Tryk og temperaturforhold i og omkring central udsugningskanal med luftrenser fra Skov A/S

Dansk Svineproduktion er i disse år med i udviklingen og afprøvningen af mange forskellige teknikker til rensning af ammoniak og lugt fra afgangsluften i svinestalde. Kapaciteten på renseenhederne er ofte så stor, at der er behov for at samle luften i kanaler og lede det til en centralt placeret luftrenser, der så renser luften fra flere staldsektioner [1], [2], [3], [4].

Der findes imidlertid ingen tilgængelige standardløsninger på, hvorledes staldluft bedst og billigst kan samles og ledes igennem centralt placerede luftrensere.

Formålet med afprøvningen var primært at foretage målinger af fugt- og trykforhold, luftydelse og energiforbrug i en stald med flere sektioner, som havde en integreret fælles luftkanal tilknyttet en central placeret luftrenser. Sekundært at indsamle erfaringer ved etablering af en central udsugningskanal samt at foretage målinger af temperaturer i luftindtaget og stalden, når der var etableret en luftkanal i loftsrummet.  

Afprøvningen blev gennemført ved en integreret luftkanal i en smågrisestald i en besætning med ca. 550 søer.

Staldindretning og ventilationsanlæggets opbygning

Smågrisestalden målte ca. 80 × 18 m og var indrettet med otte ens sektioner og en opsamlingsstald. De otte sektioner målte 15,2 × 8,5 m og opsamlingsstalden 15,2 × 4,8 m. Der var en langsgående servicegang i den ene side af bygningen, hvorfra der var adgang til de enkelte sektioner. De otte sektioner var indrettet med 16 stier fordelt på to rækker og med en inspektionsgang i midten. Opsamlingssektionen var indrettet med en inspektionsgang i den ene side og otte stier i en række.

Stierne målte 3,75 × 1,9 m og var indrettet med 1 m fast gulv med gulvvarme bagest i stien, drænet gulv i midten og betonspaltegulv mod inspektionsgangen. Der var to-klimahule over det faste gulv. Vådfoder blev tildelt ad lib.

Ved 0,4 m²/gris var der 288 stipladser pr. sektion i de otte sektioner og 144 stipladser i opsamlingssektionen.

Luften blev indtaget diffust gennem hele loftsfladen via træbetonplader og 100 mm mineraluld.

I loftsrummet var der etableret en luftkanal i hele bygningens længde. Kanalen var hævet over det diffuse luftindtag. Kanalens tværsnit målte 4,6 m i bredden, 1,68 m høj i begge sider og 2,46 m høj i midten. Tværsnitsarealet på kanalen var således 9,5 m².

Luften fra hver sektion blev suget ud via luftudtag til den centrale luftkanal i loftsrummet. Fra hver sektion var der to rør med en diameter på 625 mm. I sektionen med otte stier var der dog kun ét luftudtag. Hvert udtag var etableret med indløbstragt i staldrummet og et drejespjæld, som var styret via en traditionel klimacomputer på baggrund af temperatur og luftfugtighed i staldrummet.

Luften fra den centrale kanal blev ledt til en biologisk luftrenser fra firmaet Skov A/S. I luftrenseren var monteret to cellulosefiltre som var 15 cm tykke og målte 13,5 x 2 m.

Figur 1.	Opbygning af det oprindelige anlæg. Luften blev blæst gennem den biologiske luftrenser.

Oprindeligt var anlægget opbygget så luften blev blæst gennem filterelementerne (figur 1). Forholdsvist kort tid efter, at anlægget var taget i brug blev anlægget ombygget. Stalden blev forlænget med ca. 2 m og ventilatorerne flyttet, så luften blev suget gennem luftrenseren (Figur 2).

Figur 2.	Opbygning af anlægget efter at det var bygget om til at luften blev suget gennem det biologiske filter.

Der var fire ventilatorer. En ventilator blev reguleret trinløst og tre ventilatorenheder blev indkoblet efter behov (on/off). Ventilatorerne var oprindelig med vægtbårne spjælde. Ved ombygning af anlægget blev princippet med de vægtbårne spjælde bibeholdt. Senere blev reguleringen af spjældene ændret til styrede drejespjæld i både den trinløst regulerede udsugningsenhed, samt i de on/off regulerede enheder. Ventilatorerne blev indkoblet afhængig af undertrykket i den fælles luftkanal. Trykmåleren var placeret midt i hovedkanalen.

