Drægtighedsstalde med og uden isoleret tagflade

Ved projekt Råhusdesign under Landskontoret for Bygninger og Maskiner har der deltaget en række forskningsinstitutioner og firmaer. Projektet har haft til formål at udvikle nye typer af råhuse med forskellige materialer og konstruktioner. I projektets sidste fase blev de nye råhustyper afprøvet i fuld skala. I den forbindelse blev der opført to forskellige drægtighedsstalde med fælles ædebokse. Den ene stald var uisoleret og med naturlig ventilation via åbninger i væg og kip uden reguleringsmuligheder. Den anden stald var med isoleret tagflade og naturlig ventilation i form af regulerbare åbninger i væg og kip.

Råhuset inklusive ventilationssystemet er den klimaskærm der skal sikre, at klimaet ligger indenfor rammer hvor stien fungerer, og grisene kan producere optimalt. Formålet med denne undersøgelse var derfor at vurdere klimaet i de to bygningstyper.

Klimaregistreringerne blev gennemført i to besætninger, henholdsvis en stald uden isolering af tagfladen og en stald med isolering af tagfladen. Staldene benævnes efterfølgende som isoleret og uisoleret velvidende, at det kun er tagfladen, som er isoleret på den “isolerede stald”. Produktionsforhold og staldindretning fremgår af tabel 1.

Tabel 1.  Produktionsforhold samt stald- og stiindretning

Registreringer

På udvalgte tidspunkter af året blev der i perioder på 3-8 uger foretaget registreringer af temperaturmålinger ved hjælp af datalogger, der opsamlede data hvert 15. minut.

Målingerne blev foretaget i følgende punkter:

• ude
• stald (over lejeareal)
• tagfladetemperatur (uisoleret stald)
• vægfladetemperatur (vestvendt væg i uisoleret stald)

Temperaturfølernes placering er vist på figur 1 og 2. De to besætninger blev besøgt på de datoer der fremgår af tabel 2. På disse datoer blev der opsat og nedtaget temperaturfølere samt foretaget følgende registreringer:

• Ammoniak- og kuldioxidkoncentration.
• Temperatur- og luftfugtighedsmålinger ude og inde
• Beskrivelse af luftbevægelser ved røgprøver samt lufthastighedsmålinger.

Figur 1. Skitse af uisoleret drægtighedsstald. X markerer temperaturfølernes placering i stalden

Figur 2. Indretning af den isolerede stald. X markerer temperaturfølernes placering i stalden

Statistik

På temperaturmålinger blev der beregnet gennemsnit, standardafvigelse samt fundet minimums- og maksimumsværdier.

Luftkvalitet

Generelt var luftkvaliteten god i begge stalde. I vinterperioden blev der dog registreret betydelig højere ammoniak- og kuldioxidkoncentration i den isolerede stald end den uisolerede, se tabel 2. Det skyldes, at den naturlige ventilation i den isolerede stald havde regulerbare åbninger.Typisk var gardinet helt eller næsten lukket i kolde perioder og om natten, og afhængig af vind og udetemperatur blev gardinet først åbnet delvist op i dagsperioden. De relative ”høje” ammoniakkoncentrationer målt i vinterperioden var netop målinger foretaget så tidligt på dagen, at gardinerne ikke var åbnet op endnu, og stalden derfor ikke var “luftet ud”.

I den uisolerede stald med naturlig ventilation via faste åbninger i væg og i kip var der et konstant stort luftskifte året rundt, hvilket de lave og relativ konstante ammoniak- og kuldioxidkoncentrationer vidner om.

Ventilationskapaciteten var tilstrækkelig i begge stalde. Kuldioxidkoncentrationen oversteg ikke 800 ppm, medmindre ventilationen i den isolerede stald var begrænset for at holde stalden frostfri. Ved dimensionering af ventilation efter gængse krav vil der typisk være en kuldioxidkoncentration på 800 til 1.000 ppm ved maksimal ventilation. Jo tættere kuldioxidkoncentrationen kommer på udeluftens kuldioxidindhold på ca. 330 ppm, desto større har luftskiftet været.

