Temperering af ventilationsluften i en farestald med et jordkøle-varmeanlæg

I forbindelse med ansøgninger om miljøgodkendelser til ejendomme med husdyrproduktion stilles der ofte krav om reduktion af ammoniak eller lugt. Der er derfor behov for at have tilgængelige, driftssikre og ikke mindst økonomisk realistiske løsninger at vælge imellem som landmand.

I Holland har der i flere år været mulighed for at installere et jordkøle-varmeanlæg til temperering af ventilationsluften i stalde med husdyrproduktion. Om sommeren sikrer anlægget et reduceret luftskiftebehov, idet indsugningsluften køles ved at afgive varme til jorden via en varmeveksler. Et reduceret luftskifte om sommeren betyder en lavere emission af lugt og ammoniak fra stalden. Sommeren er netop det tidspunkt på året, hvor der er de højeste emissioner af lugt og ammoniak [1], [2], [3]. Modsat vil jordkøle-varmeanlægget om vinteren sikre, at der kan ventileres med et højere luftskifte i stalden, idet varmen fra jorden forvarmer indsugningsluften. Et højere luftskifte om vinteren vil resultere i, at luften inde i stalden har et mindre støvindhold og koncentrationen af lugt og ammoniak reduceres, hvorved der opnås et bedre arbejdsmiljø for personalet.

Videncenter for Svineproduktion har gennemført en afprøvning i en slagtesvinestald, hvor indsugningsluften om sommeren blev kølet med et køleanlæg, når ventilationsbehovet var over 50 % af den maksimale ventilationskapacitet. I den afprøvning blev lugtemissionen fra forsøgssektionen reduceret med 33 til 47 % i forhold til en kontrolsektion, som var traditionelt diffust ventileret. Ammoniakemissionen blev samtidig reduceret med 8 til 11 % ved at køle indsugningsluften [4].

Formålet med nærværende afprøvning var at undersøge om et jordkøle-varmeanlæg fra det hollandske firma INNO+ kunne reducere lugtemissionen om sommeren og ammoniakemissionen over året, samt sekundært at opgøre forbrugsomkostninger ved anvendelse af anlægget i en farestald.

Finansiering af projektet

Projektet har fået tilskud fra fra forskningsaktiviteter under Vandmiljøplan III - Direktoratet for FødevareErhverv og har journalnr.: 3304-VMP-05-032-01. Projekt ID: 09/10/62.

Afprøvningen blev gennemført i en avlsbesætning, hvor der indgik en farestald med seks sektioner.

Hver farestaldsektion var 6,5 m bred og 26,3 m lang og indrettet med 30 farestier. Der blev i farestalden praktiseret fem ugers fravænning, og søerne blev indsat i sektionerne ca. en uge før forventet faring. Mellem hvert hold blev staldsektionerne vasket og udtørret inden indsættelse af nyt hold søer. Farestierne, som målte 2,7 m i længden og 1,7 m i bredden, var indrettet med 1,5 m fast gulv og 1,2 m spaltegulv samt vådfodring og gulvvarme i pattegrisehulerne, jf. figur A1 i appendiks. Alle seks sektioner var indrettet med diffust luftindtag og isoleret tagflade i loftsrummet. De tre af sektionerne fungerede som kontrolsektioner, og luften blev ledt ind på loftet via åbninger under tagudhænget. I de tre forsøgssektioner blev ventilationsluften tempereret via et jordkøle-varmeanlæg fra det hollandske firma INNO+. Åbningerne under tagudhænget i de tre forsøgssektioner var derfor lukkede og i stedet passerede den indtagne ventilationsluft gennem en varmeveksler, som var monteret i gavlen af stalden, jf. figur 1. Hele stalden var etableret med en fælles udsugningskanal og et centralt afkast af ventilationsluften, som blev reguleret via en ScanAirclean CB2600 centralstyring. Ventilationsluften fra den enkelte sektion blev samlet i en gulvudsugningskanal under det faste gulv i gangarealet med åbninger ud under spaltegulvsarealet i farestierne. Til styring af ventilationsydelsen i hver staldsektion var der monteret en ScanAirclean CBA2000 styring. Midt i staldsektionen var der i den ene side opsat en forbindelseskanal, hvor luften fra gulvkanalen blev ledt op i den fælles udsugningskanal, der var placeret i loftsrummet. I forbindelseskanalen, der forbandt gulvudsugningskanalen i den enkelte sektion med den centrale kanal i loftsrummet, var der monteret et ScanAirclean AQC spjældmodul med integreret målevinge, hvorved luftskiftet i den enkelte staldsektion kunne registreres og reguleres.

