Mikroklimatická měření ve stájích pro hospodářská zvířata

Veterinární a farmaceutická univerzita Brno Fakulta veterinární hygieny a ekologie Mikroklimatická měření ve stájích pro hospodářská zvířata Multimediální učební text Autoři: MVDr. Jan Chloupek, Ph.D. Prof. MVDr. Ing. Pavel Suchý, CSc. Brno, 2008 Tento text byl vytvořen za podpory FRVŠ

Obsah 1. Úvod. 7 2. Hygiena stájového prostředí. 7 2.1. Bioklimatologie. 9 2.2. Mikroklima a mikroklimatické faktory. 9 2.3. Význam mikroklimatických měření.. 10 2.4. Způsoby měření mikroklimatu.. 11 2.5. Volba měřících stanovišť.. 12 3. Teplota vzduchu... 13 3.1. Termoregulace.. 15 3.1.1. Reflexní termoregulace.. 15 3.1.2 Výdej tepla z organismu.. 15 3.2. Zdroje tepla 17 3.3. Tepelná bilance organismu... 17 3.4. Měření teploty vzduchu... 18 3.4.1. Historie měření teploty... 18 3.4.2. Stupnice používané k vyjadřování teploty. 20 3.4.3. Rozdělení teploměrů.. 20 3.4.4. Teploměry vhodné k měření teploty ve stájovém prostředí... 21 3.4.5. Maximominimální teploměr Sixův... 22 3.4.5.1. Popis přístroje a jeho funkce... 22 3.4.5.2 Výhody a nevýhody přístroje... 23 3.4.5.3. Zásady používání a kalibrace.. 24 3.4.6. Termohygrograf. 24 3.4.6.1. Popis přístroje a jeho funkce... 24 3.4.6.2. Výhody a nevýhody přístroje.. 29 3.4.6.3. Zásady používání a kalibrace.. 29 3.4.7. Data loggery Comet pro záznam teploty... 31 3.4.7.1. Popis přístrojů a jejich funkce. 31 3.4.7.2. Výhody a nevýhody přístrojů.. 32 3.4.7.3. Zásady používání a kalibrace.. 33 4. Vlhkost vzduchu.. 38 2

4.1. Fyziologický význam vlhkosti vzduchu... 39 4.2. Zdroje vlhkosti (vodních par) ve stájích... 40 4.3. Rozmezí přípustných hodnot relativní vlhkosti vzduchu. 40 4.4. Měření vlhkosti vzduchu... 40 4.4.1. Vážková metoda. 42 4.4.2. Psychrometrické metody... 42 4.4.3. Hygroskopické metody.. 42 4.4.4. Metody založené na měření rosného bodu. 43 4.4.5. Metody odporové a kapacitní. 44 4.5. Přístroje vhodné k měření vlhkosti ve stájovém prostředí.... 44 4.5.1. Vlasový vlhkoměr.. 44 4.5.1.1. Popis přístroje a jeho funkce... 44 4.5.1.2. Výhody a nevýhody přístroje.. 46 4.5.1.3. Zásady používání a kalibrace.. 48 4.5.2. Psychrometr staniční (Augustův)... 48 4.5.2.1. Popis přístroje a jeho funkce... 48 4.5.2.2. Výhody a nevýhody přístroje.. 50 4.5.2.3. Zásady používání a kalibrace.. 50 4.5.3. Psychrometr aspirační (Assmannův). 51 4.5.3.1. Popis přístroje a jeho funkce... 51 4.5.3.2. Výhody a nevýhody přístroje.. 53 4.5.3.3. Zásady používání a kalibrace.. 53 4.5.4. Data loggery Comet pro záznam vlhkosti.. 57 4.5.4.1. Popis přístrojů a jejich funkce. 57 4.5.4.2. Výhody a nevýhody přístrojů.. 58 4.5.4.3. Zásady používání a kalibrace.. 59 5. Proudění vzduchu. 63 5.1. Fyziologický význam proudění vzduchu.. 64 5.2. Měření proudění vzduchu. 64 5.2.1. Měření směru proudění vzduchu... 64 5.2.2. Měření rychlosti proudění vzduchu... 68 5.3. Přístroje vhodné k měření rychlosti proudění vzduchu... 69 5.3.1. Anemometr. 69 3

5.3.2. Ruční anemometr... 71 5.3.3. Panelová jednotka pro měření rychlosti větru... 71 5.3.4. Registrační zařízení pro měření rychlosti větru. 72 5.3.5. Katateploměr dle Hilla... 73 5.3.5.1. Popis přístroje a jeho funkce... 73 5.3.5.2. Výhody a nevýhody přístroje.. 74 5.3.5.3. Zásady používání a kalibrace.. 74 5.3.5.4. Prováděné výpočty.. 77 5.3.6. Ultrazvukový měřič rychlosti větru... 79 5.3.7. Termoanemometry. 80 5.3.7.1. Popis přístrojů a jejich funkce. 80 5.3.7.2. Výhody a nevýhody přístrojů.. 80 5.3.7.3. Zásady používání a kalibrace.. 80 5.3.7.4. Příklady anemometrů vhodných pro použití ve stájovém prostředí... 81 6. Chemické faktory stájového mikroklimatu.. 84 6.1. Oxid uhličitý - CO 2... 86 6.1.1 Metody ke stanovení obsahu CO 2 ve stájovém vzduchu... 86 6.1.1.1 Orientační metody stanovení pomocí indikátorových trubiček... 86 6.1.1.2 Titrační analytická metoda (Subbotin-Nagorski). 89 6.1.1.3 Metoda infračervených senzorů... 91 6.1.2. Příklady přístrojů využívajících infračervených senzorů... 92 6.2. Amoniak -.. 94 6.2.1. Tvorba amoniaku... 95 6.2.2. Vliv amoniaku na složení stájového vzduchu... 95 6.2.3. Vliv amoniaku na zdravotní stav a welfare... 96 6.2.4. Metody ke stanovení obsahu ve stájovém vzduchu... 96 6.2.4.1. Orientační metody... 97 6.2.4.2. Analytická titrační metoda (metoda odměrného stanovení)... 99 6.2.4.3. Metoda fotometrického stanovení... 100 6.2.4.4. Metoda potenciometrická 100 6.2.4.5. Elektrochemické metody. 101 6.3. Sirovodík H 2 S (sulfan)... 102 6.3.1. Vliv sirovodíku na zdravotní stav a welfare.. 103 4

