесистемные единицы, встречающиеся в литературе по пчеловодству и строительству:

1. Коэффициент паропроницаемости, μ=1мг/(м•час•Па).

2. Удельное сопротивление паропроницанию стенки толщиной δ,R11=1•δ/μ=1(м2•час•Па)/мг.

3. Единица тепловой энергии, калория, 1кал=0,24 Дж. Сохранилась с тех времён, когда механическая, электрическая и тепловая энергия измерялись в разных единицах. Сохранилась до сих пор при обозначении "калорийности" (энергосодержания) пищи. Одна калория (1кал) — количество тепловой энергии, необходимое для нагревания одного грамма воды на 1°С.

4. Единица электрической энергии, применяемая в быту, 1 киловаттчас (кВт•ч). 1Дж = 1Вт•с. следовательно, 1кВт•ч=1000Вт•3600с=3600000 Вт•с=3,6•10.6Дж.

5. Единица атмосферного давления 760 мм ртутного столба = 101325 Па.

6. Единица силы 1 килограмм (1кгс, килограмм — сила), сила тяжести массы в 1кг. 1кгс=9.8Н.

7. 1 вершок=4,45см.

8. 1 аршин=71,12см.

9. 1 сажень=2,13м.

10. 1 фут=0,48см.

11. 1 фунт=409.51г.

12. 1 дюйм английский=2,54см.

13. 1 цаль польский в [42], по [27], 1цаль=2,4см.

Енергетика Живых Существ

Немного биофизики - Все живые существа для своей жизнедеятельности должны получать энергию извне итратить её на осуществление своих целей.

Они — преобразователиэнергии. Любой преобразователь энергии (безразлично, "живой" или "технический") характеризуется параметрами: уровнем преобразовываемой мощности.

Допустимым диапазоном её изменения, коэффициентом полезного действия и т.д. В частности, если использовать понятную всем аналогию живого организма с мотором, то его частными параметрами являются минимальная и максимальная мощности.

Минимальная мощность — это такой минимальный уровень обмена энергией с окружающей средой, при которой- организм остаётся ещё живым.

Для человека минимальная тепловая мощность Рмин — около 100Вт. Это когда человек сидит, спит, не двигается. Его "мотор" работает "на холостом ходу".

Мощность "холостого хода" взрослого человека не может быть менее 100Вт. Выделяющееся тепло мы обязательно должны "сбросить", выделить в окружающее пространство.

Если окружающее пространство нам этой возможности не даёт(его температура выше 36°С), то мы принимаем меры — сначала раздеваемся. а затем начинаем потеть, с тем, чтобы расходо- вать"лишнее" тепло на испарение воды с поверхности тела.

Максимальная мощность — это такой максимальный уровень обмена энергией живого организма с окружающей средой, который ни при каких условиях не может быть превзойден.

Уровень максимальной тепловой мощности Рмакс для обычного человека — около 1000Вт. спортсмена — 1500Вт.Таким образом, любой мотор, в том числе и мы сами, ограничен по мощности.

Мы регулируем его мощность в зависимости от потребностей — от уровня выполняемой физической работы и от необходимости поддержания своей температуры на уровне 36,5°С.

Но во всех случаяхмы ограничены допустимым диапазоном изменения мощности — от Pмин=100Вт до Рмакс=1000Вт. Обеспечить постоянство своей температурыв условиях изменения физических нагрузок и внешней температуры нам помогает одежда — термоизоляция переменной величины.

Как это делается.все хорошо знают. Её использование позволяет нам поддерживать нашу мощность на комфортном, оптимальном уровне Ропт=300—500Вт.

Но необходимо четко отметить известный факт — никакая пища не в состоянии обеспечить нам выживание на морозе при плохой одежде. Конечно, голодный быстрее замёрзнет, чем сытый.

Голодный не сможет развить мощность 1000Вт. Но никакой уровень питания не позволит увеличить тепловую мощность человека, например, до 3000Вт, если он на морозе плохо одет. Столь подробный анализ на очевидном примере человека сделан для иллюстрации общих для всех теплокровных существ закономерностей, касающихся и такого "теплокровного" существа, как семья зимующих пчёл.

Таким образом, энергетические свойства любого живого существа характеризуются тремя уровнями мощности Pмакс, Рмин и Ропт.

Для пчёлосемьи с массой около 2кг величины Рмин и Ропт ориентировочно известны из литературы и составляют, Рмин=2,8—5,2Вт, а Pопт=8—12Вт.

Для сравнения приведём известные из величины Ропт для сходных по весу с зимующей семьёй (масса около 2кг) теплокровных млекопитающих: — кошка (масса 3кг) — Pопт=7,4Вт; — кролик (масса 2,6кг) — Pопт=5,6Вт.

Максимальная мощность пчелосемьи - В имеющихся литературных источниках совсем другое положение с известностью параметра Рмакс при оценке зимовки пчёл.

Ни само понятие, ни сам термин не общеприняты. Тем более, не известна его величина. При анализе выживаемости пчёл во время зимовки за единственную основу оценок принимается только количество и достаточность мёда в зависимости от температуры окружающей среды.

При этом за основу расчётов принимаются среднемесячные температуры, Какие конкретные доказательства факта существования у пчёл критерия Рмакс можно привести?

1. Известно, что если семья пчёл имеет величину менее четырёх улочек, то она не выдержит зимовку. Почему? потому что у неё слишком малая величина Pмакс, а для выживания теплокровных животных в условиях их охлаждения теплопродукция на 1кг массы должна расти по мере уменьшения их массы, пчёлы просто замерзают.

2. По той же причине эффективны спаренная и "коллективная" зимовка многих семей, т.к. при этом величина Рмакс растёт, а теплорассеяние почти не увеличивается.

Вероятно, каждому пчеловоду приходилось анализировать весной причину гибели своих пчел после зимовки в условиях, когда мёд остался, а пчёлы погибли.

Влияние укоренившегося стереотипа "пчёлы холода не боятся, если в избытке есть мёд", заставляет иногда искать привычную, но не истинную причину — "ранний расплод", "клуб пошел не туда" и пр.

Не отрицая влияния этих известных причин, сделаем простейшее, но не очевидное предположение — пчёлы просто замёрзли!

Замёрзли за два морозных дня в январе, когда была температура минус 28 — 30 градусов. Замёрзли из-за того, что необходимая мощность превысила величину Рмакс у данной семьи пчёл в данном улье. И никакая средняя температура января (-10°С) не може- тизменитьэтого положения.

Внешнюю температуру t, при которой мощность теплорассеяния пчелиной семьи превышает Pмакс, назовём критической. tкр. Какова реальная величина параметра Рмакс у пчелиной семьи со средней массой 2кг? Ответа на зтот вопрос в литературе до последнего времени не было.

Поэтому для того, чтобы до конца довести систем' расчётов, подчёркивающих важность параметра Pмакс и проиллюстрировать возможность определения критической температуры замерзания пчёл, на основании интуитивных предположений была использована величина Pмакс= 30Вт.

В результате экспериментальных работ, проведённых в последствии в НИИ пчеловодства, появилась возможность более точного определения величины максимальной мощности для "семьи на 12 улочках".

И хотя эта книга посвящена биологическим вопросам,из неё, в частности, следует, что Рмин>5Вт, Ропт=15Вт. а Рмакс>25Вт.

Таким образом, появилось дополнительное обоснование того, что введение параметра "максимальная мощность" и использованное ранее численное её значе- ние.являются обоснованными.

Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности: Теплопроводность — вид переноса тепла внутри твёрдого тела ог одной его, более нагретой части, к его менее нагретой части, приводящий к уменьшению разницы температуры между ними.

Любое твёрдое вещество характеризуется коэффициентом теплопроводности , численно определяющим этот процесс. Он равен той тепловой мощности, которая передаётся через единичное сечение вещества, 1м2, при его единичной длине. 1м, и при единичной разности температур на этой длине 1°С.

В соответствии с этим определением, мощность Pтеплового потока проходящего через твёрдое тело с площадью сечения S, при длине тела δ, и разности температур на этой длине определяется формулой Фурье: Р=λ•S•(t2-t1)/δ.

Размерность коэффициента теплопроводности λ—1(Вт•м)/(м2•°С)=1Вт/(м-°С). Чем меньше величина, тем ниже теплопроводность, тем лучше теплоизолирующие свойства материала.

В таблице 3.1 приведены величины коэффициента теплопроводности, плотности и паропроницаемости для материалов, используемых в пчеловодстве.

Параметры приведены для условий по влажности, соответствующей средней полосы.

Основные теплофизические свойства некоторых материалов, применяемых в пчеловодстве.

На основании этих данных, многие пчеловоды при конструировании ульев используют пустые воздушные промежутки и утверждают, что они "заполнены самым лучшим теплоизолятором — воздухом".

Это неверный вывод. Табличное значение теплопроводности воздуха относится к предположительным условиям его абсолютной неподвижности. В реальных зазорах он движется из-за нагревания.

При этом происходит дополнительный перенос тепла при помощи конвекции, рассматриваемый в следующем разделе.

Для того, чтобы приблизить теплопроводность воздуха к малому, статическому его значению, необходимо заполнять воздушные промежутки таким веществом, которое имеет малую плотность ("состоят" из воздуха), но предотвращают конвекцию (торф, пенопласт).

В этом — смысл нашей одежды. Заметим ещё, что теплопроводность железа в 322 раза больше теплопроводности дерева. Поэтому любой гвоздь, пробивающий насквозь стенку улья, сильно ухудшает его теплоизоляцию.

Величина λ•S/δ в формуле Фурье аналогична проводимости при расчёте электрических цепей. Обратная величина: R=δ/λ•S, носит название теплового сопротивления.

Очевидно, что Р= (t2-t1)/R,; т.е. чем больше тепловое сопротивление, тем меньшая требуется мощность Р для обеспечения разности температур t2-t1 в конструкции, характеризующейся параметрами S,δ,λ.

Введение параметра R. позволяет просто рассчитывать теплопроводность многослойных теплопроводящих стенок, имеющих одинаковый параметр S и различные параметры λ и δ.

В этом случае удобно использовать параметр удельного, сопротивления Rуд=R/S при S=1м2 и тогда, в соответствии с формулой:

Rуд=δ/λ. Например, для двухслойной стенки Rуд=R1уд+R2уд, где R1уд=δ1/λ1, а R2уд=δ2/λ2.

При этом Pуд=Р/S(удельная, на 1м2, мощность) и формулы примут вид: Рул=(t2-t1)/Rул, R=Rуд/S, если теплоизоляция состоит из п идентичных слоёв, то Rуд=n•R1уд.

Тепловое сопротивление ульев - Окружающая нас природа столь сложна, что не представляется возможным "рассчитать всё".

При решении любой физической задачи необходима система исходных предпосылок, использующая уже готовые (или предполагаемые) решения. Обсуждение, обоснование этой системы исходных предпосылок является важнейшей частью любой решаемой физической задачи.

Очень часто невнимание к этой части работы сводит к нулю всё дело в целом. Именно этим недостатком страдают многие расчётные работы, публикуемые в журнале "Пчеловодство".

Например, при расчёте условий зимовки, автор молчаливо предполагает, что расход тепла зимующей пчелосемьёй минимален и не зависит от внешней температуры, что конечно не соответствует действительности.

Ниже приведены пример обсуждения исходных предпосылок применительно к определению теплового сопротивления ульев. Обобщённая схема размещения пчелосемьи в улье представлена на рис.

При определении сравнительной величины теплового сопротивления ульев различной конструкции была использована следующая система исходных предпосылок:

— В улье размещен один этаж рамок размером 435x300 мм или 435x230 мм.

— На рамках размещено достаточно толстое верхнее утепление, так что теплопроводностью вверх можно пренебречь.

— Под рамками находится достаточно большое пустое пространство. Теплопроводностью неподвижного воздуха, находящегося под рамками, можно пренебречь.

— Тепловым сопротивлением улья является сопротивление только его боковых стен. При этом не учитывалось тепловое сопротивление воздушных промежутков, окружающих гнездо, рассмотренных разделе 4. Вследствие этого тепловое сопротивление реальных систем выше.

— Предполагается, что тепловым сопротивлением боковой диафрагмы можно пренебречь потому, что за ней зимой размещено дополнительное утепление.

— Предполагается, что удельное тепловое сопротивление самих стен ульев много больше, чем сопротивление поверхностного перехода от стен улья к атмосфере. Эго сопротивление, составляет 0.04—0.06м2,°С/Вт или 0.133 м°С/Вт, что значительно меньше значений Rуд для всех ульев.

Использование этой системы исходных предпосылок позволяет получить лишь сравнительные оценки. Полученные результаты оценок теплового сопротивления ульев разных конструкции из различных материалов с различной толщиной стен.

Чем больше величина R (тепловое сопротивление), тем "теплее" улей. Надо отметить, что распространённые ульи имеют близкие параметры. Им, а также колоде, сильно проигрывает дупло в живом дереве (стены толстые, но сырые, теплопроводные).

На основании формулы 3.3 и данных табл. 3.2. можно, казалось бы, определить критические температуры выживания пчёл в ульях разных конструкций без учёта расхода тепла на вентиляцию.

Это можно было бы сделать, если бы источник тепла (пчелосемья) везде плотно касался бы внутренней поверхности улья. На самом же деле этого, к счастью, нет.

Между клубом пчёл и стенками размещены рамки, межрамочные зазоры, учесть тепловое сопротивление которых очень трудно. И хорошо, что они есть.

Как будет показано ниже, они обладают значительным тепловым сопротивлением и успешно "работают" в нужную сторону. По этим причинам определение критической температуры по данным таблицы 3.2. было бы некорректным как по причине неточности определения величины R. так и потому, что при этом не были бы учтены затраты тепла на вентиляцию.

Однако, приблизительно оценить влияние внутреннего содержания улья на его теплоизоляцию было бы желательно даже для отдельного случая. Ниже сделана такая попытка.

Как и всегда в таких случаях, расчётные трудности обходятся путём использования "разумных упрощающих предположений".

При этом точность выводов снижается, но решение задачи удаётся довести до логического конца. В нашем случае, такими дополнительными упрощающими предположениями являются:

— Предположение о том. что гнездо окружено воздушным зазором шириной 10 мм, обеспечивающим дополнительное удельное тепловое сопротивление R возд.

— Предположение о том. что гнездо окружено старыми пустыми сотами в один слой, обеспечивающими дополнительное удельное тепловое сопротивление Rсот.

Эти предположения содержат множество ошибок, но в обе стороны. Будем надеяться, что они взаимно компенсируются, и результат содержит лишь небольшую ошибку.

Величину Rвозд Для прослойки толщиной 10мм можно заимствовать, Rвозд=0,13 (м2•°С)/Вт.

Величину Rсот=δ/λ, можно рассчитать, зная что, для старых сотов с толщиной δ=25мм, λ=0,05Вт/(м•°С). Таким образом, Rсот=0.025м/0.05Вт/(м•°С)=0,5(м2•°С)/Вт.

Суммарная величина удельного теплового сопротивления воздушной прослойки и сота Rc=Rвозд+Rсот=0,63(м2•°С)/Вт. Эту величину нужно сложить с удельным тепловым сопротивлением стен улья Rуд.

Для стандартных ульев она равна 0,22(м2•°С)/Вт. Общее удельное тепловое сопротивление Rобщ=Rуд+Rс=(0,22+0,63)=0,85(м2•°С)/Вт.

Обращает на себя внимание большое относительное влияние теплоизоляции пустых сотов (если они есть). Надо ли удалять их из гнезда? Ведь они не плохо "греют", лучше, чем основные стены!

Теперь по формуле (3.6) и табл.3.2. можно определить его скорректированное тепловое сопротивление R1=Rобщ/S. Для дадановского улья (S=0.58м2), и R1=1,46°С/Вт.

Далее можно перейти к определению критической температуры для этого случая. По формуле (t2—t1кр)=Р•R1. Полагая Р=30Вт и t2=+6°С, получим, t1кр=-43°С.

Этот результат следует оценивать только как чисто качественный, иллюстративный, по той причине, что не был учтен расход тепла на вентиляцию, нагревание проходящего через улей воздуха.

Выводы:

1.Теплоизоляция зимующих пчёл от окружающей среды стенками улья и элементами самого гнезда является главным фактором их выживания при низких температурах.

2. Замерзание пчёл от холода может иметь место и при обеспеченности их мёдом, если тепловое сопротивление стен улья и гнезда недостаточное, требующее от пчёл тепловую мощность больше предела их возможностей.

3. Узкозысокие гнёзда теплее низкошироких.

4. На основании известных физических предпосылок, древесина живого дерева не имеет преимуществ по теполои- золяции ни перед ульями, ни перед колодами из "мёртвой", сухой древесины.

Конвекция

Тепловое сопротивление плоского воздушного промежутка.

Конвекция — способ теплопередачи от тёплого тела к холодному при помощи размещённого между ними газа (или жидкости) вследствие движения при его (её) неравномерном нагреве.

При конвекции в воздухе главным фактором теплопередачи является его теплоёмкость и движение, но не теплопроводность. Схемы теплопереноса при конвекции воздуха в плоских зазорах.

Из этих рисунков следует, что в зазорах происходит движение воздуха при его нагреве у теплоотдающей поверхности и охлаждении у тепловоспринимающей.

В случае, представленном на рисунке 4.3, конвективного движения воздуха не происходит, поскольку тёплый, более лёгкий воздух уже находится наверху.

Вследствие этого теплопроводность воздушного промежутка при движении потока тепла сверху вниз намного меньше, чем при других направлениях. Очень хорошая экспериментальная иллюстрация низкой теплопроводности воздушного промежутка в улье при движении тепла сверху вниз содержится в норме.

Проведенные автором измерения температуры в системе с одним открытым нижним летком показали, что её изменение вдоль высоты рамки составляет более 25°С, а температура внизу (где леток), зимой "озличалась от внешней всего на 3°С". Из изложенного напрашивается парадоксальный вывод: чем больше подрамочное пространство, тем лучше термоизоляция гнезда снизу.

Ведь теплопроводность неподвижного воздуха вдвое меньше. чем у войлока — табл.3.1. Такой вывод всё же нужно делать осторожно, т.к. незначительное движение воздуха в большом подрамочном пространстве, вероятно, всё же имеется (из-за одностороннего нагрева или охлаждения улья (дупла) солнцем или ветром и т.д.).

Тем не менее, становятся понятными факты успешной зимовки на воле с широко открытым нижним летком, или вообще "без дна", но и без открытого верхнего летка и вентиляции через потолок.

Все дупла, конструкции которых опубликованны, имеют огромные подрамочные пространства и не имеют вентиляции через потолок или верхний леток.

Оценку теплопроводности плоского воздушного промежутка можно свести к простой форме формулы, если предположить, что в этом случае величина Rуд зависит от величины воздушного промежутка, а не является постоянной величиной, как в случае твёрдого тела.

Соответствующие данные, используемые в строительстве, имеются и представлены в таблице.

Для сравнения теплопроводных свойств воздушных промежутков со свойствами теплоизоляторов из табл. 3.1, на основе параметров и Rуд из табл. 4.1, можно определить их эквивалентную теплопроводность, вытекающую из формулы.

Эти результаты приведены в табл. 4.2.

Из сопоставления рисунков 4.1,4.2. 4.3 и данных таблиц 4.2 и 3.1 можно сделать следующие выводы:

1. По мере увеличения толщины воздушной прослойки ее теплоизолирующие свойства уменьшаются

2. При малых воздушных прослойках (10—30мм) их теплоизолирующие свойства примерно соответствуют древесине сухой ели или сосны.

3. Замкнутые воздушные прослойки вокруг улья являются дополнительным утеплением. и не препятствуют транспорту влаги через стены улья.

4. Многослойная система из последовательно чередующихся воздушных прослоек (3—4 по 5—10мм) по теплоизоляции соответствует деревянной стенке улья толщиной 30—40мм формула. Именно так устроено осиное гнездо.

5. Улочки между пустыми сотами шириной 12 мм обладают достаточно хорошими теплоизолирующими свойствами, сходными со свойствами сухого дерева. Пустые соты также являются хорошим теплоизолятором. Их высокие теплоизолирующие свойства определяются тем, что они состоят из малых объёмов (ячеек), в которых исключена конвекция.

6. Если под гнездом пчёл находится воздушное пространство (как в дупле!), то его теплоизолирующие свойства очень высоки. Это помогает понять вызывающий недоумение феномен успешной "финской зимовки".

В Финляндии, не отличающейся мягким климатом, пчеловоды оставляют зимовать своих пчёл на воле с полностью открытым дном, закрытым лишь сеткой. При этом все летки закрыты. Под гнездом пчёл получается замкнутый воздушный промежуток, соответствующий условиям рис. 4.3 (источник тепла вверху).

Сетка у дна предотвращает конвекцию, которую могло бы вызвать движение воздуха вне улья. Такой способ зимовки был впервые предложен в 1976 г. пчеловодом Ковалёвым О.С. забыт, заново открыт финнами и получил в нашей литературе название "финской зимовки" имеют один леток, размещённый ниже зимующего клуба пчёл, т.е. имеют огромное "подрамочное пространство", не приводящее к охлаждению гнезда.

Вызывающий удивление случай успешной зимовки пчёл в дупле, открытом снизу, имеет то же объяснение (рис. 4.3).

7. То же обоснование можно привести для объяснения "благоденствия" пчёл в щели под потолком свода пещеры. Вероятно, прав автор, доказывающий, что под сводом пещеры пчёлы могли иметь условия, не худшие, чем в дупле.