I kontrolsektionerne var der monteret et Ø800 mm spjældmodul, og den maksimale ventilationskapacitet var indstillet til 13.500 m³/time. I forsøgssektionerne med temperering af ventilationsluften var der monteret et Ø710 mm spjældmodul, og den maksimale ventilationskapacitet var indstillet til 10.150 m³/time. Den centrale udsugningskanal på loftsrummet havde et tværsnitsareal på 4,5 m² og var 30,8 m lang. Kanalen var opbygget af sandwichelementer, hvor kernen bestod af PUR-skum, og siderne var beklædt med galvaniserede stålplader, som havde fået en plastikcoatning. Midt i den centrale kanal i loftsrummet var der monteret tre frekvensregulerede ScanAirclean SGS-92-D4S 2,2 kW ventilatorer hver med en maksimal ydelse på 22.800 m³/time ved 225 Pa tryktab. Ventilatorerne ledte udsugningsluften gennem en central luftrenser fra det hollandske firma INNO+ og efterfølgende ud i det fri via et afkast på taget af stalden. Luftrenseren fra INNO+ indgik ikke i nærværende afprøvning, men den pågældende type luftrenser er tidligere afprøvet af Videncenter for Svineproduktion [5]. I alle seks sektioner blev ønsket temperatur via temperaturkurven i ventilationsstyringerne indstillet til 21 ºC indtil dag 11, hvorefter staldtemperaturen blev reduceret lineært frem mod dag 21 til 18 ºC. Herefter blev ønsket temperatur fastholdt resten af diegivningsperioden. Der var på temperaturkurven indlagt et P-bånd på 3 ºC i alle seks styringer.

I juni blev der i ventilationsstyringerne i de tre forsøgssektioner indlagt en begrænsning på den maksimale ventilationsydelse på 59 %, svarende til en maksimal luftydelse på 200 m3/time/so. I de tre kontrolsektioner blev der indlagt en begrænsning på den maksimale ventilationsydelse på 85 % indtil dag 28, svarende til en maksimal luftydelse på 380 m3/time/so. Fra dag 28 og til fravænning blev begrænsningen på den maksimale ventilationsydelse hævet lineært til 96 %, svarende til en maksimal luftydelse på 430 m³/time/so. Begrænsningen i den maksimale ventilationsydelse i de seks sektioner blev fastholdt i resten af afprøvningsperioden.

Opbygning af jordkøle-varmeanlægget

Jordkøle-varmeanlægget var fra det hollandske firma INNO+, men blev i Danmark forhandlet af ScanAirclean A/S. Varmeveksleren målte 3,0 m i længden, 2,0 m i højden og 0,57 m i dybden og var opbygget af 1.248 lodretstående plastikrør (POE0600296, ITB Boxmeer) med en indvendig diameter på 23 mm. Varmeveksleren var via et rør-system forbundet med en 3,0 kW frekvensreguleret cirkulationspumpe og 8 km nedgravede PEL-slanger, hvori der blev recirkuleret vand, jf. figur A2 – A4 i appendiks. PEL-slangerne, som havde en indvendig diameter på 19,6 mm, var nedgravet i en tilstødende mark i 4 m dybde. Der var samlet fire parallelliggende slanger i jorden, og derfor var den totale gravelængde kun to km. PEL-slangerne var inddelt i fire kredse, hvorved der var mulighed for at frakoble en kreds i tilfælde af brud. Jordkøle-varmeanlægget bestod af en GEO-styring, hvor frem- og returløbstemperatur i vandkredsen, lufttemperaturen på henholdsvis udvendig og indvendig side af varmeveksleren samt vandydelsen igennem anlægget og dermed den energimængde, der blev tilført indsugningsluften til staldsektionerne, indgik som parametre. Med jordens energi skete der en forvarmning af indsugningsluften, når udetemperaturen var under 9 ºC og en køling af indsugningsluften, når udetemperaturen var over 15 ºC. Det var imidlertid først i de sidste tre måneder af afprøvningsperioden, at firmaet indstillede anlægget til kun at cirkulere vandet i systemet ved en udetemperatur under 9 ºC og over 15 ºC.