Registreringer

Stalden blev taget i brug vinteren 2004. Efter en indkøringsperiode blev målinger af luftens fordeling over filteret igangsat i foråret 2004. I sommeren 2004 blev målingerne indstillet og i løbet af vinteren 2004/2005 blev anlægget ændret, så luften i stedet blev suget gennem filtrene. I april 2005 blev ventilatorerne på sugesiden igangsat, og i maj 2005 var ventilatorerne mellem luftkanalen og biofilteret fjernet. Registreringerne af energiforbruget blev startet i april 2005 og forløb indtil afprøvningens afslutning i efteråret 2006. I perioden efter at anlægget var bygget om, blev tryk og luftydelse samt temperatur og fugtforhold i og udenfor kanalen undersøgt ved korte kampagnemålinger. I februar 2006 blev spjældene i udsugningsenhederne udskiftet fra vægtbårne klapspjælde til styrede drejespjælde.

Primære registreringer

Temperatur og fugtforhold i kanalen
Temperatur, luftfugtighed (r.f. i pct.) samt fugtforhold i kanalen blev målt ved besøg af en tekniker ca. hver 14. dag i perioden fra december 2005 til oktober 2006. Temperatur og luftens relative luftfugtighed i pct. blev målt med TSI VelociCalc 8347, og træets fugtindhold i pct. i luftkanalens konstruktion blev målt på faste punkter i henholdsvis gulv, begge vægge og begge loftflader på tre positioner gennem luftkanalen. De tre positioner var henholdsvis i hver ende og midt i kanalen. Målingerne af træfugt blev foretaget med GANN HT-65 med M20 elektrode til måling af træfugt indtil 50 mm dybde. Instrumentet var indstillet til krydsfiner. Før hver måledag blev instrumentet kontrolleret med en målemodstand type W2467. Kontrollen viste at der ikke var behov for kalibrering.

Trykforhold og luftydelse samt styring og indregulering af ventilationsanlægget
Ved to dages målinger blev tryk og luftydelse ved aktuel drift og i fast indstillede driftsforhold registreret. Ligeledes blev ventilationsanlæggets indregulering registreret. I juni 2006 blev der målt i staldsektionerne og på kanalen ved aktuel drift og ved låste driftsforhold. De låste driftsforhold var dels en simuleret situation hvor en enkelt sektion blev styret fra minimum til maksimum ventilation samtidig med at de resterende sektioner ventilerede ved maksimum ventilation dels en situation hvor styringerne i alle sektionerne var indstillet til maksimal ventilationsydelse. Målingerne blev foretaget for at undersøge hvordan den samlede udsugningskapacitet blev fordelt mellem de enkelte staldsektioner ved maksimal ventilationsydelse, samt i reguleringsområdet, hvor der var et mindre ventilationsbehov i en af sektionerne. Ved anden måledag i juli 2006 blev der målt luftydelse på ventilatorerne i anlæggets reguleringsområde og ved maksimal ventilationsydelse.

Energiforbrug
Energiforbrug til ventilation blev registreret ved teknikerbesøg i hele afprøvningsperioden.

Sekundære registreringer   

For at få et indtryk af solindstrålingens betydning på temperaturforholdene på den indtagne luft før indtag til staldrummet og i selve stalden, blev der målt temperatur i og over den sektion der var nærmest luftrenseren. Målingerne blev registreret hvert 10. minut i juni 2006 hvor den største indstråling kunne forventes, idet solen står højest på himlen i denne måned. Temperaturmålingerne blev foretaget med dataloggere type Tinytag plus 2 TGP-4020. Dataloggerne var placeret i luftindtaget til stalden på hver side af luftkanalen (føleren var placeret 2-3 cm nede i isoleringen) og over en sti i hver side af stalden umiddelbart under målepunktet i luftindtaget. Udetemperaturen blev målt på nordsiden af stalden.

Fordeling af luft på filtrene
Målinger i maj 2004 viste, at luftrenseren var vindpåvirket. Udeluft blev i perioder presset ind gennem begge filtre (figur 3). Figur 1 i appendiks viser kuldioxidkoncentration i målepunkterne efter rensning. I venstre side af filtret var kuldioxidkoncentrationen i perioder nær udekoncentrationen. Derimod var kuldioxidkoncentrationen efter rensning i højre side stort set på samme niveau som koncentrationen i hovedkanalen. Figur 2 og 3 i appendiks viser målingerne af kuldioxidkoncentrationen mellem filter 1 og 2 og før filter 1. I disse målepunkter kunne samme tendens konstateres. Kuldioxidkoncentrationen var i perioder nær udekoncentrationen i venstre side af filteret. Ved tilsyn af luftrenseren kunne der konstateres ophobning af skum i venstre side af filteret før rensning (appendiks figur 4). Den lavere kuldioxidkoncentration og ophobning af skum skyldtes, at udeluft blev presset ind gennem begge filterelementer i filterets venstre side ved vindpåvirkning. Det blev vurderet, at biofilterets renseeffekt var forringet i sådan en grad, at yderligere afprøvning blev indstillet. Samtidig det blev det besluttet at flytte ventilatorerne, så luften i stedet blev suget gennem filterelementerne. Princippet er skitseret i figur 2. Herved undgik man at luftrenseren var vindpåvirket. Firmaet Skov A/S har på baggrund af målingerne valgt at suge luften gennem filtrene ved fremtidig projektering af luftrensningsanlæg.