Пчеловодам часто поневоле приходится иметь дело с осами и их гнездами.

Но мы не обращаем должного внимания на мудрость природы, создавшей шедевр теплотехнического совершенства — их гнездо.

Семейство ос создающих невесомые ажурные гнёзда из волокон растений, получило название "бумажные осы".

Слои тонкой бумаги, не обладающие, сами по себе, хорошими теплоизоляционными свойствами, предотвращают конвекцию воздуха в многослойной конструкции (п.З выводов в разд. 4.1) и обеспечивают хорошую теплоизоляцию гнезда — рис. 4.4.

Стены осиного гнезда, очень лёгкие и "тёплые". К этому следует добавить, что вход в гнездо — отверстие в самом его низу — не охлаждает гнездо снизу (см. рис. 4.3).

Кроме того, у осиного гнезда имеются и другие преимущества по газообмену с окружающей средой.

Лучеиспускание

Теплопередача лучеиспусканием

Теплопередача при помощи теплопроводности и конвекции осуществляется при помощи материальных теплоносителей — твердого тела, жидкости или газа.

Теплопередача лучеиспусканием осуществляется путём излучения электромагнитной энергии — лучей видимого или инфракрасного диапазона непосредственно через пространство.

Величина мощности Р12, излучаемой телом 1 на рис. 5.1 в направлении тела 2. определяется как его температурой t1, так и свойствами поверхности этого тела (коэффициентом его черноты ε1), а также наличием и излучением других тел.

Влияние других тел определяется также их температурой t2, формой, расположением и степенью черноты поверхности ε2. Коэффициент черноты поверхности ε — это коэффициент, характеризующий её относительную способность отражать и поглащать излучение.

Величина ε может меняться от 0 (абсолютно белая или зеркальная поверхность) до 1 (абсолютно чёрная поверхность). При ε=0 поверхность всё отражает и не излучает.

При ε=1 поверхность ничего не отражает и обладает максимальной излучающей способностью.

При лучеиспускании теплопередача от тела 1 к телу 2 определяется не расстоянием между ними, как в случае теплопроводности и конвекции, а их взаимными угловыми размерами ψ1 и ψ2, в которых сосредоточено их взаимное излучение.

Окружающая тела 1 и 2 атмосфера практически не влияет на теплопередачу лучеиспусканием, которая зависит от формы и свойств их поверхностей, но не от расстояния между ними.

Мощность излучения тела 1 на тело 2. определяется по формуле Ньютона:

Где S1 — площадь излучающего тела 1, а α12 — коэффициент его теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи α12 — сложная функция, учитывающая степень черноты тел 1 и 2 (εпр=f1[ε1,ε2]), коэффициент облучённости (φ12=f2[ψ1,ψ2]), и зависимость излученияот температуры (f3[t1,t2]):

Коэффициент облучённости φ12 определяет, какая доля общего излучения тела 1 попадает на тело 2. Функция f3[t1,t2] определяет зависимость абсолютной излучающей способности тел 1 и 2 от их температуры (закон Стефана — Больцмана).

Входящие в формулу Ньютона функции имеются в специальных таблицах для тел с конкретной температурой, формой и поверхностью.

В силу сложности задачи, для приблизительной оценки излучения клуба пчёл, ниже использованы предположения с максимальными упрощениями.

Оценка теплопередачи в улье;

Предположим, что пчёлы густо сидят на рамках в самом низу гнезда и излучают тепло лучеиспусканием на холодное дно улья, расположенное в 2 см от них (стандартный улей, начало зимовки большой семьи), рис. 5.2

Какую тепловую мощность излучает клуб пчёл вниз, на пол. в этом случае?

Степени черноты клуба пчёл, конечно, не найти ни в каких таблицах, но при сопоставлении с имеющимися там материалами, и не претендуя на большую точность, можно предположить, что и для пчёл, и для тёмного, частично покрытого пчёлами пола, можно считать ε1=ε2=εпр=0,8.

Поскольку расстояние между излучающей плоскостью S1 (пчёлы) и равной ей тепловоспринимающей плоскостью S2 (пол) мало (2см.) по сравнению с их собственными размерами то, для этого случая, по [8], можно считать φ12=1. Предположим, что t1=+10°С (температура пчёл), а t2=-10°С (температура пола).

По таблицам и формулам в [8] находим для этого случая f3(+10°С.-10°С)=4.63Вт/м2•°С и по формуле 5.2 — φ12=1•0.8•4.63Вт/м2•°С=3.70Вт/м2•°С. Предполагая, что теплоизлучающие тела пчёл составляют только 30% площади сечения (0,2м2) улья, получим = 0.06м2 , а по формуле 5.1 получим Р=4,4Вт.

Это — заметная величина, если принять во внимание, что общее производство тепла пчелосемьёй в зимних условиях находится в пределах от 10 до 20Вт. Аналогичные оценки для дупла диаметром 35 см дают величину излучаемой вниз мощности 2,1 Вт.

Неблагоприятная ситуация в начале зимовки, представленная на рисунке 5.2, когда пчёлы излучают тепло непосредственно на холодное дно, значительно улучшается по мере движения клуба вверх — рис. 5.3.

В этом случае преобладающая часть теплового излучения пчёл, спрятавшихся в улочки, будет направлена не на холодное дно. а на пустые соты, обладающие малой теплопроводностью и теплоёмкостью.

Соты нагреются этим излучением почти до той же температуры, что и поверхность клуба, и защитят гнездо снизу. Ведь конвекция воздуха в пространстве, заполненном пустыми сотами, отсутствует потому, что эти соты её предотвращают.

Теплопроводность же самих пустых сотов (вниз и в бок) очень мала (см. табл. 3.1). особенно, если принять во внимание большие расстояния для потока тепла в этих направлениях.

В случае размещения клуба пчёл в средней и верхней части рамок, лучевой контакт между поверхностями с температурами t1 и t2 уменьшится примерно во столько раз, во сколько раз угол ψ2 на рис. 5.3 меньше ста восьмидесяти градусов. Оценки по реальным геометрическим размерам улочек, клуба и подрамочного пространства высотой 230 мм дают коэффициент облучения ψ12-0.05 и P12-0,2Вт.

В этом случае с потерями тепла на излучение вниз практически можно не считаться Ясно, что чем выше сидят пчёлы, и чем больше "языки" пустых сотов внизу, тем лучше.

Узковысокое гнездо имеет явные преимущества перед низкошироким в части излучения тепла вниз. Размещение под гнездом пустого корпуса с сушью или мхом принесёт только пользу.

Таким образом, теплопотери гнезда пчёл на излучение вниз резко уменьшаются при наличии там пустых сотов. В дупле эти соты (освободившиеся или недостроенные) всегда есть, а в улье пчеловоды их систематически удаляют "за ненадобностью".

А зря! пустые соты внизу гнезда, имеющие, как известно. низкую теплопроводность (таблица 3.1), выполняют не только функцию отражения тепла, но и функцию предотвращения конвекции в подрамочном пространстве.

Поэтому увеличение подрамочного пространства, заполненного пустыми сотами, не только не увеличивает теплорассеяние клуба пчёл, но служит дополнительной термоизоляцией.

При большом подрамочном пространстве, существующем всегда в дупле. вероятность возвращения клещей, упавших на глубокое холодное дно, очень мала. Дупло лечит от клеща, и улей может тоже.

Окно в улей;

На страницах журнала " Пчеловодство" ведётся дискуссия по вопросу необходимости "прорубить" окно в улей и при его помощи дать пчёлам свет и тепло.

Вряд ли могут быть возражения против освещения гнезда пчёл, хотя бы со стороны интересов пчеловода, желающего через окно наблюдать жизнь пчёл. Очень важно, например, через окно узнать, что пчёлы зимуют нормально, а их клуб размещается "как надо".

И если против окна сами пчёлы особенно не возражают (а это, по-видимому, так), то для освещения и наблюдения оно может быть использовано с большой пользой.

А как обстоит дело с солнечным отоплением через окно, на чём особенно настаивает автор? Греет ли окно? Сколько через окно может поступить тепла?

Проведём ориентировочную количественную оценку мощности, поступающей через окно от солнца. Интенсивность потока солнечной энергии (солнечная постоянная), у поверхности земли составляет 1кВт/м2.

Это значит, что в самый ясный день, при наиболее прозрачной атмосфере, на площадку в 1м2. поставленную перпендикулярно к солнечным лучам, поступает 1кВт солнечной тепловой энергии.

Окно в улей с солнечным обогревом имеет размер 180 на 220мм и площадь S=0,04м2. Если бы оно было размещено перпендикулярно солнечным лучам, то на его поверхность поступала бы максимальная мощность 40Вт.

Если предположить, что двойные стёкла очень чистые, то они пропустят 70% упавшего на них света и в улей попадёт мощность 28Вт.

Гнездо пчёл не является абсолютно чёрным телом, и часть упавшего светового потока отразится обратно в соответствии с коэффициентом черноты гнезда.

Для "дерева неокрашенного", торцов рамок, он составляет 0,6. В самом идеальном случае, если бы солнце светило прямо в окно, до них дошла бы мощность уже 16.8Вт.

Но нас интересует эффективность среднего нагрева Поэтому полученную величину нужно ещё умножить на коэффициенты:

— коэффициент облачности, не более 0,5;

— коэффициент дня и ночи, не более 0.5;

— коэффициент дневного движения солнца по небосводу (ведь улей не поворачивается за солнцем), около 0,5;

— коэффициент среднего реального угла падения лучей по отношению к горизонту, не более 0,5.

После учёта всех этих обстоятельств получим среднюю эквивалентную мощность солнечного нагрева Pс.н.=16,8•0,54=1,05Вт. С чем сравнивать эту величину?

С мощностью самой пчелиной семьи. В активный период своей жизни её мощность никак не менее 15—20Вт. Так что солнечный обогрев, в среднем, пчелосемьёй почти не ощущается.

Но если окно почти не "греет", то не охлаждает ли оно? Ведь известно, что окна в наших домах — одни из главных источников холода".

Для решения этого вопроса необходимо, пользуясь данными раздела 4, определить поток тепла из улья во внешнюю среду через воздушный промежуток между стёклами.

Необходимая для расчётов величина эквивалентной теплопроводности воздушного промежутка имеется в таблице 4.2. При этом примем во внимание, что теплопроводность стекла (таблица 3.1) во много раз больше, чем теплопроводность воздушного промежутка и малым тепловым сопротивлением его можно пренебречь.

Величину зазора между стёклами примем равной 20мм.(λ=0.14Вт/м•°С). Предположим также, что мы определяем потери тепла для весны и осени и ночью, когда пчёлы особенно нуждаются в тепле.

Это заставляет предположить. что разность температур (t2—t1), в формуле (3.1), между внешней средой и гнездом не менее, чем 10°С. По этим данным определим мощность "ночных" потерь тепла через окно P=λ•S•(t2—t1)/δ=0.14•0.04•10/0,02=2.8Вт.

В соответствии со сделанными предположениями будем считать, что днём окно " греет", а охлаждает только ночью и средняя мощность потерь тепла через окно Рп=0.5Р и составляет 1,4Вт.

Таким образом, в среднем, окно в улье его не "греет", а "студит", хотя и на уровне относительно малых значений, т.к. Рп(1,4 Вт) больше, чем Рс.м.(1,05Вт).

А ведь эти оценки не учитывали ещё один канал охлаждения гнезда — лучеиспускание тёплого гнезда через окно.

Этот канал действует, в отличие от солнца, всё время, если пчеловод не закрывает окно на ночь.

Следовательно, главный смысл окна — в освещении, а не в отоплении. А для освещения не обязательно делать его большим, увеличивать Рп.

Меня всегда удивляло отсутствие реакции у пчёл на резкое изменение условий освещённости. Если аккуратно разбирать гнездо, то пчёлы никак не реагируют на то, что их вытащили из темноты "дупла", к которому они, якобы, "привыкли в течение миллионов лет", на яркий солнечный свет.

Тут что-то не так. А, может быть, они и не привыкали к темноте, а развивались на свету? Например, в дупле, полностью открытом снизу, или под потолком пещер, щели в скале.

Ведь в этом случае обеспечиваются не только хорошие условия термоизоляции, но и рассеянное освещение.

Пчёлы в пещере;

Рассмотрим условия обитания пчёл под сводом пещеры, в соответствии с предположениями. Наиболее удобная для пчёл схема их размещения в пещере условно представлена на рис. 5.4.

Предполагаем, что такая пещера находится в зоне холодного климата, а не в Индии, где пчёлы лепят соты прямо на открытых уступах скал.

Возникает задача обеспечения зимовки. Специфическими отличиями зимовки гнезда пчёл в пещере являются:

1. Высокая степень термоизоляции стен. Стены такие толстые. что температура в пещере не меняется даже от смены времён года, она всегда положительная.

2. Отсутствие вентиляции, тёплый воздух гнезда "стоит под потолком" и не перемешивается, летка и проточной вентиляции нет.

3. Отсутствие влагоёмкости и влагопроницаемости у стен, если они гранитные, и их наличие, если они из известняка. Известняк обладает заметными значениями паропро- ницаемости и влагоёмкости. табл. 3.1.

4. Возможность удаления паров воды путём их диффузии на "дно" системы по аналогии с "финской зимовкой". Аналогичным образом, газовой диффузией могут быть обеспечены удаление углекислого газа и приток кислорода .

5. Возможность удаления воды путём безболезненной для пчёл конденсации её на стенах и стекания её вниз.

В целом, нельзя отрицать, что в пещере пчёлы могут, как это считает автор, "неплохо устроиться", хотя требовать от них. чтобы они забыли об "эпохе дупла", наверное, излишне. Где только ни находят их гнёзда! В пещере, земле, в кирпичных руинах, в железобетонных опорах.

И везде они успешно решают весь комплекс задач по защите от осадков, вентиляции, теплопроводности, влагоёмкости и так далее, который мы только начинаем понимать. Как всё это они "просчитали” перед заселением?

Да ещё обошлись без живого дерева! Ведь если верить. пчёлы тут же покидают дупло, если его древесина высохла. перестала быть живой! И ульи покидают тоже? Ведь они все — из мёртвой древесины!

Вентиляция

Вентиляционный кризис

Известно, что пчёлы съедают за зиму 10—12кг. мёда, и при этом выделяют примерно ведро воды. Сырость в улье нетерпима. она — источник многих неприятностей.

С этим согласны все. Как её удалять? Вот тут начинаются разногласия.

Одни считают главным средством удаления влаги вентиляцию, другие влагоёмкость улья и дупла, третьи надеются на диффузию паров воды на дно улья.

Как ввести этот спор в рамки обоснованных аргументов вместо эмоций? Такая попытка была сделана в предыдущих статьях.

Для решения этого вопроса можно использовать те сведения, которые были получены применительно к нашему собственному жилищу для обеспечения его комфортности и нашли своё отражение в справочной литературе.

Начнём с вентиляции. Всегда ли вентиляция, хотя бы в принципе, может обеспечить удаление всей образующейся влаги?

Ведь чем больше вентилируется улей, чем больше тратится энергии (тепла) на нагрев проходящего воздуха, тем больше пчёлы потребляют мёда.

Следовательно, они производят больше и влаги! Так какой же процесс при этом преобладает — производство воды, или её удаление?

Для ответа на этот вопрос проведём "показательный расчёт" энергетики одного кубометра воздуха с обсуждением используемых начальных условий и полученных результатов. При этом, за отсутствием результатов реальных измерений, придётся сделать предположения о параметрах входящего и выходящего из улья воздуха.

Первоначальную оценку проведём для крайних, трудных условий зимовки, представляющих наибольший интерес для понимания физических взаимосвязей.

Предположим, что температура t и относительная влажность α для входящего воздуха составляют t1=-40°С и α1=50%, а для выходящего -t2=2°С и α2=70% соответственно.

В этом случае 1м3 воздуха при относительной влажности 100% содержит 0,12г. воды при температуре —40°С и 3.78г. воды при температуре — 2°С. При выбранной относительной влажности воздуха, он уносит из улья 2.65 грамм воды на 1м3.

На нагревание 1м3 воздуха необходима энергия W1=Ср m•(t2—t1)=49.0кДж. где Ср — удельная теплоёмкость воздуха. 1Дж/г•°С, m — масса 1м3 воздуха, равная 1,3кг. А теперь поставим вопрос: какую энергию можно получить из мёда при выделении из него 2,65г. воды?

Известные параметры мёда по энергоёмкости (11300 кДж/кг) и выделению воды (680г. воды на 1кг. мёда), позволяют определить. что при этом выделится энергия W2=44,0кДж.

Получается. что на нагревание 1м3 поступившего воздуха нужно 49кДж энергии, а извлечь из этого воздуха и мёда мы сможем только 44кДж энергии!

Расход энергии на вентиляцию больше прихода, причём абсолютно без учёта "основного" расхода тепла через стенки улья! Всё тепло уходит только на вентиляцию и даже на это его не хватает!

Назовём этот эффект вентиляционным кризисом. В этом режиме влажность в улье растёт при увеличении уровня вентиляции. Кризис наступает, если коэффициент вентиляционных потерь К=W1/W2 1.

Принимая во внимание связь между энергией и мощностью, можно получить: К=W1,1с/W21с=Рвент/Рсумм.

В формуле — Pсумм=Рвент+Pтепл: Рвент — мощность, затрачиваемая на вентиляцию. Pтепла — мощность теплопотерь через стенки.

Рсумм — суммарная тепловая мощность пчелосемьи. В нашем случае К=49кДж/44кДж=1,1, даже если Ртепл=0.

Этот коэффициент был введён в рассмотрение. Его физический смысл не зависит ни от улья, ни от пчёл, а определяется свойствами только воздуха и мёда.

Достаточно "суровые” начальные условия (t2=-40°С) были взяты для более яркой иллюстрации явления.

Но ничего хорошего, однако, не приходится ожидать и при совершенно реальных морозах -20°С' и -30°С. Как будет показано ниже, при этих температурах К=0,5—0,7 и, следовательно, более половины тепла уходит на вентиляцию.

С учётом "основного” расхода тепла через стены улья, ею может не хватить и пчёлы могут замёрзнуть, если внешняя температура ниже "критической" tкр.

Ведь возможности производства тепла пчелосемьёй, как и любым другим живым существом, ограниченные. Таким образом, при больших морозах вентиляция не только не спасает положение, но и может его усугубить.

При температурах выше -10°С. К-0.3, и потери тепла на вентиляцию относительно невелики. Это значит, что поступающий воздух действительно может удалить всю образующуюся влагу ценою малых затрат тепла, при правильном, однако, подборе абсолютного уровня вентиляции.

В этом случае традиционные представления о вентиляции, как основном средстве удаления сырости из улья качественно оказываются правильными. Но. тем не менее, "сквозняк" в улье не может быть произвольным ни при каких условиях.

В любом режиме увеличение уровня вентиляции сверх необходимого уровня ведёт к излишним затратам тепла.

Напрашивается решение — резко ограничить вентиляцию при больших морозах. Но хватит ли при этом пчёлам воздуха для дыхания?

Для ответа на этот вопрос предположим, что пчёлы, как и все теплокровные животные, при дыхании используют кислород воздуха так. что в атмосфере гнезда содержание углекислого газа не превышает 4% по массе относительно всей массы воздуха.

Эта цифра примерно соответствует опубликованным максимальным результатам по измерению концентрации углекислого газа внутри зимующего клуба.

Один кубометр воздуха с плотностью 1,29кг/м3 состоит из азота и кислорода. Кислорода в воздухе — 23% по массе. 296г. а 4% углекислого газа соответствуют 51.6г. Обобщённая химическая реакция, позволяющая пчёлам извлечь энергию из мёда (глюкозы) известна:

Соотношение между молекулярными массами по 6.4 позволяет определить, что для выделения 51.6г. углекислого газа необходимо 35,2г. глюкозы и 37,5г. кислорода. При этом выделится 21,1г. воды. Принимая во внимание, что реальный мёд содержит 20% воды, получим, что его необходимо 44г, а воды выделится 29,9г.

Это значительно больше, чем может вынести "на себе" 1м3 воздуха (2.65г.) и, следовательно, для целей дыхания пчёлам будет достаточно всего 2,65г./ 29.9г.=0,09м3 воздуха. Расход воздуха на дыхание в нашем примере более чем в 10 раз меньше расхода на вентиляцию.

Выводы:

1. При зимовке на воле и при низких температурах возможен вентиляционный кризис — замерзание пчёл из-за поступления холодного воздуха с малой влагоёмкостью. В этом режиме сырость в улье растёт при увеличении уровня вентиляции. Наступление вентиляционного кризиса не зависит от пчёл, а определяется свойствами только воздуха и мёда. Вентиляционный кризис сопровождается тепловым кризисом — система идёт "в разнос", необходимая для обогрева мощность устремляется в бесконечность.

2. Тепловой баланс резко улучшается при сокращении вентиляции и использовании внутренней влагоёмкости. Сухая древесина дупла и улья, моховые подушки в значительной мере спасают положение.

3. Так как расход воздуха на дыхание примерно в 10 раз меньше его расхода на удаление влаги, при больших морозах можно сильно сократить вентиляцию без опасения, что пчёлы "задохнутся".

4. Для надёжного обеспечения зимовки необходимо научиться измерять расход, температуру и влажность проходящего через улей воздуха. Средства контроля этих величин сейчас отсутствуют. Их предстоит найти. Пчеловоды подбирают необходимый минимум уровня вентиляции методом проб и ошибок.