          

Figur 1.  Jordkøle-varmeanlæggets opbygning i en farestald med seks sektioner. Billede nr. 2338 og 2339

Registreringer

Afprøvningen blev gennemført gennem et helt år fra januar til og med december. For at dokumentere jordkøle-varmeanlæggets effektivitet med hensyn til at reducere lugt- og ammoniakemissionen om sommeren blev der foretaget målinger på 10 måledage fra 30. juni til og med 1. september. For at dokumentere ammoniakemissionen over året samt energiforbruget til jordkøle-varmeanlægget og ventilationsanlægget blev der foretaget målinger ca. hver 14. dag i afprøvningsperioden.

Lugtmålingerne blev foretaget ved opsamling af en repræsentativ luftmængde i forbindelseskanalen, der forbandt gulvudsugningskanalen i den enkelte sektion med den centrale kanal i loftsrummet. Der blev opsat en TeflonTM slange i målepunktet i hver sektion. Slangen var monteret til en 30 l nalophan pose, som lå i en tæt lukket kasse. Der blev i denne kasse dannet et vakuum ved hjælp af en pumpe, hvorved posen blev fyldt med luft fra målestedet. Prøverne blev udtaget i henhold til Dansk Standard [6]. Poserne blev fyldt med 1,0 liter pr. minut, hvorved de blev fyldt over ca. 30 minutter. På hver måledag blev der opsamlet to luftprøver ved hvert målested, således at der i alt blev opsamlet 12 luftprøver hver måledag. Luftprøverne blev opsamlet henholdsvis mellem kl. 11-12 og umiddelbart efter kl. 12.30. De 12 luftprøver fra hver måledag blev sendt til Slagteriernes Forskningsinstitut, Roskilde til olfaktometrisk lugtanalyse, hvor de blev analyseret den følgende dag i henhold til Dansk Standard [6]. Luftprøverne opsamlet mellem kl. 11-12 blev analyseret af ét panel, mens prøverne opsamlet efter kl. 12.30 blev analyseret af et andet panel.

Efter opsamling af de enkelte luftprøver til olfaktometrisk bestemmelse af lugtkoncentrationen samt ca. hver 14. dag i afprøvningsperioden blev der foretaget måling af ammoniak- og kuldioxidkoncentrationen i de samme målepunkter. Ammoniakkoncentrationen blev målt med Kitagawa sporgasrør 105SD, mens kuldioxidkoncentrationen blev målt med Kitagawa sporgasrør 126SF. Luftydelsen og temperaturer i de seks staldsektioner blev kontinuerligt logget hver 10. minut via loggeprogram fra Stienen B.V. Antallet af søer og pattegrise blev registreret på hver måledag. Luftens temperatur og relative fugtighed i procent blev målt med en TSI VelociCalc 8347 måler efter opsamling af hver luftprøve. Ligeledes blev der foretaget målinger af udeluftens temperatur og relative luftfugtighed i procent før opsamling af 1. luftprøve og efter opsamling af 2. luftprøve. Energiforbruget til ventilation i de seks farestaldssektioner samt energiforbruget til jordkøle-varmeanlæggets cirkulationspumpe og styring blev aflæst ca. hver 14. dag i afprøvningsperioden. Alle parametre i styringen fra jordkøle-varmeanlægget blev logget via loggeprogram fra INNO+. Forbruget af gulvvarme i de enkelte sektioner blev registreret med energimålere.

