Химическая терморегуляция связана с процессами регуляции теплопродукции и имеет решающее значение для жизнедеятельности организма при низких температурах. 3она химического терморегулирования, с экономической точки зрения, является существенно важной. Здесь интенсивность теплопотерь и, соответственно, расход корма при снижении температуры возрастают, благодаря чему животному удаётся поддерживать температуру тела на постоянном уровне. Однако такая терморегуляция наименее экономична и не беспредельна. Объясняется это тем, что у телят из-за малого объёма желудка не может поместиться столько корма, сколько нужно для компенсации нежелательного влияния пониженных температур, вследствие чего при снижении температуры ниже уровня, соответствующего максимальному обмену веществ, наступает смерть от переохлаждения. По мере увеличения температуры в пределах зоны химической терморегуляции интенсивность теплопотерь и расхода корма падает, а в пределах некоторого диапазона её обмен веществ остаётся на постоянном уровне.
Разработка новых средств локального обогрева молодняка животных, в частности телят, должна проводиться как на основе технико-экономического анализа с учётом перспективной технологии содержания и общих параметров микроклимата, так и с учётом особенностей теплообмена организма животных с окружающей средой. Известно, что, с точки зрения теплотехники, биологические системы подчиняются тем же общим правилам, что и неживые. Принципиальное отличие животного организма от неорганического тела состоит в том, что внутренняя теплопередача в живом теле обеспечивается в основном
циркулирующими жидкостями. Это осложняет сравнительные аналогии температуропроводности живых и неживых тел. Даже самые упрощённые схемы обмена энергии в биологическом мире достаточно сложны [50].
Физиологические особенности телят позволяют сохранять в различных условиях окружающей среды постоянную внутреннюю температуру тела, соответствующую уровню оптимальной биологической активности. Необходимым условием поддержания стационарного теплового состояния организма является непрерывное удаление образующейся в нём теплоты. Чтобы теплота, выработанная организмом, могла быть отдана внешней среде, она должна быть сначала перенесена к поверхности тела. Для обеспечения этого процесса температура поверхностных тканей должна быть ниже, чем внутренних. Отсюда следует, что температура разных частей организма не может быть одинаковой и поверхностные слои тела при окружающей температуре имеют более низкие значения. Однако решение задачи оптимизации энергетических режимов электронагревательных установок для локального обогрева молодняка сельскохозяйственных животных, при которых тепловыделения организма находятся на некотором оптимальном уровне, предполагает, что в этом состоянии биологический объём не испытывает каких-либо существенных напряжений функций терморегуляционного аппарата. Это означает, что в оптимальных условиях она у телят сведена к минимуму и практически равна толщине кожи и подкожного жирового слоя, а величина термического сопротивления «оболочки» определяется значением теплопроводности кожи и жира. Отсюда следует, что в этом случае передача теплоты от внутренних органов к поверхности тела и последующая отдача её поверхностью тела в окружающую среду происходят только по законам теплопередачи (рисунок 7).
Необходимо заметить, что не все участки поверхности животного имеют одинаковую температуру. Однако для упрощения выкладок целесообразно ввести понятие усредненной температуры на наружной поверхности тела. На основании этого введём понятие температуры поверхности кожного покрова телёнка Тк, отражающей средневзвешенную температуру деятельной поверхности теплообмена. За показатель внутренней температуры тела Ттж физиологи обычно принимают ректальную температуру, которая наилучшим образом отражает среднюю температуру организма.
Учитывая вышеизложенное, нами разработана теплофизическая модель теплообмена у телят. Представим организм телёнка как следующую упрощённую модель: в центре тела, защищённом от колебаний температуры Тв окружающей среды, кожей и подкожным жировым слоем, температура тела Ттж близка к постоянной и наиболее высока. Поверхностные слои тела при Тв<Ттж имеют более низкую температуру Тп, соответствующую средневзвешенной температуре поверхности теплообмена. Тело животного условно представим в виде теплоизолированного цилиндра с усечённой боковой поверхностью, площадью поверхности, эквивалентной телу животного, с равномерно распределённым по объему источником тепла Рж внутри. Температура цилиндра Ттж постоянная, а коэффициент теплопроводности его активной части стремится к бесконечности. Тогда расчётная схема теплообмена модели теленка с ЭНУ будет иметь вид, приведённый на рисунке 8.
Цилиндр радиусом Rт со средним термическим коэффициентом сопротивления теплоизолируюшего слоя Qт усечённой боковой поверхностью контактирует с напольным обогревателем, который можно представить в виде многослойной плиты, состоящей из отдельных корпусноизоляционных слоев, с равномерно распределённым по поверхности изоляционного слоя источником теплоты Р. Теплоотдача поверхностью цилиндра осуществляется за счёт конвекции Qк, излучения Qл (свободной поверхностью) и теплопроводности Qт, (поверхности, контактирующей с плитой).