Figur 3.	Ved vindpåvirkning fra vest blev udeluft presset ind gennem filterets venstre side og ud gennem filterets højre side

Temperatur og fugtforhold i kanalen
Svampe og bakterier trives i fugtigt træ. Er fugten i træet (træfugten) højere end 20 pct. (vandindhold i pct. af massen af det tørre træ) gennem længere tid, og har der samtidig været en temperatur på over 5 °C, er der risiko for svampeangreb. Ved disse forhold vil nedbrydningen af træet dog ske meget langsomt. De fleste trænedbrydende bygningssvampe trives bedst ved en temperatur omkring 20 °C og en træfugt omkring eller over fibermætningspunktet (28 pct.) [5].

Træets fugtindhold afspejler altid, at materialet er eller er på vej mod en ligevægt med klimaet i den omgivende luft. Et groft overslag over fugtindholdet i træ kan bestemmes med tommelfingerreglen [6]:

Fugtindhold (pct.) = 1/5 × relativ luftfugtighed (pct.)

Af målingerne vist i figur 4 fremgår, at relativ luftfugtighed i pct. var i området 80 - 100 i månederne oktober til maj. Der var således umiddelbart en risiko for svampeangreb i kanalkonstruktionen når denne var af træ.

Figur 4.	Udetemperatur samt temperatur og relativ luftfugtighed i pct. i kanalen

I figur 5 er den gennemsnitlige træfugt i det enkelte målepunkt vist for hver måledag. Målingerne er kun vejledende, idet de er foretaget med kapacitetsmåleudstyr, som er baseret på sammenhæng mellem fugtindholdet i træet og de elektriske egenskaber for træ og vand. Måleudstyret var ikke kalibreret i forhold til den sande værdi, der findes ved tørring af en træprøve.

Det fremgår, at træfugten var over 20 pct. ved alle målinger med undtagelse af målingerne i punkt 1 i sommermånederne. Punkt 1 var nærmest ventilatorerne. Det vil sige i den ende af kanalen, hvor der var størst luftflow. I perioden januar til marts var fugtindholdet i træet for højt til at måling kunne foretages. Træets fugtindhold var således højere end forventet på baggrund af formlen om ligevægt mellem relativ luftfugtighed i pct. og træfugt i pct. Årsagen til det skyldes formentligt dels, at der tilførtes væsentlige vandmængder ved vask af staldsektionerne, dels at der var kuldebroer på kanalen. Kuldebroerne var årsag til at vanddamp kondenserede på kanalens inderside i vinterhalvåret, hvilket medførte at der kunne konstateres fugtstriber på kanalens inderside. Træets høje fugtindhold var formentlig årsag til svampevækst på kanalens inderside, til trods for at kanalen var isoleret med 50 mm mineraluld (appendiks figur 5).

Selvom kanalen var isoleret, så kan det med denne baggrund ikke anbefales at etablere kanaler med inderbeklædninger af fugtabsorberende træmaterialer som f.eks. Oriented Strand Board (OSB): Plade opbygget af sammenlimede aflange spåner, lagvist orienteret f.eks. som flere lags krydsfiner.

Figur 5.	Temperatur i kanal og gennemsnitlig træfugtighed i pct.

Trykforhold og luftydelse samt styring og indregulering af ventilationsanlægget
Almindeligvis dimensioneres udsugningskapaciteten for hver enkelt staldsektion, så der kan holdes en staldtemperatur på 4-5 °C over en udetemperatur på 20 °C når belægningsgraden og dermed varmeproduktionen er højest. Hertil lægges i praksis en overkapacitet, når luften indtages diffust. I praksis dimensioneres udsugningskapaciteten til 40 - 45 m³/time pr. dyr i smågrisestalde med holddrift og afgangsvægt ved ca. 30 kg. Det svarer til et ventilationsbehov på minimum 11.520 m³/time pr. sektion.

Den totale udsugningskapacitet for hele anlægget var oprindelig dimensioneret til 120.000 m³/time, hvilket svarede til ca. 49 m³/time pr. dyr. Ved ombygningen af anlægget, så luften blev suget gennem filteret, blev der af ventilationsfirmaet taget forbehold for udsugningskapaciteten. Det skyldtes en indsnævring mellem luftkanalen på loftrummet og rummet før filteret. Alene i denne indsnævring forventedes et tryktab på 30-50 Pa. Heri var ikke inkluderet tryktab i afkastrørene over ventilatorenhederne.