Lugtemissionen pr. so blev beregnet ud fra den analyserede lugtkoncentration, ventilationsydelse og antallet af søer i staldsektionen ved følgende formel:

Lugtemissionen pr. so blev beregnet ud fra den analyserede lugtkoncentration, ventilationsydelse og antallet af søer i staldsektionen ved følgende formel:

OU_E/s pr. so = (L x Q) / (N x 3600)

hvor
     L: Lugtkoncentration, OU_E/m³
     Q: Ventilationsydelsen, m³/time
     N: Antal søer i sektionen, stk.

Ammoniakemissionen blev beregnet ud fra ammoniakkoncentration, ventilationsydelse og antallet af søer i sektionen ved følgende formel:

g NH₃-N//time/so = (M x V x Q x P) / (R x T x N x 1.000)

hvor
     M: Molvægten af N, 14,007 g/mol
     V: Koncentration, ppm = ml/m³
     Q: Ventilationsydelsen, m³/time
     P: Tryk, 1 atm.
     R: Gaskonstanten, 0,0821 liter x atm/(mol x K)
     T: Temperaturen i Kelvin
     N: Antal søer i sektionen, stk.

Statistik

Ammoniakkoncentrationer og –emissioner samt de logaritmetransformerede lugtkoncentrationer og –emissioner fra de enkelte staldsektioner blev analyseret i en variansanalyse med proceduren MIXED i SAS under hensyn til gentagne målinger pr. dag. De procentuelle forskelle af ammoniak- og lugtemissioner mellem forsøgs- og kontrolsektionerne blev ligeledes analyseret i en variansanalyse med proceduren MIXED i SAS under hensyn til gentagne målinger pr. dag. Målinger foretaget i diegivningsperiodens uge 1 blev frasorteret, idet der ikke var ensartet belægning i sektionerne, og at søerne ikke havde faret.

Målinger af lugt- og ammoniakemissionen om sommeren fra de seks farestaldsektioner blev foretaget ved en gennemsnitlig udetemperatur på 19,2 ºC (interval: 17,1 – 26,8 ºC) og en gennemsnitlig relativ luftfugtighed på 73 % (interval: 48 – 92). På måledagene om sommeren var den gennemsnitlige belægning i de seks sektioner 29 søer (interval: 18 – 30 søer) og 293 pattegrise (interval: 220 – 300 pattegrise).

Luftydelse og staldtemperaturer

I figur 2 er vist luftydelsen i henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner over døgnet i perioden med lugt- og ammoniakmålinger om sommeren. Luftydelsen i forsøgssektionerne lå tilnærmelsesvist konstant over døgnet på gennemsnitlig 6.000 m³/time, mens luftydelsen i kontrolsektionerne varierede over døgnet som følge af variation i udetemperaturen.

I figur 3 er vist staldtemperaturen i henholdsvis forsøgs- og kontrolsektionerne sammenholdt med udetemperaturen i sommerperioden. Staldtemperaturen varierede mindre i forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne, hvilket skyldtes, at jordkøle-varmeanlægget var i stand til at temperere indsugningsluften. På varme dage med udetemperaturer over 27 ºC fulgte staldtemperaturen i kontrolsektionerne udetemperaturen, mens temperaturen i forsøgssektionerne var op til 4 ºC lavere end udetemperaturen. I appendiks figur A7 er vist luftydelsen i forsøgs- og kontrolsektioner i forhold til antal uger i farestalden. Ved indsættelse af søer i farestalden var luftydelsen på samme niveau i både forsøgs- og kontrolsektioner. Luftydelsen i forsøgssektionerne var fra uge 2 og resten af diegivningsperioden gennemsnitlig 6.000 m3/time, mens den i kontrolsektionerne generelt var stigende i diegivningsperioden.