6.3.2. Metody ke stanovení obsahu H 2 S ve stájovém vzduchu 103 7. Sluneční záření a osvětlení stájových objektů. 104 7.1. Fyziologický význam osvětlení 104 7.2. Definice základních pojmů... 105 7.3. Princip měření osvětlení 106 7.4. Přístroje vhodné k měření intenzity osvětlení Luxmetry... 107 7.5. Zásady měření luxmetry 109 7.6. Volba stanovišť. 109 7.7. Ukazatelé hodnocení denního osvětlení 110 7.7.1. Činitel denní osvětlenosti (kvocient denního osvětlení) 110 7.7.2 Rovnoměrnost denního osvětlení 114 7.7.3. Koeficient denního osvětlení. 116 7.7.4. Odraznost ploch. 116 7.8. Ukazatelé hodnocení umělého osvětlení... 117 8. Prašnost 119 8.1. Hygienický význam prašnosti prostředí 119 8.2. Zdroje prašnosti ve stájích 122 8.3. Omezení prašnosti stájového prostředí. 123 8.3.1. Obecná opatření proti zvyšování koncentrace prachových částic ve stájích. 124 8.3.2. Praktická opatření pro omezení prašnosti.. 125 8.4. Metody stanovení prašnosti vzduchu ve stájích 127 8.4.1. Metody váhové (gravimetrické). 127 8.4.1.1. Sedimentace prachu do nádob. 127 8.4.1.2. Metody filtrační... 128 8.4.2. Metody číselné (konimetrické).. 129 8.4.2.1. Konimetr (Zeiss Jena). 129 8.4.2.2. Počítání prachových částic na sklíčkách. 134 8.4.2.3. Absorpce v kapalinách i v pevném prostředí.. 135 8.4.2.4. Zachycování a počítání na membránových filtrech 135 8.4.2.5. Termo a elektro- precipitace 135 9. Mikrobiální kontaminace ovzduší 135 9.1. Hygienický význam mikrobiální kontaminace stájového vzduchu.. 135 9.2. Přenos chorob vzduchem.. 136 5

9.3. Metody stanovení mikrobiální kontaminace ovzduší... 139 9.3.1. Sedimentační metoda (Kochova)... 139 9.3.2. Impaktní metoda (aeroskopická) 140 9.3.3. Impingerová metoda.. 143 9.3.4. Filtrační metody. 144 10. Praktické příklady využití mikroklimatických měření (případové studie) 144 10.1. Možnosti zlepšení stájového mikroklimatu v odchovu telat stavebními úpravami 144 a jeho vyhodnocení. 10.2. Vliv různých technologií ustájení na koncentraci amoniaku v chovech prasat.. 169 10.3. Možnosti snižování emisí amoniaku v chovech prasat... 185 10.3.1. Použití preparátu VevoVitall ve výkrmu prasat. 185 10.3.2. Praktické zkušenosti s použitím preparátu Calprona PB 3 ve výkrmu prasat.. 211 11. Literatura 228 6

1. Úvod V našich klimatických podmínkách je nejrozšířenějším způsobem chovu hospodářských zvířat ustájení v uzavřeném prostoru, který je obklopuje. Vlivem podmínek venkovního klimatu, vlivem životních pochodů zvířat, technologických procesů, činností strojů a zařízení ve stáji a působením řady dalších fyzikálních, chemických a biologických procesů se v tomto uzavřeném prostoru utváří specifické prostředí, které velice intenzivně ovlivňuje přímým i nepřímým způsobem organismus ustájených zvířat. Působí na jejich zdravotní stav, psychickou pohodu, a tím také dosti významně ovlivňuje jejich užitkovost. Technologií chovu, úrovní výživy a technikou krmení je tedy do značné míry ovlivněna i efektivnost a konkurenceschopnost živočišné produkce. Proto vhodné stájové prostředí, odpovídající všem základním požadavkům ustájených zvířat je jedním z rozhodujících předpokladů úspěšnosti chovu. Četné zkušenosti ze zemědělského provozu ukazují, že prostředí ve stájových objektech v mnoha případech neodpovídá potřebám zvířat. Není tak zajištěna jejich psychická pohoda a případně může být i negativně ovlivněn jejich zdravotní stav. Je tedy potřeba stájové prostředí více sledovat, zabývat se jednotlivými faktory, které jej tvoří a zajistit tak lepší podmínky pro život ustájených zvířat. Cílem tohoto multimediálního učebního textu je poskytnout studentům předmětů Zoohygiena a veterinární prevence a Chov hospodářských zvířat a veterinární prevence podklady pro praktickou výuku mikroklimatických měření ve stájích pro hospodářská zvířata, která jsou základní obsahovou součástí obou předmětů. Tento text bude průběžně aktualizován s ohledem na nově zaváděné technologie v oblasti chovu hospodářských zvířat z hlediska ustájení, dojení, krmení a monitoringu mikroklimatických podmínek. Díky možnosti přístupu k rozsáhlé videodokumentaci, umožní tento text studentům osvojit si základní návyky při manipulaci s měřící technikou, volbě měřících stanovišť, či praktické interpretaci naměřených dat. Uvedením konkrétních praktických příkladů využití mikroklimatických měření (případové studie), doprovázených fotodokumentací umožní text snadnější pochopení obsažené problematiky. 2. Hygiena stájového prostředí Hygiena stájového prostředí je základním stavebním kamenem pyramidy ekonomicky úspěšného chovu hospodářských zvířat (viz obr.č.1). Vytvoření odpovídajícího prostředí s dodržením požadovaných hygienických parametrů a limitů pro chov hospodářských zvířat je 7

základním předpokladem pro zachování jejich dobrého zdravotního stavu. Jen zdravé zvíře je pak schopné udržet vysokou produkci a zajistit tak i rentabilitu chovu a jeho zachování v podmínkách tržních ekonomických vztahů. Obrázek č.1 Rentabilita Užitkovost Zdraví Hygiena Mezi základní faktory ovlivňující zdraví a užitkovost zvířat patří kromě genetického fondu chovaných zvířat také výživa a prostředí, ve kterém zvíře chováme. Odhaduje se, že v případě ekonomicky úspěšného a dobře fungujícího komerčního chovu hospodářských zvířat se jednotlivé faktory na jeho úspěšnosti podílí následujícím způsobem: Genetický fond: 20% Výživa: 50-60% Prostředí: 20-30% Chceme-li v maximální míře využít genetického potenciálu chovaných zvířat, je nezbytné kromě odpovídající a plnohodnotné výživy zajistit adekvátní ošetřování a stájové prostředí, ve kterém zvířata chováme. Z tohoto hlediska považujeme za nejvýznamnější bezprostřední okolí, které zvířata obklopuje, a to je stájové ovzduší (mikroklima). Jednotlivé faktory stájového mikroklimatu pak ovlivňují více či méně nejenom intenzitu metabolismu s jejím dopadem na produkci zvířat (např. teplotně vlhkostní komplex), ale mají též zásadní vliv na jejich zdravotní stav a optimální pohodu (welfare). Nevyhovující podmínky ustájení, ošetřování či mikroklimatu zhoršují životní pohodu zvířat, což v případě překonání jejich 8

kompenzačních mechanismů (tolerance) může vyústit v stres, který zpravidla vede k hluboké depresi živočišné produkce. 2.1. Bioklimatologie Slovník cizích slov definuje tuto vědu jako obor studující vlivy prostředí na životní procesy v živých organismech. Lze dodat, že pod vlivy prostředí zahrnuje definice zejména meteorologické vlivy a klimatické podmínky a jejich dopad na člověka, zvířata i rostliny. Ještě v 80. letech 20. století nebyl tento vědní obor, zejména v zemích socialistického východního bloku považován za příliš seriózní disciplínu, v současné době však bioklimatologie zaujímá zcela rovnoprávné místo mezi ostatními vědními obory a těší se dynamickému rozvoji a i stále většímu zájmu u laické veřejnosti. V závislosti na územním rozsahu sledovaných hodnot bioklimatologie rozlišuje tyto základní pojmy: MAKROKLIMA - klima velkého území nebo geografického celku (stát, kontinent nebo jejich části) MÍSTNÍ KLIMA - přechod mezi makro a mikroklimatem (pastviny, les, hospodářský dvůr) MIKROKLIMA klima malého území uvnitř geografického celku (břeh, okraj lesa) klima v uzavřených objektech (stáj, skleník) Z hlediska potřeb veterinární medicíny a zoohygieny zaujímá z výše uvedených nejvýznamnější místo studium mikroklimatu. 2.2. Mikroklima a mikroklimatické faktory Mikroklimatem rozumíme ovzduší ve více méně uzavřeném prostoru stáje, které je v přímém vztahu k zevnímu atmosférickému prostředí (makroklima), při čemž vliv makroklimatu na mikroklima je zprostředkováván řadou faktorů, především konstrukcí a provedením stavby, způsobem větrání příp. klimatizace, provozem aj. Mikroklima představuje základní existenční a výrobní faktor v chovu zvířat. Velkou roli v něm sehrává i složení stájového vzduchu. Zatím co chemické složení atmosférického vzduchu je prakticky stejné na celé zeměkouli, chemické složení vzduchu ve stáji se případ od případu liší. Změny jsou způsobeny jednak vzduchem vydechovaným zvířaty, jednak plyny 9