Figur 6.	Skitse af det centrale udsugningsanlæg og luftrenseren. Pilene viser punkterne hvor trykforskel blev registreret. Et uddrag af de registrerede trykforhold (i Pacal) ved maksimum ventilation er tilknyttet nogle af målepunkterne.

Trykforholdene i de enkelte sektioner og ventilationskapaciteten i to af sektionerne ved maksimal udsugningskapacitet fremgår af tabel 1. Målepunkterne og trykforholdene i relation til kanalen og luftrenseren er vist i figur 6. Differencen mellem trykforskellen målt i hver ende af kanalen, og differencen mellem trykforskellen målt på hver side af indsnævringen før luftrenseren er udtryk for det tryktab, som der var henholdsvis gennem luftkanalen og over indsnævringen. Forskellen på trykforholdene målt på hver side af indsnævringen mellem hovedkanalen og rummet før filtrene var 13 Pa. Det var mindre end forventet af ventilationsfirmaet (30-50 Pa). Det mindre tryktab skyldtes, at ventilationsydelsen var væsentlig lavere end oprindeligt forventet. Differencen på trykforskellen målt over kanalen i hver ende i forhold til ude var 6 Pa. Registreringen viste således, at tryktabet over den forholdsvist lille indsnævring var mere end dobbelt så stor som det tryktab, der kunne registres gennem hele den 80 m lange hovedkanal. Målingerne har vist, at det er vigtigt at forholde sig til og at dimensionere alle passager gennem et kanalanlæg til central ventilation. En lille forøgelse af det totale tryktab har medført at ventilationskapaciteten er væsentligt ændret i forhold til det forudsatte udgangspunkt. Dermed var der risiko for at dyrenes nærmiljø blev forringet.

Tabel 1.

Trykforhold og luftydelse ved maksimal ventilation i staldsektionerne.

Staldsektion	Opsamlings- sektion	1	2	3	4	5	6	7	8
Ventilationsydelse i pct. aflæst i styring	100	100	100	100	100	100	100	100	100
Spjældindstilling ved maks. ventilation	100	99	98	87	88	83	83	83	84
Målt trykforskel over diffust luftindtag (Pa)	12	12	12	12	11	12	11	12	12
Trykforskel mellem stald og hovedkanal (Pa)	7	7	6	7	7	8	9	10	10
Målt luftydelse m3/time		7.360							7.680

Ved maksimal ventilationsydelse viste målingerne, at trykforskellen over det diffuse indtag var 11 - 12 Pa. Det var gældende for alle sektioner. Under normale forhold måles der en trykforskel på 20-30 Pa over luftindtaget i diffust ventilerede smågrisestalde. Den lille trykforskel indikerede at ventilationsydelsen var meget lavere end forventet.

Anlægget var indreguleret uden maksimumventilationskurve, der tager højde for ventilationsbehovet i forhold til dyrenes størrelse. Udsugningskapaciteten var 7.360 m³/time i sektion 1 og 7.680 m³/time i sektion 8. Da trykforskellen over det diffuse luftindtag var ens i alle sektioner, blev den totale udsugningskapacitet vurderet til at være ca. 63.920 m³/time, hvilket svarede til ca. den halve ydelse i forhold til den oprindelige forventede kapacitet.

Udsugningsenhedernes karakteristik er vist i appendiks i figur 8. Karakteristikken viser, at udsugningsenheden ”staller” når tryktabet er i størrelsen 160 – 180 Pa. Udtrykket ”stalle” stammer fra f.eks. fly og vindmøller. Når en vindmølle ”løber løbsk” eller et fly stiger så brat at det mister fart og styring så staller henholdsvis møllen og flyet. I dette tilfælde havde det den betydning, at luftydelsen på ventilatorerne varierede i området ca. 25.000 m³/time pr. enhed til ca. 15.000 m³/time pr. enhed ved blot en lille forøgelse eller reduktion af tryktabet i området 160 til 180 Pa. En total luftydelse på 60.000-70.000 m³/time stemte således overens med det registrerede totale tryktab på ca. 160 Pa. Et driftspunkt på ca. 160 Pa ved maksimal ventilationsydelse ville i værste tilfælde medføre, at den totale udsugningskapacitet varierede fra ca. 60.000 m³/time til ca. 100.000 m³/time afhængig af et lille udsving i det aktuelle totale tryktab. Det vil sige at luftydelsen varierede i forhold til hvor tilstoppet filterelementerne var og hvordan anlægget ellers var indreguleret.

Det totale tryktab var netop så højt, at ventilationsydelsen i de enkelte sektioner var langt under normal dimensioneringspraksis. Den lille ventilationskapacitet kunne være årsag til, at det var umuligt at holde stier med store grise uden svineri trods en relativ lav belægningsgrad i staldanlægget. Belægningsgraden var ca. 220 grise pr. sektion på måledagen og sektionerne var dimensioneret til 288 grise/sektion (0,4 m²/gris).