Температурное ограничение и вентиляция;

Рассмотренное в разделе 2 ограничение по максимальной тепловой мощности ведёт к тому, что неизбежно должен существовать предел по минимальной температуре tкр, которую пчёлы могут перенести.

Величина этого предела зависит от параметров пчёл (Pмакс), улья (R). атмосферы (α,t).

Но он обязательно существует, коль скоро живое существо, пчелосемья. ограничено по величине Pмакс и существует при реальном тепловом сопротивлении R.

Тепловые сопротивления ульев были впервые определены в. Величина tкр, но не сам факт её существования, зависит от перечисленных выше параметров.

Таким образом, "пчёлы холода боятся", и никакие "миллионы лет эволюции" из учебников по пчеловодству не в состоянии изменить этот физический вывод. Необходимость обеспечения пчёл мёдом во время зимовки является необходимым, но не достаточным условием их выживания.

Попытка реального определения величины tкр была сделана в с учётом расхода энергии не только на теплопроводность стен улья но и на вентиляцию.

Этому предшествовали работы, в которых был использован параметр "мощность пчелосемьи" с целью определения расхода мёда во время зимовки. В работах использовалась следующая система исходных предпосылок:

1 Достаточное количество мёда — главная предпосылка успешной зимовки.

2. При расчёте расхода мёда использовались среднемесячные температуры.

3. Предполагалось, что относительный расход тепла на вентиляцию, нагрев проходящего через улей воздуха, не превышает 25%.

Последняя предпосылка является основанием для распространённого заблуждения относительно допустимости интенсивной вентиляции при любых морозах.

Тем не менее, эта работа была первой, в которой был правильно применён "энерге- гический подход" к пчелосемье, как источнику тепла с определённой мощностью, а к улью, как к тепловому сопротивлению.

Одной из первых работ по анализу расхода тепла на вентиляцию и удаление влаги из улья была работа.

Автор пошел по экспериментальному пути — сделал макет улья и макет пче-. лосемьи по уровню выделения тепла и влаги и исследовал влияние расположения и величины летков на температуру и скорость удаления влаги в макете.

Результаты, полученные на макете, перенёс затем на зимовку своих пяти семей на садовом участке. Полученные результаты можно изложить слелующим образом:

1. Система зимовки с большим пространством под рамками (150 и 230мм.) имеет явные преимущества перед случаем, когда это пространство — 20мм.

2. Система вентиляции, при которой все летки находятся только в этом пространстве, предпочтительнее сквозной традиционной, при которой через верхнее утепление пропускается вентиляционные трубки (одна или две) сечением 5см2, а нижние летки открываются. То же самое можно сказать и о традиционной сквозной вентиляции при отогнутых холстиках верхнего утепления.

Некоторые семьи с традиционной вентиляцией погибли, а оставшиеся были ослабленными.

3. Если вентилируется только большое подрамочное пространство, то в нём возможна конденсация влаги, что, однако. не вредит пчёлам. Их гнездо остаётся сухим. "Успешные зимовки одной семьи в 1985/86 г.г. и пяти семей в 1986/87 г.г. подтвердили надёжность естественной вентиляции внутриульевого пространства через низ улья и допустимость временного накопления льда в его нижней зоне".

4. "Ориентировочные расчёты по диффузионному перемешиванию выделяемых пчёлами паров воды с воздухом подрамочного пространства показали, что уже только за счёт такого обмена происходит достаточный отток паров воды из зоны размещения пчелиного клуба. Основным препятствием может быть только недостаточно открытый нижний леток".

5. Автор, ориентируясь на известный расход мёда, правильно определил мощность пчелосемьи при зимовке в пределах 8 — 15Вт.

6. Измерения температуры в разных частях макета с использованием предлагаемой схемы вентиляции показали, что "создаются достаточно устойчивые комфортные условия для пчелиного клуба: температура в верхней зоне улья 22 — 20°С. а под рамками — от 5°С до минус 1°С". и всё это при внешней температуре "от минус 11°С до минус 20°С".

Автор провёл большое число опытов (67 на балконе и 60 в комнате), получил новые важные результаты, которые к сожалению, не получили распространения и остались неизвестными широкому кругу пчеловодов, в том числе и мне.

Мне удалось найти этот материал уже после написания книги, и я с удовлетворением отмечаю совпадение выводов по всем пунктам. Лучшую экспериментальную иллюстрацию всего того, что изложено в книге, я нигде не нашел.

В предыдущем разделе было показано, что учёт тепла, энергии, расходуемой на вентиляцию, нагрева проходящего через улей воздуха, является обязательным условием всех физических оценок условий зимовки.

Для этого учёта необходимо знать количество и параметры как атмосферного (α1,t1), так ивыходящего из улья воздуха (α2,t2)- Параметры α1,t1. хорошо известны.

Относительно параметров α2,t2. не известно практически ничего. Экспериментальное исследование этих параметров ещё не начато.

Поэтому все авторы (и я в том числе), вынуждены использовать предполагаемые, "разумные" их значения. И совсем плохо обстоит дело с определением количества проходящего через улей воздуха.

Нет не только сведений, но и потребности в их получении пока не ощущается. Единственная зарубежная статья на эту тему подверглась терминологической критике.

Автор не обратил внимания на то, что чешские пчеловоды впервые измерили современными приборами (есть, оказывается, такие!) малые давления ("компрессию") и большие расходы проходящего через улей воздуха.

Для получения хотя бы качественной оценки происходящих процессов, проведена следующая последовательность операций:

1. Выполнен анализ зависимости коэффициента вентиляционных потерь К, относительной доли потерь тепла на вентиляцию, от параметров воздуха и внешней температуры.

Величина его не зависит ни от параметров улья, ни от пчёл, а определяется свойствами только воздуха и мёда.

Поэтому анализ для определения величины К проводился для 1м3 воздуха. Поскольку результаты этого анализа зависят от неизвестных пока точно параметров воздуха α2,t2, расчёты были проделаны для нескольких вариантов.

Эти варианты представлены в табл. 6.1 — 6.4 Приложения 1 . Подробная система вычисления коэффициента К представлена только для табл. 6.1. Для остальных — даны только окончательные результаты.

В табл. 6.7. 6.8 — справочные данные по параметрам воздуха и мёда, заимствованы из литературы.

2. Введён в рассмотрение "коэффициент влагоёмкости" m — число, показывающее, во сколько раз можно сократить расходы воздуха и мощности на вентиляцию за счёт поглощения воды элементами внутри улья: P11вент=Р1вент/m в соответствии с тем. что имеется на практике.

На рис. 6.1 — графики полученных зависимостей коэффициента К от величины внешней температуры t1, для различных вариантов атмосферных начальных условий и различных m (табл. 6.1 — 6.4).

Для определения расхода тепла с учетом вентиляции, в соответствии зависимостью использовалось два значения теплового сопротивления: R10.5Вт/°С. (заимствовано улей "холодный"): и R21Вт/°С (улей "тёплый").

Большое количество вариантов для К и m позволяет хоть как-то компенсировать неопределенность начальных условий и сделать обобщающие выводы. На рис. 6.2 — графики зависимостей по табл. 6.5. 6.6.

Выводы из анализа рис. 6.1 :

1. коэффициент вентиляционных потерь К очень сильно зависит от исходных (и пока неизвестных точно) параметров воздуха, выходящего из улья. Без его экспериментагщ- ного измерения невозможно осуществить достоверные расчёты режимов зимовки.

2. Из всех "пробных" трёх вариантов — третий, является как самым рискованным, так и маловероятным. Его недостаток — малая влажность выходящего из улья воздуха, неэффективное удаление влаги.

3. Даже в самых благоприятных вариантах I и 2. при больших морозах (t1 ниже минус 20°С). более половины общего тепла (K>0.5) уходит на вентиляцию, если ставить целью удаление всей образующейся воды.

4. Наличие всегда присутствующей в улье влагоёмкости (m=2;3). резко меняет тепловой режим в лучшую сторону графики 1m2, 1mЗ.

Выводы из анализа рис. 6.2:

1. Принятие параметра "максимальная мощность" пчелосемьи ведёт к обязательному принятию параметра "критическая температура" — минимальная температура выживания. Связь между этими параметрами в разных условиях разная, но она всегда однозначна и обязательно существует.

Этот вывод качественно не зависит от несовершенства использованной системы расчётов. Количественно он зависит от задания начальных условий.

Надёжные сведения о параметрах выходящего из улья воздуха, необходимые для расчёта критических температур, пока отсутствуют.

2. Дополнительный расход тепла на вентиляцию, нагревание проходящего через улей воздуха с целью удаления влаги, может быть как меньше, так и значительно больше расхода тепла через стенки улья. При температурах в окрестности 0°С затраты тепла на вентиляцию относительно невелики (К-0,2, рис. 6.1).

При больших морозах, как относительные (рис. 6.1), так и абсолютные (рис. 6.2) потери тепла на вентиляцию очень резко растут. Это иллюстрирует известный факт рискованности зимовки пчёл на воле в северных районах страны.

3. По графикам рис. 6.2 можно оценить влияние различных факторов на зимовку пчёл по изменению величины tкр- Чем ниже допустимая величина tкр, (больше разница между реальной и допустимой величинами "мороза", отрицательной температуры), тем надёжнее зимовка.

Влияние различных факторов на величину tкр можно качественно характеризовать следующим образом: Утепление улья даёт только положительный эффект. Сравнить графики 2 и 5. 3 и 6, 4 и 7. С ниженис уровня вентиляции при использовании влаго- ёмкости также даёт положительный эффект, особенно при больших морозах. Сравнить график 2 с 3 и 4, график 5 — с 6 и 7.

4 При низких температурах расход тепла на вентиляцию (Pвент) может быть больше, чем на "основной" нагрев (Pтепл)- для иллюстрации этого необходимо на графиках при любой температуре t1, сравнить соотношение длин вертикальных отрезков от нуля до графика 1 (Ртепл), и от графика 1 до графиков 2. 3, 4 (Pвент), т.к. Рвент=Pсумм—Pтемл.

На рисунке эта операция проведена для t1=-25°С и графиков 1 и 2. Видно, что уже при этой температуре в улье без влагоёмкости Рвент>Ртепло.

5. При внешних температурах выше -10°С резко снижается критичность к выбору режима по утеплению и вентиляции. Все графики размещаются тесной группой вблизи начала координат на большом удалении от "потолка" Р = 30Вт.

6. Применение дополнительного нагрева величиной 20Вт (пунктирная линия) меняет критические температуры в самых неблагополучных случаях — графики 2. 3, 5, незначительно меняя их в нужную сторону (графики очень "крутые").

"Благополучные" случаи — графики 4. 6.7 в дополнительном отоплении" не нуждаются.

Сколько воздуха нужно пчёлам зимой?

Если известны расход мёда в единицу времени (например, за одни сутки, 86400 с), и его энергосодержание (11300 кДж /1кг), то можно определить выделяющуюся при этом мощность Р:

р=(1кг/сутки) 11300(кДж/кг)=11300000Дж/86400с=1314Bт, т. к. 1Дж/1с= 1Вт. Таким образом, расход мёда 1кг/сутки соответствует мощности 131.4Вт, а расход 1г/час 3.1Вт.

Мощность Rмакс=31Вт получается, если пчёлы расходуют 10г/час. 240г/сутки. 7,2кг/месяц. Эти цифры соответствуют "аппетиту" пчёл при больших морозах и известным максимальным значениям расхода мёда.

Можно поставить и обратную задачу — какой расход мёда в сутки соответствует мощности 1 Вт? Эту величину удельного расхода мощности Аул можно определить как. Ауд — (1кг/сутки)/Р=1000(г/сутки)/131,4Вт=7,6(г/сутки)/1Вт.

На основании (6.4), можно определить массовые соотношения между всеми элементами реакции. Таким образом, можно определить удельные расходы всех веществ на 1 Вт выделяемой мощности.

После этого, на основании полученных данных о расходе мощности в зависимости от внешней температуры и данных таблицы 6.7, можно определить необходимое количество воздуха.

Эту задачу необходимо разделить на две:

- Определение количества воздуха, необходимого для дыхания, обеспечения кислородом.

— Определение количества воздуха, необходимого для вентиляции, удаления паров воды.

Потребность в воздухе для дыхания.

Эту задачу можно решить в следующей последовательности: - Выбрать наиболее приемлемый вариант начальных условий из числа рассмотренных. Таким вариантом будем считать вариант 1 из табл. 6.1

— Воспользоваться полученной зависимостью выходной мощности от температуры (раздел 6.2, рис.6.2.) и на основании таблицы 6.7 определить абсолютный расход кислорода в г/сутки.

— На основании обобщения сведений о других биологических объектах, определить, какую долю (n) от всего содержания кислорода в воздухе составляет потребляемый пчёлами на дыхание кислород.

— Определить величину суточного расхода воздуха.

Отдельно обсудим выбранное ниже значение коэффициента использования кислорода воздуха п.

При дыхании все животные используют лишь малую часть поступающего с воздухом кислорода. Отмечено, что человек при дыхании в состоянии покоя потребляет около 25% вдыхаемого кислорода (n=0,25). Из 6.7 можно заключить, что поскольку в улье редко обнаруживают более 4% углекислого газа, то и для пчёл величина n не более 0.25.

Если для дальнейших оценок принять n=0,1, то это, вероятно, будет ошибка в сторону преувеличения потребного для дыхания количества воздуха.

Очень широкие пределы для выбора величины п ведут к неточности всех расчётов по потребности в воздухе для дыхания — эти расчёты можно считать только ориентировочными. Это относится и к оценкам дыхания, к оценкам других авторов.

Можно, например, показать, что потребность в воздухе, определённая А.М.Бутлеровым — "не менее 8 куб.футов в сутки (0.24м3/сутки)", получена, исходя из потребности только в дыхании, при мощности пчелосемьи 3Вт и при n=0,26. В соответствии с изложенным выше порядком расчёта выполнена табл. 6.9.

В табл. 6.9 последовательно представлены:

— ο1 суточный весовой абсолютный расход кислорода (в граммах в сутки), определяемый на основании мощности Р (табл.6.6, рис. 6.2) и по табл. 6.7 — О1=6,5Рсумм.

— ο2, суточный весовой расход кислорода (в граммах в сутки), потребляемый с воздухом для дыхания — 02=О1/n,n=0,1.

— В|, суточное весовое потребление воздуха (в граммах в сутки), B1=О2/0,23, где 0,23 — относительное весовое содержание кислорода в воздухе.

— В2, суточное объёмное количество воздуха (в м3/сутки) B2= В1/р, где р — плотность воздуха при температуре t1.

Полученная зависимость необходимого для дыхания количества воздуха от внешней температуры представлена на рисунке 6.3.

Потребность в вентиляции.

Сделанная ранее (п. 2 выводов в разд. 6.2) расчётная попытка удалить из улья путём вентиляции всю образующуюся при больших морозах воду, не увенчалась успехом. Расход тепла на вентиляцию превосходил возможности пчелосемьи.

Но поскольку пчёлы всё же выживают и при больших морозах. то существует какая-то система экономии их энергии. Это — не полная, а частичная вентиляция с поглашением воды внутри жилиша пчёл — улья, колоды или дупла.

Поэтому, при расчётах в разд. 6.2 пришлось предположить, что вентиляция способна удалить лишь 1m часть (m=2;3) всей образующейся воды.

Как и всегда в таких случаях, преодоление расчётного "научного тупика" является шагом вперёд в познании истины. Ниже изложены оценки (оценки, а не строгие расчёты!) потребности в воздухе для вентиляции для вариантов m=2; 3. Для их проведения необходимо последовательно:

— Воспользоваться полученной зависимостью выходной мощности от температуры (табл. 6.6. Приложение 1), и на основании табл. 6.7 определить величину суточного поступления воды Всут/Всут=5.2Рсумм.

— Найти ту 1/m часть воды, которая подлежит удалению при помощи вентиляции.

— Используя полученную ранее (табл. 6.1,6.6) зависимость влагоёмкости воздуха V от температуры, определить суточную потребность в воздухе В3/В3=(Всут/m)/v. В табл. 6.10 Приложения 2 — результаты расчётов по этой методике, а графики — на рис. 6.3.

Потребность в мёде.

Воспользовавшись данными табл. 6.1,6.7 в Приложении 1 и умножая величину Pсумм на величину суточного расхода мёда на 1Вт мощности — 7,64(г/Вт)/сутки. можно получить величины суточного расхода мёда (М,г/сутки). Эти результаты представлены на рисунке 6.4.

Ммакс — уровень расхода мёда, соответствующий максимальной мощности Рмакс=30Вт.

На этих графиках дополнительно представлены варианты m=1 (никакой влагоёмкости нет. вся.влага удаляется только вентиляцией) и m=¥ (мощность на вентиляцию.нагревание воздуха, не расходуется, теплопотери только через стенки улья, как у "диффузионного улья", раздел 7.4).

Реальные преимущества диффузионного улья будут ещё больше, поскольку его тепловое сопротивление будет больше, чем у расчётного "тёплого". Горизонталь Ммакс соотвествует мощности 30Вт.

Выводы:

1. Даже при использовании таких исходных предпосылок расчётов, которые сильно уменьшают количество необходимого для вентиляции (m=2;3,m>>1) и увеличивают количество необходимого для дыхания (n=0,1,n>>0,25) воздуха, потребности в воздухе для вентиляции во много раз больше, чем для дыхания. Поэтому следует делать различие потребностей в воздухе для дыхания (минимальных) и для удаления паров воды (максимальных и неопределённых).

2. Зависимости от температуры величин В3 и М нелинейные (непропорциональные) — по мере приближения температуры к вентиляционному кризису графики круто уходят вверх. Это значит, что оценивать достаточность количества мёда по среднемесячным температурам опасно как по причине завышения температуры, так и по причине неточности средних значений.

3. Полученные зависимости не дают ответа на вопрос о том. как обеспечить любой из выбранных режимов вентиляции. Задача сопряжения сложных зависимостей (параметров летка и необходимого расхода воздуха), точно может быть решена только для какой-либо одной температуры. Об этом умалчивают авторы "расчётов диаметра летка". Этот диаметр пчеловоды подбирают методом проб и ошибок. Наиболее рациональный путь решения этой задачи — разработка простейших средств экспериментального измерения расхода воздуха и сопоставление их с результатами оценок раздела 6.2.

4. Полученные результаты по расходу воздуха даже для целей дыхания значительно отличаются в большую сторону от рекомендаций Бутлерова (0,24м3/сутки). Это различие определяется различием в начальных условиях расчётов (n=0.1 против 0,26 у Бутлерова). Влияние изменения внешней температуры на потребность в воздухе для вентиляции на уровне знаний своего времени Бутлеровым вообще не были учтены.

Диффузия

Диффузия в улье

Может ли диффузия явиться ещё одним способом удаления воды? По этому поводу на страницах журнала "Пчеловодство" ведётся яростная дискуссия. Для того, чтобы без эмоций найти выход, обратимся к такому проверенному источнику, как энциклопедия.

Читаем — "Диффузия — взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения частиц вещества. Д происходит в направлении падения концентрации вещества и ведёт к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объёму".

Применительно к нашему случаю это значит, что если концентрация паров воды в воздухе везде одинакова, то диффузии нет. Но концентрация паров воды разная, и внутри улья (в клубе и на дне), и вне улья по сравнению с тёплым и влажным гнездом.

Так что полностью отрицать диффузию нельзя. Она может быть незначительной количественно, но качественно она всегда присутствует.

То обстоятельство, что, помимо диффузии. сушествует ещё конвекционный механизм перемешивания газов, не является основанием для полного её отрицания.

Для того, чтобы оценить её влияние количественно, необходимо сформулировать такие начальные условия оценки, при которых конвекция, по возможности, отсутствовала бы, а различная концентрация паров воды, наоборот, присутствовала бы.

Такие условия имеются в улье, если пчёлы (источник тепла) размещаются вверху, под "глухим" воздухонепроницаемым потолком, а пол является поглотителем тепла и влаги. Конвекция воздуха между двумя плоскими поверхностями существует во всех случаях, кроме того, когда более тёплая поверхность находится вверху (рис. 4.3).

Такие условия, в первом приближении, существуют в воздушном промежутке между рамками с клубом пчёл (координата х1) и дном улья (координата х2) на представленном рис. 7.1.

Путь диффузии d=х2-х1. Поскольку параметры воздуха — температура t и относительная влажность а — при координатах х1 и х2 нам известны лишь ориентировочно, то возможна лишь качественная оценка роли диффузии. Такую оценку проведём для двух вариантов начальных условий.

Вариант 1.

Улей — дадан. под гнездом — пустой корпус, d=240мм,t1=10°С.α1-90%,t2=0°С,α2=70%. Такая относительная влажность воздуха при этой температуре заведомо обеспечивает переход влаги из воздуха в древесину, имеющую относительную влажность 11 — 15%.

Это значение её влажности соответствует средним равновесными значениям, предположительно сохранившимся с лета. При выбранных параметрах воздуха, его абсолютная влажность составит 8,45г/м3 вверху и 2,66г/м3 внизу.

Вертикальный градиент концентрации паров воды в воздухе С получится равным 21.1.10 — 3кг/м4. Удельный (на 1м2 площади сечения) диффузионный поток у определим по закону Фика [4]: j=DС=4.8•10,7кг/м2-с. где — коэффициент диффузии паров воды в воздухе, равный 0,23•10,4 м2/с.

