Ved Afdeling for Jordbrugsteknik på Forskningscenter Bygholm er der udviklet et brugervenligt edb-program, der gør det muligt at planlægge og analysere staldventilation.
StaldVent er udviklet til at planlægge og analysere ventilationsanlæg til konkrete stalde. Det er et enkelt og let forståeligt beslutningsstøtteværktøj for den professionelle bruger. Det er udviklet i samarbejde mellem forskere og ventilationsfabrikanter. For at forenkle anvendelsen og lette overblikket samt forståelsen, er der sigtet mod et program, der fungerer med et minimum af inddata. Det er samtidig fleksibelt nok til at dække de fleste praktiske forhold, herunder naturlig og mekanisk ventilation.
I denne Grøn Viden beskrives programmet, dets funktioner og anvendelsesmuligheder.
Modulopbygning
Ved hjælp af StaldVent Grundmodul kan man beregne maksimums- og minimumsventilation, og man kan analysere opnået staldklima sommer som vinter. Ud fra afprøvningsresultater kan man udvælge de ventilationsenheder og det varmeanlæg, der opfylder opstillede krav til staldtemperatur, acceptabel luftfugtighed og CO2-ndhold.
I de senere år er der for under-tryksanlæg med væg- eller loftventiler fokuseret på, hvordan luftstrålerne fordeler sig i stalden, så der ikke skabes træk i dyrenes opholdszone. Modulet StaldVent Jet viser luftstrålernes forløb fra indsugningsventilerne og frem til dyrenes opholdszone. Hastighed og temperatur i centralstrålen angives som grundlag for vurdering af, om de luftstrømningsforhold, der skabes, er acceptable.
Afprøvningsdata
Da StaldVent er skabt som hjælpemiddel til at planlægge konkrete ventilationsanlæg til konkrete stalde, skal programmet have oplysninger om ydelse og funktion for de anlægsdele, der skal vælges mellem.
I mange år er der ved Forskningscenter Bygholm foretaget afprøvning af sådanne anlægsdele. Relevante oplysninger fra disse eller andre afprøvninger er samlet i en komponentfil, som StaldVent kan trække på.
Et separat hjælpeprogram, KompVent, benyttes til at gøre afprøvningsdataene tilgængelige. Med StaldVent følger altid en komponentfil med data for udvalgte anlægsdele, så man straks kan komme i gang med at anvende programmet.
StaldVent Grundmodul
StaldVent er menubaseret med en hovedmenu og diverse undermenuer. I StaldVents Grundmodul gives de oplysninger, som skal til for at udvælge et fornuftigt ventilationsanlæg. Det sker i de undermenuer, som er samlet til venstre i hovedmenuen, figur 1. Når StaldVent har fået oplysninger om besætning, bygning og ønsket ventilationsanlæg, kan anlægget sammensættes vha. undermenuerne i højre halvdel af hovedmenuen.
Figur 1. Fra hovedmenuen vælges undermenuer til inddatering og valg af anlægsdele
Besætning
StaldVent beregner den luftmængde, som skal til for at holde indetemperaturen på et valgt niveau om sommeren.
Til det formål er der behov for oplysninger om den varme, besætningen afgiver. For kvæg, svin og fjerkræ er det tilstrækkeligt at definere dyrenes antal og vægt.
For andre dyr må man selv finde oplysninger om standard varmeafgivelse for besætningen. Et eksempel på definition af en slagtesvinebesætning med kontinuerlig indsætning er vist i figur 2.
Figur 2. Oplysninger om besætningen. Her er vist et eksempel på en slagtesvinestald med kontinuerlig indsætning
Bygning
StaldVent beregner blandt andet den varme, som kræves for at holde indetemperaturen på et ønsket niveau om vinteren. Til det formål er der behov for oplysninger om staldens størrelse og isolering. Når bygningsdimensionerne er fastlagt, beregner StaldVent overfladearealer mod det fri for en fritliggende bygning samt varmetab pr. °C temperaturforskel. Dersom stalden er sammenbygget med en nabostald, skal man manuelt reducere vægarealet, for eksempel som vist i figur 3 for en stald med kun én fri gavl. Desuden kan der indtastes praktiske oplysninger, for eksempel inddækning af ventilationsenheder, der monteres i tag, behov for forlængerrør etc.
