Jaká je teplota v úlu v létě?
Tato část odhaluje vzorce utváření mikroklimatu včelího domova v závislosti na stavu jejich obyvatel a podmínkách prostředí. Byly stanoveny optimální a extrémní podmínky pro život a vývoj členů včelí rodiny. Jsou nastíněny metody umělé regulace mikroklimatu.
Zlepšení technologie péče o včely za účelem zvýšení jejich produktivity a efektivity využití pro opylování entomofilních zemědělských rostlin zahrnuje zajištění optimálních podmínek ustájení. Mezi rozmanitost těchto podmínek důležitou roli hraje mikroklima včelstva, jehož optimalizace umožňuje plněji realizovat potenciální schopnosti včelstva, dané jeho dědičnými vlastnostmi.
Na rozdíl od hospodářských zvířat včely samy regulují mikroklima svého domova. Jejich energetické náklady však rostou, když se podmínky prostředí odchýlí od optimálních, což je spojeno s dodatečnou spotřebou medu a urychlením procesu stárnutí včel. Vynakládají také mnoho energie na udržování mikroklimatu nezbytného pro rozvoj včelstva. V těch případech, kdy jim včely nejsou schopny zajistit normální podmínky, vyvíjející se jedinci umírají nebo se prudce zhoršuje jejich životaschopnost a ekonomicky užitečné vlastnosti.
Tato část nastiňuje mechanismy, kterými včely regulují mikroklima svého domova. Byly stanoveny optimální a extrémní podmínky pro život a vývoj členů včelí rodiny. Jsou uvedeny metody a analyzována účinnost umělé regulace mikroklimatu včelího domova. Uvedené informace jsou povinné rozvíjet a zlepšovat techniky péče o včely.
Metody řízení mikroklimatu včelstva
Pro regulaci teploty ve včelstvu jsou potřeba především malá setrvačná čidla malých rozměrů, jejichž odečty lze dálkově zaznamenávat. To omezuje použití expanzních teploměrů z tekutého skla. Nejvhodnějšími snímači teploty uvnitř úlu jsou tepelné odpory (zejména termistory) a termočlánky.
Pro měření vlhkosti vzduchu byly vyvinuty různé metody a přístroje. Zvláštní pozornost by měla být věnována zajištění toho, aby čidla vlhkosti neovlivňovala mikroklima včelího domova.
Zařízení pro regulaci teploty v úlu
K měření teploty uvnitř úlu se obvykle používají termočlánky měď-kopel, méně často termočlánky chromel-copel a železo-copel. Termoelektromotorická síla (termoemf) vyvinutá uvedenými termočlánky při 100 °C je 4,75; 6,90; 5,75 mV.
Jako zařízení pro měření emf. termočlánky slouží jako stejnosměrné potenciometry. Někteří badatelé studující tepelný režim úlu doporučili PP potenciometr. Má však nízkou přesnost měření. Cena nejmenšího dílku stupnice tohoto zařízení je 0,1 mV, což odpovídá 1,5 °C při použití termočlánků Chromel-Copel, které poskytují relativně vysoké termoemf. Dostatečně vysokou přesnost měření zajišťují potenciometry typu R-2/1, R-307 a R-307T.
Při řízení mikroklimatu úlu je v určitých časových intervalech (od minut až po dny) měřena teplota pomocí několika teplotních čidel instalovaných v kontrolovaných oblastech. Pro zkrácení drátů vedoucích od úlu k měřícímu zařízení, při použití např. měděných-Copel termočlánků, jsou konce měděného drátu přivařeny v různých částech drátu Copel. Takto vytvořené termočlánky se umístí do úlu. Volné konce měděných vodičů jsou připojeny k měřicímu přístroji přes vícepolohový přepínač.
Ke druhé svorce zařízení je také připojen měděný vodič vycházející ze „studeného spoje“. Touto metodou je eliminován výskyt tepelného emf. v místech připojení termoelektrodových vodičů ke spínači a měřicímu zařízení. Důležité je, že pouze jeden termočlánek je „studený spoj“ společný pro všechny ostatní termočlánky.
Výhodou termočlánků je jejich malá velikost, díky které mají nízkou tepelnou setrvačnost a rychle dosáhnou stavu tepelné rovnováhy s okolím. To umožňuje jejich použití pro úzce lokální měření teploty. Termočlánky však mají i nevýhody, které výrazně omezují jejich použití. Zejména přesná měření tepelného emf vyvinutého termočlánky vyžadují vysoce citlivé potenciometry a někdy stejnosměrné zesilovače. Regulace teploty „studeného spoje“ představuje značné potíže.