Найдём общий диффузионный поток G на дно улья сечением S (S=0.45=0,45•45=0.2м2)/С=j•S=0,96•10,7кг/с=0.248кг/месяц=1,5кг/6 месяцев. Это — незначительная величина, если пчёлы зимуют на воле, съедают 15кг мёда и выделяют 10.2кг воды.

Это — заметная величина, если пчёлы находятся в зимовнике, съедают всего 5кг мёда и выделяют только 3,4кг воды.

Вариант 2.

Предположим, что в корпусе под гнездом размещён ящик с сухим мхом и что его свойства по поглощению воды не хуже, чем у древесины, а пространство под рамками — "стандартное".

Примем, что d=24мм, а остальные параметры — такие же. как в варианте 1. Тогда G=2.48кг/месяц=15кг/6 месяцев.

Полученные результаты, вследствие большой неопределенности исходных данных и условности самой физической схемы, являются оценочными, лишь иллюстрирующими потенциальные возможности диффузии.

Вероятная ошибка в сторону преувеличения параметра G возможна из-за снижения погла- щающих свойств древесины под воздействием диффузионного потока. Тем не менее, из-за паропроницаемости стен и удаления влаги с наружной поверхности улья, эффект от диффузии не будет сведён к нулю.

Ошибка в сторону преуменьшения параметра G возможна из-за движения воздуха в подрамочном пространстве. Односторонний нагрев (солнцем), охлаждение (ветром), несиметричное размещение пчёл и их движение способны вызвать конвекцию воздуха.

Даже незначительная циркуляция воздуха в подрамочном пространстве способна резко увеличить эквивалентную величину C и уменьшить величину d, что приведёт к увеличению параметра G.

Точно так же. как и пары воды, может диффундировать и углекислый газ. Игнорирование многими авторами процессов конвекции и диффузии ведёт к появлению необоснованных схем вентиляции, в которых углекислый газ. "как более тяжёлый" "самостоятельно" выходит через леток навстречу (!?) основному потоку воздуха, не смешиваясь с ним.

Налицо полное игнорирование процессов диффузии и конвекции и наделение газов отсутствующими у них свойствами несмешивающихся жидкостей с различной плотностью.

Выводы:

1. Диффузия паров воды в улье существует и может, наряду с конвекцией, обеспечить транспорт влаги как к проходящему потоку внешнего воздуха, так и к элементам внутренней влаго- ёмкости.

2. Численные значения диффузионного потока таковы, что представляется обоснованным используемое опытными пчеловодами размещение корпуса со мхом под гнездом пчёл.

Паропроницаемость

Паропроницаемость -— форма диффузии растворённых в воздухе паров воды для случая, когда области с различной их концентрацией разделены твёрдой перегородкой — рис. 7.2.

В силу важности этого процесса для обеспечения комфортности нашего жилища, он хорошо изучен и отражён в справочной литературе.

Коэффициент паропроницаемости μ —это величина, характеризующая скорость (в кг/с или в мг/час) удельного (на 1м2) проникновения через перегородку единичной толщины (1м) паров воды при разности концентраций (α2—α1) на её гранях в кг/м3.

Разность концентраций может быть также выражена как разность парциальных давлений паров воды Dр=(b2—b1) в Па. Зная величины α2 и α1, по таблицам, имеющимся в справочниках, можно определить величины b2 и b1.

Именно такая система обозначений принята для практических расчётов. В соответствии с этой системой величину скорости потока паров (7 в мг/час через реальную стенку можно определить)

Где — коэффициент паропроницаемости конкретного материала, в мг/(м•час•Па), S — площадь стенки в кв.м, а b — её толщина в метрах. Паропроницаемость некоторых строительных материалов.

Проведём оценку паропроницаемости стен дадановского улья. Поскольку параметры воздуха в улье пока что не известны, приходится делать ориентировочные предположения.

Эта система исходных данных следующая: площадь стен S=1.3м2, их толщина δ=0.04м. Усреднённые параметры атмосферы при зимовке вне и внутри улья соответственно t1=-5°С и α1 — 70%, t2=+5°С и α2=90%.

Эти данные позволяют определить по таблицам — b2=827Па, b1=313Па, Dр=b2—b1=515Па. По величина μ для сосны и ели поперёк волокон составляет 0,06мг/(м•час•Па).

Подставляя все известные величины в формулу для G, получим G=1612мг/час=38.4г/сутки=1152г/месяц=6912г/6 месяцев.

Надо отметить хорошее сочетание высоких параметров как по теплопроводности, так и по паропроницаемости у камышита (соломенные и камышовые ульи) и пенопласта.

Эти материалы лучше даже древесины, принимая во внимание, что её па- ропронинаемость обычно используется поперёк волокон. Для практических расчётов часто используется сопротивление паропроницанию Rп, величина которого нормируется по СНиП.

Сопротивление паропроницанию, по — величина потока паров воды в миллигра ммах на 1м2 в час для материала с паропроницанием при толщине его стенки метров.

Если стенка многослойная (например, дерево, покрытое краской), то сопротивления для всех слоёв определяются по отдельности и суммируются:

Если в многослойной стенке имеются воздушные прослойки, то, по их сопротивление паропроницанию считается равным нулю.

Этот факт для нас особенно важен при оценке паропроницаемости стенок типа осиного гнезда.

Проведём сравнительную оценку паропроницаемости стен окрашенного и неокрашенного дадановского улья. Для тонкослойных материалов, но рассчитываются и нормируются не только величины G и , а и величины Rп.

Эти величины для некоторых материалов, используемых пчеловодами, представлены в табл. 7.1.

В соответствии с формулой 7.2 и табл. 3.1 может быть определено сопротивление паропроницанию стенки неокрашенного дадановского улья.

Оно оказывается равным 0.66 мг/(м•час•Па), что почти точно соответствует сопротивлению слоя масляной краски по табл. 7.2.

Таким образом, при окраске улья его сопротивление паропроницанию возрастает вдвое.

К тому же, краска обычно быстро трескается, и тогда через щели в древесину проникает дождевая и снеговая вода. Краска превращается не в защитника от влаги, а в её накопителя.

Механизм капиллярности и паропроницаемости древесины начинает работать, в основном, в обратную сторону — к пчёлам. Это знают опытные пчеловоды, выступающие против окраски ульев.

Выход из положения простой — ульи не красить, обеспечить их паропроницаемость, а от осадков защитить специальным экраном.

Оценки влагоёмкости и паропронцаемости уль, встретили яростную критику авторов, плохо знакомых со справочной литературой, на которую я ссылаюсь.

По их мнению, паропроницаемость и влагоёмкость ульев ничтожна. т.к. зимой влага в их стенках замерзает. а при определении влагоемкости улья, мною, якобы, допущена ошибка в несколько раз. Не разбирая подробно все возражения, отвечу на главные:

1. Транспорт влаги в древесине не прекращается при минусовых температурах, как это ошибочно предполагает автор. если влажность древесины менее 30%.

До этого предела влага находится в древесине в связанном (гигроскопическом) состоянии и свободно циркулирует из древесины в воздух и обратно и при температурах значительно ниже нуля — раздел 8.2 , рис. 8.3.

Замёрзнуть может только та вода, которая находится в свободном состоянии — в мокрой или живой древесине, с влажностью более 30%. Замерзание воды в такой древесине хорошо иллюстрируют рис. 8.5 и 8.6.

2. Критика моих оценок влагоёмкости базируется на утверждении. что мною использована "неправильная" величина плотности древесины — 420кг/м3. А надо, якобы. 200кг/м3!

Это — цифра "с потолка" и противоречит. Нет такой плотности древесины ни у сосны, ни у ели! Их древесина, имеет плотность более 450 — 500кг/м3. Остальные возражения — такого же типа и опровегнуты.

Паропроницаемость всех металлов и стекла равна нулю. Этого не учитывает автор, предлагающий делать ульи из титана (!?). Вот уж "хуже не придумаешь"! Дорого, холодно и сыро! Явный расчёт только на внешний эффект!

Газопроницаемость Проблема жизнеобеспечения пчёл в улье состоит не только в сбережении тепла и удалении влаги. Нужно ещё обеспечить дыхание, удалять углекислый газ и поставлять кислород.

Сейчас предполагается, что эта задача может быть решена и решается исключительно при помощи вентиляции. А не может ли она быть решена и при помощи диффузии? Как улей справляется с передачей этих газов через стенки?

Для решения этой задачи необходимо знать коэффициенты газопроницания материалов улья для СО, и 02. аналогичные коэффициентам паропро- ницания через стенки из разных материалов для Н20. Таких справочных материалов у автора пока что нет.

Поскольку диффузия зависит от массы молекул и не зависит от их химической сущности, можно поискать сведения о газах, "похожих" по массе на необходимые. Полученные результаты сведены в табл. 7.2.

В табл. 7.2 — предполагаемые значения интересующих нас коэффициентов диффузии О2(02-Возд=0,13) и С02(С02Возд=0,10) в воздухе, полученные путём сопоставления с остальными данными таблицы и особенно — с газами, близкими по молекулярной массе (п.З по О, и п.5 по СО2.

Поскольку для коэффициентов диффузии паров воды в воздухе по п. 1 и 2 имеется расхождение между источниками, в дальнейшем используется среднее между НИМИ значение Н20-Возд = 0,21.

И при выравнивании концентрации газов в свободном состоянии, и при выравнивании их концентрации при движении молекул через стенку, лежит один и тот же процесс диффузии, зависящий от массы молекул. Поэтому можно предположить, что коэффициенты газопроницания (паропроницания) через стенку будут находиться в том же соотношении, что и коэффициенты диффузии свободных газов.

А это значит, что зная коэффициент паропроницаемости через стенку для паров воды Цн2о, можно найти коэффициент газопроницаемости через эту же стенку ДЛЯ кислорода как μo2 = μH2o ( 02-Воз;/Н20-ВОЗ. а для углекислого газа как μCO2 = μН20,( С02-Возд/Н20-Возд.)- Поскольку молекулы 02 И СО2 тяжелее молекул Н2О, их коэффициенты газопроницания должны быть соответственно меньше, чем для паров воды. Эта же закономерность видна из сравнения коэффициентов диффузии по табл. 7.2.

В соответствии с этой таблицей, коэффициенты пересчёта паропроницаемости в газопроницаемость К02 = 02-возд/н2о-возд. = 0,6, и Кс02 = со2-Возд/ Н20 Возд. = 0.47.

Поэтому для расчёта газопроницаемости стенки по кислороду и углекислому газу нужно соответствующий этой стенке коэффициент паропроницаемости умножить на 0,6 для O2 и на 0,47 для С02. В соответствии с изложенным, сопротивления газопроницанию R1 из табл. 7.1 соответственно делятся на 0.6 и 0,47 и будут больше, чем для паров воды.

Сделаем оценку возможности диффузии углекислого газа через стенку дадановского улья. Учтём диффузию только через боковые стенки, площадь которых S=0.6 м2. зная заранее, что реальная величина диффузии будет больше. По табл. 3.1 можно определить, что сопротивление паропроницанию Rп стенки толщиной 35 мм равно 0,59 (м2•час•Па)/мг.

Сопротивление этой же стенки газопроницанию Rг для С02 будет больше: Rп = Rп/0,47 = 1,25 (м2•час•Па)/мг. Далее необходимо определить разницу парциальных давлений на стенку улья. Поскольку в окружающей атмосфере углекислого газа всего 0.03%, его парциальным давлением пренебрежем (b1 = 0, см. раздел 7.2).

Давление окружающей нас атмосферы — 101325 Па (раздел 1). Для осторожной оценки, предположим, что при зимовке концентрация углекислого газа в улье составляет всего 1%, что соответствует его парциальному давлению b2 = 1013 Па.

Подставляя в формулу (7.3) значения S= 0,6 м2, Ар = b2 — b1 = 1013 Па, и полученое значение Rг = 1,25 (м2•час•Па)/мг, получим G= 486 мг/час =11,7 г/сутки = 351 г/месяц = 2,1 кг/6 месяцев. Это заметная величина. Ведь есть ещё и другие каналы удаления С02 — вентиляция, диффузия на дно и потолок.

Эти оценки свидетельствуют ещё и о том, что высокие концентрации углекислого газа во всём объёме улья маловероятны, т. к. диффузионный поток пропорционален величине Dр. А ведь есть ещё и конвекция!

Диффузионный улей

Нельзя ли создать 1акой улей, который обеспечивал бы пчёлам необходимый газообмен при зимовке абсолютно без вентиляции. только за счёт диффузии? Это позволило бы сберечь тепло и мёд. Надежды на создание такого улья имеются на основании анализа осиного гнезда (разделы 4.1.4.2. 7.З.).

Задача, которая стоит при создании такого улья, состоит в максимальном обеспечении как теплоизоляции, так и газопроницаемости.

Прообразом может служить осиное гнездо. Замечательные свойства этого "дома из бумаги" по теплоизоляции были рассмотрены в разд. 4.2.

Материал для создания пчелиного улья "из бумаги" по образцу осиного гнезда в изобилии имеется на городских свалках — это гофрокартон от упаковки телевизоров. холодильников и пр. Он состоит из двух-трёх слоёв бумаги толщиной около 0.2 мм.

Между ними размещены I — 2 слоя такой же гофрированной бумаги, сообщающей прочность всей трёхслойной (или пятислойной) конструкции, толщиной 5-8мм.

Теплопроводность X воздушного зазора толщиной 8=0,01м. в соответствии с табл. 4.2, составляет 0,076 Вт/м°С, а его удельное сопротивление, формула (3.4), R1уд = 8/А, =0,13 м2-°С/Вт.

Если из гофрокартона толщиной 8мм создать многослойную (n = 4) стенку с воздушными зазорами по 10мм . то в соответствии с формулой 3.7, её удельное (на 1м2) тепловое сопротивление Rуд = nR1уд = 0.52 м2 °С/Вт. Аналогичная оценка удельного теплового сопротивления еловой доски толщиной 35 мм с использованием данных табл. 3.1 даст величин)' Rуд = 0.19 м2-°С/Вг.

Это значит, что наша многослойная стенка по образцу осиного гнезда в 2,7 раза (0,52/0,19 = 2,7) теплее стенки стандартного улья. На самом деле её теплоизолирующие свойства будут намного выше, т.к. при оценке не было учтено тепловое сопротивление самих слоёв гофрокартона. Стенка получилась лёгкой, но достаточно толстой — 80мм.

Определим теперь паропроницаемость этой стенки. Она состоит из пяти слоёв гофрокартона, каждый из которых содержит пять слоёв бумаги по 0,2мм каждый. Суммарная толщина бумаги 25 • 0,2 = 5мм.

За отсутствием точных справочных сведений по паропроницаемости такой системы воспользуемся данными [1] для картона толщиной 1,3мм, табл. 7.1. Для такого картона Rп = 0,016 м2час-Па/мг.

Поскольку сопротивление паропроницанию пропорционально толщине стенки, введём коэффициент пересчёта к= 5/1,3 от её справочного значения и будем считать, что для нашей стенки толщиной 5мм — Rп = (5/1,3) • 0,016 = 0.061 м2-час Па/мг.

Это значит, что в соответствии с рекомендациями, сопротивлением паропроницанию всех воздушных промежутков как между слоями, так и внутри гофрокартона, мы пренебрегаем.

Для дальнейшего проведения "расчётного эксперимента" необходимо задать конкретные размеры "диффузионного улья". Будем считать, что в нём зимует семья пчёл на восьми "украинских" рамках размером 300x435 мм в узковысоком улье квадратного сечения 330x330 мм.

Между рамками и полом оставим пространство высотой 300мм. а над рамками — ещё 150 мм. Пол и потолок — "глухие", без отверс тий и щелей из того же материала. Никаких открытых летков нет, вентиляция отсутствует.

Стенки. потолок и пол со всех сторон одинаковые, многослойные. Площадь внутренней поверхности такого улья составит 1,38 м2. Рассчитаем паропроницаемость такого улья. В соответствии с формулой (7.3)— С = SДр/Rп.

Зададим величину Др = 515Па в соответствии с теми же исходными данными, что были использованы в разделе 7.2 при расчёте паропроницаемости стен даданов- ского улья. Тогда (7= 1,38 • 515/0.061 = 11650 мг/час = 280 г/сутки = 8,4 кг/месяц.

Ясно, что эти возможности удаления паров воды во много раз превышают её производство. Стены такого улья являются мощной "сушилкой" гнезда пчёл По мере удаления паров воды разница парциальных давлений будет уменьшаться до тех пор. пока расход и приход не сравняются.

Зимний воздух, вследствие низкой его температуры, содержит малое количество воды. Поэтому имеется опасность высыхания пчёл. Сам режим зимовки в таком улье, благодаря его большому тепловому сопротивлению, малому расход> тепла и мёда, будет приближаться к "высокотемпературной зимовке".

Оценим теперь возможности газообмена по углекислому газу и кислороду в таком улье. Для углекислого газа: R1 = (Rп • к)/Кс02 = 0,016-(5/1,3)/0,47 = 0,13 м2-час-Па/мг. Так же как и в разделе 7.3, будем считать, что Др = 1013Па (избыточная концентрация углекислого газа 1%) и определим (G = SДр/R1 = 1.38 • 1013/0,13 = 10753 мг/час = 257г/сутки = 7.7кг/месяц.

Так же. как и в предыдущем случае, возможности удаления многократно превышают потенциальное поступление углекислого газа.

Для кислорода: Rг = (Rп • к)/Кс2 = 0,016-(5/1,3)/0,6 = = 0,10 м2-час-Па/мг. Предположим, что в улье на 1% кислорода меньше, чем вне его и Др = 1013 Па. Разница концентраций кислорода может зимой достигать гораздо больших величин. Для таких "мягких" условий G = ДДр/Rг = 1.38 • 1013/0,10 = 14000 мг/час = 336 г/сутки = 10 кг/месяц.

В отличие от предыдущих примеров, это количество кислорода, в соответствии со знаком градиента концентпации, будет поступать в улей. Равновесие в системе наступит, конечно, на уровне реальных величин производства и потребления всех газов.

А общий вывод таков — диффузионный улей обеспечивает не только в несколько раз лучшую, чем стандартные ульи, теплоизоляцию, но и идеальный газообмен с окружающей средой, позволяющий полностью отказаться от вентиляции.

Опять осиное гнездо:

Проведенные выше оценки возможностей диффузии позволяют на новом уровне подойти к осиному гнезду. Из раздела 4.2 следует, что оно является очень "тёплым", а из разд. 4.1. — что в нём отсутствует проточная вентиляция.

Ведь воздух в нём не движется, поскольку тёплое гнездо — вверху, а единственный леток — в самом низу (рис. 4.3). A как тогда удаляются из гнезда газообразные продукты его жизнедеятельности? Только диффузией через стенки!

Для оценки её величины следует напомнить ещё раз. что, в соответствии с сопротивление паропроницаемости (а, следовательно, и газопроницаемости) для воздушных промежутков следует считать равным нулю. Остаётся сопротивление только нескольких слоёв (3 — 4) осиной "бумаги".

Можно обоснованно предположить, что оно не более, чем у той, которая сделана человеком и используется для изготовления гофрокартона. А раз так. то следует сравнивать сопротивление 15 — 25 слоёв бумаги в диффузионном улье с 3 — 4 слоями в осином гнезде.

По результатам делать зто не имеет смысла. Стенки осиного гнезда имеют в несколько раз меньшее сопротивление газопроницанию, чем даже у диффузионного улья, и заведомо обеспечат такой газообмен, который превосходит потребности в нём. Внутри осиного гнезда состав атмосферы будет почти точно соответствовать наружному. Пары воды и углекислый газ "беспрепятственно" выходят через стенки, а кислород также входит.

Получается, что осиное гнездо обеспечивает одновременно и "тепло", и "свежий воздух". При чём без каких либо затрат энергии на вентиляцию! Идеальное жилище!

Соломенный улей:

С большим удовлетворением можно отметить, что современное пчеловодство обратилось к опыту прошлого. Переиздано большое количество книг, впервые вышедши.ч в 19-м веке. Оказывается, что значительная часть всего того, что мы читаем в современных учебниках, имеет очень давние корни.

Только раньше всё это писали в прежнем литературном стиле, имеющем сегодня свою неповторимую прелесть. А основной смысл изменился мало. Все авторы уделяют большое внимание ульям из соломы.

Даётся не только подробное описание таких ульев, но и подробная технология их изготовления. Ведь он мог набрать "пеньки" в ближайшем лесу, а предпочитал солому!

Как вообще зимовали пчёлы в таких "дырявых" ульях? Или тут есть ещё непонятое зерно народного опыта? Именно этот вывод напрашивается после анализа осиного гнезда и диффузионного улья.

Для обоснования интуитивного уважения к соломенному улью необходимо было бы знать физические параметры его соломенной стенки. Естественно, таких параметров в СНиПе нет. Такой материал сейчас не применяется и не изучается.

Но, слава Богу, есть нечто похожее! Это "плиты камышитовые", имеющие плотность у0 = 200кг/м3, коэффициент теплопроводности X = 0.14 Вт/(м°С) и паропроницаемость ц, = 0,49мг/(м-ч-Па). Плиты камышитовые — это камыш, пропитанный цементным раствором, затвердевшим в спрессованном состоянии.

Если считать камыш аналогом соломы, то добавление цементного раствора, понятным образом, увеличивает плотность, теплопроводность и ухудшает паропроницаемость по сравнению с чисто соломенными жгутами "древних" ульев. Пренебрежём пока этим обстоятельством, и будем считать параметры соломенных стен равными камышитовым, помня при этом, что реальные параметры у соломы будут лучше.