Ved etablering af ventilationsanlæg med udsugningsenheder placeret i de enkelte sektioner er den maksimale kapacitet normalt tilgængelig i hele produktionsforløbet fra indsættelse til tømning af stalden. Effekten af dette i relation til produktivitet og stifunktion kendes ikke i forhold til, at udsugningskapaciteten holdes tilbage ved en maksimumkurve, så kapaciteten netop kun lige svarer til, at en staldtemperatur på 4-5 °C over en udetemperatur på 20 °C, kan holdes fra indsættelse af grisene til grisene tages ud. Ved denne indregulering er det muligt at reducere den samlede udsugningskapacitet til ca. 75 pct. af det maksimale ventilationsbehov. I dette tilfælde 75 pct. af 120.000 m³/time.

Forsøgsmæssigt blev alle sektioner, med undtagelse af sektion 1, indstillet til 100 pct. ventilation. Med en målevinge under et af luftudtagene i sektion 1 til hovedkanalen, blev ventilationskapaciteten via ventilationsstyringen for sektion 1 gradvist øget gennem reguleringsområdet fra 10 til 100 pct. ventilation. Ventilationsydelsen i pct. blev aflæst i ventilationsstyringens display og luftydelsen via målevingen registreret. Efterfølgende blev de enkelte sektioners maksimale ventilationskapacitet tilpasset, så den svarede til, at en overtemperatur på 4-5 °C kunne holdes, når udetemperaturen var på 20 °C. Den maksimale ventilationskapacitet blev beregnet ud fra en belægningsgrad på 230 grise/sektion og den vurderede gennemsnitsvægt i de enkelte sektioner. Målinger og registreringer ved denne indstilling er vist tabel 2. Målingerne viste, at trykforskellen over det diffuse luftindtag i sektionerne med højt ventilationsbehov kunne øges til 17 Pa. Måling af luftydelsen viste, at det svarede til en luftydelse på 10.080 m³/time pr. sektion, hvilket var tæt på ventilationsbehovet ved normal dimensioneringspraksis. Det var således muligt at indlægge en maksimumventilationskurve, så luftmængden blev fordelt i forhold til det aktuelle ventilationsbehov. Derved kunne en større luftydelse sikres til de sektioner med det største ventilationsbehov.

Tabel 2.

Trykforhold og luftydelse ved tilpasset maksimal ventilation i staldsektionerne.

Staldsektion	Sygestald	1	2	3	4	5	6	7	8
Ventilationsydelse i pct. aflæst i styring	100	100	100	30	100	53	46	30	40
Målt tryktab over diffust luftindtag (Pa)	17	17	17	7	17	10	9	7	8
Tryktab stald og hovedkanal (Pa)	13	13	12	22	14	20	23	25	25
Målt luftydelse m3/time		10.080

Ved første dags målinger den 13.6.2007, hvor der blev målt på kanalanlægget, blev det registreret at udeluft kom ind gennem den trinløst regulerede enhed, når frekvensreguleringen viste 36 Hz og når de tre andre udsugningsenheder var indkoblet. Mellem første og anden dags målinger ændrede ventilationsfirmaet på anlæggets indregulering, så den trinløst regulerede enhed udelukkende var spjældreguleret. Ligeledes blev den ovenfor nævnte maksimumventilationskurve indlagt på de enkelte staldsektioners ventilationsstyringer.

Resultater fra anden dags målinger som blev udført den 17.7.2006 er vist i figur 9-11, i appendiks. Målingerne viste, at ventilationsydelsen ved maksimum kapacitet på den trinløst regulerede enhed faldt fra 26.205 m³/time til 15.875 m³/time fra, at enheden arbejdede alene til den blev suppleret af tre on/off regulerede udsugningsenheder. Det totale tryktab over kanalanlægget og luftrenseren steg fra 25 til 120 Pa afhængig af, om den trinløst regulerede enhed arbejdede alene eller sammen med tre on/off regulerede enheder. Årsagen til, at der blev målt et mindre totalt tryktab (120 Pa) på anden måledag i forhold til 160 Pa den første dag skyldtes, at filterelementerne var blevet vasket i perioden mellem første og anden måledag. Ydelsen på de on/off regulerede enheder faldt fra 27.145 m³/time til 22.605 m³/time afhængig af om der var en eller to on/off regulerede enheder indkoblet sammen med den trinløst regulerede enhed. I figur 11 i appendiks bemærkes, at det totale tryktab ikke steg da den trinløst regulerede udsugningsenhed blev indkoblet gradvist sammen med de tre on/off regulerede enheder, dvs. at den totale luftydelse ikke steg. De tre on/off regulerede enheders samlede ydelse faldt med samme niveau som det, der blev suget ud gennem den trinløst regulerede udsugningsenhed når ydelsen på den blev øget. Det kraftige fald i udsugningsenhedernes ydelse understøttede første dags målinger, som viste, at den totale luftydelse var væsentlig lavere end forventet og at ventilatorernes udsugningskapacitet blev reduceret for hurtigt når det totale tryktab steg.