På dage med udetemperaturer under 20 ºC lå staldtemperaturerne i både forsøgs- og kontrolsektioner generelt 3 ºC over setpunktet, hvilket svarede til netop det indstillede P-bånd i ventilationsstyringerne. Dette skyldtes reguleringsprincippet i ventilationsstyringerne, som var af det hollandske fabrikat Stienen B.V. Hollandske ventilationsstyringer er almindeligvis P-båndsregulerede i forhold til danske ventilationsstyringer, som generelt er PID-regulerede. Ved P båndsreguleret styring lægges P båndet oven på ønsket temperatur. Det betyder, at hvis der ønskes 18 °C i stalden og 3 °C P bånd så vil der være 18 °C rumtemperatur ved minimumsventilation og 21 °C ved maksimumventilation. P-båndsregulerede styringer vil dermed tillade at staldtemperaturen øges med P-båndet før maksimal udsugningsydelse aktiveres. Modsat vil en PID-reguleret styring, som generelt produceres i Danmark, hele tiden forsøge at holde ønsket temperatur uanset ydelsesniveau. Med hollandske styringer accepteres større temperaturudsving i stalden.

 
Figur 2. Gennemsnitlig luftydelse i henholdsvis de tre kontrolsektioner og de tre forsøgssektioner fra 30. juni
til og med 1. september. Data i perioden hvor den enkelte sektion blev rengjort er udeladt. Billede nr. 2341

 
Figur 3. Gennemsnitlig temperatur i henholdsvis de tre kontrolsektioner og de tre forsøgssektioner fra 30. juni
til og med 1. september sammenholdt med udetemperaturen. Data i perioden hvor den enkelte sektion blev
rengjort er udeladt. Billede nr. 2342

Lugtemission

I tabel 1 er vist lugtemissionen i forhold til luftydelsen i tre niveauer fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektionerne. Luftydelsen i forsøgssektionerne lå forholdsvist stabilt over døgnet i hele måleperioden om sommeren på ca. 6.000 m³/time, jf. figur 2, som følge af at jordkøle-varmeanlægget tempererede indsugningsluften. Dette resulterede i en gennemsnitlig lugtemission fra forsøgssektionerne om sommeren på 160 OUE/s/so (95 % konfidensinterval: 130 – 190).

I kontrolsektionerne varierede lugtemissionen afhængigt af luftydelsen, som var påvirket af udetemperaturen, jf. figur 2 og 3. Ved lav luftydelse i kontrolsektionerne, som forekom på tidspunkter med lav udetemperatur var der ingen forskel på lugtemissionen fra forsøgs- og kontrolsektioner. Ved den gennemsnitlige luftydelse i staldsektionerne i forbindelse med målinger af lugtemissionen om sommeren var der tendens til 23 % lavere lugtemission fra forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne (P=0,06). Til gengæld var der på varme dage med høj luftydelse i kontrolsektionerne en statistisk sikker 39 % lavere lugtemission fra forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne. Det var med jordkølevarmeanlægget dermed muligt at opnå en lavere lugtemission fra forsøgssektionerne på varme dage om sommeren i forhold kontrolsektionerne, som var ventileret traditionelt. Der blev ikke foretaget lugtmålinger i vinterhalvåret. Om vinteren vil luftydelsen i staldsektionerne generelt være lav som følge af lav udetemperatur, og derfor vil der ikke kunne forventes nogen forskel i lugtemissionen mellem forsøgs- og kontrolsektionerne, jf. tabel 1.

Tabel 1. Lugtemission i forhold til luftydelse fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner om sommeren.

Ammoniakemission

I figur 4 er vist ammoniakemissionen om sommeren fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektionerne i forhold til søernes opholdstid i farestalden. Ammoniakemissionen fra kontrolsektionerne om sommeren var gennemsnitlig 0,46 g NH3-N/time/so (95 % konfidensinterval: 0,42 – 0,50), mens den fra forsøgssektionerne var gennemsnitlig 0,40 g NH3-N/time/so (95 % konfidensinterval: 0,36 – 0,44). Set over måledagene var der tendens til 11 % lavere ammoniakemission fra forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne om sommeren (P=0,10). På grund af den lavere luftydelse i forsøgssektionerne blev der målt en statistisk sikker højere ammoniakkoncentration i disse i forhold til kontrolsektionerne. Ammoniakkoncentrationen målt i forsøgssektionerne om sommeren var gennemsnitlig 3,4 ppm (95 % konfidensinterval: 3,2 – 3,6) i forhold til kontrolsektionerne, hvor den gennemsnitlig var 2,3 ppm (95 % konfidensinterval: 2,1 – 2,6) (P<0,001).