Тогда всё равно получается, что соломенные степы в 1,5 раза теплее деревянных (ель поперёк волокон, табл. 3.1) и в 8 раз лучше по паропроницаемости (табл. 3.1).

Если при этом принять во внимание, что стены соломенных ульев, по понятным причинам, были в 2 — 3 раза толще современных 35мм. то и получится, что они были в 4 раза теплее современных "даданов" и "рутов" и имели в 4 раза лучшую паропроницаемость. А это уже близко к "диффузионному улью".

К этому следует добавить, что в соломенных ульях единственный леток находился ниже зимующего гнезда, и, следовательно, пчелосемья сидела под потолком без проточной вентиляции (разд. 4.2, 4,3). Потерь тепла на вентиляцию (разд. 6.2, 6.3) не было.

Газообмен хорошо обеспечивался диффузией через газопроницаемые стенки при их высокой "теплоте". Вот почему такие ульи в с благожелательной иронией именовались "золотыми". Золото — не цвет соломы, а знания и опыт предков!

Изложенные выше оценки роли диффузии находятся в противоречии с распространённой среди пчеловодов точкой зрения о её незначительности.

Это мнение базируется на выводах. где имеется специальный раздел "Диффузия". В этом разделе правильно, на основании использования закона Фика, решена частная задача по определению интенсивности диффузионного потока кислорода (кислорода, а не паров воды!) через сечение летка улья.

Это совершенно не та задача, которая решалась разделе 7. Здесь решалась задача определения интенсивности диффузионных потоков через стены и на пол ульев. Поскольку площадь сечения летка улья (10см2 в) во много раз отличается от площади сечения стен и пола (5000 — 15000см2), то и результаты получились на порядки отличающиеся.

А широкие круги пчеловодов, увидев слово "диффузия", сделали вывод о её незначительности в улье вообще. Вот какое значение имеет постановка и обсуждение результатов решения физической задачи!

Выводы:

I. Несмотря на некоторую условность и возможную неточность предложенной методики определения паропрони- цаемости и газопроницаемости, полученные результаты свидетельствуют как о существовании, так и о больших возможностях процессов диффузии для обеспечения успешной зимовки пчёл.

2. Процессы диффузии для успешной зимовки пчёл уже используются как в природе (большое пространство под гнездом в дупле). так и в пчеловодстве.

3. Параметры древесины (высококачественной, плотной, из которой делаются ульи) по газопрницаемости и теплопроводности намного хуже, чем у соломы, камыша, "ситной древесины", картона и даже пенопласта ПХВ. Ещё хуже эти параметры у древесины живого дерева. Современная практика пчеловодства ещё не принимает во внимание такой важный параметр стен ульев, как их паропроницае- мость и газопроницаемость.

4. Понимание процессов диффузии, конвекции и теплопроводности позволяет лучше понять и позитивно оценить простые, забытые, но эффективные ульи наших предков — дуплянки (соломенные и "пеньки"), сапетки, колоды. Оказывается, ульи наших предков "хорошо дышали", и поэтому в них не было сырости. Не обязательно их и дупло копировать. Но понять и использовать — можно.

5. Процессы диффузии могут быть целенаправленно и успешно использованы при создании новых конструкций ульев. Можно создать такой улей, в котором удивительно сочетались бы:

— высокий уровень теплоизоляции ("теплота");

— полное отсутствие вентиляции в обычном её понимании (все летки закрыты при зимовке, нет расхода тепла на вентиляцию);

— хороший внутренний состав атмосферы (в улье "сухо" и "легко дышать" пчёлам) — "диффузионный улей".

Влага в Улье Дупле

Влагоёмкость

При попытке расчётным путём удалить из улья всю воду, образующуюся во время зимовки, исключительно при помощи вентиляции, оказалось, что сделать это практически невозможно. А как же тогда реально выживают пчёлы при больших морозах?

Они выживают без вентиляции, без расходов на неё энергии. А куда тогда девается выделяемая ими вода? Ведь при больших морозах расход энергии и выделение воды — максимальные!

Следовательно, вода поглащается внутри улья, элементами его конструкции. Именно по этой причине оказалось невозможным при расчётах в разд. 6.2 увязать "концы с концами". не прибегая к предположению, что не вся вода, а только 1/m её часть (m = 2; 3) может быть удалена при помощи вентиляции.

И этим путём пользовались всегда и все. И пчёлы в дупле, отказываясь от проточной вентиляции и пчеловоды, которые набивали ульи моховыми подушками.

А раз так, то давайте не будем при зимовке на воле и при больших морозах устраивать сквозняки в ульях, открывая и верхние, и нижние летки "во избежание сырости в ульях", а используем влагоёмкость.

В случае отказа от вентиляции (не от вентиляции вообще, а от интенсивной вентиляции с удалением всей образующейся воды). есть следующие каналы удаления влаги:

— диффузия паров воды на дно улья, во внешнюю среду ("финская зимовка", разд.7.2, 4.3),

— транспорт паров воды во внешнюю среду через стенки ульев с использованием их паропроницаемости (диффузия через стенку, разд.7.3).

— поглащение паров воды внутри улья.

Оказалось, что даже без принятия специальных дополнительных мер, ульи уже имеют заметную влагоёмкость. Но если сокращение вентиляции — такое эффективное средство сокращения потерь тепла, то можно и нужно его использовать, специально увеличивая влагоёмкость внутренних элементов улья.

Для этого имеется испытанный эффективный поглотитель — мох сфагнум (белый, на моховом болоте, на "трясине", местами — ив сыром лесу). Вот только в традиционных моховых подушках его помещается мало.

А надо, чтобы его было много, и со всех сторон гнезда. Влагоёмкая диафрагма — это солидный плоский ящик, представленный на рис. 8.1, весом около 6кг, содержащий пару килограммов плотно набитого сухого мха.

При извлечении такой диафрагмы из улья в мае (когда она уже частично просохла), она несёт в себе лишний килограмм веса (воды). Если улей —• просторный лежак, имеющий зимой много свободного места, то такими влагоёмкими диафрагмами гнездо можно защитить не только с двух сторон, но и сверху — рис. 8.2.

Эта система является не только дополнительным утеплением, но и "забирает на себя" 3 — 4кг воды сверх той (тоже 3 — 4кг), которая поглащается традиционными элементами (стенки улья, подушки, мешок с сеном или мхом, рис. 8.2). Особо хочу отметить мешок с сеном (мхом).

Он находится в дальнем холодном углу улья и весной бывает буквально пропитан водой, у дна — просто мокрый. Ведь также "работает" и гора трухи на дне дупла! А в гнезде — сухо! Вот оно, преимущество дупла!

Действительное, но не связанное с "живым деревом"! Имея такие резервы влагоёмкости, и помня о том, что для дыхания пчёлам воздуха нужно совсем немного (разд. 6.1), я не боюсь ограничивать вентиляцию.

При понижении температуры до -20°С, закрываю на несколько дней, пока стоят морозы, все летки. С этими мерами зимовка у меня заметно улучшилась.

Воздух и древесина;

При каких условиях влага из воздуха переходит в древесину и обратно? Этот вопрос важен для понимания процесса удаления воды из гнезда пчел через стены при зимовке пчёл и в улье, и в дупле.

Условиями, определяющими знак движения влаги (в воздух из древесины или наоборот), являются их относительная влажность (в %) и температура. Эти зависимости представлены на рис. 8.3.

Графики — линии постоянной относительной влажности древесины (в %), в координатах: температура (t°С) — относительная влажность воздуха (f,%).

Выводы из статьи "Древесина" и анализа семейства графиков:

1. "Древесина содержит свободную (в полостях клеток) и связанную влагу", "связанная — гигроскопичная влага".

2. "Влажность, соответствующая пределу гигроскопичности Wпр при t= 20°С, составляет в среднем 30%".

3. При относительной влажности воздуха ф, близкой к 100 %, равновесная влажность древесины близка к 28 % и практически не зависит от температуры.

4. Равновесие между воздухом и древесиной по влажности не испытывает никаких аномалий при переходе температуры через 0°С Гигроскопичная (связанная) влага в древесине "не замерзает".

5. При летних параметрах воздуха (t= +20°С, f = 65 %) древесина приобретает равновесную влажность около 15% и имеет значительный запас влагоёмкости по отношению к внутренней атмосфере улья с влажностью более 70%.

6. При влажности древесины более 30 % часть влаги в ней может находиться в свободном (п. 1) состоянии. Свойства такой (мокрой, живой) древесины с влажностью более 30 % меняются при переходе через 0°С и представлены, и на рисунках 8.5, 8.6.

Влажность древесины — это относительное, в процентах, содержание воды в ней. Влажность воздуха — это относительное, в процентах, содержание в нём воды по сравнению с тем максимальным предельным её значением (100%), которое может содержаться в нём при данной температуре.

Отсюда, например, следует, что при влажности 50 % зимой и летом в воздухе совершенно разное количество воды, а в древесине — одинаковое.

Абсолютные количества воды тоже существенно отличаются 1кг древесины влажностью 50 % содержит 500 г воды, а 1 м3 воздуха (масса 1, 29кг) при температуре 0°С и влажности 50% содержит всего 2.4 г воды.

Поясним словами основной интересующий нас смысл содержащейся на рис. 8.3 информации.

I. При влажности древесины 30 % и более вода всегда переходит из древесины в воздух, за исключением того случая, когда влажность воздуха — 100 %. при которой такой переход прекращается.

2. При влажности воздуха 100 % возможен переход влаги только из воздуха в древесину, за исключением того случая. когда влажность древесины более 30 %. В последнем случае обмена парами воды, растворённой в воздухе, нет. Процессы перехода влаги из древесины в воздух и обратно зависят от температуры, но в окрестности 0°С эта зависимость очень слабая.

3. Поскольку до влажности 30 % вода в древесине находится в связанном состоянии на пористой поверхности клеток, то никаких аномалий на графиках рис.8.э при переходе через 0°С (точка замерзания свободной воды) не происходит. И при морозах древесина может сохнуть и увлажняться. имеет свойства влагоёмкости и паропроница- ния. При влажности древесины менее 30 % льда в ней никогда не бывает.

4. При влажности древесины более 30 % (свежесрубленная и живая древесина, заболонь с влажностью 70 % и более), вода в ней частично находится в свободном состоянии и замерзает при температурах ниже 0°С. Это следует из анализа изменения физических свойств такой древесины. представленных на рис. 8.5. 8.6.

Зимой, в морозы, никакого сокодвижения "живительной фитолимфы" в живом дереве, на чём настаивают авторы, нет, покольку её влажность всегда около 70 %. То же самое происходит и с древесиной ульев. если она мокрая от дождя и снега. Мокрая замёрзшая древесина (безразлично, "мёртвая", или "живая ), крошится под ударами топора, имеет большую теплопроводность и малую паропроницаемость (ц = 0).

5. При летних параметрах воздуха (температура +20°С, относительная влажность 50 %) древесина приобретает относительную влажность 12 — 15 % (так называемая сухая древесина воздушной сушки") и способна поглощать из атмосферы улья значительное количество воды даже при минусовых температурах, если эта атмосфера имеет влажность 70 — 90 %. Именно на этом её свойстве основана естественная влагоёмкость ульев.

Живое и мёртвое дерево;

На эту тему ведётся непримиримая яростная дискуссия. Точки зрения сторон можно сформулировать следующим образом. Точка зрения "дуплистов".

Дупло в живом дереве является идеальным жилищем для пчёл. Миллионы лет эволюции сделали живое дерево и пчёл взаимно приспособленными.

Живое дерево принципиально отличается в лучшую сторону по условиям жизнеобеспечения от неживой древесины ульев и того же дупла, но в мёртвом дереве.

Точка зрения "антидуплистов".

Для вывода о превосходстве дупла в живом дереве над прочими жилищами пчёл пока что нет оснований. Все утверждения "дуплистов" о превосходстве древесины живого дерева основаны на чувствах, а не на аргументах и реальных параметрах. По известным на сегодня параметрам (табл.3.1) она не только не лучше, но даже хуже мёртвой.

Возможно, что будут найдены какие-то новые факты взаимодействия живых существ — пчелы и дерева. Но, пока что, их нет.

В большинстве случаев мнение о преимуществах живого дерева не обосновывается, а просто высказывается как очевидный факт.

Есть и редкие попытки его обоснования общепринятыми методами — со ссылкой на физические явления. Рассмотрим эти случаи отдельно.

Имеется изложенная выше доктрина "дуплизма". Из высказываний "по существу" там есть следующее:

"Живая древесина за счёт постоянного действия проводящей системы дерева выполняет функцию непрерывного удаления излишков влаги из дупла, заселённого пчёлами, а также функцию поддержания на определённом уровне (регулирования) влажности воздуха в дупле" и "действие механизма удаления влаги проводящей системой не прекращается и зимой".

По этой позиции необходимо сделать следующие замечания:

— Относительная влажность внешней, жизнедеятельной части живой древесины (заболони) составляет 70 % и уж никак не менее 30 %. Гнездо пчёл в живом дереве окружено древесиной с высокой влажностью, замерзающей зимой — рис. 8.3.

— При влажности древесины 30% и более, влага может переходить только из древесины в воздух, но не наоборот — рис. 8.2.

— Древесина живого дерева "выполняет функцию" поддержания влажности воздуха в дупле живого дерева на уровне 100% — рис. 8.4 и пояснения к нему.

— Благополучие пчёл в дупле при необходимой влажности воздуха менее 100 % обеспечивается только частичным наличием в нём мёртвой древесины (ситовины), высушенной летом или вентиляцией.

При относительной влажности живой древесины 70 % часть воды в ней находится в свободном состоянии и замерзает при морозах.

Это знает каждый, кто рубил дрова зимой в лесу. В этом случае, ни о каком "действии" "проводящей системы", не может быть и речи.

Изложенная в разд. 8.2 и 8.3 система выводов о механизме удаления паров воды из дупла живого дерева подверглась вновь резкой критике. Главная суть "новых" возражений автора следующая:

— Воду проводящая система дерева "с большим удовольствием будет потреблять, то есть засасывать и транспортировать вверх к потребителям. Поэтому никак нельзя согласиться с тем, что жизнедеятельная часть древесины в дупле живого дерева выполняет функцию поддержания влажности воздуха на уровне 100%".

Взаимоотношения между влажными воздухом и древесиной (разд. 8.2, 8.3, рис.8.3) автором вообще не рассматриваются, т.е. на возражения оппонента он по существу не отвечает, а просто повторяет то, что было изложено им ранее.

Дискуссия по вопросу "живого и мёртвого дерева" ведётся уже не один год. Сторонники "живого" не рассматривают аргументы противников, а повторяют, как очевидные, одни и те же утверждения: "Пчёлы выбирают дупло!" "В дупле — идеальные условия!"

Я готов допустить, что дупло именно в живом дереве обладает какими-то ещё неизвестными нам свойствами, благоприятными для пчёл. Так ищите, доказывайте эти свойства, но на общепринятом языке биологии и физики! И без утверждений о том, что "живое дерево" дупла "всё" и "всегда" делает "как надо", да ещё "с удовольствием"!

R доктрина "дуплизма" получила свою крайнюю воинственную форму, бестактную по отношению ко всем инакомыслящим — пчеловодам и биологам. Оставляя в стороне этическую сторону этой работы, рассмотрим её технические стороны.

Вот они:

В сосне, единственном, по мнению автора, удовлетворительном жилище для "сосновой пчелоособи", "непрерывно циркулирует почти 14 т (тонн!) тепло энергоёмкой фитолимфы.

Именно фитолимфа и является той самой "тайной дупла", которая превращает живую сосну в биологически активный трансформатор — преобразователь энергии внешней среды, с которым пчелиная семья согласована биологически и генетически". На это можно возразить следующее:

— Зимой, в период зимовки, в соответствии с изложенным, "фитолимфа" в сосне замёрзнет и не будет "непрерывно циркулировать". Ведь в заболони, при её влажности более 70 %, содержится много свободной воды. При морозах (пусть даже не при 0 С, а несколько ниже) она обязательно замерзает.

А ведь именно в это время, "живое дерево" "греет" своё ядро на 15°С, и даже тогда, когда там нет пчёл! И всё это "обеспечивается" "циркуляцией" замёрзшей "фитолимфы"! "Дуплисты" наверное ни разу не рубили в лесу "живую древесину" в мороз и не видели, что она крошится, как лёд, замерзла.

— Для того чтобы преобразовывать "энергию внешней среды", её. в соответствии с законом сохранения энергии, необходимо откуда-то, и в какой то форме, взять. Откуда и как черпает замёрзшая "фитолимфа" энергию для того, чтобы внутри сосны зимой повысить температуру на 15°С, а летом понизить на 12°С, как это утверждается?

Разносторонней критикой скопления непонятных наукообразных терминов не стоило бы заниматься, если бы не поддержка неискушённых и эмоциональных "дуп- листов", поддерживающих автора, по-видимому, за то, что он "за живое дерево".

Итог этой дискуссии с автором подведён в: "Это технократический ход из области прожектёрства".

Улей и дупло

Преимущества и недостатки дупла

На страницах журнала "Пчеловодство" ведётся эмоциональная дискуссия о дупле, как о природном, идеальном образце жилища пчёл. Одни его хвалят. превозносят: ("Закон дупла!"), копируют ("Улей — дупло!"), другие ругают: ("Все дупла разные, говорить не о чем!". "Неужели назад, в дупло?", "Взять у дупла нечего!").

А не лучше ли попытаться на современном техническом языке проанализировать его параметры, преимущества, и недостатки, с тем, чтобы лучшие свойства использовать в конструкциях ульев? Но поскольку, действительно, все дупла разные, за образец для анализа необходимо взять что-то конкретное.

Таким эталоном условно будем считать коническую полость в стволе дерева, имеющую в области размещения зимующих пчёл диаметр 30 — 35см и толщину стен 10 — 15см — "дупло по Лупанову".

Преимущества дупла.

— Конусность. На это важное преимущество дупла не обращают внимания даже самые ярые его сторонники. Зимовка пчёл в самом верху сужающегося, конического гнезда обеспечивает им экономию тепла, изменяющееся, увеличивающееся тепловое сопротивление стен, доступность тёплого корма. По мере движения пчёл вверх, уменьшается величина боковой теплорассеивающей поверхности.

А потолка в конусе нет. Поэтому даже горсточка пчёл, оставшихся в конце зимовки, в дупле выживет, имея дополнительное утепление. Стены их дома стали не только маленькими по площади, но и большей толщины.

При этом неиспользуемая нижняя часть гнезда с пустыми сотами его не только не охлаждает, но является дополнительной термоизоляцией. Этих преимуществ в улье нет, если их не создать специально.

Некоторые пчеловоды для зимовки используют специальный медовый магазин в форме пирамиды. Это преимущество дупла использовалось и в колокольном улье Витвицкого.

— Узковысокое гнездо. Для обеспечения успешной зимовки преимущества узковысокого гнезда перед низкошироким достаточно хорошо известны. Иллюстрацией этого известного факта является сопоставление величин тепловых сопротивлений обычного и узковысокого гнёзд в табл. 3.2.

Низкоширокое гнездо даёт удобства пчеловоду. а не пчёлам, которые бывают "вынуждены" на него согласиться.

— Большое пространство под гнездом. Оно обычно заполнено гнилой древесиной и является ёмкостью для паров воды и прочих отходов гнезда. Возможно, что в этом холодном углу появляется даже свободная вода, впитывающаяся в древесину. Клещи, упавшие на дно. имеют мало шансов вернуться в гнездо, особенно потому, что там всегда холодно.

— Большое термическое сопротивление, если толстые стены. Дополнительным утеплением являются кора и слой пористой ("ситной") древесины.

— Тепловая инерция толстых стен. Большая масса древесины вокруг гнезда безусловно способна сглаживать суточные колебания температуры — дневной зной летом и мороз ночью зимой. Сами мы это очень хорошо чувствуем в русской избе из толстых брёвен.

— Влагоёмкость стен. Она обеспечивается наличием гнилой "мёртвой древесины" на стенках дупла, если была обеспечена предварительная летняя их просушка. Если дупло — в мёртвом, сухом дереве, то весь его ствол обеспечивает как влагоёмкость, так и паропроницаемость.

— Наличие внутренней вентиляции по незастроенным сегментам. Пустые полости рядом с гнездом позволяют осуществить циркуляцию воздуха внутри дупла и его осушку.

Суходолец Л. Г.

"Ситовиной" стен без расхода тепла на нагрев внешнего холодного воздуха. Пчёлы, вероятно, руководствуясь своими ощущениями, оставляют в сотах многочисленные "транспортные" и "вентиляционные" отверстия. Необходимость в них подтверждается тем, что и в нашей вощине они иногда делают проходы там. где им надо.

— Ограниченная вентиляция. Авторы многочисленных умозрительных схем вентиляции дупла игнорируют факт необходимости в двух отверстиях в любом объёме для обеспечения проточной вентиляции. Вентиляция через один единственный леток диаметром 25 мм ничтожно мала. Это затруднение они "изящно" преодолевают, заставляя через этот леток идти разные газы навстречу друг другу!

Без всякого смешения и диффузии! Кроме того, во всех известных дуплах, леток находится ниже зимующего гнезда и, следовательно, пчёлы сидят вверху под глухим потолком при очень ограниченной вентиляции. Этим дупло принципиально отличается от многочисленных рекомендаций по вентиляции в ульях.