Målingerne af trykforskel og luftydelser samt den efterfølgende ændring af indreguleringen har vist, at en fornuftig dimensionering af hovedkanal, afgreninger og luftudtag ikke er tilstrækkelig for at opnå et driftssikkert centralt ventilationsanlæg med tilstrækkelig udsugningskapacitet. Blot en lille indsnævring eller en begyndende tilstopning af filteret kan få alvorlige konsekvenser for anlæggets drift og dermed nærmiljøet i staldsektionerne. Både tryktabet over luftrenseren og anlæggets totale tryktab skal løbende kontrolleres og holdes op med udsugningsenhedernes karakteristik. Det vil være en fordel, at der er tilkoblet en alarmfunktion, som afgiver alarm ved et kritisk højt og lavt tryk. Det er ligeledes vigtigt at kende luftydelsen i de enkelte staldsektioner, hvis anlægget er dimensioneret, så den maksimale udsugningskapacitet skal tilpasses afhængig af ventilationsbehovet (overtemperatur på 4-5 °C i stalden i forhold til 20 °C ude) i de enkelte sektioner.

Der skal vælges udsugningsenheder, som er tilpasset det forventede driftstryk eller omvendt: tryktabet i luftudtag, skakter, afgreninger, kanaler og renser skal ikke være højere end der til enhver tid er tilstrækkelig luftkapacitet i de enkelte sektioner. Ved dimensionering skal der indregnes en grad af sikkerhed så tilstopning af en tilkoblet luftrenser ikke får afgørende betydning for ventilationskapaciteten og dermed grisenes nærmiljø. Det vil sige, at der skal vælges udsugningsenheder som er trykstabile. Anlæggets driftspunkt i forhold til det totale tryktab skal ligge uden for den valgte udsugningsenheds stallingspunkt. Udsugningsenhederne skal være trykstabile, hvilket vil sige, at de skal kunne holde en stabil høj luftydelse ved stigende tryktab. En løbende kontrol af tryk og korrekt fordeling af luftydelsen mellem staldsektioner til samme kanal er afgørende for, at et anlæg kan betegnes driftsikkert og rigtigt overvåget.

Dimensioneres den totale udsugningskapacitet, så en overtemperatur på 4-5 °C ved en udetemperatur på 20 °C netop kun lige kan holdes, så skal den maksimale ventilationskapacitet i sektioner med mindre ventilationsbehov holdes tilbage ved, at indlægge en maksimumventilationskurve, tilpasset antallet af grise og grisenes størrelse i de enkelte sektioner. Derved sikres, at der er tilstrækkelig ventilationskapacitet til staldsektioner med stort ventilationsbehov. Effekten af dette i relation til grisenes nærmiljø kendes ikke.

Energiforbrug
Det beregnede årlige energiforbrug til ventilation (365 dage) var 25.924 kWh og 35.957 kWh afhængig af om registreringsperioden var fra april 2005 til april 2006 eller fra oktober 2005 til oktober 2006.

Energiforbruget svarede til 10,6-14,7 kWh pr. stiplads årligt (2448 stipladser) eller ca. 2,8-4,0 kWh pr. produceret gris i vægtintervallet 7-28 kg ved en gennemsnitlig ugentlig produktion på 179 grise. Det er i den høje ende sammenlignet med, at der er registreret et energiforbrug på 1,37 – 2,55 kWh pr. produceret gris ved en tidligere afprøvning [7]. Tryktab gennem kanalanlægget og luftrenseren kan være en årsag til det højere energiforbrug. En anden eller supplerende årsag til det højere energiforbrug kan skyldes den valgte temperaturstrategi. Stalden i denne afprøvning var indrettet med toklimastier i modsætning til den tidligere afprøvning hvor stierne var indrettet med fuldspaltegulv. Stiindretningen er afgørende for hvilken temperaturstrategi der skal vælges. Det øgede årlige energiforbrug ved den sidste periodeopgørelse kan være påvirket af: 1) at antallet af producerede grise var stigende gennem afprøvningsperioden 2) en mindre energioptimal indregulering i sidste del af registreringsperioden 3) andre klimaforhold i efteråret 2006 i forhold til efteråret 2005.