vznikajícími při odpařování z výkalů, moči a při biochemických pochodech v podestýlce a v chlévské mrvě. (Šoch aj., 1998) Přestože je snahou vytvořit u některých stájí řízené prostředí, zůstává vliv atmosférických podmínek při ustájení zvířat stále ještě značný i přímý. Proto je třeba při mikroklimatických měření a hodnocení k němu přihlížet - tzn. měřit a zaznamenávat i stav venkovního počasí resp. hodnotit kvalitu mikroklimatu podle stavu a změn venkovního počasí (Zeman, 1994). Mikroklima ve stájích je vytvářeno komplexním působením řady faktorů, které můžeme v závislosti na jejich charakteristice rozdělit do dvou základních skupin: 1. Faktory abiotické fyzikální faktory: teplota a vlhkost vzduchu (teplotně-vlhkostní komplex), proudění a ochlazovací veličina (katahodnota) vzduchu, sluneční záření, přirozené a umělé osvětlení ve stájích, barometrický tlak a hluk chemické faktory (znečištění): chemické složení vzduchu, zejména s ohledem na koncentrace toxických plynů čpavku, oxidu uhličitého, sirovodíku, dále merkaptany, alkylaminy aj. zápašné plyny, metan a celá řada (min. přes 30) definovaných škodlivých plynů 2. Faktory biotické (biologické) biologické faktory: prašnost a mikrobiologické znečištění Největší význam pro chovaná zvířata má tepelně vlhkostní režim charakterizovaný interní teplotou a vlhkostí vzduchu a teplotou vnitřních povrchů spolu s prouděním vzduchu. (Klabzuba, 2002). 2.3. Význam mikroklimatických měření Hlavním přínosem systematického měření mikroklimatických podmínek pro chovatele je shromáždění objektivně naměřených dat, popisujících prostředí a životní podmínky chovaných zvířat a možnost jejich porovnání s doporučenými hodnotami, a to i zpětně v čase, v závislosti na výskytu případných problémů s užitkovostí či zdravotním stavem zvířat. Z hlediska indikace měření můžeme vidět význam mikroklimatických měření ve dvou rovinách: 1. Význam preventivní měření se provádí kontinuálně, i když v chovu je vše zdánlivě v pořádku a žádný závažný problém nenastal. Takový typ měření je nejefektivnější a umožňuje neprodleně reagovat na výskyt nepříznivých mikroklimatických stavů (ochrana zvířat před delším působením nevhodného prostředí prevence stresových stavů). Tento způsob monitorování podmínek se může na první pohled zdát zbytečně 10

nákladným a chovatelé si často kladou otázku, proč investovat do drahých měřících systémů a provádět měření, není-li v chovu žádný závažný problém. Dnes je však jednoznačně prokázáno, že takový způsob měření mikroklimatu je v konečném ekonomickém bilancování jednoznačně nejvýhodnější, neboť ztráty způsobené poklesem živočišné produkce v důsledku nedodržení mikroklimatických podmínek jsou mnohonásobně vyšší. V současné době lze konstatovat, že v chovatelské praxi v podmínkách České republiky se s preventivním měřením mikroklimatu pravidelně setkáváme pouze u specializovaných chovatelů drůbeže či prasat (v těchto případech jde o ekonomickou nutnost, vzhledem k napjatým tržním podmínkám v těchto odvětvích), v chovech ostatních druhů hospodářských zvířat je tento typ měření zatím bohužel spíše výjimkou. 2. Význam diagnostický měření se provádí zpravidla na vyžádání chovatele (nemá-li možnost provést měření vlastními prostředky), a zpravidla jde o stav, kdy se v chovu vyskytne, zdravotní či užitkovostní problém, jehož příčiny můžeme dát do souvislosti s narušenými mikroklimatickými podmínkami. Tento typ měření je však velmi časově a materiálově náročný a nemusí pokaždé vést k odhalení pravé příčiny nepříznivého stavu (např. často se stává, že k narušení mikroklimatických podmínek, které problém způsobily došlo před 1 až 2 týdny, a v době měření již může být vše v pořádku problém tedy nemusí být odhalen). 2.4. Způsoby měření mikroklimatu Měření mikroklimatu se provádí buď ambulantně nebo registračně. Ambulantní měření je měření prováděné za osobní přítomnosti pracovníka jednorázově nebo opakovaně a trvá kratší dobu (podle počtu měřených veličin a počtu stanovišť několik hodin) a má především diagnostický účel, tj. zjistit momentální závady. Ambulantním měřením lze zjišťovat prakticky všechny činitele stájového mikroklimatu. Mezi nejčastější výhody ambulantního způsobu měření bývají nejčastěji uváděny: - komplexnost měření - vysoká (analytická) přesnost - možnost měření na vysokém počtu stanovišť, a tedy - možnost vyjádření prostorové vyrovnanosti hodnot Nevýhodou ambulantního měření je vysoká pracnost a zejména nemožnost vyjádření časového průběhu měřených hodnot (měření probíhá v omezeném časovém rozsahu, a 11

postižení případných nepříznivých podmínek, které nastanou po jeho ukončení je nemožné) Registrační měření se provádí zpravidla bez osobní účasti měřitele, což může mít ten nedostatek, že nelze vysvětlit vždy, proč došlo ke změnám v kvalitě ovzduší, což naopak při ambulantním měření lze okamžitě postřehnout a napravit. Registrační měření poskytuje bohatý číselný materiál k vyhodnocení včetně použití statistických a strojněpočetních metod. Provádí se dlouhodobě. (Zeman, 1994) Mezi hlavní výhody registračního měření jednoznačně patří: - nižší pracnost - vyjádření časového průběhu měřených hodnot Slabým místem registračního způsobu měření je zpravidla nižší počet měřících stanovišť (nelze použít většího množství finančně nákladných přístrojů), a tedy nepřesné vyjádřené prostorového rozložení hodnot mikroklimatu. 2.5. Volba měřících stanovišť Pro výběr měřících stanovišť neplatí s výjimkou měření intenzity osvětlení (viz dále) jednotná pravidla, a proto je vhodný výběr počtu a rozmístění stanovišť důležitým předpokladem pro úspěšná bioklimatická měření. Vzhledem k absenci univerzální metodiky pro výběr stanovišť je nutno předpokládat u měřící osoby značné praktické zkušenosti. I osoba bez rozsáhlé praxe však může postupovat úspěšně, respektuje-li při výběru stanovišť určité zásady: 1. Jedním z důležitých kriterií pro správně provedené měření má být snaha provést stanovení měřených veličin na co možná největším počtu stanovišť (shromáždění velkého počtu dat s následnou možností jejich statistického vyhodnocení). Tato skutečnost bývá však často v rozporu s finančními a časovými možnostmi jak zadavatele měření, tak i vykonávající osoby. Vyššího počtu měřených hodnot se logicky dosahuje při ambulantním způsobu měření, kdy přítomnost měřící osoby umožňuje vytvoření velmi husté sítě měřících bodů a přesného vyjádření prostorového rozložení měřených hodnot. Při registračním způsobu měření je stanovení limitováno počtem disponibilních registračních přístrojů. Nezřídka se u takového způsobu měření setkáváme pouze s jedním přístrojem, umístěným nejčastěji v centrální části monitorovaného prostoru a s druhým přístrojem ve venkovním prostředí (srovnání hodnot). 2. Významnou roli při výběru počtu měřících stanovišť hraje též technologie ustájení. U systémů volného ustájení chovaných zvířat nejsou nároky na síť stanovišť příliš vysoké. 12