Исключение составляют авторы, использующие в ульях ту же схему вентиляции дупла с "глухим потолком". Примечательно, что в случае, если в дупле имеются отверстия вверху, то пчёлы их заделывают, не останавливаясь даже перед строительством сотов в них. если отверстия большие.

Недостатки дупла.

— Невозможность обновления гнезда — удаления старых и дефектных сотов, засахарившегося мёда и т.д.

— Ограниченность рабочего объёма, непостоянство положения зимующего гнезда.

— Зависимость всех параметров гнезда от случайного наличия и расположения летков.

— Ограниченная вентиляция — если один небольшой леток.

— Сырость, если дупло в живом дереве, а гнилая ситовина не просушена летом.

— Ограниченность рабочего объёма, непостоянство и неоптимальность формы.

Ко всем этим недостаткам пчёлы умеют приспосабливаться. Как это они делают — очень хорошо видно на конкретных примерах, описанных в. Преимущества дупла — в его форме, а не в том. что оно окружено живым деревом. Анализ свидетельствует о возможности использования преимуществ, избежания недостатков без необходимости механического копирования дупла.

В целом мне кажется, что дупло не следует ни чрезмерно и необоснованно превозносить, как это делают "дуплисты", ни огульно ругать: "взять у дупла для улья нечего". И в улье, и в дупле надо анализировать отдельные их физические свойства, параметры (теплопрсводность, влагоёмкость и т.д.). Форма их использования и сочетания может быть разной.

Круг или квадрат?

1 наиболее активные сторонники дупла, как естественного подарка природы пчёлам, стремятся и ульи сделать цилиндрическими. При этом приходится идти на применение нестандартных рамок с изменяющимися размерами.

Эта мера обосновывается экономией тепла в цилиндрическом улье по сравнению с ульем квадратного сечения. Предположим, что оба этих улья имеют одинаковую высоту и одинаковую площадь поперечного сечения, одинаковый полезный объём.

В этом случае преимущества цилиндрического улья можно оценить численно, сопоставив площади их боковых теплорассеивающих поверхностей, а при равной высоте — просто длину окружности и периметр квадрата при условии, что их площади (определяющие объём гнезда) равны — рис. 9.1.

Длина окружности Lокр = 2пR Периметр квадрата со стороной а — L квадрата = 4a. Из условия равенства их площадей имеем: а2 = пR2 или а!R = р. Определим отношение L квадрата/Loкр. = 4a/2рR = (2/р)/(a/R) = 2 р/р= 1,13. Таким образом, улей квадратного сечения проигрывает цилиндрическому 13 % по теплопроводности стен.

Стоит увеличить толщину его стен, например, с 35мм до 39мм, как этот проигрыш исчезает. Стоит ли заводить нестандартные рамки, причём все разные?

Преимуществом круглого гнезда является наличие в нём "каналов Сере- бриера", (незастроенных сегментов), обеспечивающих циркуляцию воздуха в них и удаление влаги, если стены сухие.

Но этого же результата можно достичь и в улье прямоугольного сечения, оставляя сбоку "продух" и разместив там влагоёмкую диафрагму.

Мечты о новых ульях:

Ни одно, даже самое гениальное изобретение, не застраховано от угрозы его усовершенствования. Новые конструкции ульев и рамок буквально сыплются на страницы книг и журнала "Пчеловодство". Их авторы красочно описывают преимущества своих предложений и умалчивают о недостатках. Не обходится и без пренебрежительной критики в адрес старых "дада- нов" и "рутов".

Сторонники промышленного пчеловодства не остаются в долгу и защищают принятые стандарты, как "прошедшие естественный отбор". Идёт поиск воображаемого универсального улья, заменяющего существующие стандартные. Я думаю, что такой улей не будет изобретен никогда по следующим причинам:

1. Улей функционально подчинён выбранной системе пче- ловождения. определяемой самим пчеловодом, его знаниями, возможностями, условиями. А они у всех разные.

2. В нашей стране природные и прочие условия, определяющие выбор системы пчеловождсния, меняются в очень широком диапазоне. Нет необходимости ограничивать выбор улья ни старой, заимствованной из "тёплых краёв", ни какой либо новой, но одной стандартной конструкцией.

3. Современные технологические возможности (наличие электроинструмента и материалов) по изготовлению ульев и рамок столь велики, что имеется возможность самому пчеловоду сделать то. что он хочет.

4. Создание ульев собственной конструкции и системы пче- ловождения на их основе является формой самоутверждения личности, общественно — полезным "хобби". Его надо поощрять. В эпоху перенаселения, экологического и морального кризиса городов, социальная значимость пчеловодства будет увеличиваться. Надо поощрять все формы творчества в том числе и в пчеловодстве.

Проводя аналогию с автомобилями, можно сказать, что вместо поиска единой универсальной конструкции, надо расширять ассортимент. А вот без чего не обойтись, так это без ана- ли$а и усовершенствования отдельных параметров и их удачного сочетания.

У улья — объёма, формы гнезда, теплового сопротивления, влагоёмкости, массы, транспортабельности и стоимости. К сожалению, физический подход к параметрам ульев пока что "не в моде".

Например, среди девятнадцати частных параметров воображаемого "универсального" улья, перечисляемых в качестве требований к нему, нет теплового сопротивления, "теплоты", (разных для разных районов), но есть требование к возможности кочёвки (вовсе не обязательное для тяжёлых тёплых "северных" ульев и ульев на садовых участках).

Коллективный опыт даёт яркие примеры реализации различного подхода к конструкции ульев с учётом специфических требований пчеловода.

И ульи, и системы пчеловождения могут резко отличаться друг от друга, но обязательно должны иметь внутреннюю согласованность между собой. Приведём несколько таких удачных конкретных примеров с анализом теплотехнических преимуществ предлагаемых систем.

Пример 1. Ульи и система Г.Г. Яковлева.

Узковысокие стационарные ульи "Пионер" с большим полезным объёмом — 90 рамок 435x230. Рамки — в контейнерах, обеспечивающих не только удобство работы, возможность наблюдения за пчёлами через окно, но и дополнительное утепление.

Ульи в большом числе размещены рядом друг с другом так. что теплорассеяпие — только с передней стенки. В улье зимуют две семьи. Вследствие этого рассеяние тепла и потребление мёда столь малы, что автору приходится заботиться не об избытке, а о недостатке воды — применять частичную гидроизоляцию верха гнезда полиэтиленовой плёнкой и специально давать воду.

Пример 2. Ульи и система А.С. Манылова.

Полная противоположность примеру 1 — ульи тонкостенные, типа многокорпусных, на "свою" рамку размером 435x145. Система принципиально приспособлена к кочёвкам. При зимовке, весной и осенью ульи ставятся рядом друг с другом и греют друг др> га — "линейная пасека".

На кочёвке — тоже по 4шт. в контейнере и тоже имеется их взаимный обогрев. На зиму дополнительно утепляются спереди и сзади. Тонкостенные. но дополнительно утеплённые ульи хорошо обеспечивают паропроницаемость — в ульях сухо.

Пример 3. Ульи и система А.П.Озерова — Б.Д. Артемьева.

Принципиально двухсемейная система с большими многокорпусными ульями на 2 — 4 семьи, имеющими разъёмные корпуса. Успешная зимовка обеспечивается как большой численностью пчёл (2 семьи), так и ульем больших размеров, в котором можно осуществить хорошее дополнительное влагоёмкое утепление.

Пример 4. Пасека и система Ф.М. Прогальского.

Пример обеспечения высокого уровня "коммунальных услуг" пчёлам. Главное в его системе — единый на всю пасеку генератор тёплого воздуха — "аэротермосгат".

Он обеспечивает многократную, автоматическую смену воздуха с любой необходимой температурой, в любое время суток н года, в каждом из ульев, объединённых "в одну цепочку". Предлагаемая система является аналогом обогрева нашего жилища. Остальные детали системы пока не опубликованы.

В рассмотренных примерах есть одна общая черта — все авторы этих ульев и систем, тем или иным способом позаботились об экономии тепла, обеспечили ненапряжённую зимовку, и оптимально учли не только "теплоту", но и влажность в своих ульях.

Будущее — за множеством разных, специализированных ульев с высокими параметрами, хорошо приспособленных к конкретным условиям. Это и есть эволюция в пчеловодстве. А дупло прямо копировать нет смысла. Ни в живом, ни в мёртвом дереве.

Разве только, если вы не имеете досок и живёте далеко в глухом лесу. Тогда самое простое — напилить цилиндров из сухой пустотелой осины, наделать "бездонок", вставить в них рамки — и дело с концом! Параметры у такого улья будут просто замечательные — см. табл. 3.2.

Как и из чего делать ульи?

Оптимальную конструкцию "своего" улья каждый пчеловод найдёт сам. Но при этом необходимо использовать некоторые самые общие, доступные сегодня коллективные физические знания.

Каждая из конструкций должна в наибольшей мере соответствовать своему назначению, и поэтому основываться на уже известной опытной и технической информации, изложенной в предыдущих разделах. Попытаемся, пока что качественно, но на техническом языке, сформулировать эти основные, самые общие, требования к конструкции ульев.

Толщина стен.

Чем толще стены, тем выше их тепловое сопротивление. Вроде бы "кашу маслом не испортишь!" Но так ли это? Не грозит ли пчёлам "переутепление", которого боятся многие авторы учебников?

Ведь пчёлам нужно рассеять в окружающую среду тепловую мощность не менее Р мин = 3 — 5 Вт! И. если их чрезмерно "укутать", то они "запарятся"! Проведём оценки с предварительным обсуждением начальных условий.

Предположим, что мы переусердствовали в выборе толщины стен улья и создали улей с сопротивлением вдвое большим, чем даже "улей из бревна", с толщиной деревянных стен 80 мм, (табл. 3.2). Предположим также, что среди зимы внешняя температура повысилась до t1 +5°С.

Клуб пчёл распался, для увеличения теплорассеяния они расползлись по улью. Это значит, что дополнительной теплоизоляции от рамок нет, и можно использовать значение R из табл. 3.2.

Предположим также, что пчёлы создали внутри улья высокую "расчётную" температуру +20°С. По формуле 3.3 получим Р = (t2 — t1)/2R = 7,5 Вт. Это всё же больше, чем Р мин (3 — 5Вт) и пчёлы не "запарились", несмотря на явное расчётное желание их "перегреть".

Тем не менее, эта оценка иллюстрирует нежелание пчеловодов иметь слишком высокую температуру в зимовниках. А до того, как будут достигнуты использованные выше пределы толщины деревянных стен улья (160мм!), "переутепление" пчёлам не угрожает. Поэтому толстые стены вреда не нанесут. А вот польза от них может быть немалая.

Речь идёт о таком параметре, как тепловая инерция стен. Тепловая инерция позволяет сглаживать суточные колебания температуры — ночной холод зимой и дневную жару летом. Суточные колебания температуры достигают значений более 20 °С. Если стены улья "не успевают" за этими скачками температуры. то мы обеспечиваем пчёлам более комфортные условия.

Используя толстостенные ульи "из бревна", да ещё с экранами, я никогда не наблюдал у своих пчёл "выкучива- ния", даже в очень жаркие годы. Тепловая инерция стен — столь важный параметр стен нашего жилища, что он нормируется в СНиП как "теплоусвоение при периоде 24 часа". Когда нибудь, его примут во внимание и используют и пчеловоды.

Материал стен.

Основных требований к материалу стен ульев два: низкая теплопроводность и высокая паропроницаемость (табл. 3.1). Следует необходимость одновременного сочетания именно этих двух параметров.

Как оценить материалы не по абсолютным, а по относительным значениям этих параметров, да ещё учесть выгодное их сочетание?

Для этого необходимо:

— выразить и теплопроводность, и паропроницаемость в относительных единицах, взяв за эталон параметры какого-либо одного материала, например, дерева;

— определить некоторый новый "параметр качества", материала для создания стен улья, равный отношению "относительной паропроницаемости" к "относительной теп- лопрводности", помня о том, что чем выше паропроницаемость и ниже теплопроводность, тем лучше.

Этот параметр у дерева, естественно, будет равен отношению двух единиц, единице. А у других материалов будет больше единицы, если материал более пригоден, чем дерево.

Обращает на себя внимание тот факт, что выбранный нами эталон вовсе не является лучшим образцом. Только фанера, известняк и бетон хуже "древесины поперёк волокон".

Очень хотелось бы иметь в таблице параметры таких материалов как солома, мох, гнилая древесина (ситовина), упаковочный гофрокартон, сухая древесина осины и вербы.

Но в справочниках нет этих материалов. Можно лишь обоснованно предполагать, что легендарная ситовина наших предков (гнилая древесина, не потерявшая некоторой прочности) имела параметры не хуже камышитовых плит.

У неё и теплоизоляция, и паропропускание были просто замечательные по причине её малой плотности. Она "состояла" из воздуха. Становится понятным. почему наши предки, пришедшие к ней длинным опытным путём, так её хвалили.

Из новых материалов обращает на себя внимание пенопласт. Он втрое лучше древесины и по теплопроводности, и по паро- пропусканию. А общий Пк у него 11, как у камышита!

Замечательные параметры пакли и войлока мы можем обоснованно перенести и на мох. Он, вероятно, даже ещё лучше их. из-за своей гигроскопичности.

Тоже отдадим должное опыту предков, давно применявших моховые подушки. Древесина вдоль волокон, по сравнению с древесиной поперёк волокон, несколько проигрывает ей по теплопроводности, но сильно выигрывает по паропроницамоcти.

И может хорошо "откачивать" влагу из потолка гнезда пчёл и в живом, и в мёртвом дупле, но только, если она была предварительно высушена! А в качестве пола и потолка колоды она была просто замечательна!

Несмотря на то, что табличных параметров на "сосну смолистую" нет, можно обоснованно предположить, почему имеются многочисленные рекомендации не делать из неё ульев.

Она плотная (теплопроводная, "холодная") и паронепроницаемая. т.к. все полости в древесине заполнены смолой. Очень эффективны стены ульев из двух слоёв тонкого материала с за- сыпкой утеплителя (стружки, пакли, мха) между ними.

Такие стены обладают не только хорошей теплоизоляцией. Их важное преимущество — высокая паропроницаемость. Ведь "основные" стены — тонкие, а засыпка и паропроницаемая, и влагоёмкая. За лето она у спеет высохнуть.

Можно обоснованно предположить, что параметр соломы Пк в стенах ульев наших предков, был даже лучше. чем у камышита. И не зря пи ульи считались "золотыми". То же самое можно сказать и о соломенных сапетках. В них было и тепло, и сухо.

Форма гнезда.

Большое подрамочное пространство не только не охлаждает гнездо, но и способствует удалению из гнезда паров воды. И летом, и зимой его желательно наполнить пустыми сотами, соломой или мхом.

С повсеместным распространением стандартных ульев с зазором между полом и рамками 20 мм. было выброшено одно из важных преимуществ дупла, препятствовавшее распространению клеща.

Распространено правильное мнение о преимуществах узковысоких гнёзд перед низкоширокими для обеспечения успеш- ной зимовки.

Это объясняется тем, что первые имеют большее тепловое сопротивление (табл. 3.2). меньший рабочий объём и больший перепад температур по высоте гнезда.

Эти преимущества проявляются особенно сильно при зимовке с "глухим" потолком. Особенно благоприятной была бы зимовка на зковысоких рамках, если бы их число убывало по высоте, как в колокольном улье Витвицкого.

В этом случае пчёлы имели бы самые хорошие условия в самое критическое время их зимовки. Мечты пчеловодов о таком улье получили своё частичное воплощение в медовой надставке в форме пирамиды.

При этом пришлось отказаться от рамок — как у Витвицкого. Стремление обеспечить зимовку на узковысоком гнезде только зимой, привело к оригинальному решению — зимовальному контейнеру на повёрнутых на 90° рамках.

Такое решение не только превращает низкоширокое гнездо в узковысокое, не только, обеспечивает дополнительное утепление стенками и зазорами контейнера, но и обеспечивает хорошую паропроницаемость гнезда через тонкие стенки контейнера.

Защита ульев от осадков Этой проблеме должного внимания не уделяется. Современные ульи, ради удобства их транспортировки, "потеряли" большие крыши и дождь поливает их стены "безнаказанно".

Дождь и мокрый снег хлещут осенью и весной по стенкам ульев, в которых пчёлы находятся "в заточении". Необходимы ульевые экраны. Многим кажется, что проблема решается путём окраски ульев. Это — иллюзия, рассмотренная в разд.

Выход — только в защите ульев без окраски — размещение их под навесом, в павильонах, в зимовнике, с ульевым экраном, или хотя бы с большой крышей. На время зимовки хорошо бы их защитить хотя бы временным экраном — листами жести, шифера, фанеры и т.д.

Выводы:

1. Улей не может быть абсолютно — универсальным, пригодным для всех природных условий нашей страны и для всех систем пчеловождения. Перед его конструированием необходимо определить свою систему (кочевая — стационарная), способ зимовки (на воле — в омшаннике), тип рамоки.

Если идти ещё дальше в "техническом проектировании" улья и системы, то с самого начала следует определить тот уровень тепловой мощности (от 5 до 30Вт), который пчеловод потребует от своих пчёл зимой путём выбора конструкции улья и способа зимовки.

2. При создании стен улья из древесины следует отдать предпочтение материалам с малой плотностью — липа, верба, осина, "ситовина". Они имеют не только низкую теплопроводность ("тёплые"), но и высокую влагоёмкость и паропро- ницаемость. Доски хвойных пород предпочтительны не- смолистые, из ядра, с малой плотностью годичных колец.

3. Древесина является хорошим, но не идеальным материалом для стен улья. Некоторые из числа как старых (солома, тростник, пакля, мох), так и новых материалов (пенопласт ПХВ, гофрокартон) превосходят древесину по пригодности для стен улья.

4. Двухслойные стены с засыпкой термоизоляции (мох, стружки, пакля) могут быть легче, "теплее и суше" деревянных толстостенных.

5. Для ульев, находящихся на воле, защита стен от солнца, косого дождя при помощи дополнительных средств (экранов) настоятельно необходима. Светонепроницаемые экраны должны обязательно обеспечивать свободный проход воздуха между ними и стенкой улья. Окраска ульев не только непомогадт защите от осадков, но может навредить.

6. Зимовка на узковысоких гнёздах лучше, чем на низкошироких. В конструкциях новых ульев очень желательно предусмотреть возможность зимовки "на украинской рамке" независимо от "летнего распорядка".

7. Использование большого пространства под рамками не охлаждаез гнездо зимой и даёт возможность его использовать летом. При зимовке желательно его заполнить пустыми сотами, сеном, мхом.

8. При зимовке на воле особую опасность представляют дни с сильным морозом до -30°С. Если вентиляция улья осуществляется внешним воздухом, то на это время летки, особенно верхние, лучше закрыть. Потребности пчёл в воздухе для дыхания столь малы, что необходимое количество кислорода поступит к ним через щели. Влага в этом режиме поглощается внутри улья.

9. При подготовке к зимовке на воле внутри улья желательно разместить дополнительные элементы — влагоёмкие диафрагмы. Это плоские ящики, плотно набитые мхом. Ими желательно окружить гнездо с возможно большего числа сторон, но особенно, сверху. Они выполняют функции утепления и влагоёмкости.

Варианты зимовки

Основной критерий выбора варианта зимовки

Главным критерием выбора варианта зимовки пчелосемьи является не минимальная внешняя температура t2, а величина необходимой мощности во время зимовки. Это значит, что если даже на улице очень холодно, но приняты значительные меры по утеплению гнезда, то режим зимовки не будет напряжённым.

Такие частные случаи рассмотрены в разделе. Из такого подхода следует, что классифицировать зимовку следует по степени приближения мощности к её максимально допустимому уровню, а не по месту размещения ульев.

Ведь если, например, ульи находятся на улице, на морозе, но засыпаны снегом. то расход тепла, как на теплопроводность, так и на вентиляцию— минимальный и режим зимовки будет лёгким.

Но этому принципу предлагаются следующие категории зимовки применительно к семье массой 2кг:

Недонапряжённая зимовка — мощность:

Р = 0,05 — 0,2Р макс, 3 — 6Вт.

Этот режим может быть достигнут не только помещением пчёл в тёплое помещение (высокотемпературная зимовка), но и термоизоляцией гнезд, их взаимным обогревом. Характерная черта и опасность этого режима — малое потребление мёда, малое выделение воды.

Поскольку такие, полезные в других случаях факторы, как влагоёмкость и диффузия, полностью устранить нельзя, то приходится принимать меры против сухости в гнезде, делать частичную влагоизоляцию или поить пчёл водой во время зимовки.

В обращено особое внимание на герметичность улья (отсутствие вентиляции и диффузии в этом режиме). Необходимость соблюдения не только температурного, но и влажностного режима зимовки, отмечена в. Автор считает, что в некоторых случаях пчёлы "вынуждены" потреблять мёд не ради получения тепла, а ради получения воды.

Именно для того, чтобы не войти в недона- пряжённый режим, опасный по влаге, рекомендуется поддерживать в зимовниках температуру не более +4°С. Этот же режим, со всеми его последствиями, получается, если "перестараться" с электрообогревом.

Ненапряжённая зимовка — Р >> 0.5 P макс — 15Вт.

В этом режиме все сложившиеся соотношения между мощностью пчелосемьи, "теплотой" улья, местным климатом, технологией пчеловождения и самим пчеловодом претерпели "естественный отбор" и неосознанно установились на "достаточном удалении" от нежелательных "минимума" и "максимума" мощности.

