Вентиляция бывает избыточной?

Поскольку интенсивность воздухообмена (вентиляции) улья определяется разностью температур вне и внутри, то ответ на поставленный вопрос, на первый взгляд, очевиден: температура поверхности клуба +8°C и потому вентиляция при -10°C град на улице будет вдвое интенсивней, чем при -5. И чем холоднее будет становиться на улице, тем с большей скоростью будет проветриваться гнездо, и в какой-то момент вентиляция станет избыточной.

Однако, такой подход слишком прямолинейный. +8 на поверхности клуба не значит, что и в улье установится +8, для этого нужно, чтобы и на улице было примерно столько же. При более низких температурах снаружи температура в улье будет ниже +8, поскольку мощность клуба невелика. А для того, чтобы вентиляция увеличивалась прямопропорционально снижению наружной температуры и стала избыточной, температура в улье должна быть постоянной, а она тоже падает. Всё же, с похолоданием и дальнейшим снижением наружной температуры до каких-то отрицательных значений, первоначально воздухообмен улья растёт, хотя и не в прямой зависимости от внешней температуры. Но потом…

Рой, отстроивший, например, гнездо под потолком заброшенного дома с заколоченными окнами, влиять на температуру помещения не может - слишком мала мощность. Непосредственный воздухообмен клуба с уличным воздухом отсутствует, клуб получает необходимый ему кислород из воздуха, находящегося в помещении, и туда же попадают пары метаболической воды и углекислый газ. Здесь происходит только воздухообмен между клубом и помещением. Обновление воздуха в помещении идёт через щели и дыры за счёт напора ветра безотносительно к наличию клуба и без его участия.

В какой-то мере такой же двухступенчатый воздухообмен клуба с наружным воздухом присутствует и в улье, только он менее ярко выражен в силу ограниченности объёма улья. К тому же, картина существенно меняется в зависимости от наружной температуры. И, кроме того, клуб влияет на температуру внутри улья, отчего и возникает вентиляция.

С её (температуры) переходом от положительных к отрицательным значениям интенсивность вентиляции начинает расти, поскольку увеличивается разность температур между ульем и улицей.

Где-то до -10÷-15 клуб ещё влияет на температуру в гнезде, она выше наружной, из-за чего плотность воздуха в улье ниже таковой снаружи, вентиляция делает своё дело, заменяя воздух несколько раз в сутки. И чем лучше утеплено гнездо, тем заметней разница температур, тем более полно вентиляция решает свою задачу - доставлять пчёлам кислород и удалять пары воды и углекислоту.

Дальнейшее падение наружной температуры сопровождается замедлением интенсивности воздухообмена, т.к. уменьшается разность температур из-за снижения температуры в улье.

При -25÷-30 и ниже ульевая температура начинает приближаться к уличной, роль утепления уменьшается, интенсивность вентиляции улья продолжает падать, воздухообмен клуба всё более замыкается на внутриульевой объём.

Когда на улице -35, в улье примерно столько же, есть утепление или нет - безразлично, плотности воздуха вне и внутри становятся одинаковыми, из-за чего воздухообмен улья с улицей прекращается, остаётся только циркуляция между клубом и объёмом улья. Выделяемая пчёлами влага из улья не удаляется и начинает конденсироваться в гнезде, сначала на удалении от клуба - на стенках, сотах. При дальнейшем снижении температуры конденсация идёт в непосредственной близости от клуба, вокруг него образуется наледь. Воздухообмен происходит в узкой области, ограниченной наледью, падает содержание кислорода, растёт содержание СО₂, корм становится недоступным, клуб не в силах компенсировать потери тепла и погибает. У уральских бортников для этого случая существовал даже специальный термин - "лёд давит пчёл". Следует оговориться, что описанный сценарий - следствие не кратковременного похолодания на один-два дня, а продолжительных сильных морозов.