Vycházíme totiž z předpokladu, že zvíře ustájené v takovém systému má většinou možnost místa se zhoršeným stavem mikroklimatu opustit a vyhledat pozici z hlediska životní pohody výhodnější. V našich podmínkách lze takovou variantu měření předpokládat u všech kategorií skotu (s výjimkou sajících telat), prasat (vyjma poroden) i drůbeže. Podstatně věší počet měření však musíme provést v technologiích, kotcového, boxového či klecového systému ustájení zvířat. V těchto případech zvířata zpravidla nemají možnost zónu zhoršeného prostředí opustit a mohou tak být vystavena nevhodným podmínkám delší dobu. 3. Při výběru měřících stanovišť se snažíme postupovat tak, abychom zachytili místa s největšími předpokládanými rozdíly v měřených hodnotách (blízkost větracího zařízení, případně nedovětraná místa, roštové prostory, blízkost vrat, dveří, oken, atd.). 4. Všeobecnou pomůckou při volbě počtu stanovišť může být v závislosti na velikosti a prostorovém uspořádání stáje snaha vytvořit síť stanovišť s osami vzdálenými přibližně 5 7 metrů. 3. Teplota vzduchu Teplotu vzduchu považujeme za nadřazený faktor stájového mikroklimatu, neboť rozhoduje o hodnotách některých ostatních faktorů (vlhkost, proudění vzduchu), případně zásadně ovlivňuje hodnocení působení těchto faktorů na živý organismus (např. vyšší hodnotu proudění vzduchu můžeme považovat za žádoucí v případě zvýšené teploty prostředí, zcela negativně ji však posuzujeme v případě, je-li teplota prostředí pod optimální hranicí zvýšená hodnota ochlazování zvířat). Teplota je hlavním klimatickým faktorem, který nutí organismus živočichů se stálou tělesnou teplotou, aby přizpůsoboval produkci a výdej tepla stavu prostředí, což může v extrémních případech ovlivnit užitkovost, nebo dokonce zdraví zvířat. Homoiotermní, neboli stálotepelní živočichové si udržují relativně stálou teplotu těla proto, aby rychlost biochemických reakcí v těle příliš nekolísala a aby byly neustále k dispozici všechny fyziologické funkce, které živočich potřebuje k normálnímu životu a obraně. Mají tedy vyvinutou složitou funkci, nazývanou termoregulace, jejíž pomocí organismus udržuje stálou tělesnou teplotu. Té je možno dosáhnout jedině při vyrovnané tepelné bilanci organismu. Teplota prostředí je téměř vždy nižší, než tělesná teplota zvířat, a proto se z fyzikálního hlediska jedná převážně o přechod tepla z těla zvířete do prostředí. Vliv teplot prostředí na homoiotermní organismus znázorňuje obrázek č.2. 13

Obrázek č.2 Vliv teplot prostředí na homoiotermní organismus teplota prostředí zóna přežívání zóna homoiotermie zóna termické neutrality tělesná teplota zóna termického komfortu hypotermie (pod 26 C) výdej tepla hypertermie (nad 45 C) tvorba tepla 4 3 2 1 1 2 3 4 1 1 - zóna termického komfortu zvíře udržuje tělesnou teplotu s minimální účastí termoregulačních mechanizmů 2 2 - zóna termické neutrality je vymezena dolní a horní kritickou teplotou prostředí v blízkosti těchto kritických teplot se aktivují termoregulační mechanismy 3 3 - zóna homoiotermie pouze v této zóně jsou homoiotermní živočichové schopni udržet konstantní teplotu těla 4 4 - zóna přežívání v rámci tohoto tepelného rozmezí jsou živočichové schopni přežívání (Kursa, 1998) Ze studií vyplývá, že rozsah termoneutrální zóny je ovlivněn převládajícími teplotami prostředí a dobou jejich působení. Při dlouhodobém vystavení zvířat neutrálním a nízkým teplotám dojde k rozšíření termoneutrální zóny a posunu směrem k nižším teplotám prostředí a naopak (Louda aj., 2000). Pro skot jsou uváděny hodnoty termoneutrální zóny obvykle od -10 až do +24 C, často od 4 do 16 C (Hauptman et al., 1972). Brody (1956) uvádí rozpětí 14

teplot termoneutrální zóny 1 až 16 C, Findlaye (1958) od 4,4 do 15,6 C a Suchomlinová (1960) od 4 do 20 C. 3.1. Termoregulace Termoregulace homoiotermních organismů probíhá na třech úrovních, a to reflexní, fyzikální a chemické 3.1.1. Reflexní termoregulace Reflexní termoregulace se spouští na základě informací z tepelných receptorů, uložených hluboko v kůži. Informace jsou předávány do termoregulačního centra v hypotalamu. Na jejich základě termoregulační centrum zajišťuje funkce sloužící buď k redukci tepelných ztrát a zvýšení tepelné produkce v prostředí chladném, nebo zvyšují výdej tepla a snižují tepelnou produkci v horkém prostředí. Do reflexní termoregulace zahrnujeme tři pochody a sice regulaci přítoku krve, změnu účinné plochy povrchu těla a regulaci izolační vrstvy, styčné se vzduchem. V chladném prostředí dochází k vasokonstrikci malých cév v kůži, což je řízeno centrem v hypotalamu a vasomotorickým centrem v prodloužené míše. Dále dochází k vasodilataci hluboko uložených cév, extrapyramidálním systémem se spouští reflex svalového třesu, zvyšuje se metabolická činnost jater, produkce ACTH a TSH, aktivizuje se dřeň nadledvin a podněcuje se tělesný pohyb jedince. V prostředí vysokých teplot dochází k vasodilataci malých cév v kůži, což umožňuje zvýšený výdej tepla radiací a kondukcí. Dále dochází k vasokonstrikci hlouběji uložených cév, zrychluje se srdeční činnost, aktivizuje se reflex pocení, dochází k větší evaporaci, omezují se metabolické procesy a snižuje se volní (vůlí ovládaná) aktivita. Při změně účinné plochy povrchu těla za vysokých teplot prostředí se zvířata snaží vystavit co největší část povrchu těla chladnějším plochám. Zvířata vyhledávají vlhké betonové podlahy nebo vlhkou zem, stín apod. V chladném prostředí naopak zmenšují styčnou účinnou plochu na minimum, zvířata se schoulí, shlukují se a tisknou se k sobě. K regulaci izolační vrstvy dochází např. zježením srsti, což je důsledek reflexního stažení pilomotorických svalů. Tím se vytvoří okolo těla zvířat vzduchová izolační vrstva, chránící organismus před nadměrnými ztrátami tepla. Ztráty tepla se mohou reflexní termoregulací snížit až o 70% (Kursa, 1998). 3.1.2 Výdej tepla z organismu 15