Temperaturforhold i luftindtaget og i stalden
Den maksimale udetemperatur var 29,2 °C i måleperioden. Den maksimale temperatur i staldsektionen var 29,1 °C i sektionens østlige ende og 29,9 °C i sektionens vestlige ende. Målingerne kan ses i appendiks figur 13. Den maksimale overtemperatur i luftindtaget målt 2-3 cm nede i mineralulden var 8,1 °C i østsiden af stalden og 5,7 °C i vestsiden. Målingerne kan ses i appendiks, figur 14. Den registrerede overtemperatur skyldtes formentlig opvarmning af den indtagne luft på loftrummet og i det diffuse luftindtag pga. solindstråling på tagfladen. Der kunne ikke registreres en overtemperatur i staldrummet svarende til den overtemperatur, som blev registreret mellem udetemperaturen og temperaturen i luftindtaget. Det skyldtes formentligt afkøling i staldrummet pga. vandfordampning fra vådfoder, overbrusningsanlæg, gylleoverflader og tilsvinede stier.

I appendiks, figur 15 fremgår temperaturforskellen mellem målepunkterne i luftindtaget på hver side af luftkanalen på loftet og forskellen på temperaturen i staldrummet umiddelbart under målepunkterne i luftindtaget. Temperaturforskellen mellem luftindtagene på hver side af den centrale luftkanal var op til 6 °C. Den store temperaturforskel fra øst- til vestsiden skyldtes, at solens varmeindstråling var afhængig af indfaldsvinklen på tagfladen. Temperaturværdierne er opgivet som temperatur vest minus temperatur øst. Differensværdierne var lavest midt på formiddagen og højest sidst på eftermiddagen (figur 15 i appendiks). Differencen mellem temperaturen i de to målepunkter i luftindtaget påvirkede temperaturforskellen i staldrummet med ca. den halve værdi.

De negative værdier i figur 14 i appendiks indikerer en lavere temperatur i luftindtaget i forhold til udetemperaturen. Værdierne var lavest om natten i perioder, hvor der havde været en stor indstråling om dagen. Det skyldes formentlig at føleren til måling af udetemperaturen var placeret op ad en mur hvori varmen i løbet af dagen blev akkumuleret. Derfor bør der ses bort fra disse målinger. Erfaringer viser, at der kun kan forventes en begrænset afkøling pga. varmeudstråling om natten i perioder med lille skydække.

Temperaturforskellene kan dog også være påvirket af vindforholdene på måledagene. Stalden var orienteret med vestfacade mod Limfjorden og den fremherskende vindretning var dermed fra vest. Det kan være årsag til, at temperaturen i luftindtaget på vestsiden af kanalen ikke var så høj som på østsiden af kanalen (figur 14 i appendiks). Der var meget begrænset luftpassage under den centrale luftkanal i loftsrummet. Det kan være meget problematisk i specielt vinterhalvåret, hvor der er meget lille tryktab over det diffuse luftindtag pga. lav ventilationsydelse. Ved vindpåvirkning risikeres, at luften presses gennem det diffuse luftindtag på vindsiden af kanalen og suges ud gennem det diffuse luftindtag i læsiden af kanalen.

Erfaringer
Der blev monteret vægtbårne klapspjælde ved ombygningen af anlægget fra, at luften blev blæst gennem filterelementerne i luftrenseren til, at luften blev suget gennem filterelementerne i luftrenseren. I den efterfølgende registreringsperiode blev det flere gange konstateret at disse spjælde ikke lukkede når ventilatoren stoppede. Det medførte, at der blev suget luft baglæns gennem den eller de slukkede udsugningsenheder. Derved blev energiforbruget øget unødvendigt, og der var risiko for manglende ventilationskapacitet i de enkelte staldsektioner. Det var baggrunden for, at der blev monteret styrede drejespjælde i udsugningsenhederne. Det anbefales på baggrund af denne erfaring derfor enten at etablere trinløst regulerede enheder i alle udsugningsenheder og lade disse arbejde parallelt eller at etablere styrede spjælde i alle enheder såfremt stepvis indkobling ønskes. 

Luftrensning og central udsugning må ikke påvirke ventilationsanlægget i stalden, grisenes nærmiljø og dermed produktionsresultaterne negativt.

Målingerne af tryktab og luftydelser samt den efterfølgende ændring af indreguleringen har vist, at en traditionel dimensionering af hovedkanal og luftudtag ikke er tilstrækkelig for at opnå et driftssikkert centralt ventilationsanlæg med tilstrækkelig udsugningskapacitet. Der skal vælges udsugningsenheder, som er tilpasset det forventede driftstryk eller omvendt: tryktabet i luftudtag, afgreninger, skakter, kanaler og renser må ikke være højere, end der til enhver tid er tilstrækkelig luftkapacitet i de enkelte sektioner. Ved dimensionering skal der indregnes en grad af sikkerhed så tilstopning af en tilkoblet luftrenser ikke får afgørende betydning for ventilationskapaciteten og dermed grisenes nærmiljø. Det vil sige, at der skal vælges udsugningsenheder, der er trykstabile. Udsugningsenhederne skal kunne holde en stabil høj luftydelse ved stigende tryktab, og en løbende kontrol af tryktabet med tilkoblet alarm og fordeling af luftydelsen mellem staldsektioner til samme kanal er afgørende for, at et anlæg kan betegnes som driftsikkert og rigtigt overvåget. Det anbefales enten at lade udsugningsenhederne arbejde trinløst parallelt eller at etablere styrede drejespjælde såfremt stepvis indkobling af udsugningsenheder ønskes.