Målingerne af reduktionen af lugt- og ammoniakemissionerne om sommeren i nærværende undersøgelse var dermed på niveau med en tidligere afprøvning i en slagtesvinestald, hvor indsugningsluften blev kølet med et køleanlæg, når ventilationsbehovet var over 50 %. I forsøgssektionen var lugtemissionen 33 til 47 % lavere i forhold til en kontrolsektion, som var traditionelt diffust ventileret. Ammoniakemissionen i slagtesvinestalden var samtidig 8 til 11 % lavere ved at køle indsugningsluften [4].

Over hele året som gennemsnit var ammoniakemissionen fra kontrolsektionerne 0,36 g NH3-N/time/so (95 % konfidensinterval: 0,33 – 0,39), mens den fra forsøgssektionerne var 0,34 g NH3-N/time/so (95 % konfidensinterval: 0,30 – 0,37). Set over året som gennemsnit var der ingen statistisk sikker forskel på ammoniakemissionen fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektionerne. Ammoniakkoncentrationen målt i forsøgssektionerne var gennemsnitlig over året 3,7 ppm (95 % konfidensinterval: 3,3 – 4,2) og højere end i kontrolsektionerne, hvor den gennemsnitlig var 3,2 ppm (95 % konfidensinterval: 2,7 – 3,6) (P=0,07).

Figur 4. Ammoniakemission om sommeren fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner i forhold til søernes
opholdstid i farestalden. Billede nr. 2343

Jordkøle-varmeanlæggets energiomsætning

I figur 5 er vist lufttemperatur henholdsvis før (udvendig side) og efter (indvendig side) varmeveksleren i afprøvningsperioden. Selvom der var flere dage i perioden om sommeren, hvor udetemperaturen var over 30 °C, var lufttemperaturen i indsugningsluften efter varmeveksleren altid under 20 °C. Figur 5 viser endvidere, at der skete en forvarmning af luften, når udetemperaturen var under 13 °C. Jordkøle-varmeanlægget var gennem året i stand til at holde temperaturen i indsugningsluften mellem 4,3 og 19,6 °C selvom udetemperaturen varierede mellem -4 og 32 °C.

Ud fra jordkøle-varmeanlæggets loggede data blev der til køling af indsugningsluften i afprøvningsperioden overført 27.200 kWh, mens der samlet set blev overført 14.800 kWh til forvarmning af luften. Anlæggets samlede elforbrug i samme periode blev registreret til 4.250 kWh svarende til 47 kWh pr. faresti. I appendiks figur A8 er vist anlæggets momentane køle-varmeeffekt i forhold til udetemperaturen.

I figur 6 er vist frem- og returløbstemperatur i jordkøle-varmeanlæggets vandkreds over året i afprøvningsperioden. Fremløbstemperaturen i anlægget varierede mellem 6 og 15 °C over året. Gennem foråret og sommeren steg temperaturen i vandet som følge af den varme udeluften tilførte vandet. Modsat faldt temperaturen i vandet gennem efteråret og vinteren som følge af den kulde luften tilførte vandet. Selvom temperaturen i vandet varierede gennem året var temperaturen på det samme niveau året efter, og der skete således ikke en forskydning af jordens temperatur.