Existují různé fyzikální a chemické mechanismy, které zajišťují výdej tepla z organismu. Mezi mechanismy fyzikální termoregulace patří: 1) Evaporace což je odpařování vody z povrchu těla, plic a dýchacích cest. Tato forma výdeje tepla je velmi účinnou složkou termoregulace, zvláště při teplotách nad 30 C. Difusí a osmózou se na povrch těla neustále dostává voda, která se pak nepozorovatelně odpařuje (perspiratio insensibilis). Množství odpařené vody z plic a dýchacích cest závisí na frekvenci dechu, teplotě a relativní vlhkosti vzduchu. U zvířat při odpočinku se takto ztrácí 25% tepla. U jedinců s potními žlázami je pozorovatelné odpařování vody potu (perspiratio sensibilis). Nejvíce se potí kůň, málo a obtížně skot. Prase a drůbež jsou vázány na odpar z dýchacích cest. 2) Radiace (vyzařování) nastává při rozdílných teplotách dvou předmětů, které se vzájemně nedotýkají. Z povrchu těla vyzařuje teplo k okolnímu chladnějšímu prostředí. Suchý vzduch radiační teplo (infračervené záření) nepohlcuje, zatímco vlhký vzduch ano. Je-li teplota okolních ploch (stěny, stropy, podlahy, příp. topná tělesa) vyšší než teplota povrchu těla, je teplo tělu vyzařováno. Nastává radiace kladná, která se uplatňuje jako forma klimatizace. Intenzita radiace je závislá na velikosti rozdílu teplot mezi povrchem těla a povrchem jiného předmětu a také na jejich vzdálenosti. 3) Kondukce (vedení tepla) jde o přímé předávání tepla mezi molekulami dvou předmětů, jejichž teplota je rozdílná. Ke kondukci dochází především při ležení zvířat na podlaze, proto mají velký význam tepelné izolace stájových podlah, zejména podlah nepodestýlaných. U vyhřívaných podlah dochází ke kladné kondukci. 4) Konvekce (proudění) při konvenci je teplo přiváděno nebo odváděno proudícím vzduchem. Předávání tepla je závislé na rychlosti proudění okolního vzduchu, jeho vlhkosti a rozdílu teplot. Chemická termoregulace se spouští, jestliže v chladném prostředí klesá teplota tělesného jádra. Při poklesu této teploty pod teplotu kritickou se uvolňují glykogenové rezervy a zvyšuje se energetický metabolismus za současného zvýšení potřeby kyslíku. Při vyšších teplotách se naopak metabolismus snižuje, tím se sníží i oxidační pochody a spotřeba kyslíku, což může vést až ke snížení užitkovosti. U skotu se odhaduje výdej tepla přibližně v poměru: evaporace 20%, radiace 10% a konvekce 70%. 16

Teplota vzduchu ve stáji je základní charakteristikou tepelného režimu a je vždy výsledkem tepelné bilance stájového prostředí. Bilance tepla je pak určována současným působením dvou složek. A to produkcí tepla uvnitř stáje a tepelnými ztrátami do venkovního prostředí. 3.2. Zdroje tepla Hlavním zdrojem produkce tepla ve stájích je především teplo vydávané zvířaty. Vydané teplo je závislé na množství přijímané potravy. Při trávení dochází k přeměně energie akumulované v potravě v jiné formy a při těchto transformacích se uvolňuje teplo. Také proto platí, že čím intenzivnější je zátěž organismu, tím větší je potřeba energie a tím více tepla se vyprodukuje a tělo se více zahřívá. Dalším zdrojem produkce tepla ve stájích je pak teplo přiváděné do stáje zvenčí obvodovými konstrukcemi, vzduchem při větrání, osluněním nebo i případnými umělými zdroji při vytápění. Významným tepelným zdrojem může být za určitých okolností také podestýlka. Produkce tepla (zejména hlubokou podestýlkou) příznivě ovlivňuje ztráty tepla kondukcí z ležících zvířat. Na druhé straně však může zvýšená teplota uvnitř podestýlky mít významnou roli při vývoji parazitóz u chovaných zvířat. 3.3. Tepelná bilance organismu Tvorbu a výdej tepla souhrnně vyjadřuje rovnice tepelné bilance organismu: M EV ± RA ± KD ± KV ± KR =O M produkce tepla EV evaporace RA radiace KD kondukce KV konvekce KR vyrovnání tepla přijatého krmiva a nápoje Produkce tepla (M) je u daného druhu závislá na metabolické aktivitě, která souvisí s výživou a užitkovostí zvířete. Výdej tepla závisí na vnějším prostředí, klimatické adaptaci, konstrukci staveb a použitých technologiích (Kursa, 1998). Pro každý druh a kategorii zvířat existuje určité rozmezí teplot vnějšího prostředí, ve kterém je termoregulace a látková výměna minimálně zatěžována (pásmo tepelné rovnováhy). Při pohybu zvířat v chladném prostředí si zvířata zachovávají teplo vasokonstrikcí malých cév v kůži a současnou vasodilatací hlubokých cév, aktivitou kosterního svalstva (pohyb, třes, křik), zvýšenou diurézou atd. Zvýší-li se teplota prostředí, dojde nejprve ke zvýšení výdeje 17

tepla (vasodilatace kožních cév a vasokonstrikce hlubokých cév, pocení atd.). Dále nastupují mechanismy omezující metabolické děje a tím i tvorbu tělesného tepla (Klabzuba, 2002). Opatření k zajištění požadovaných teplot: - dodržení plánovaného počtu zvířat, tj. hustoty obsazení dle projektu - patřičná tepelná izolace stavby podle výpočtu tepelné bilance stáje - větrání podle stavu venkovního počasí 3.4. Měření teploty vzduchu Teplotou vzduchu se rozumí teplota stanovená teploměrem, chráněným před radiací (teplota stanovená ve stínu). 3.4.1. Historie měření teploty Dnes jsou teploměry snad nejznámějším fyzikálním přístrojem. Ale ještě před několika staletími byly zcela neznámé. Teplota se určovala podle tělesných pocitů, při výrobě kovů a keramiky se lidé řídili barvou rozžhavených předmětů nebo roztavením kovů. Teprve na samém začátku 17. století Galileo Galilei, slavný profesor univerzity v Padově v Itálii, využil tepelné roztažnosti vzduchu k měření teploty. Tento primitivní teploměr byl tvořen tenkou skleněnou trubičkou dlouhou asi 30 cm a zakončenou baňkou. Baňku zahřál rukou a "teploměr" (říkalo se mu vzduchový termoskop) vložil otevřeným koncem trubičky do nádobky s obarvenou vodou. Chladnoucí vzduch se smršťoval a vlivem tlaku okolního vzduchu na hladinu voda vnikala do trubičky. Po vychladnutí přejímala baňka teplotu okolního vzduchu a výška vodního sloupce v trubičce se měnila podle změn objemu vzduchu v baňce, který se zase měnil podle teploty vzduchu. Na rozdíl od dnešních teploměrů při oteplení hladina klesala a při ochlazení stoupala. Přístroj ještě neměl stupnici. Po Galileim experimentovali s podobnými teploměry Otto von Guericke a Gaspar Schott. Zdokonalili termoskop tím, že použili uzavřeného systému se dvěma baňkami na koncích spojovací trubička ve tvaru U, v níž byla tekutina. Ještě v témže století se objevují teploměry, v nichž teploměrnou látkou je kapalina. Zřejmě první sestrojil roku 1631 francouzský lékař Jean Rey, který použil jako teploměrnou látku vodu. Nevýhodou tohoto teploměru byla malá roztažnost vody. Proto se hledaly jiné vhodné tekutiny. Jako nejvhodnější se ukázaly líh a rtuť. První lihový teploměr sestrojil roku 1641 toskánský velkovévoda Ferdinand II. V té době sice teploměry již měly stupnice, ty však nebyly jednotné, takže údaje změřené jednotlivými teploměry se nemohly porovnat. První teploměry s "normalizovanou" stupnicí byly sestrojeny až kolem roku 1650. 18