Теоретически вентиляция улья может прекращаться и при положительной внешней температуре, когда она сравнивается с внутриульевой, что бывает в оттепели. Плотности воздуха в улье и снаружи становятся одинаковыми и воздухообмен должен был бы остановиться. Тем не менее, ни кислородного голодания, ни накопления сырости не наступает, т.к. клуб разрыхляется и пчёлы переходят к активной вентиляции. В оттепели воздухообмену способствует ещё ветер, который нередко сопровождает потепление. Поэтому на прилагаемом графике значение интенсивности вентиляции при наружной температуре в +8°C не равно нулю, а представляет определённую величину.

Таким образом, поскольку причиной воздухообмена улья зимой является тепло, производимое клубом, а мощность клуба невелика, вентиляция имеет сложную зависимость от внешней температуры. В начальный период снижения наружной температуры, в примерном диапазоне от +8 до -15÷-18°C, интенсивность вентиляции растёт, но не в прямой зависимости от температуры. Дальнейшее снижение внешней температуры приводит к сокращению воздухообмена, вплоть до его прекращения. Понятно, что ни о какой чрезмерной вентиляции говорить не приходится.

Естественная вентиляция улья либо есть, либо она недостаточна, либо её нет совсем.

Однако вентиляция всё же может быть и избыточной, но только под воздействием внешних причин. Избыточность означает, что сквозь гнездо проходит гораздо больше воздуха, чем нужно для снабжения пчёл кислородом и удаления газообразных продуктов обмена. Следствие - повышенная и бесполезная растрата тепла, производимого клубом, что приводит к перерасходу корма, изнашиванию пчёл, переполнению кишечника и даже гибели семей.

Чрезмерная вентиляция улья возможна в случаях:

• задувания ветра в летки, когда воздух в гнезде может меняться несколько раз в течение часа.
• электрообогрева гнезда;
• зимовки в помещении с положительной температурой и летками, выведенными наружу.

Понятно, что в улье на ветру количество воздуха, проходящее внутрь, напрямую зависит от площади летков - чем она больше, тем больше воздуха и наоборот. Но от ветра защититься не сложно - достаточно установить щиты или закрыть летки. В улье, защищённом от ветра, сквозняка не бывает, даже при двух нижних летках в передней и задней стенках.

Сложней с обогревом. Электрический нагреватель сушит воздух, пчёлы страдают от жажды, отчего возбуждаются и увеличивают потребление корма. Ставили же нагреватель, чтобы в числе прочих достижений сократить расход мёда, т.е. получается результат, обратный ожидаемому. Назначение нагревателя - поднять температуру в гнезде. Соответственно увеличивается разница в температуре между гнездом и улицей, причём её величина тем больше, чем ниже наружная температура, возрастает разница плотностей воздуха внутри и снаружи, становится интенсивней воздухообмен, который не только сушит гнездо, но и уносит тепло. Что-то достаётся, конечно, и пчёлам, но существенная часть расходуется на отопление улицы.

Электрообогрев, по-моему, способен решать только частные задачи - например, весной спасти матку с горстью пчёл, оставшихся от плохо перезимовавшей пчелиной семьи. Кардинально проблему зимовки семей нагреватель в улье не решает, несмотря на продвинутые схемы терморегулирования, вентиляторы, ванны с водой и т.п. Электроподогрев - это слишком грубое вмешательство в жизнь пчелиной семьи, вреда от него больше, чем пользы. Пишут о нём, экспериментируют и рекламируют не один десяток лет, а на пасеках он не приживается.

Подогрев улья изнутри - решение не оптимальное. Повышать температуру нужно не внутри улья, а вокруг него, убирая его в омшаник с терморегулятором (наилучший вариант), заключая в кожух, засыпая слоем снега в 50÷100 см или, на худой конец, помещая в сарай. Хотя в сарае температура та же, что и на улице, её перепады сглажены, а, главное, нет ветра, отчего потери тепла ульем существенно ниже по сравнению с ульями на воле. В омшанике и под снегом температура вокруг ульев держится в пределах, когда клуб влияет на температуру в гнезде, т.е. ещё сказывается эффект утепления, есть разница в плотностях воздуха вне и внутри, естественная вентиляция достаточна и зимовка проходит без напряжения.

