Коровы испытывают тепловой стресс при температуре воздуха в коровнике выше 24°С и нуждаются в обогреве в зимний период. Тепловой стресс коров сопровождается учащенным дыханием и пульсом и приводит к снижению молочной продуктивности. Для улучшения комфортного состояния коров в боксах требуется адаптивное терморегулируемое воздействие. Цель исследований – разработать терморегулируемый водяной матрас для отдыха коров на основе адаптивного управления температурой теплоносителя. Представлены нестационарная и стационарная математические модели процесса теплообмена, позволяющие определить основные параметры нагрева и охлаждения поверхности матраса. Разработаны и изготовлены экспериментальный образец комплекта оборудования терморегулируемого матраса на одно скотоместо и лабораторный стенд для исследований параметров и режимов работы. Разработанный терморегулируемый водяной матрас для отдыха коров обеспечивает управляемое изменение температуры поверхности за счет подачи теплоносителя (воды) через трубчатый теплообменник, расположенный внутри эластичного ложа. Экспериментальные лабораторные исследования матраса проведены при температуре теплоносителя 42, 47 и 52°С и расходе 1,6; 3,2 и 7,0 кг/мин. В результате подтверждена закономерная зависимость температуры наружной поверхности водяного матраса от температуры и расхода теплоносителя при его охлаждении и нагреве. Доказана возможность использования терморегулируемого матраса в качестве элемента адаптивной системы обеспечения температурного комфорта коров. Терморегулируемый водяной матрас для отдыха коров, индивидуально воздействуя на животное, снижает риск теплового стресса, поддерживает более комфортные условия содержания и способствует уменьшению потерь молочной продуктивности в жаркий период года. В дальнейшем будет целесообразным определить режимы автоматического управления температурой водяного матраса в зависимости от физиологических показателей коров (частоты дыхания и/или пульса) в условиях животноводческой фермы./Cows experience heat stress at cowshed air temperatures above 24°C and require supplemental heating during the winter period. Heat stress in cows is accompanied by elevated respiration and heart rates, leading to reduced milk yield. Improving cow comfort in resting stalls requires adaptive temperature control. The study aimed to develop a temperature-controlled water mattress for resting cows based on adaptive regulation of the heat transfer meduim temperature. The authors formulated both transient and steady-state mathematical models of the heat transfer process to determine the fundamental parameters governing the heating and cooling of the mattress surface. An experimental prototype of the temperature-controlled mattress system for a single stall unit and a laboratory test rig were designed and fabricated to evaluate performance parameters and operating modes. The developed temperature-controlled water mattress provides dynamic adjustment of surface temperature by circulating a heat transfer medium (water) through a tubular heat exchanger embedded within a flexible mattress body. Laboratory experiments were conducted at heat transfer medium temperatures of 42, 47, and 52°C and mass flow rates of 1.6, 3.2, and 7.0 kg/min. The results confirmed a predictable relationship between the outer surface temperature of the water mattress and the temperature and flow rate of the heat transfer medium during both cooling and heating cycles. The finding have proved the feasibility of using the temperature-controlled mattress as an active component in an adaptive system for ensuring thermal comfort in cattle. By providing individualized thermal management, the water mattress reduces heat stress risk, maintains optimal housing conditions, and mitigates milk yield losses during hot seasons. Further research will focus on establishing automated temperature control algorithms based on physiological responses of cows (respiration rate and/or heart rate) under commercial farm conditions.