Odporové teploměry. Existují dva druhy tepelných odporů – drátové a polovodičové (termistory, termistory). Použití tepelných odporů drátu je založeno na vlastnosti vodičů měnit svůj odpor v závislosti na teplotě. U většiny kovů ohřev zvyšuje elektrický odpor, u polovodičů se snižuje.
Průmyslově vyráběné tepelné odporové dráty mají velké rozměry (10 cm a více), proto by se neměly používat k regulaci teploty ve včelím hnízdě. Při jejich instalaci do úlu mimo hnízdo byste se měli snažit zajistit, aby střed čidla byl ve středu oblasti, kde chcete měřit teplotu.
Výhodou odporového teploměru je, že po zkalibrování umožňuje spolehlivě a přesně měřit absolutní hodnotu teploty, na rozdíl od termočlánků, které zaznamenávají teplotní rozdíly. Teplotní koeficient většiny kovů používaných pro výrobu tepelných odporů je 0,4-0,6% na 1°C. Pomocí takového teploměru je dosaženo přesnosti měření až 0,01 Ohm, což umožňuje řídit změnu teploty o 0,025°C.
Nejvyšší přesnost měření (při použití měřicích přístrojů stejné třídy přesnosti) zajišťují polovodičové termistory. Jejich teplotní koeficient odporu je 3-6% na 1°C. Termistory typu TOS, KMT a MMT mají široké využití při měření tepelného režimu včelího obydlí. Zvláště zajímavý je termistor typu MKMT-16, MT-54, vyrobený ve formě skleněného válce o průměru asi 1 mm.
Jmenovitý odpor tohoto snímače při 20°C je 3900 Ohmů ±30%. Má nízkou tepelnou setrvačnost a doporučuje se pro záznam rychle se měnících teplotních procesů.
Pro měření teploty pomocí tepelných odporů se používají symetrické a nesymetrické měřicí můstky. Regulace teploty pomocí vyváženého měřícího můstku spočívá v praktickém určení polohy motoru s proměnným odporem, při které je můstek v rovnováze. Stupnice reochordu je odstupňována v ohmech nebo při práci se známým typem tepelného odporu přímo ve stupních. Teplota se měří pomocí nevyváženého můstku na základě odchylky ručičky milivoltmetru.
Polovodičové triody. Použití polovodičových triod jako teplotních senzorů je založeno na jejich schopnosti měnit některé své parametry v závislosti na teplotě. Například pro teploměr TET-2 byl vyvinut obvod, jehož princip činnosti je založen na změně napětí přechodu emitor-báze triody MGT-108G se změnou teploty média. Zařízení je samonapájecí (článek 373) a je určeno pro stanovení teplot od -10 do +50°C s přesností ±0,5°C. Měřicí zařízení a čidla zařízení zůstávají v provozu při teplotách od -40 do +65°C, relativní vlhkosti do 95±3%.
Kalibrace teplotních čidel. Technologie výroby materiálů používaných pro montáž snímačů teploty, včetně termočlánků z obecných kovů, nezajišťuje potřebnou stabilitu jejich fyzikálních vlastností. V tomto ohledu je nutné zkalibrovat teplotní čidla.
Teplotní senzory se obvykle kalibrují pomocí rtuťového teploměru. Pro získání citlivosti 0,01°C musí celá stupnice měřicího zařízení odpovídat 1°C.
Pokud je nutné měřit hodnoty teploty 20-30°C a jako výchozí bod je použita teplota tajícího ledu, pak údaje přístroje nemohou dát přesnost přesahující 0,02-0,03°C. S rozšiřováním rozsahu měřených teplot se bude snižovat citlivost přístroje.
Je důležité si uvědomit, že jednotlivé kopie stejného typu polovodičových termistorů a triod mají zpravidla rozdíly v charakteristikách. Při výměně vadného snímače teploty je proto nutné seřídit měřicí můstek nebo vybrat vhodný vzorek, jehož vlastnosti se neliší od vyměňovaného.
Přístroje pro měření vlhkosti vzduchu ve včelstvu
Rozšířilo se měření relativní vlhkosti vzduchu pomocí smáčeného teplotního čidla (termistor, termočlánek atd.), chlazeného odpařováním vody. Chcete-li to provést, položte na něj knot spuštěný do nádoby s destilovanou vodou. Přiblížení včel k navlhčenému senzoru a knotu je omezeno kovovou síťkou. Suché teplotní čidlo je umístěno vedle mokrého. Foukání teplotních čidel při měření vlhkosti uvnitř úlu zajišťují včely, které se zabývají provzdušňováním jejich obydlí.