Когда пчёлы зимуют в помещении с температурой выше нуля, а летки выведены на улицу, то, вследствие существенной разницы в плотностях воздуха в улье и за пределами помещения, идёт интенсивный воздухообмен, нередко снижающий влажность в гнезде настолько, что возникает необходимость давать пчёлам воду. Чтобы снизить интенсивность вентиляции и не тратить бесполезно энергию на нагрев поступающего в ульи наружного воздуха, летки должны находиться внутри помещения. По этой же причине при зимовке под снегом или в кожухах не стоит оборудовать летки разного рода коридорами для сообщения с наружным воздухом. Леток лучше оставлять внутри снеговой обсыпки или кожуха, защитив его наклонной доской.

При естественной вентиляции количество входящего в улей воздуха определяется не площадью летков, а разностью плотностей воздуха вне и внутри. От величины летка зависит скорость поступающего воздуха в самом летке. Поэтому скрупулёзное высчитывание просвета нижнего летка не обязательно. При наличии заградителя от ветра его можно оставлять на зиму открытым полностью. Минимальная же площадь нижнего летка, когда вентиляция ещё справляется со своей задачей, по разным данным, определяется из расчёта 0,5÷1 см² на улочку пчёл. Сечение верхнего летка, если он используется вместе с нижним, можно делать примерно в 1,5 раза меньше.

Значения температур, приведённые в статье, не являются результатом строгого эксперимента, они могут отличаться от реальных в ту или иную сторону, в зависимости от силы семьи, типа улья, характера утепления и т.д. Это попытка дать качественную оценку, как меняется вентиляция улья с изменением внешней температуры.

На прилагаемом графике значения интенсивности вентиляции между минимальным значением при +8°C и максимальным при -18°C - это область достаточного воздухообмена, когда семья без особых усилий способна компенсировать теплопотери, не выходя за норму в расходовании кормов. В районах с длительными морозами ниже -20°C ухудшается вентиляция, увеличиваются теплопотери, возрастает сверх меры расход корма, износ пчёл и т.д. Зимовка на воле без дополнительной тепловой защиты ульев становится рискованной.

К сказанному следует добавить, что все схемы вентиляции в принципе одинаковы: в любой из них наружный воздух, попав в улей, проходит сквозь клуб и выходит наружу.

Клуб - пористое тело, температура которого выше температуры внутри улья, отчего плотность воздуха внутри него ниже, чем вокруг. По закону Архимеда более плотный холодный воздух, окружающий клуб, выжимает более тёплый вверх. По этой же причине поднимается вверх воздушный шар, пузырьки болотного газа со дна водоёма и т.п. Поэтому при разных сочетаниях вентиляционных отверстий (и даже при полном их закрытии, в частности, при перекрытии верхнего летка инеем) движение воздуха сквозь клуб никогда не прекращается и его направление остаётся неизменным - снизу-вверх.

Схемы вентиляции различаются путями поступления наружного воздуха в улей и вывода использованного воздуха из улья. Но его количество во всех схемах примерно одинаковое, и определяется оно не расположением летков и их площадью, а мощностью клуба и наружной температурой. В движение сквозь клуб наружный воздух вовлекается во всех схемах тоже только снизу, а откуда он поступает - через отверстия выше клуба или ниже клуба - безразлично, лишь бы поступал в достатке и выводился наружу.

И поскольку при любых схемах вентиляции количество проходящего сквозь клуб воздуха одинаково, тепловые потери за счёт конвекции во всех случаях тоже примерно равны.

Поэтому на практике вполне удовлетворительные результаты получаются и при зимовке с одним нижним летком, и с одним верхним, и с открытыми верхним и нижним, с зарешёченным окошком в дне и т.д.