Tabel 2.  Luftkvalitetsmålinger

Ammoniakkoncentrationen målt i søernes lejeareal med dybstrøelse var som hovedregel højere end målt i gangområdet foran ædeboksene. Det tillægges, at ammoniak først og fremmest frigives fra dybstrøelsesområdet og at den frigivne ammoniak derfor ikke i samme grad er blevet blandet op med “frisk luft” som målingerne foretaget i gangarealet foran ædeboksene.

Temperatur

Et uddrag af de foretagne temperaturregistreringer er vist i tabel 3 og 4. Generelt har udetemperaturen været ca. én grad højere ved den isolerede stald, der lå ved Juelsminde end den uisolerede stald, der lå ved Låsby.

Uisoleret stald

Registreringerne af staldtemperaturen viste, at temperaturen i den uisolerede stald fulgte udetemperaturen, dog således at staldtemperaturen var ca. to °C højere end udetemperaturen, se tabel 3 samt figur 3 og 4. Overtemperaturen på de to grader tillægges målepunktets placering, idet føleren var placeret over søernes lejeareal og dermed i “varme” opadgående luftstrømme. Standardafvigelsen i ude- og staldtemperaturen lå på samme niveau og er dermed et udtryk for, at staldtemperaturen fulgte udetemperaturen og varierede i takt med denne. Der blev målt staldtemperaturer ned til syv °C under frysepunktet, og stalden var således ikke frostfri, se figur 4.

Figur 3.

Figur 4. Indretning af den isolerede stald. X markerer temperaturfølernes placering i stalden

Isoleret stald

I den isolerede stald var staldtemperaturen som gennemsnit ca. seks °C højere end udetemperaturen i vinterperioden, se tabel 4 og figur 5. Der lå dog en betragtelig døgnvariation bag den højere temperatur, hvilket kan henføres til den manuelle regulering af ventilationen, hvor der blev ventileret væsentlig mere i dagsperioden end i natperioden.  Dette kommer bl.a. til udtryk i minimums- og maksimumsværdierne for temperaturforskellene mellem inde og ude. Lille forskel skyldes kraftig ventilation og stor forskel skyldes begrænset ventilation.

Figur 5.

Det var stort set muligt at holde den isolerede stald frostfri ved at begrænse ventilationen i vinterperioden. I perioder var der op til 17 °C forskel mellem inde og ude. Ulempen ved at begrænse ventilationen så meget var, at luften var “tung” om morgenen, før der blev “luftet ud”. Generelt er der mange fordele ved at kunne holde en stald frostfri, blot skal man - som målingerne i denne stald også viser - være påpasselig med at begrænse ventilationen for meget i de perioder, hvor der ikke er risiko for frost.

Figur 6.

I sommerperioden 5. august til 31. august 1998 var der som gennemsnit kun en overtemperatur på 1,3 °C i den isolerede stald, se tabel 4 og figur 6. Gennemsnitsmålingerne dækker endda over, at ventilationen også har været begrænset om natten i sommerperioden. Der har således i perioder været op til syv grader højere temperatur inde end ude. Analysen af temperaturregistreringerne i den nævnte perioden viser, at staldtemperaturen normalt var mindre end en halv °C over udetemperaturen ved helt åbne gardiner og kip.

Standardafvigelsen på staldtemperaturen lå ca. en °C under udetemperaturen i vinterperioden og en halv grad under i sommerperioden. Standardafvigelsen er et udtryk for, at staldtemperaturen varierede mindre end udetemperaturen, fordi den manuelle regulering af ventilationen mindskede temperaturudsvingene i stalden. I og med at der blev reguleret kraftigere i vinterperioden end i sommerperioden, så var der også en større forskel i standardafvigelsen i vinterperioden end i sommerperioden.