Odpor termistorů (suchých a mokrých) se měří pomocí vhodných přístrojů. Relativní vlhkost se určuje pomocí psychrometrických tabulek.
Jako citlivé prvky senzorů pro měření vlhkosti se často používají materiály, které mění své vlastnosti (velikost, elektrickou vodivost atd.) v závislosti na množství absorbované vody. Například délka vlasů bez tuku se zvyšuje se zvýšením vlhkosti z 0 na 100 % o 2-2,5 %. Při instalaci takových senzorů je třeba mít na paměti, že aby se zabránilo zbytkové deformaci, zatížení vlasů (často jich má citlivý prvek několik) by nemělo přesáhnout 1-2 g.
V senzoru zařízení ITV-1, který umožňuje dálkové sledování vlhkosti vzduchu, je citlivým prvkem zvířecí film. Změnu délky fólie zaznamenává hodnota proměnného odporu, jehož jezdec se při smršťování a roztahování pohybuje.
Významnou nevýhodou vlasových a filmových senzorů je, že se jejich vlastnosti v čase mění. To vyžaduje časté kalibrace snímače. K nevýhodám čidla vlhkoměru (ITV-1) patří také jeho velké celkové rozměry.
V některých případech se pro měření vlhkosti vzduchu v úlu používají čidla, jejichž princip činnosti je založen na záznamu kondenzační teploty vodní páry. Zahrnují chlazené zrcadlo a zařízení, které řídí jeho teplotu; indikátor výskytu a mizení rosy; snímač okolní teploty. Na stejném principu funguje vlhkoměr GGO, který se používá k měření vlhkosti při teplotách pod nulou, a také kondenzační termohygrometr DKTG.
Přístroje pro měření koncentrace oxidu uhličitého a kyslíku ve včelím úlu
Odběry vzduchu pro měření obsahu kyslíku a oxidu uhličitého se provádí trubičkami o průměru otvoru 0,5-5,0 mm, které jsou v závislosti na výzkumném úkolu namontovány v různých částech úlu. Minimální objem odebraného vzorku plynu závisí na systému analyzátoru plynu.
Mezi nejjednodušší metody analýzy plynů patří ty, jejichž princip je založen na selektivní absorpci kyslíku a oxidu uhličitého speciálními chemikáliemi. Výpočet procentuálního podílu složek analyzovaného plynu se provádí měřením zmenšení objemu vzorku analyzovaného plynu během po sobě jdoucích absorpčních operací. Změna objemu analyzované směsi je určena rozdílem odečtů pomocí měřicí byrety. Mezi sériová zařízení tohoto typu patří přenosný chemický analyzátor plynů GKhP-3M.
Mnohem rychlejší analýzu koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého lze provést pomocí přenosného analyzátoru interferenčního plynu (IGA), jehož činnost je založena na posunutí interferenčního obrazce při změně složení zkoumaného vzorku vzduchu. Přístroj měří obsah kyslíku v rozsahu od 5 do 20,9 % a oxidu uhličitého od 0,03 do 6 % s přesností minimálně ±0,3 %.
Vysokou přesnost analýzy obsahu oxidu uhličitého (v zařízení s limity měření od 0 do 1 % oxidu uhličitého je chyba 0,025 %) zajišťuje opticko-akustický analyzátor plynů OA-2209. Princip jeho činnosti je založen na absorpci tepelné energie oxidem uhličitým v určité oblasti infračerveného rozsahu. Absorpcí infračervené energie se plyn zahřívá a zvyšuje se tlak. Změnu tlaku, určenou koncentrací oxidu uhličitého, snímá mikrofon a měřící zařízení přístroje zaznamenává elektrické vibrace.
Analyzátor plynů je vybaven záznamovým zařízením pro kontinuální záznam dynamiky změn koncentrace oxidu uhličitého v úlu. Pracuje také ve statickém režimu, kdy je vypnut automatický přívod analyzovaného vzduchu. Je vháněn přes filtr přímo do měřící komory přístroje pomocí např. injekční stříkačky o objemu 150-200 mm3.
Ze stacionárních zařízení pro měření koncentrace kyslíku se používají analyzátory plynů, založené na využití paramagnetických vlastností kyslíku (přitahování magnetickým polem) a jevu termomagnetické konvence, ke kterému dochází při rozdílu teplot na obou stranách magnetické pole. Mezi takové analyzátory plynů patří zařízení MGK-2 a MN-5121.
První určuje koncentraci kyslíku v rozsahu od 0 do 21 % s chybou nepřesahující 2,6 % horní meze měření. Druhý poskytuje chybu ne větší než 0,5 %, přičemž měří koncentraci kyslíku v rozsahu od 15 do 30 %.