Figur 3. Oplysninger om bygningsdimensioner og varmeisolering
Anlæg
I anlægsmenuen, figur 4, er specificeret, at StaldVent kan finde komponentoplysningerne i den medleverede komponentfil “djetfil.k30”. Har man lavet sin egen fil, anføres i stedet navnet på denne. De typer ventilationsanlæg, man kan vælge mellem, er naturlig ventilation eller mekanisk under-, lige- eller overtryksanlæg. Vælges naturlig ventilation, skal højden fra spærfod til ventil specificeres, så StaldVent kan beregne det disponible drivtryk. Vælges mekanisk ventilation, kan det differenstryk, som StaldVent foreslår, ændres, hvis man har andre ønsker.
Figur 4. I anlægsmenuen specificeres komponentfil og anlægstype. Grundlaget for sommerventilation kan undersøges, og der kan gennemføres klimaanalyse, herunder fastlægges behov for varmeanlæg
Den resterende del af anlægsmenuen kan benyttes til at analysere konsekvenserne af de valgte dimensioneringsforudsætninger.
Maksimum ventilation
StaldVent foreslår, at man dimensionerer ventilationsanlægget til at holde 25 °C ved en udetemperatur på 20 °C. Hvis man ønsker et andet grundlag, indtastes det i stedet. Den resulterende luftmængde er baseret på den belægning, der i husdyrmenuen er angivet som slutværdi, altså belægning ved levering.
Staldrummets volumen kendes fra bygningsmenuen, og det sætter StaldVent i stand til at beregne antal luftskifter ved maksimum ventilation. Derved kan man vurdere, om luftskiftet er acceptabelt. En del fabrikanter ønsker ikke at komme over 40 gange luftskifte, idet deres erfaring så siger, at risikoen for træk er for stor. Hvis det er tilfældet, må man undersøge mulighederne for at forøge rumvolumenet eller nedsætte varmebelastningen fra dyrene i stalden.
Klimaanalyse
Klimaanalysen er linket til den belægning, der i husdyrmenuen er angivet som startværdi, altså belægning ved indsætning. Ved at specificere den dimensionerende udetemperatur oplyser StaldVent den tilsvarende luftmængde. Desuden viser StaldVent, om dyrenes varmeafgivelse er stor nok til at dække transmissions- og ventilationsvarmetabet, eller om der er behov for varmeanlæg. Ved at justere op og ned på fugt- og CO2-indholdet i stalden kan man finde ud af, hvordan indeklimaet bliver ved den givne luftmængde.
Ved en staldtemperatur på 20 °C er der i det viste eksempel brug for en minimumsventilation på 2838 m³/h ved en udetemperatur på -10 °C. Ved denne luftmængde bliver den relative luftfugtighed 57% og CO2-indholdet i staldluften 30 ppm. Der er kun et minimalt varmebehov under disse forudsætninger.
Valg af ventilationsanlæg
StaldVent har nu informationer nok til at der kan vælges anlægsdele til et undertryksanlæg til stalden.
Indsugningsventiler
Ved at vælge “Indsugning” i hovedmenuen gennemsøger StaldVent komponentfilen og viser de indsugningsventiler, som er velegnede til undertryksanlæg. Det teoretiske antal ventiler, som er nødvendigt for at give den ønskede maksimumsventilation, bliver beregnet og vist på skærmen som grundlag for valg. I det viste tilfælde ønskes der at anvende ventil type 1000FC, for hvilken det teoretiske behov er 13,3. Der vælges 14 ventiler.