Сама мощность не мерялась и не ощущалась. Но всё подобрано "как надо". Но поскольку все взаимосвязи не ощущаются или не воспринимаются, то отсюда вытекают и опасности. Недостатки и опасность этого режима:

— критичность к любым изменениям (погоды, корма, технологии);

— трудность использования чужого опыта;

— трудность нововведений.

Именно поэтому пчеловоды отличаются крайним консерватизмом. К ненапряжённой зимовке относятся:

— зимовка в омшаннике; зимовка на юге при и > -10°С;

— зимовка под снегом;

— зимовка при любых дополнительных видах защиты, отопления, вентиляции, обеспечивающих повышенный уровень "коммунальных услуг".

При такой зимовке оказываются правильными общепринятые представления о необходимости увеличении интенсивности вентиляции при появлении сырости в улье, т.к. относительные потери тепла на вентиляцию невелики, не более 25 %. По той же причине не очень опасны ошибки в определении уровня вентиляции, по сравнению с минимально необходимым её уровнем.

Всё это, однако, не означает, что нет опасности от двух крайностей: сырости в гнезде, как следствия недостаточной вентиляции ("переутепления"), и переохлаждения (мощность - Р макс), как следствия избыточной вентиляции. В этом режиме пчеловоды для каждых конкретных условий методом проб и ошибок подбирают практически уровень вентиляции.

Эти конкретные условия характеризуются параметрами улья (тепловое сопротивление, его размеры и размещение в нём гнезда), свойствами системы утепления, размерами и размещением летков, величиной и размещением влагоёмких элементов, размещением самих ульев и пр. Это длинное перечисление иллюстрирует причину ошибок при заимствовании "верных рецептов" чужого опыта, то, что было хорошо в одном случае, не годится в другом.

Напряжённая зимовка, Р > 0,8 Р макс, 20 — 25Вт.

Это — режим у "опасной черты", основной при зимовке на воле в средней полосе. Тем не менее, пчёлы в нём могут прекрасно зимовать и радовать пчеловода ранними облётами. Расход мёда — большой и хорошо известный. Опасность этого режима — в его зависимости от "случайностей". Почему в наших северных краях мы постоянно платим "дань" зимовке (20 %)?

Потому, что "случайное" стечение обстоятельств (мороз "шагнул" за -30°С при двух открытых летках — верхнем и нижнем) и, от пчёл потребовалась мощность более 30Вт., и пчёлы замёрзли.

Из этих примеров следуют такие выводы:

1. Наличие критерия Рткс принципиально меняет подход к обеспечению условий зимовки. Наличие запасов мёда — необходимое, но недостаточное условие успешной зимовки.

2. Не меньшее значение, чем внешняя температура, имеют условия вентиляции. Они неопределённы и подвержены случайным изменениям.

3. Оценка условий зимовки на основе обеспеченности пчёл мёдом и среднемесячных температур не учитывает большой разницы между среднемесячными и минимальными температурами. При среднемесячной температуре января под Москвой -10°С бывают морозы до -30°С.

Стоит только посмотреть на круто уходящие вверх при этой температуре графики разд. как сразу станет понятной гибель пчёл при открытых "на всю катушку" летках.

4. При зимовке на воле даже незначительное изменение проверенных ранее, установившихся условий может привести к плохим последствиям, запаса нет!

5. При зимовке в отапливаемом помещении или при электрообогреве основная опасность состоит не в невозможности рассеяния мощности Р мин. а в недостатке влаги при малом потреблении мёда.

Коллективный опыт обеспечения зимовки.

Ниже сделана попытка установления связи между выводами, которые следуют из физики, и практическими рекомендациями, изложенными в обширной литературе по пчеловодству. В некоторых случаях они согласуются, а в некоторых противоречат друг другу.

В этом нет ничего удивительного — движение вперёд всегда связано с частичным отказом от сложившихся стереотипов и принятием ценного практического опыта прошлого. Я сам прошел этот путь методом проб и ошибок.

Поэтому прошу тех авторов. с которыми я не согласен, отнестись максимально снисходительно к моей критике. По другим вопросам, кроме рассматриваемого их работы имеют безусловную ценность. По многим частным вопросам имеются как совпадения мнений, так и разногласия с одним и тем же автором.

Положительный опыт.

• "Все беды зимовки, причину которых видят в переутегше- нии. на самом деле происходят из-за недостаточной вентиляции или вообще её отсутствия. Образующуюся при этом духоту объясняют излишним утеплением. Но духоту можно создать и в металлическом ящике, лишив его вентиляции. С другой стороны, при избыточной вентиляции потери тепла клубом таковы, что любое утепление теряет смысл.

Поэтому золотую середину надо искать не между утеплением и вентиляцией, а между недостаточной и излишней вентиляцией, не подвергая сомнению необходимость надёжного утепления. Потери тепла клубом подчиняются законам физики и складываются из следующих составляющих:

— потерь на излучение;

— потерь посредством конвекции;

— потерь, обусловленных теплопроводностью." К сожалению, это правильное, ёмкое и точное определение наших проблем — почти единственное, редкое во всей литературе по пчеловодству.

• "Зимний клуб — гетерогенное образование, состоящее из системы тел с внутренними источниками тепла". "В любом месте клуба тело пчелы отдаёт тепло". "Тепловыделение семьи, что вполне очевидно, с увеличением её живой массы, возрастает". На основе энергетического подхода автор опровергает множество физических заблуждений, имеющихся в биологической литературе.

Последняя цитата — это попытка найти необходимую связь между мощностью пчелосемьи и её массой. Но самая большая ценность этой работы — наличие численных, экспериментальных результатов (график) по определению зависимости мощности пчелосемьи от внешней температуры. Из этого графика следует, что использованные ранее ориентировочные значения Рмакс = 30Вт и Рмии = 5Вт соответствуют пчелосемье массой около 2кг. Автор очень близко подошел к критерию P макс.

• "Всё дело заключено в силе семьи. В больших семьях пчёл хватает и на производство тепла, и на его сбережение". Правильно, чем больше семья, тем больше мощность Р макс, которая зависит от массы семьи, а уж сбережение тепла задача не пчёл, а улья.

• "В улье будет сухо, если под гнездо поставить пустой магазин Свободное пространство, которое справедливо называют воздушной подушкой, вмещает не вышедшие из гнезда водяные пары". Правильно, но не потому, что в объёме пустого магазина (0.04м3) может вместиться заметное количество водяных паров (5 г/1м3 при температуре 0°С при 100 % относительной влажности, или 0,2 г/0,04м3).

А потому, что через магазин, через большое подрамочное пространство, из-за паропопроницаемости и влагоёмкости его стен удаляется количество воды, измеряемое литрами. Кроме того, влага и в улье, и в дупле, может конденсироваться на холодном и удалённом от пчёл дне, не нанося им особого вреда.

Из-за отсутствия конвекции дополнительного охлаждения гнезда пустым магазином не происходит. Если этот магазин наполнить ещё сухим мхом, то его действие дополнительно улучшится по следующим причинам:

— мох дополнительно полностью предотвратит конвекцию под гнездом;

— мох явится дополнительным средством влагоёмкости;

— мох явится дополнительной ловушкой для клещей, которые там погибнут от холода, не найдя дороги к пчёлам.

Из этого перечисления видно, что, если позволяют условия, то пустой магазин со мхом будет полезен всегда, а не только при зимовке. Его использование в таком виде приближает улей к дуплу, которое всегда имеет большое пространство под сотами и наполнено сгнившей древесиной. Это — одно из действительных. а не мнимых преимуществ дупла, которое мы можем эффективно использовать в ульях.

• " Потери тепла за счёт теплопроводности можно сократить путём применения пористых и многослойных материалов". Правильно. И не только для потолка, но и для стен. Такие материалы (мох, солома, тростник, бумага) обладают не только малой теплопроводностью, но и высокой па- ропроницаемостью.

• "Диффузия беззатратна для пчёл. Вентиляция — разорительна". "Диффузия — основа удаления влаги из гнезда пчёл, вентиляция (конвекция) вынужденная, иногда просто дополнение к диффузии". Правильно в том смысле. что при вентиляции тепло уносится из улья.

Диффузия действительно энергетически беззатратна. Она позволяет уравнять концентрацию любых газов (Н20, 02, С02) в улье с окружающей средой и поэтому чрезвычайно полезна не только как средство удаления влаги. Регламентируемая для стен нашего жилища паропроницаемость, является формой всё той же диффузии.

Правильно и то, что диффузия и конвекция практически всегда действуют совместно. Численная мера их совместного или раздельного воздействия зависит от конкретных условий, качественная оценка существования и принципиальных возможностей диффузии. Более точную количественную оценку удастся осуществить тогда, когда мы научимся измерять параметры выходящего из улья воздуха.

• "Не могу согласиться с утверждением, "что живая древесная ткань благодаря обменным процессам идеально поглощает влажный воздух, выделяемый пчёлами, и гнездо сохраняется сухим зимой и летом", кто бы ни были эти авторы, пусть даже такой авторитет, как Н.М.Витвицкий. Что же это за процессы, способные поглащать такое огромное количество влаги? Никто их не описывает".

Описывает, но только качественно и неправильно. Живая древесина— это. прежде всего, древесина с влажностью много больше 30 % (50 — 70 %). При такой её влажности равновесие с парами воды в воздухе наступает только при его относительной влажности 100 %. Следовательно. "живая древесная ткань" обеспечивает не сухость, а сырость, и автор прав. Пчёлы в дупле зимой "используют" не живую, а мёртвую древесину, предварительно высушив её летом.

"Секрет вентиляции дупла заключается в огромном подсотовом пространстве". Правильно, только в этом пространстве конвекции, как правило, почти нет. и влага удаляется диффузией и влагоёмкостью сухих стен из мёртвой "ситовины". Ещё один канал удаления влаги из дупла живого дерева, (удививший не только автора), описан ниже. "В Чаткальских горах мы нашли необычное дупло с поселившейся в нём пчелиной семьёй.

Дупло в нижней части было открыто по всей толщине дерева, на 20 см выше находилось отверстие от выгнившего сучка, которое к зиме пчёлы сузили, застроив прополисом. Было странно, почему они не обращали внимания на отверстие во всю ширину дупла". Л потому и "не обращали внимание", что "знали" (по своим ощущениям), то, о чём говорится изложенное.

Столб воздуха, с источником тепла вверху, является, из-за своей неподвижности, хорошим теплоизолятором. И. при этом, в отрытой полностью нижней части, господствует внешняя атмосфера с ничтожным абсолютным содержанием паров воды зимой. Это обеспечивает хорошие условия для диффузии паров воды сверху вниз. Получается рассмотренная ранее. "финская зимовка".

Пчёлы "по своему самочувствию" подкорректировали систему, заделав лишний леток и увеличив тем самым высоту столба неподвижного, термоизолирующего воздуха. Очень ценное наблюдение! В эту же схему, хорошо укладывается и пчелиное гнездо под потолком пещеры. имеющее, по описанию, пустое пространство под сотами не менее метра.

• "Во всех случаях подрамочное пространство должно быть большим, причём оно никогда не бывает чрезмерным". Справедливость этого утверждения уже рассмотрена.

• "Большое пространство между сотами и нижним летком — вот нижний утеплитель. При зимовке с большим подрамочным пространством, утеплёнными стенками, герметичным потолком и сеткой вместо дна, пчелиная семья нахо- дится в тёплом куполе". К этому ёмкому определению нечего добавить.

• "Современная тенденция пчеловодства — широкие на всю ширину улья, летки, расположенные у самого дна", повторена в. Это и есть рассмотренная ранее "финская зимовка". Вот только если в этом случае открыть верхний леток, то всё очень сильно изменится. Не случайно автор предупреждает, что его можно открывать "не более чем на 1 — 2см2".

• "Мною замечено, что при содержании пчёл в многокорпусном улье без дна выход товарного мёда повышается на 30 — 50%. Пчёлы солержатся в улье без дна в течение всего года Вместо дна я применяю кочевую сетку. Состоит она из рамы, связанной в шип, и металлической сетки.

Для удобства удаления подмора сетка делается отъёмной. Улей устанавливается на двух подставках высотой 20 — 25см. На зиму летки в корпусах закрываю. Весной, в предоблётный период, открываю леток в нижнем корпусе, через него пчёлы облётываются, затем удаляю подмор.

С наступлением тёплой погоды и постановкой новых корпусов, открываю в них легки. Метод не исключает роения. Мёд откачиваю в конце лета. Корпус с пустыми сотами возвращаю под низ улья. Мой опыт говорит о том, как важен хороший воздухообмен для нормальной жизни пчелиной семьи в течение всего года".

Оказывается, "зарубежный опыт" в форме "финской зимовки", на которую все (и я в том числе!) теперь ссылаются — отечественное изобретение! Нет пророка в своём отечестве, новое — хорошо забытое старое!

Трудно передать моё удовлетворение, когда, после написания книги, я случайно нашёл эту короткую статью, приведённую почти полностью! Лучшую краткую экспериментальную иллюстрацию изложенного в книге материала трудно придумать!

Тут и отказ от сквозной вентиляции ( "на зиму летки закрываю"), нет расхода тепла на нагревание воздуха. Тут и отсутствие расхода тепла вниз при размещении пчёл вверху ("Пчёлы содержатся в улье без дна в течение всего года"). Гут и удаление паров воды ( "Водяные пары свободно выходят через открытый снизу улей").

Автор, правда, не ссылается на механизм диффузии в подрамочном пространстве, а считает, что пары воды просто "опускаются вниз". Но ведь это не противоречит разд. 7! Интуитивно автор сделал и изложил всё точно и правильно! Без традиционной зимней вентиляции через все открытые летки он обеспечил "хороший воздухообмен".

Отрицательный опыт.

• "В сильные морозы температура воздуха в дупле дерева и в улье бывает почти одинакова с наружной". Неверно, распространённое и недоказанное заблуждение. Улей и дупло затем и нужны пчёлам, чтобы они обеспечивали сопротивление тепловому потоку, идущему от них.

Этим достигается такая температура около пчёл (положительная, потому что ниже при +6°С. они уже погибают, которая не превышает их возможности по мощности Р макс.

• "В лесах средней полосы и в Сибири находят гнёзда пчёл прямо на ветвях деревьев. Ничем не защищённые насекомые выдерживают длинные и суровые зимы".

Автор сам себе противоречит, правильно утверждая, что "вылет пчёл при температуре +4°С является риском для их жизни", как раз описаны наблюдения автора над зимовкой "ничем незащищённого” гнезда пчёл: "К сожалению, пчёлы погибли, когда начались морозы". А кто видел живых пчёл на сотах под снегом и в мороз?

• "Толщина стенок улья не оказывает влияния на температуру в гнезде". Неверно, противоречит обширному коллективному опыту и рассмотренному.

• "В ульях с толстыми стенками, наоборот, бывает холоднее, чем на улице". Правильно, если в улье нет источника тепла, а погода изменилась с холодной на тёплую. Неверно. если источник тепла есть. Сами-то мы предпочитаем жить в толстостенных домах ради экономии тепла, а СНиП ш даже регламентирует необходимость тепловой инерции стен нашего жилища.

Так что всё наоборот — чем стены улья толще, тем лучше. Термоизоляция, влагоёмкость и тепловая инерция только увеличиваются при увеличении толщины стен.

• "Хорошая вентиляция — обязательное условие, где бы пчёлы ни зимовали. Устраивают её. открывая на всё ширину нижние и верхние летки. Но и этого иногда оказывается недостаточно. Воздух должен проходить, кроме того, через верхнее потолочное утепление".

Близко к истине, если пчёлы — в отапливаемом зимовнике и неверно, если они в тонкостенном улье и на большом морозе. Сама идея независимости уровня вентиляции от условий зимовки ("где бы пчёлы ни зимовали") — распространённая ошибка.

Имеется целый ряд мнений о необходимости "глухого", т.е. с малой воздухопроницамостью. потолка. Автор сам себе противоречит "Пчелиные семьи приспособлены к жизни в дуплах со сплошным потолком, непроницаемым для воздуха". Как там пройти воздуху "через верхнее потолочное утепление"?

• "Никакого бокового утепления применять не следует. Оно задерживает влагу, отсыревает и становится источником холода и сырости". Стены улья тоже являются утеплением и тоже отсыревают. И их применять не надо? На самом деле и они, и боковое утепление спасают пчёл и от холода и от сырости.

Ведь даже отсыревшие стены обеспечивают тепловое сопротивление. Оно меньшее, чем у сухой древесины, но не нуль, как считает автор. И уж совсем не могут быть "источником" холода. "Диафрагмы зимой нужны и они должны быть тёплыми".

• "В пчелином гнезде воздух, пары воды и углекислый газ представляют однородную смесь газов, находящихся в тепловом равновесии, то есть имеют одинаковую температуру, и, несмотря на различную их плотность, разделиться не могут.

Возникает вопрос: как может происходить диффузия, да ещё направленная вниз?". возражения автору . Диффузия — процесс выравнивания концентрации веществ ( в данном случае — газов, паров воды) в условиях, когда в одном месте (около клуба пчёл) она велика, а в другом месте (на дне улья, в окружающей среде) — мала.

Исходная посылка для возражения против диффузии — ложная. Состоит она в предположении "однородной смеси газов". На самом деле и внутри улья, и вне его, концентрации газов существенно различны. Особенно велика разница концентраций паров воды внутри улья (где воздух тёплый и влажный), и вне его (где воздух морозный и сухой).

Именно это обстоятельство и обеспечивает спасительный механизм паропроницае- мости (удаления воды) через стены нашего жилища, нормированный в, и рассмотренный для улья в.

Нерешённые вопросы

Что надо научиться считать для обеспечения зимовки?

Задача расчёта и построения системы, обеспечивающей гарантированную зимовку пчёл, пока не решена. Но можно и нужно пытаться её создать на основе современных знаний. Для решения этой задачи у нас имеется богатый исходный материал по обеспечению комфортности нашего собственного жилища.

Какие исходные предпосылки необходимо учесть при проектировании жилища для пчёл? От каких устаревших представлений следует отказаться при выполнении этой задачи? Как, для начала, сформулировать, хотя бы качественно, решаемую задачу? Ниже сделана такая попытка в надежде, что объём, значимость, и трудность этой задачи привлечёт внимание инженеров — пчеловодов, способных её решить.

Почему в наших северных условиях не выживают семьи величиной меньше четырёх рамок? А потому, что у них величина Р макс значительно меньше 30Вт, и как бы они ни экономили тепло, собираясь в клуб, им не удаётся на его поверхности создать температуру t2 более +6°С.

Таким образом, одной и* основных предпосылок при оценке выживаемости пчёл при зимовке является ограниченная величина Ршкс, зависящая от массы пчелосемьи тРмакс = f1(m). где f1, — функция, описывающая эту зависимость.

Следующим фактором, ограничивающим выживание пчёл, является внешняя температура t1. В зависимости от разности температур t2 — t1 пропорционально увеличивается мощность теплорассеяния через стенки улья Ртепл=f2 (t2 — t1).

Кроме этих теплопотерь, существует расход тепла на вентиляцию, нагревание проходящего через улей воздуха Рвент = f3( Vр (t2 — t1)), где Vр — расход реально проходящего через улей воздуха. Величина расхода воздуха Vр, в свою очередь, зависит от конструкции улья (наличие открытых летков, их размер. параметры верхнего утепления и пр.) и разности температур t2 — t1, Vр = f4 (t2 — t1). Суммарный расход мощности пчелосемьёй Рсумм = Ртепл + Рвент не должен превосходить Рмакс. Температура t1(. при которой Рсумм = Рмлкс является критической температурой, при которой пчелосемья может ещё выжить.

Реально существующий расход воздуха Vр может быть как больше, так и меньше потребности в нём Vп. Величина Vп определяется параметрами воздуха, зависимостью его влагоёмкости от гемпературы,f2 (t2— t1). необходимостью дыхания и величиной выделяющейся при этом воды, которая, в свою очередь, определяется мощностью РсуММ/V п = fб, Pсумм’ f5 (t2-t1).

Величина расхода воздуха Vр, вероятно, никогда не совпадает с потребностью в нём Vп. В реальных условиях количество проходящего через улей воздуха Vр определяется диаметром летков и может быть либо больше, либо меньше необходимой величины Vп.

В первом случае улей бесполезно охлаждается, а во втором в нём накапливается влага. Таким образом, задача состоит не только в определении величин Vр и Vп, но и в их сопряжении. Ведь обе эти величины различным образом зависят от температуры.

Вся задача по вычислению и сопряжению функций f2.f3. f4, f5, f6, в целом кажется сложной, но не настолько, чтобы она была недоступна современному инженеру и его компьютеру. Эта цепочка взаимосвязей неразрывна — стоит только одно звено неправильно решить — и пчёлы погибнут.

Как же обходится сейчас пчеловодство без всех этих формул? А так. как вообще люди и природа поступают без формул — методом проб и ошибок. 11а каждом из шагов имеется множество практических предложений и проверенных практикой вариантов. Вот только, в силу сложности задачи и невозможности охватить её всю в целом, выводы и рекомендации, правильные в одном случае, будут неправильными в другом.

Сделанная выше общая постановка физической задачи преследовала цель качественно охватить всю проблему в целом без её решения. Но даже качественное представление о ней может помочь в решении практических вопросов. Для иллюстрации рассмотрим опубликованный в спор между двумя авторитетами — Берлепшем и Бутлеровым.