Kromě jednotné stupnice bylo také nutno stanovit její počátek. Anglický fyzik Robert Boyle stanovil v r. 1664 u svého teploměru jako základní bod stupnice teplotu tajícího ledu. V roce 1665 určil další stálý bod stupnice holandský vědec Christian Huygens. Byla to teplota varu vody při normálním tlaku ovzduší (tj. 1013 hpa, neboť jak víme, s klesajícím tlakem klesá i bod varu vody). A tak Huygens navrhl, aby se za základ stupnice teploměru vzala buď teplota tání ledu nebo teplota varu vody, čímž vlasně navrhl způsob používaný dodnes. To však nebránilo Danielu Gabrielu Fahrenheitovi, který začal o nějakých 50 let později vyrábět lihové a posléze i rtuťové teploměry v Holandsku, aby si svérázně vybral za počátek stupnice svých teploměrů teplotu směsi ledu, vody a salmiaku. Za horní základní teplotu stanovil teplotu zdravého člověka a označil ji číslem 96. Vzdálenost mezi oběma teplotami rozdělil na 24 dílů a každý z nich pak ještě na další 4, aby tak konečně dostal stupně. Teplota tání ledu je na této stupnici označena 32 a teplota varu vody číslem 212. Je s podivem, že takto komplikovaně zkonstruovanou a zcela nelogickou stupnici dodnes používají v např. v USA. Rozumnější René de Réamur, pařížský zoolog, navrhl stupnici s nulou při teplotě tání ledu a s hodnotou 80 při teplotě varu lihu (později tato hodnota odpovídala teplotě varu vody). Švédský matematik a geodet Anders Celsius zavádí do měření desítkovou soustavu, kde teplota varu vody má číslo 0 a teplota tání ledu číslo 100. Jméno toho, kdo později tyto hodnoty obrátil tak, jak je známe a používáme dnes, nebylo s jistotou zjištěno. Jednotkou této stupnice, jak víme, je teplotní stupeň Celsiův ( C). Všechny tyto teploměry jsou založeny na stejném principu, na teplotní roztažnosti látek (kapalin) a proto se jim říká dilatační. Celsiem byl jejich vývoj prakticky ukončen. V dalších letech byly už jen modifikovány jednotlivé druhy. Např. teplota nad bodem varu rtuti (356 C) až do 1100 C se měří rtuťovým teploměrem, u něhož se kapilára plní např. dusíkem a teploměr je zhotoven z křemenného skla. U lékařských rtuťových teploměrů (35 až 42 C) je kapilára nad nádobkou se rtutí zúžena, takže se v tomto místě při poklesu teploty rtuťový sloupec přetrhne a teploměr tak stále ukazuje maximální naměřenou teplotu (před dalším použitím se musí "sklepnout"). Později se objevily teploměry také na jiných fyzikálních principech. Například odporové teploměry měří teplotu změnou elektrického odporu vodiče nebo polovodiče (termistoru), termoelektrické teploměry jsou založeny na termoelektrickém jevu, kdy změnou teploty spoje dvou různých kovů se mění vzniklé termoelektrické napětí. Teplotu lze měřit i bezdotykově, např. pomocí tzv. infrateploměrů, které měří záření vysílané tělesy do okolí (na stejném principu pracují i známá světelná infračidla a bohužel i naváděné střely). Všechny tyto teploměry mohou mít kromě klasické analogové stupnice také stupnici digitální a hlavně 19

mohou mít elektrický výstup, což umožňuje elektrické zpracování naměřených hodnot nebo přímo automatizované řízení procesu. 3.4.2. Stupnice používané k vyjadřování teploty V tabulce č.1 jsou uvedeny dnes používané teplotní stupnice Tab. č.1 Stupnice Označení Rozsah Celsiova C 0 100 Fahrenheitova F 32 212 Réamurova R 0 80 Kelvinova K - 273,16 Přepočet mezi jednotlivými stupnicemi: t [ C] = 5/4 t [ R] = 5/9 [t ( F) 32] = t [K] 273.16 3.4.3. Rozdělení teploměrů Podle principu, na základě kterého přístroj detekuje okolní teplotu používáme v současné době nejčastěji tyto skupiny teploměrů: 1. Kapalinové v současné době zřejmě nejrozšířenější skupina teploměrů. Jejich funkce je založena na roztažnosti kapaliny obvykle rtuť, obarvený líh, toluen, kreozotový olej atd. Jedná se o dostatečně přesné a cenově dostupné řešení. Výhodou kapalinových teploměrů je poměrně rychlá reakce kapaliny na změnu teploty, nevýhodou pak téměř výhradní (až na malé výjimky) použití pouze pro ambulantní způsob měření. 2. Kovové (bimetalové) teploměry, které na měření teploty využívají bimetalový (dvojkovový) pásek složený z dvou kovů s různými činiteli tepelné roztažnosti. Při změně teploty se pásek ohýbá a tento pohyb se přenáší na ručičku přístroje. Jedná se poměrně časté řešení, jehož nevýhodou je pomalá reakce bimetalového pásku na změny teploty. 3. Plynové založeny na roztažnosti plynů. Jde o velice přesné přístroje, které však více než v oblasti měření mikroklimatu nacházejí uplatnění jako kalibrační prvky, či pro agresivní měřené látky v chemii, petrochemii, zpracovatelských technologiích, stavbě přístrojů a potravinářském průmyslu. 20