Figur 5. Valg af type og antal indsugningsenheder
Udsugning
Ved at vælge “Udsugning” i hovedmenuen gennemsøger StaldVent komponentfilen for udsugningsenheder til undertryksanlæg. Det teoretiske antal enheder, som er nødvendigt, bliver beregnet og vist på skærmen som grundlag for valg, figur 6.
I det viste tilfælde ønsker man at anvende udsugningsenhed DA600-2, for hvilken det teoretiske behov er 1,5 enheder. Det er ikke en særlig velegnet enhed for den foreliggende opgave, men af mangel på bedre vælges der 2 enheder, altså en temmelig kraftig overdimensionering på udsugningssiden.
Kontrol og udskrift af valgt anlæg
I udskriftsmenuen kan man skrive en specifikation af det valgte anlæg til skærm eller gemme den som en fil, og man kan vælge, hvad udskriften skal indeholde. Det er jo ikke altid, man ønsker at offentliggøre priser ved et foreløbigt oplæg til, hvordan et anlæg kan sammensættes, og detaljer vedrørende de valgte komponenter er ikke nødvendigvis af interesse for landmanden.
Figur 6. Valg af type og antal udsugningsenheder
Det valgte antal vil som regel være forskelligt fra det teoretisk beregnede. Inden udskrift kontrollerer StaldVent derfor, hvad det valgte anlægs maksimale ydelse bliver. Det sker ved, at StaldVent beregner luftmængden ind gennem ventilerne og ud gennem udsugningsenhederne ved et lille differenstryk. Chancen for, at indgående og udgående luftmængde er lige stor, er minimal. Derfor ændrer StaldVent differenstrykket lidt og beregner de nye luftmængder.
Når den beregnede indgående luftmængde er lige så stor som den udgående, er anlægget i balance. Denne luftmængde med tilhørende differenstryk og antal luftskifter udskrives.
Et eksempel på en udskrift er vist i figur 7. Forudsætningerne for ydelsesberegningen er først angivet, og derefter den ydelse, som det valgte anlæg stabiliserer sig ved. Det fremgår, at anlægget har en ydelse, som er markant forskellig fra det ønskede. Luftmængden er således 27% større end det ønskede ved et differenstryk, der er godt 43% større end ønsket. Finder man ikke resultatet tilfredsstillende, må man vælge andre typer og antal ventiler og udsugningsenheder, som i kombination passer bedst til den givne stald.
Figur 7. Eksempel på ønsket og resulterende udelse for valgt undertryksanlæg
Billede. Med Staldvent følger en komponentfil, hvori der er resultater fra afprøvninger af de enkelte komponenter
StaldVent Jet
De luftstråler, som det valgte anlæg genererer i stalden, kan analyseres med luftstrålemodulet StaldVent Jet. Det startes fra menuen “Vis valg”, hvor også de valgte komponenter er vist, figur 8.
Figur 8. Menuen "Vis valg" hvorfra StaldVent Jetmodel startes
Når menuen “Luftstråle analyse” vises første gang, er en række oplysninger om bygning og anlæg trukket med over fra inddatamenuerne, som vist i figur 9. Desuden er resultaterne fra klimaanalysen overført, ligesom luftydelsen er sat lig med den største “Min. m3/h” for henholdsvis “Temp” og “Fugt”. Desuden er det valgte antal ventiler overført fra indsugningsmenuen.
Figur 9. Menuen "Luftstråle analyse", som den ser ud for det valgte staldeksempel
Ved at vælge “1” i feltet “Vis graf” vises luftstråleforløbet grafisk, figur 10. Det ses, at luftstrålerne i det valgte eksempel kun når halvvejs ind i stalden, at lufthastigheden er 0,46 m/s midt i strålen, hvor den når ned i dyrenes opholdszone, og at temperaturen på dette sted er nået op på 17,7 °C. Om dette er tilfredsstillende, er op til brugeren af Stald-Vent at beslutte.