Tabel 3.  Registreringer af temperatur (°C) i uisoleret stald

Tabel 4.  Registreringer af temperatur (°C) i isoleret stald

Varme-/kuldestråling i uisoleret stald

Registreringerne af tagpladernes temperatur i den uisolerede stald viste, at temperaturen i perioder med solskin var væsentlig højere end udetemperaturen og omvendt i natperioder med klart vejr, se figur 7 og 8. Det kommer bl.a. til udtryk i, at standardafvigelsen var væsentlig større for tagpladens temperatur end for udetemperaturen, se tabel 3. Det ser dog umiddelbart ikke ud til at gælde for målingerne foretaget fra 16. december til 29. januar 1999, men det skyldes, at der i en periode på ca. 5 dage lå sne på taget, hvilket bevirkede, at tagpladernes temperatur lå meget konstant omkring frysepunktet i denne periode, se figur 7.

Den uisolerede tagflade bevirker, at søerne udsættes for en væsentlig større varmebelastning på solrige sommerdage på grund af varmestråling fra tagfladen og tilsvarende væsentlig større kuldebelastning i klare kolde vinternætter på grund af kuldestråling fra tagfladen. I sommerperioden blev der målt tagpladetemperaturer op til 41 °C og 15 °C over staldtemperaturen. I vinterperioden har tagpladernes temperatur været ned til syv °C under staldtemperaturen. Hvor meget dyrene påvirkes af strålingsvarmen afhænger i høj grad af tagpladerne evne til at optage og afgive strålingsvarme.

Figur 7.

Figur 8.

Ved solstråling afhænger varmestrålingen af tagpladernes materiale og farve. Under danske himmelstrøg vil solen kunne tilføre op til 700 W/m² jordoverflade. Det er dog normalt kun en mindre del af denne energi, der via tagpladen kan overføres til staldrummet i form af strålingsvarme og opvarmning af staldluften. Tidligere gennemførte undersøgelser vedrørende solopvarmning af loftrum, hvor ventilationsluften blev taget ind via loftrummet, viste, at der typisk kunne overføres mellem 50 og 200 W/m² af den samlede solenergi afhængig af tagtype og farve.

Egenskaberne for tagpladerne i den uisolerede stald kendes ikke, så hvor meget det betyder for dyrenes varmebelastning og temperaturfornemmelse kan ikke afklares ud fra de gennemførte målinger. Det er muligt at fastlægge hvor meget strålingsvarme dyrene belastes af vha. af såkaldte globetermometre. Globetermometre, der består af en sort kugle med en temperaturføler i midten, har dog ikke været anvendt ved temperaturmålingerne i drægtighedsstaldene. Men strålingsvarmen har været betydelig og kunne således tydelig “mærkes”, når man var i stalden en solrig sommerdag.

En nærmere analyse af varmestrålingens indflydelse på dyrene i uisolerede stalde vil ske i forbindelse med afrapportering af klimaregistreringerne i slagtesvinestaldene under Projekt Råhusdesign. I disse stalde blev der netop foretaget målinger med globetermometer.

Kondens

I den uisolerede stald blev der ikke konstateret kondensdryp fra tagflade. Tagpladerne fungerede således efter hensigten, idet pladerne var behandlet med vulkansk aske, som skulle optage kondens og afgive den på andre tider af døgnet. I den isolerede stald var der heller ikke kondensdryp fra tagfladen, men der kunne i vinterperioden konstateres kondens på de uisolerede endegavle bestående af stålplader.

Drægtighedsstalde med og uden isolering af tagfladen

Klimamæssigt havde de to stalde mærkbar forskelligt klima som følge af dels forskellig isoleringsgrad af tagfladen, dels naturlig ventilation med og uden regulering af ventilationsåbningerne. Følgende fordele var der ved råhuset med den isolerede tagflade og regulerbare ventilation:

• muligt at holde stalden frostfri
• ingen kondens på loftsfladen
• ingen ekstra varme-/kuldebelastning af dyrene ved strålingsvarme
• generelt mere tørre gangarealer etc.

Deltagere: Erik Damsted og Thomas Ladegård Jensen