4. Elektrické a termoelektrické - termoelektrické teploměry využívají k měření teploty termoelektrických článků. Termoelektrický článek je tvořen dvěma vodiči z různých kovových materiálů A a B, které jsou na obou koncích spolu vodivě spojeny (viz obr.č.3). Jestliže teplota ϑ m jednoho spoje bude různá od teploty ϑ 0 druhého spoje, vzniká termoelektrické napětí a obvodem prochází termoelektrický proud. Obrázek č.3 V zjednodušené formě můžeme závislost termoelektrického napětí na teplotě vyjádřit lineárním vztahem: E = α AB ϑ m + α BA ϑ 0 = α AB (ϑ m - ϑ 0 ) kde α AB je koeficient závislý na materiálech použitých kovů, přičemž platí, že α AB = - α BA Jejich využití je v současné době velmi rozšířené (vzhledem k jejich finanční dostupnosti), a to nejen v lékařství, ale i v zemědělské praxi. Jde o jedno z nejčastějších řešení v případě registračního způsobu měření teploty prostředí. 5. Infrateploměry (bezkontaktní) měří tepelné záření (infračervené spektrum), vysílané tělesy do okolí. Jde o velmi přesné přístroje, pomocí kterých můžeme rychle a bezkontaktně stanovit nejen povrchovou teplotu zvířat a stájových konstrukcí, ale i průměrnou teplotu stájového ovzduší. 6. Termovize - k bezpečnému měření povrchových teplot předmětů využívá termovize infračervené záření, které je pro nás neviditelné. Rozložení a průběh teploty se zobrazuje a zaznamenává prostřednictvím termovizní kamery. Pomocí tohoto zařízení lze infračervené záření zachytit a uložit ve formě teplotních pixelů, takzvaného termogramu. Je možné měřit i teploty povrchů vzdálenějších či nepřístupných součástí. Následný rozbor teplotního pole umožňuje posoudit stav monitorovaného prostředí. Vzhledem k vysokým pořizovacím nákladům je prozatím tato technologie pro použití v podmínkách živočišné výroby vzácností. 3.4.4. Teploměry vhodné k měření teploty ve stájovém prostředí K měření teploty vzduchu ve stájovém prostředí se nejčastěji používají: nástěnné aj. kapalinové teploměry: zavěšují se vhodně ve stájovém prostoru (na sloupech apod.), ne však na stěně 21

maximový nebo miniový rtuťový teploměr (samostatně) nebo maximominimální teploměr Sixův) k zjišťování extrémních, tj. nejnižších a nejvyšších teplot v průběhu kratšího období, zpravidla extrémně zimního nebo letního počasí, teploty se odečítají v době, kdy se extrémní hodnoty nepředpokládají (nejlépe v dopoledních hodinách). psychrometr aspirační (Assmanův): nejvhodnější a nejrychlejší metoda pro ambulantní měření teploty a současně i relativní vlhkosti vzduchu ve stájích teploměry termistorové (elektrické, digitální): např. Thermophil firmy Ultrakust, ARM-Therm, Testoterm aj., které rovněž umožňují rychlé a přesné měření zpravidla několika mikroklimatických veličin elektrické zapisovací teploměry vícestopové (s více čidly): používají se k registračnímu měření dotykové (kontaktní) teploměry, zpravidla elektrické (dnes i digitální): k měření povrchových teplot stěn, podlah nebo podestýlky k registračnímu měření teploty vzduchu se u nás používá termograf, resp. lépe pro současné měření relativní vlhkost termohygrograf (např. THGF METRA aj.): vhodné pro měření ve stáji a venku v meteorologické budce. Nevýhodou měření termohygrografy ve stájích může být, že není možné umístit je vždy přesně do životní zóny zvířat rozdíly lze však korigovat podle kontrolních měření psychrometrem (Zeman, 1994). 3.4.5. Maximominimální teploměr Sixův 3.4.5.1. Popis přístroje a jeho funkce Jedná se o jednoduchou skleněnou U-trubici, která je na obou koncích rozšířena v baňky. Teploměrnou kapalinou bývá nejčastěji kreozotový olej nebo toluen, tedy čirá kapalina uzavřená v U-trubici. Není jí tedy rtuť, jak by se na první pohled mohlo zdát. Rtuť sice je součástí teploměru, ale slouží pouze jako převodní mechanismus, který převádí pohyby teploměrné kapaliny z jednoho raménka U-trubice do druhého (viz obrázek č.4). 22

Obrázek č.4 Maximominimální teploměr dle Sixe V případě zvýšení okolní teploty dojde k ohřátí teploměrné kapaliny v levé baňce U-trubice, tedy i zvětšení jejího objemu a následné expanzi směrem dolů. Expandující teploměrná kapalina před sebou tlačí převodní rtuťový sloupec, a to do pravé poloviny U-trubice (označené jako MAXIMA). V opačném případě (snížení teploty prostředí) se teploměrná kapalina v levé části U-trubice ochlazuje, smršťuje se a vytahuje s sebou rtuťový převodník do levé poloviny teploměrné trubice (označená jako MINIMA). Aby si teploměr zapamatoval extrémní hodnoty nízkých a vysokých teplot, jsou v obou částech U-trubice umístěny nad rtuťovým převodníkem dvě kovové zarážky (ve tvaru špendlíku), jejichž rozšířená část těsně přiléhá na vnitřní průměr trubice a zabraňuje tedy jejich samovolnému pohybu. K pohybu zarážek tedy dochází pouze na základě tlaku posunovaného rtuťového sloupce. Při změně pohybu rtuťového sloupce na druhou stranu tedy zarážky zůstávají v poloze poslední extrémní teploty pravá zarážka ukazuje nejvyšší a levá nejnižší naměřenou teplotu za sledované období. Po odečtení extrémních teplot je nutné vrátit zarážky opět do kontaktu s rtuťovým převodníkem, a zahájit tak další měřící cyklus. Tato činnost se provádí pomocí magnetu, který je součástí přístroje. Magnet přiložíme těsně na U-trubici v místě kovové zarážky a opakovaně s ním pohybujeme ve směru ke rtuťovému sloupci, až do dosažení přímého kontaktu zarážky se rtutí. 3.4.5.2 Výhody a nevýhody přístroje Jedná se o poměrně levné, avšak dostatečně přesné řešení, které umožňuje chovateli při jednom odečtení získat současně 3 hodnoty: 1. Nejvyšší teplotu za sledované období (poloha zarážky v pravé části U-trubice) 2. Nejnižší teplotu za sledované období (poloha zarážky v levé části U-trubice) 3. Okamžitou teplotu (poloha obou konců rtuťového teploměru) Obsluha přístroje je velmi snadná a nenáročná, totéž se týká i jeho údržby, která spočívá v občasném vyčištění přístroje od prachu a jiných mechanických stájových nečistot. 23