Figur 10. Luftstråler, når alle 10 ventiler er åbne, og differenstrykket er -10 Pa
StaldVent gør det imidlertid let at undersøge, om en ændret styringsstrategi, for eksempel højere differenstryk eller lukning af enkelte ventiler, når det bliver koldt, giver mere acceptable forhold. Alle de oplysninger, der som ovenfor anført automatisk blev overført ved åbning af menuen “Luftstråle analyse”, kan man nemlig ændre på og se, hvilken virkning det får på luftfordelingen i stalden. Enkelte forudsætninger er dog knyttet til den indsugningsventil, som er valgt. Ved et specificeret differenstryk beregnes “Snorens vandring”, således at ventilen giver den specificerede luftmængde.
Ønsker man for eksempel at få strålerne til at mødes midt i stalden, kan dette opnås ved at lukke 6 ventiler og forøge differenstrykket til -25 Pa. For at få den specificerede luft på 2868 m³/h gennem de resterende 8 ventiler forøges snorvandringen en smule fra 36 mm til 39 mm. Virkningen på luftstrålerne er imidlertid den ønskede, nemlig at strålerne mødes midt i stalden, figur 11.
Figur 11. Luftfordeling med kun 8 ventiler åbne og et differenstryk på -25 Pa
Ved at sammenligne figur 10 og 11 ses det, at “Hastigheden i strålen” blev forøget fra 0,46 m/s til 0,49 m/s samtidig med, at “Temperatur i strålen” på det sted, hvor den trænger ind i opholdszonen, blev forøget fra 17,7 til 18,4 °C. Er dette tilfredsstillende, er valg af ventiler og styringsstrategi i orden. Hvis ikke, prøves der med en anden styringsstrategi, eller det kan være nødvendigt at vælge en anden type ventil.
Sammenhæng mellem luftstråle og bygningsutæthed
I luftstråleanalysen kan “Luftmængde i alt” ændres, som man ønsker. Til hjælp ved valg er det muligt at anvende menudelen “Klimaanalyse” til at fastlægge den luftmængde, som er nødvendig ved forskellige temperaturforhold.
Desuden kan der tages hensyn til, at en del af den nødvendige luftmængde kan skyldes utæthed. På grundlag af information om lækageluft, målt ved to differenstryk, beregner StaldVent lækageluft gennem utætheder ved det givne differenstryk. Den luftmængde, som er nødvendig for at holde temperaturen minus lækageluften, er den luftydelse, som kommer gennem ventilerne. Difference angives derfor som “Luftmængde i alt” ved beregning af luftfordelingen i stalden. Til orientering kan det oplyses, at lækageluft altid vil nedsætte indtrængningsdybden, og ofte umuliggøre temperaturkontrol ved lave udetemperaturer.
Hjælpeprogrammet KompVent
Det er flere gange nævnt, at StaldVent skal have oplysninger om ydelse og funktion for de anlægsdele, man kan vælge mellem. Disse oplysninger trækker StaldVent fra en komponentfil, der er tilgængelig ved hjælp af hjælpeprogrammet KompVent.
Billede. Modulet StaldVent Jet kan vise luftstrålernes forløb fra indsugningsventilerne og frem til dyrenes opholdszone
Når KompVent startes, ses som første skærmbillede den hovedmenu, som er vist i figur 12. Her gives der en oversigt over de tilgængelige komponentfiler.
Figur 12. Opstatsmenuen i KompVent, hvor en komponentfil kan vælges
Som udgangspunkt kan man benytte komponentfilen “djetfil.k30”, der kan udvides med nye anlægsdele, eller man kan opbygge sin egen komponentfil helt fra bunden af.
I det foregående er der som eksempel benyttet et ventilationsanlæg, bestående af udsugningsenheder af typen DA 600-2 og indsugningsventiler af typen 1000FC. I det følgende vises, hvorledes afprøvningsdata for disse to enheder er indlagt i komponentfilen “djetfil.k30”.