Dimensioneres den totale udsugningskapacitet så en overtemperatur på 4-5 °C over en udetemperatur på 20 °C kun lige kan holdes, skal den maksimale ventilationskapacitet i sektioner med mindre ventilationsbehov holdes tilbage ved, at indlægge en maksimumventilationskurve tilpasset antallet af grise og grisenes vægt i de enkelte sektioner. Effekten på grisenes nærmiljø ved denne dimensionering og indregulering kendes ikke.

Såfremt filterelementerne står ubeskyttet mod det fri kan vindpåvirkning bevirke at udeluft presses ind gennem to filterelementer i en luftrenser. Firmaet Skov A/S har valgt at suge luften gennem filterelementerne ved fremtidige luftrensere, således at luften ikke strømmer den forkerte vej gennem filteret.

Luftkanaler af fugtabsorberende materialer som eksempelvis krydsfiner og lignende materialer af træ frarådes, også selv om kanalerne isoleres. Det blev i en stor del af afprøvningsperioden målt, at træets temperatur og fugtindhold var i et område, hvor de fleste trænedbrydende bygningssvampe trives.

Der blev målt en overtemperatur på op til 8 °C på den indtagne luft i forhold til udetemperaturen på nordsiden af stalden. Opvarmningen, der skyldtes solindstråling på tagfladen, påvirkede ikke staldtemperaturen i samme grad, hvilket formentligt skyldtes en øget vandfordampning i stalden. Der blev registreret en temperaturforskel på op til 6 °C mellem den indtagne luft på den ene side af kanalen og den indtagne luft på den anden side af kanalen. Temperaturdifferencen i luftindtaget påvirkede dog i mindre grad temperaturforholdene i staldrummet.

Deltagere:
Thomas Lund Sørensen, Dansk Svineproduktion
Peter Hansen, Danish Exergy Technology - DXT

Afprøvning: 838

Figur 1.	Kuldioxidkoncentration i ppm efter rensning i henholdsvis højre og venstre side i forhold til koncentration i hovedkanalen og baggrund (ude)

    

Figur 2.	Kuldioxidkoncentration i ppm mellem filter 1 og filter 2 i henholdsvis højre og venstre side i forhold til koncentration i hovedkanalen og baggrund (ude)

    

Figur 3.	Kuldioxidkoncentration i ppm før filter 1 i henholdsvis højre og venstre side i forhold til koncentration i hovedkanalen og baggrund (ude)

    

Figur 4.	Ophobet skum pga. at ude luft presses gennem filtrene i venstre side ved vindpåvirkning (foto: Poul Pedersen) Billedenr. 9950

    

Figur 5.	Kondensdannelser ud for kuldebroer og svampedannelse på kanalens inderside trods isolering med 50 mm mineraluld (foto: Thomas Ladegaard Jensen) Billedenr. 9097

    

Figur 6.	Central ventilationskanal, set udefra, isoleret med 50 mm mineraluld (foto: Thomas Ladegaard Jensen) Billedenr. 9936

Figur 7.	Skitse af central udsugningsanlæg og luftrenser med angivelse af trykforhold når maksimumydelsen i de enkelte sektioner var tilpasset så en overtemperatur på 4-5 °C over en udetemperatur på 20 °C netop kun lige kunne holdes.

Figur 8.	Ventilatorkarakteristik Ziehl-Abegg AG model FC090-SDS.7Q6. Ventilatoren staller når differnstrykket er i området 150 – 200 Pa [8].

Figur 9.	Ventilationsydelse, frekvensreguleret enhed.

Figur 10.	Ventilationsydelse, on/off enhed

Figur 11.	Total tryktab over kanalanlæg og luftrenser

Figur 12.	Energiforbrug til ventilation

Figur 13.	Temperatur ude og i staldrummet i henholdsvis vest- og østenden af sektionen

Figur 14.	Overtemperatur i luftindtag henholdsvis vest og øst for kanalen i forhold til udetemperaturen målt på nordsiden af stalden

Figur 15.	Temperaturdifference mellem målepunkterne på hver side af kanalen i henholdsvis luftindtaget og i staldrummet

 

Figur 16.	Før ombygning, luften presses gennem filteret (foto: Poul Pedersen) Billedenr. 9952

Figur 17.	Efter ombygning til at luften suges gennem filteret (foto Thomas Ladegaard Jensen) Billedenr. 7577