Nevýhodou maximo-minimálního Sixova teploměru je absence ochrany čidel před radiací. Tuto skutečnost je nutno respektovat při výběru měřících stanovišť, kdy je nutné zvolit místo s celodenní nedostupností přímého slunečního záření (případně zhotovit jednoduché stínítko z kartonu či tenkého plechu), a dále vyvarovat se jeho umístění poblíž lokálních zdrojů tepla. 3.4.5.3. Zásady používání a kalibrace Kalibrace přístroje se neprovádí, je však nutno v pravidelných (nejlépe měsíčních) intervalech ověřit funkčnost teploměru, a to nejlépe porovnáním okamžitě ukazované hodnoty obou konců rtuťového převodníku s jiným přesným (nejlépe kapalinovým) teploměrem. Při nešetrném zacházení totiž může dojít k i okem poměrně obtížně postižitelnému narušení rtuťového sloupce, a tím k ovlivnění měřených hodnot. Vhodná je též pravidelná kontrola funkce kovových zarážek při delším používání přístroje se obrušují, ztrácí kontakt s vnitřním povrchem U-trubice a mají tendenci samovolně klesat v teploměrné kapalině opět se v tomto případě jedná o možné ovlivnění výsledků. V případě zjištění závad přístroj neopravujeme, problém se řeší výměnou teploměru. 3.4.6. Termohygrograf 3.4.6.1. Popis přístroje a jeho funkce Termohygrograf je přístroj, který slouží k paralelnímu zápisu časového průběhu změn teploty a relativní vlhkosti vzduchu. Používá se zejména v meteorologii, ale díky robustní konstrukci jej lze též úspěšně využít i v dosti náročných podmínkách, tedy i ve stájovém prostředí. Na zadní části vně přístroje jsou umístěna měřící čidla, která jsou mechanicky chráněna perforovaným plechem. K měření teploty se využívá bimetalového teploměru (horní čidlo), pro měření vlhkosti je v dolní části přístroje použit vlasový svazek (u typu THG 874 viz obrázek č. 5) či případně opracovaná membrána z ovčího střeva (u typu THG 852 viz obrázek č. 6). V případě měření vlhkosti jde tedy o princip založený na hygroskopické metodě, při které se k měření používá materiál, pohlcující vzdušnou vlhkost a na základě této pohlcené vlhkosti mění své mechanické (pružnostní) charakteristiky. Čidla přístroje pracují v následujícím rozsahu: teplota: -35.+45 C, vlhkost: 0%...100%. Přesnost měření se u teploty uvádí v rozsahu 0,5 C až 1 C, u relativní vlhkosti 2 3%. 24

Obrázek č.5 THG 874 Obrázek č.6 THG 852 25

Pohyby teplotního a vlhkostního čidla jsou přenášeny do vnitřní části přístroje a přes zvláštní převodní mechanismus převáděny na zapisovací ramena (viz obrázek č.7). Obrázek č.7 Vnitřní uspořádání termohygrografu Na koncích těchto ramen se nachází zapisovací zařízení. Toto zařízení může být dvojího typu: 1. U starších typů přístrojů se k zapisování používá nádobka s psacím hrotem (viz obrázek číslo 8). Do nádobky se nalévá černá barva (nejlépe směs černé tuše s glycerínem, zabraňujícím rychlému vyschnutí), která se přes psací hrot dostává na záznamový papír (princip plnícího pera). Výhodou tohoto způsobu zápisu jsou velmi nízké provozní náklady, značnou nevýhodou je však nutnost v pravidelných intervalech sledovat množství a kvalitu barevné náplně v nádobkách. 2. U modernějších typů termohygrografů je k záznamu použito kompaktní jednorázové zapisovací zařízení s hrotem, naplněné lihovou barvou. (viz obrázek č. 9). Toto zapisovací zařízení pracuje na principu lihové fixy. Uvedený způsob zápisu přináší značnou výhodu pro obsluhu přístroje, díky odpadající údržbě, nevýhodou je však ekonomická nákladnost a jednorázové použití (nemožnost recyklace). 26

Obrázek č.8 Detail staršího typu zapisovacího zařízení Obrázek č.9 Detail automatického snímatelného záznamového pera 27

Vlastní zápis naměřených dat se provádí na speciální papír s horizontálně oddělenými sekcemi pro zápis teploty a relativní vlhkosti vzduchu (viz obrázek č.10). Záznamový graf je dále vertikálně rozdělen na 7 částí, které jsou označeny názvy dnů v týdnu a každá část je dále rozdělena na 12 částí (rozdělení dne v intervalu dvou hodin). Graf je umístěn na otočném válci, jehož pohon zajišťují mechanický (přístroj nese označení M) nebo elektrický bateriový hodinový strojek (typové označení přístroje E). Obrázek č.10 Registrační papír pro termohygrograf týdenní 28

3.4.6.2. Výhody a nevýhody přístroje Výhodou přístroje je jeho kompaktní a poměrně jednoduché provedení, které společně s dostatečnou přesností měření zajišťují možnost jeho dlouhodobého a spolehlivého používání. Kvůli možnosti poškození čidel či vlastního těla přístroje je nemožné přístroj umístit přímo mezi zvířata do jejich životní zóny. Rovněž nelze přístroj použít na stanovištích, na kterých předpokládáme přímé sluneční záření nebo v blízkosti jiných zdrojů radiace. Nevýhodou je vysoce pracný ruční způsob vyhodnocování naměřených dat ze záznamu a nutnost pravidelné týdenní údržby a kalibrace přístroje. Rovněž finanční náklady na pořízení a provoz přístroje nejsou zanedbatelné. Např. v katalogu většiny dodavatelů pro rok 2008 se cena přístroje s elektrickým hodinovým strojkem (označení E) pohybuje okolo 16 000,- Kč bez DPH, varianta s mechanickým hodinovým strojkem (M) až 18500,- Kč bez DPH. Cena 1 ks záznamového snímatelného pera, jehož životnost je v závislosti na okolních podmínkách 3 6 měsíců se pohybuje mezi 200 250,- Kč bez DPH a cena 100 ks registračních papírů přibližně 700,- Kč bez DPH. Přesto je registrační termohygrograf i v dnešní době poměrně obvyklým řešením monitorování mikroklimatických podmínek ve stájích pro hospodářská zvířata. 3.4.6.3. Zásady používání a kalibrace Zejména starší typy termohygrografů jsou poměrně náročné na údržbu, a z tohoto důvodu je nutné dbát na následující typy údržby: Týdenní údržba přístroje Tzv. týdenní údržba přístroje zahrnuje především následující úkony: a) výměnu papírové registrační pásky na otočném válci b) natažení mechanického hodinového strojku válce (u typů označených písmenem M) c) doplnění barvy u přístrojů používajících k záznamu nádobku, či kontrola stavu zapisovacího snímatelného záznamového pera (při zeslabení zapisovací stopy je nutné pero co nejdříve vyměnit) d) očištění přístroje od prachu, případně jiných mechanických nečistot. K čištění přístroje je možné použít nejlépe štětec s jemným vlasem případně flanelovou navlhčenou utěrku. Kalibrační údržba přístroje Zahrnuje pravidelnou kontrolu správné funkčnosti obou čidel (kalibrace by měla být prováděna dle našich zkušeností přibližně v měsíčních intervalech - měsíční údržba přístroje ). 29

a) Kalibrace teplotního čidla Ke kalibraci teplotního čidla je vhodné přenést přístroj ze stáje do prostředí se stabilní teplotou (kancelář, šatna, atd.). Bimetalový teploměr má totiž při detekci teploty poměrně značné zpoždění, a v prostředí s většími výkyvy teploty vzduchu by tato skutečnost vedla nepřesné kalibraci. Po přenesení přístroje do vytemperované místnosti umístíme do blízkosti teplotního čidla jiný přesný teploměr (vhodný je klasický rtuťový nebo lihový teploměr) a po vyrovnání teplot přístrojů (ideálně po 30 minutách, ne méně jak po 20 minutách) provedeme seřízení zapisovacího ramene na požadovanou hodnotu. Seřízení provádíme pomocí kalibrační a aretační matice na zadní straně přístroje (viz obrázek č.11). Obrázek č.11 Detail aretační a kalibrační matice termohygrografu b) Kalibrace vlhkostního čidla Pro kalibraci čidla určeného k měření vlhkosti nelze použít podobného postupu jako u čidla teplotního. Vzdušná vlhkost je velmi proměnlivý faktor, a i v nepatrných prostorových odstupech můžeme zjišťovat poměrně rozdílné hodnoty, navíc běžně používané vlhkoměry 30