Udsugningsenhed
Specifikation af udsugningsenheden er vist i figur 13. Det fremgår, at den valgte udsugningsenhed er velegnet til såvel undertryks- som ligetryksanlæg. Udsugningsenheden er blevet afprøvet ved DJF, og afprøvningsresultaterne er publiceret i Prøverapport nr. 911. De med rødt angivne data for ydelse og energi er hentet fra prøverapporten.
Figur 13. Specifikation af ydelse for den valgte udsugningsenhed
Figur 14 viser et uddrag af den tabel i prøverapporten, som er anvendt til specifikation af ydelse i figur 13. Det ses, at kun en lille del af prøverapportens data benyttes, nemlig ydelse og energiforbrug ved 10, 0, -10 og -20 Pa. Kun ydelsen ved 0, -10 og -20 Pa er af interesse for et undertryksanlæg. Dersom udsugningsenheden også kan anvendes til et ligetryksanlæg, er ydelsen ved 10 Pa også aktuel.
Figur 14. Uddrag fra prøverapport nr. 911 med markering af de ydelsesdata, staldVent skal have defineret for udsugningsenheden
På grundlag af oplysningerne om ydelse ved de tre differenstryk 0, -10 og -20 Pa beregner Stald-Vent ydelseskurver som funktion af differenstrykket. Disse kurver anvendes, når ydelsen for det valgte anlæg kontrolberegnes.
Indsugningsventil
Specifikation af indsugningsventilen er vist i figur 15. De angivne data for ydelse og energi er hentet fra Prøverapport nr. 862. I figur 16 er vist et uddrag af den tabel i prøverapporten, som er anvendt til specifikation af ydelse i figur 15. Kun ydelsen ved -10 og -20 Pa er benyttet. At ydelsen ved 0 Pa er 0 m3/h, er indlysende, men StaldVent skal ikke desto mindre have det specificeret.
Fight 15. Specifikation af ydelse for den valgte indsugningventil
Figur 16. Uddrag fra prøverapport nr. 862 med nogle af de ydelsesdata, staldVent skal have defineret for indsugningsventilen. Desuden er indblæsningsdata markeret
For at kunne regne på luftstrålen fra indsugningsventilen er der behov for supplerende oplysninger. Disse kaldes frem fra specifikationsmenuen, figur 15, ved at benytte feltet “Rediger sup. data”. Derved fås menuen “Supplerende specifikation” på skærmen, figur 17. Oplysningerne i den supplerende specifikation omfatter kun prøvedata ved 10 Pa differenstryk ved flere åbningsgrader fra fuldt åben ventil til eventuel lækage ved fuldt lukket ventil. For den valgte ventil foreligger prøvedata for ventilen når den er 1/1, 3/4, 1/2, 1/4 og 1/8 åben. Værdierne ved lukket ventil er skønnede.
Figur 17. Supplerende specifikation af indblæsningsdata for den valgte indsugningventil
Sprog
Program findes både i en dansk og en engelsk version, medens brugermanual kun findes på dansk. Program og manual kan rekvireres ved henvendelse til Afd. for Jordbrugsteknik, Forskningscenter Bygholm.
******
Grøn Viden indeholder informationer fra Danmarks JordbrugsForskning.
Grøn Viden udkommer i en mark-, en husdyr- og en havebrugsserie, der alle henvender sig til konsulenter og interesserede jordbrugere. Abonnement tegnes hos Danmarks JordbrugsForskning Forskningscenter Foulum Postboks 50, 8830 Tjele Tlf. 89 99 10 10 / www.agrsci.dk
Prisen for 1998: Markbrugsserien kr. 200, husdyrbrugsserien kr. 200 og havebrugsserien kr. 110.
Anders Correll (ansvarshavende redaktør)
ISSN 0903-0719
Gentagelse af regressionsforsøget med nye partier af foderfosfater viser generelt samme resultat som i den første undersøgelse. Dette tyder på robusthed i metoden.