Берлепш: "Пчёлы совсем не страдают от недостатка воздуха, пока они не потревожены во время зимнего покоя. Не надо заботиться о том, чтобы пчёлы не задохнулись от недостатка воздуха". Исходя из тгого, вентиляция в немецкой литературе отрицалась в самой категорической форме.

Бутлеров: "Предписание Берлепша по возможности герметично заклеивать на зиму верх пчелиного помещения, чтобы помешать выходу из него тёплых паров" и уверение, что пчёлы нуждаются зимой в крайне ничтожном количестве воздуха", считаю я ныне совершенно ошибочным. Теперь я вполне уверен. напротив, в гибельном влиянии недостатка вентиляции в улье".

На языке точных наук эти две точки зрения можно выразить как Vп = 0 (Берлепш) и Vп > 0 (Бутлеров). Даже без всякого рассмотрения можно заранее сказать, что вероятно, более прав Бутлеров, т.к. какая-то вентиляция всегда есть.

Оно-то так, но вот это "но" и рассматривается ниже. Бутлеров считал, что пчелиная семья потребляет в сутки 8 кубических футов воздуха (226,6 литров, 0,23м3). Попытаемся на основе современных знаний осмыслить эту цифру.

Предположим, что в течение самого холодного месяца — января пчёлы, в среднем, потребляют 88 г мёда в сутки, что соответствует мощности 11,5Вт. В разд. 6.1 было получено, что при расходовании 44г мёда для целей дыхания пчёлам необходимо 0,09 м3 воздуха, а для удаления всей образующейся при этом воды (для вентиляции) — 1м3.

Следовательно, расход воздуха для целей дыхания в январе составит 88/44 • 0,09 = 0.18м3/сутки. что очень близко к "бутлеровской норме", 0,22м3/сутки. Расход воздуха на вентиляцию при этом составит 2м3/сутки, т. е. более чем 10 раз больше. При других исходных предпосылках расчёта эта цифра увеличивается до 18 раз.

Отсюда следуют такие выводы:

1. При определении необходимого количества воздуха, Бутлеров, на основе формулы 6.3, принимал в расчёт только потребности в дыхании и на современной ему ступени знания не интересовался необходимостью и возможностью удаления всей выделяемой пчёлами воды.

2. Сама величина предлагаемой Бутлеровым нормы расхода воздуха мала, эквивалентна отказу от вентиляции, как средства удаления всей образующейся воды, и в этом смысле между Бутлеровым и Берлепшем нет большого противоречия.

3. Ни Бутлеров, ни Берлепш на современной им ступени знания не могли принять во внимание то обстоятельство, что такое малое количество воздуха, как 0,23м3 в сутки, всегда может поступить через щели и через единственный нижний леток при порывах ветра.

4. Механизмы диффузии, паропроницаемости и влагоёмкос- ти не были изучены применительно к нашему жилищу. А как раз они то, и тогда, и сейчас "работали" на Берлепша.

Со времени дискуссии между Берлепшем и Бутлеровым утекло много воды. Дискуссия продолжается, при чём без всяких точных. численных обоснований. Что по этому поводу думают современники?

"За Бутлерова" — вся современная учебная и любительская литература. Раз "пчёлы холода не боятся", а "влага — основной враг зимовки", то необходима интенсивная вентиляция — не- измеряемая, неконтролируемая. Во всей пчеловодной литературе очень редко можно встретить мнение против безграничной вентиляции:

"При избыточной вентиляции потери тепла клубом таковы, что любое утепление теряет смысл".

Измерительных средств для контроля уровня вентиляции сейчас нет. Да и необходимости в атом "не ощущается" Единственная статья чешских пчеловодов, попытавшихся применить современную технику для измерения расхода воздуха, проходящего через улей, подверглась необоснованной критике "не по существу".

Сторонники "безграничной вентиляции" ссылаются на Бутлерова, не вдаваясь в такие детали, как малая величина "бутлеровекой нормы". Ведь 0.23м3 в сутки — это такое малое количество воздуха, которое необходимо только для дыхания и всегда поступит через щели и стены. Получается, что выступая качественно за расширение вентиляции, Бутлеров количественно её отвергал, "оставляя" пчёлам только необходимый минимум для дыхания.

"За Берлепша" — выступления неявные, со ссылками на практическую форму реализации. Это все публикации о дуплах, имеющих один леток ниже зимнего ложа. Ведь через один единственный леток, при "глухом" потолке невозможно организовать интенсивную вентиляцию.

Можно надеяться только на вентиляцию порывами ветра (если он есть). Также "за Берлепша" — рассмотренная ранее "финская зимовка". когда закрыты все летки, а открыто зарешеченное дно улья. Это и "альпийский улей". в котором пчёлы зимуют под наглухо закрытым потолком при широко открытом единственном нижнем летке у пола Таких примеров множество.

Это, наконец, высокотемпературная зимовка, при которой тщательно герметизируется верх гнезда, но не из-за боязни холода, а из-за боязни "высыхания" пчёл. Так что истина — между Берлепшем и Бутлеровым, тем более, что ни тогда, ни сейчас количественной меры их точки зрения не имели.

А какова моя точка зрения? Я выбрал компромисс поближе к Берлепшу. При температурах выше -5°С, когда, нет опасности вентиляционного кризиса, у меня открыт нижний леток и "чердак" под крышей улья, рис. 8.2. Вентиляция осуществляется потоком воздуха снизу вверх через верхнее утепление — "по Бутлерову".

Если же температура опускается до минус 15 — 20°С и ниже, то закрываются наглухо все летки и "чердак". — "по Берлепшу", но только на то время, пока стоят морозы. В этот период я рассчитываю только на внутреннюю влагоёмкость улья, которая обеспечена специальными дополнительными мерами, и предполагаю, что воздуха для дыхания всё равно хватит.

Из изложенного вытекает необходимость регулировки притока воздуха (размера летков) в течение зимовки. В начале и в конце зимовки, при температурах, близких к нулю, необходимы большие диаметры летков, а вентиляционный кризис совершенно не угрожает.

При больших морозах, среди зимы, растёт опасность достижения критических температур, как по причине увеличенного охлаждения через стенки, так и по причине увеличенного расхода тепла на нагрев холодного воздуха, поступающего во всё большем количестве.

Возможные решения этой проблемы предложены в следующем разделе. Расход тепла растёт примерно пропорционально квадрату отрицательных внешних температур. Физическое описание задачи хотя и даёт интересные результаты (вентиляционный кризис и т.д.), также не является исчепывающим.

Изложенная выше схема построения "теории зимовки" полезна ещё и тем, что позволяет разобраться в системе исходных предпосылок и молчаливых предположений, используемых теми или иными авторами при проведении расчётов тепловых режимов и вентиляции ульев.

Проиллюстрируем это на самокритике и проанализируем так статью. Здесь главным недостатком является молчаливое предположение о том, что автор, (т.е. я) предположил. Vр = Vп , что является значительным упрощением. Несмотря на этот недостаток, появилась возможность исследовать область больших морозов (до -40°С), в которую избегают "заходить" другие авторы, ввести понятия критической температуры и вентиляционного кризиса.

Сложность нахождения и сопряжения всей последовательности функций f1 — f6 приведёт, вероятно, к тому, что и в дальнейшем будут появляться работы, содержащие лишь частичное решение задачи. Такой подход безусловно необходим и полезен. Нужно лишь чётко оговаривать начальные условия решения задачи, рамки применения полученных результатов.

В литературе имеются попытки аналитически решить задачу зимовки до конца, от f1 до f6 . При этом, в силу сложности задачи, делаются без обсуждения такие упрощающие предположения, которые сильно снижают ценность окончательного решения.

Наиболее ценной является работа, в которой, впервые в литературе по пчеловодству, предложен энергетический подход в таких вопросах как расход мёда, вентиляция. тепловые свойства сотов и пр. Главной целью этой работы является определение расхода мёда в процессе зимовки.

Задача расчёта выживания пчёл из-за холода не ставится. В соответствии с этим, применительно к рассмотренной выше задаче, основными недостатками являются неполная оценка расхода мощности на вентиляцию и использование среднемесячных температур.

Ещё одна попытка довести до конца расчёт вентиляции, не увенчалась успехом по причине неверных исходных предпосылок.

Автор ошибочно считает, что потребление мёда и выделение энергии в зимующем клубе пчёл постоянны, минимальны. не зависят от внешней температуры, и заимствует соответствующие цифры из литературы. Отсюда получается несоответствие с уже достигнутым уровнем знания.

Связь между внешней температурой, потреблением мёда и всем газообменом в полностью игнорируется. И поэтому получается, что результаты зимовки никак от мороза не зависят. Хоть в Антарктиде! Есть множество и других ошибок.

Как пчёлы делают мёд?

Летом, во время медосбора, происходит известное явление, которое я. условно, называю "тусовкой". Нарушая нормальный ритм полётов, пчёлы вдруг "валом валят" из летка и совершают интенсивные облёты в непосредственной близости от него.

Тусовка длится около часа. Так же внезапно, как началась, так же внезапно она и завершается. Обычное время тусовки — с 15 до 16 часов. В литературе на тусовку особого внимания не обращают— считается, что это облёт молодых пчёл. Может быть оно и так, но случайно подмеченный факт заставляет предположить дополнение к этому объяснению.

Однажды в августе наступил резкий обрыв медосбора— на ближних полях скосили за один день траву с подсолнухами. Для того, чтобы предотвратить воровство, я стал понемногу подкармливать пчёл — по 800 г через день. Но кормушечных банок у меня было только 3, а семей было 6. Поэтому я дал вечером сироп только трём семьям.

На другой день у пчёл возникла тусовка. Но только у тех трёх, которым был дан сироп! Заметив это, я дал сироп другим трём. Опять то же самое — тусовка только у тех. которые накануне вечером получали сироп. И так до тех пор, пока пчёлы не нашли новый источник взятка. После этого маленькая тусовка возникла у всех.

Вывод— при помощи тусовки пчёлы "на себе" выносят воду из улья, "сушат" нектар. Энергетический потенциал сиропа (50x50 %) таков. что расхода незначительной части содержащейся в нём энергии достаточно для испарения "лишней" воды, что пчёлы, возможно, и осуществляют при помощи механической работы мышц своего тела.

Это предположение позволяет объяснить такой "тёмный" момент, как сушка трухлявых стен дупла и приносимого в гнездо нектара. Ведь в "классическом" дупле "по Лупанову" — один единственный леток и как бы пчёлы ни старались создать принудительную вентиляцию у летка, сделать этого по образцу, они не могут.

Для организации проточной принудительной вентиляции, которая создаётся самими пчёлами, нужны два летка. А само живое дерево не только не сушит гнездо, но, наоборот, стремится создать в дупле влажность, близкую к 100%. Так что если и помогает зимовать пчёлам ситовина гнилого дерева, то только если она предварительно высушена каким-то способом.

Такой способ есть, если предположить, что пчёлы могут выносить воду из дупла "на себе". Гигроскопичный мёд поглащает воду из воздуха и сиговины. Затем этот мёд высушивают "на себе" пчёлы и всё повторяется. Так удаётся вынести из дупла как ту воду, которая накопилась с зимы, так и ту. что поступила со свежим нектаром.

Я понимаю, что изложенное предположение не является строгим доказательством. Надеюсь, что найдётся пчеловод, который более строго его докажет или отвергнет.

Сделать это относительно несложно, использовав точные весы, проведя неоднократные измерения и определив связь между убылью веса семьи пчёл до и после тусовки с количеством полученной ими воды. Очень важное подтверждение предположения о том. что пчёлы могут выносить воду из улья "на себе":

"Сам видел, как пчела, вылетая из улья, выбросила из себя каплю воды. Думаю, что при обменных процессах в её теле идёт выделение воды при сгущении нектара".

А вот в чём ошибается автор, так это в том, что "количество энергии, которое необходимо затратить на испарение воды (при помощи вентиляции), слишком велико. Если бы пчёлы действовали таким образом, то они бы замёрзли". Здесь имеются две ошибки.

1. При вентиляции внешним воздухом на само испарение пчёлы не затрачиваю! своей тепловой энергии. Мёд сохнет в улье, как мокрое бельё на ветру. Пчёлы тратят энергию только на принудительную вентиляцию, принудительный "ветер" в улье, если это необходимо.

Затраты энергии на это движение воздуха несопоставимо малы по сравнению с теплотой парообразования. А эффективность этого процесса может быть очень высокой. В соответствии с, искусственная вентиляция, создаваемая самими пчёлами, может составлять величину 200 л/мин, т.е. 12 м3/час = 288м3/сутки. Параметры внешней атмосферы, были t| = 25°С,-a1 = 70 %.

Если предположить, что воздух нагрелся в улье до t2 ~ 30°С, а его относительная влажность а2 увеличилась только до 80%, то такой воздух, выносит из улья 7,54 г/м3 воды. Вынос воды за сутки составит (288м3/сутки) • (7,54 г/м3) = 2171 г/сутки. При относительной влажности воздуха а2 — 90% эта величина составит 3 л/сутки.

2. Содержание энергии в мёде составляет 11300кДж/кг. Для воды теплота парообразования составляет 2400кДж/кг. Как видим, "калорийность", энергосодержание, мёда позволяет многократно испарить "бывшую в нём" воду. Расчёты по энергетической эффективности испарения воды из нектара, в зависимости от концентрации сахара в нём.

Из этих расчётов следует. что "при концентрации сахаров 50 — 67% расход корма на испарение влаги составляет 14 — 4%, а при содержании сахаров около 14,1% расход корма на испарение лишней воды равен 100%".

Таким образом, пчёлы никак не могут "замёрзнуть" при сушке нектара, особенно если принять во внимание, что жидкий нектар они вообще не берут. И пчёлы, и пчеловоды, вероятно. предпочитают первый способ сушки мёда, при помощи вентиляции, как наиболее экономичный.

Но если такая возможность отсутствует (как, например, в дупле с одним единственным летком), то пчёлам, вероятно, "приходится" "таскать воду" из гнезда на себе. Детали того, как они это делают, предстоит ещё узнать.

В есть ещё одно ценное наблюдение — пчёлы после дневного медосбора уменьшили "гул на пасеке примерно в два раза" после того, как "вместо пола была поставлена рама с сеткой". Думаю, что это произошло не только "из- за обильного поступления воздуха", а ещё и потому, что включился диффузионный механизм удаления влаги (7.1 — 7.4).

Ведь кроме сетки, у автора была ещё открыта внизу "втулка на всю ширину" улья, обеспечивающая не только "свободный вылет пчёл", но и свободный газообмен с внешней средой.

Проблемы отопления:

На тему электрообогрева ульев и зимовников написано столько, что проблема кажется исчерпанной. Сделай тот или иной нагреватель, поставь термореле, включающее нагреватель при падении температуры — и всё в порядке. Между тем время от времени появляются сообщения о том, что электрообогрев не помог, а навредил. Очень хорошее предостережение — осторожнее, он высушивает гнездо.

Применять его нужно с оглядкой и специальными дополнительными мерами (водяные поилки). Для начала, однако, посчитаем "что чего стоит", один килограмм мёда содержит 11300кДж (11.3-10°Дж).

В это же время один киловаттчас электроэнергии (3.6-106Дж) стоит 0,86 рубля. В килограмме мёда содержится 11,3/3,6 — 3,1кВт-ч энергии по цене 160 руб/3,1 =51,6 руб. за 1кВт-ч. Энергия мёда, таким, образом, в 60 раз дороже электроэнергии.

Если мы "нерационально" сконструируем нагреватель и, например, половина энергии попадёт не в гнездо пчёл, а в окружающую среду. то это отношение станет равным 30. Урон от этого будет невелик. Это значит, что если есть другие, более важные факторы чем КПД (коэффициент полезного действия) нагревателя, то именно их и следует принимать во внимание.

Для иллюстрации имеющихся проблем с отоплением улья попытаемся ответить на некоторые связанные с ним вопросы. Из-за отсутствия полных решений по основным вопросам теплотехники улья (функции f1 — f6) ответы могут быть только качественными.

Какова необходимая мощность злектрообогрева? Она должна быть связана с основной мощностью пчелосемьи P(изменяющейся в соответствии с величиной семьи, температурой и условиями вентиляции) неизвестными пока "разумными" соотношениями.

У разных авторов эта мощность меняется то 5 до 50 Вт без учёта силы семьи, условий вентиляции и пр., подбирается методом проб и ошибок. Для того, чтобы не сильно менять естественный режим гнезда, мощность электрообогрева должна быть менее 30Вт.

На рисунках разд. 6.3 качественно показано влияние допо шительного нагрева с мощностью 20Вт. Предполагалось, что это "дополнительное отопление" включается только при больших морозах. В остальных случаях оно способно нанести вред.

Где должен быть размещён датчик, определяющий момент включения электрообогрева? Если он реагирует на внешнюю температу ру, которая меняется в очень широких пределах, то есть риск больших ошибок в величине подводимой мощности, что может привести к сухости воздуха или малой эффективности системы.

Если он размещён около гнезда, то этот "автомат" будет "обеспечивать" переменный температурный режим, дезориентирующий пчёл, их нормальное поведение. Особенно при ошибках в уровне мощности. Известно, что пчёлы очень не любят колебания температуры (термоциклы).

Где разместить нагреватель? Если в воздушном пространстве около пчёл, то получится высокий КПД нагревателя, но. вследствие малой тепловой инерции воздуха, термоциклы по п. 11.3.2 будут глубокими и частыми. А если нагреватель разместить в стенах улья, то они будут меньше и реже, но ухудшится КПД. Это — меньшая неприятность, учитывая "что почём".

Где бы ни был размещён нагреватель, он даёт "сухое тепло", в то время как пчёлы, поедая мёд, обеспечивают себе и тепло, и необходимую им влажность. Особенно опасны нагреватели с мощностью более 30Вт.

Любые нагреватели должны давать распределённый поток тепла. Местный перегрев гнезда создаёт также и местное "высыхание".

Примером аккуратного и продуманного применения злек- трообогрева является система отопления всей пасеки в. Очень просто и эффективно используется нерегулируемый электрообогрев с малой мощностью 12 — 15Вт "в большом подрамочном пространстве", которое "никогда не бывает чрезмерным".

Заключение

Мудрость природы можно постичь не только на основе эмоционального преклонения перед ней, но и на основе увеличения уровня знаний о ней. Сложные вопросы обеспечения зимовки пчёл можно и нужно пытаться решать на языке точных наук и технических параметров.

Изучение литературы по пчеловодству произвело на меня двойственное впечатление. Наряду с явными успехами в области биологии, содержания и разведения пчёл, большого практического опыта, можно было встретить эмоциональные заблуждения типа "пчёлы холода не боятся", "пчёлы не греют пространство вокруг клуба" и т.д., кочующие из учебника в учебник.

И это в век биофизики, всеобщего образования, высокого инженерного уровня нашего собственного жилища! Создалось такое впечатление, что здесь остался "закоулок", куда не проникла современная физика.

Мне с большим трудом удалось опубликовать мои первые физические работы, идущие вразрез с установившимися стереотипами. Я — научный работник в области электроники и моё авторское самолюбие полностью удовлетворено достижениями в этой сфере.

И мои статьи, и настоящая книга преследовали цель избавления от укоренившихся ошибочных представлений, легко развенчиваемых на языке физики и математики школьного уровня. Это — основная причина, побудившая меня проделать труд по написанию этой книги.

Ещё одна из целей — обоснование на том же техническом языке драгоценного опыта наших предков, который мы, как мне кажется, стали игнорировать.

И ещё, я с большим интересом изучаю новые и старые журналы "Пчеловодство", а также "древние" книги. Мне доставляет большое удовольствие следить за движением "общественной мысли".

Эта мысль движется зигзагами, а иногда — даже в обратном направлении. Так муравьи коллективно тащат кусочек коры — все в разных направлениях, иногда даже назад. Но в конечном итоге стройматериал всё же оказывается там, где надо — на вершине муравейника.

Например, за последние годы "общественная мысль" пчеловодов утвердилась на необходимости иметь большое подрамочное пространство, несмотря на возражения консерваторов. Мне доставило большое удовольствие обосновать это достижение "общественной мысли".

В целом я надеюсь на подъём пчеловодства в нашей стране и не только на экономической, но и на психологической основе.

Кроме практических задач, книга преследовала ещё одну цель — популяризацию пчеловодства на языке точных наук. Я уверен, что пчеловодство — замечательное увлечение, особенно для современного жителя больших городов, придавленного неудовлетворительной экологией, стрессами, дефицитом общения с природой и социально-общественными неурядицами.

Оно даёт не только (и не столько!) практическую пользу в форме мёда, но и социальную, общественную, психологическую пользу.

Бывает важно и нужно хоть на время "переключиться" со своих трудных производственных, социальных и личных проблем на такое "хобби", которое даёт хоть какую-то отдачу на вложенный труд. Нам всем очень нужны положительные эмоции.

В заключение я хочу обратиться к тем авторам, с которыми я вынужден выразить несогласие. В подавляющем большинстве их цитируемые работы имеют большую ценность, а отмечаемый мной пункт несогласия имеет "коллективное" происхождение.

Все например считают, что "пчёлы холода не боятся, если в достатке есть мёд". Это — общее мнение и особой вины конкретного автора в повторении распространённой точки зрения я не вижу.

Мне хотелось бы, чтобы такие авторы отнеслись бы к моей критике позитивно и непредвзято. Я с большим удовлетворением отмечал своё согласие с теми авторами, с которыми были и разногласия.