Figur 5. Lufttemperatur henholdsvis før (udvendig side) og efter (indvendig side) varmeveksleren i afprøvnings-
perioden. Billede nr. 2344

Figur 6. Frem- og returløbstemperatur i jordkølevarmeanlæggets vandkreds over året i afprøvningsperioden.
Billede nr. 2345

Til ventilering af de seks farestaldssektioner blev der i afprøvningsperioden samlet set anvendt 40.750 kWh, jf. figur A9 i appendiks. I afprøvningsperioden blev der fra januar og indtil juni måned ventileret 9 % færre kubikmeter luft i de tre forsøgssektioner i forhold til de tre kontrolsektioner, jf. tabel A1 i appendiks. Fra juni måned, hvor der blev indlagt en begrænsning på den maksimale ventilationsydelse på 59 % i de tre forsøgssektioner, og resten af afprøvningsperioden, blev der ventileret 11 % færre kubikmeter luft i de tre forsøgssektioner i forhold til de tre kontrolsektioner. Ud fra den procentuelle fordeling af luftydelsen mellem forsøgs- og kontrolsektionerne kunne der beregnes en tilnærmet fordeling af elforbruget til ventilation over året svarende til 204 kWh pr. faresti i forsøgssektionerne og 249 kWh pr. faresti i kontrolsektionerne. Denne metode tager dog ikke højde for, at de sidste kubikmeter luft er mere energikrævende end de første på grund af stigende tryktab ved højere ydelse. Ligeledes ville forskellen i luftydelsen mellem forsøgs- og kontrolsektionerne over året have været større, hvis begrænsningen i den maksimale ventilationskapacitet var blevet indlagt ved afprøvningens start. Derved er det reelle elforbrug til ventilation formentlig lidt lavere i forsøgssektionerne og lidt højere i kontrolsektionerne.

I appendiks figur A10 er vist det kumulerede energiforbrug til gulvvarme i henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner i afprøvningsperioden. I forsøgssektionerne blev der samlet set anvendt 45.480 kWh svarende til 505 kWh pr. faresti pr. år. I kontrolsektionerne blev der samlet set anvendt 43.330 kWh svarende til 481 kWh pr. faresti pr. år. Energiforbruget til gulvvarme var således på samme niveau i forsøgs- og kontrolsektionerne, og jordkøle-varmeanlægget påvirkede ikke forbruget af gulvvarme. Der var ingen rumvarme i de seks sektioner, og det er derfor uvist, om jordkøle-varmeanlægget vil kunne påvirke et eventuelt forbrug af rumvarme.

Driftsproblemer

Ved afprøvningens start blev det konstateret, at der var utætheder på loftsrummet i de tre forsøgssektioner. Utæthederne betød, at der var et falsk luftindtag uden om varmeveksleren. En tryktest af loftsrummet dokumenterede, at op i mod 1/3 af den samlede ventilationsluft kom ind via utætheder ved maksimumventilation. Utæthederne forekom ved overgangene mellem loft og væg samt langs gavlen ved overgang mellem loftsrum og murværk. Der blev ligeledes konstateret utætheder ved overgang mellem stålspær og loftisoleringen. Alle utætheder blev forsøgt tætnet, og arbejdet var afsluttet den 28. april. Ny tryktest af loftsrummet dokumenterede efterfølgende, at det falske luftindtag var begrænset til maksimalt 10 % ved maksimumventilation, jf. appendiks figur A6. Tryktabet over varmeveksleren blev målt til 18 Pa ved maksimumventilation. Dette tryktab over varmeveksleren understregede vigtigheden af, at loftsrummet var tæt, så indsugningsluften blev ledt gennem varmeveksleren.

Umiddelbart efter afslutning af afprøvningsperioden var der strømafbrydelse i en elgruppe på ejendommen. Strømafbrydelsen betød, at jordkøle-varmeanlægget også blev afbrudt og dermed cirkulationspumpen til anlægget. Elgruppen var ikke koblet op på ejendommens alarmanlæg, hvorfor der gik flere dage, inden strømafbrydelsen blev opdaget. På samme tid var udetemperaturen under 0 ºC, og det betød, at vandet i varmeveksleren frøs til is og forårsagede at plastikrørene i varmeveksleren frostsprængte. Ved varmeveksleren var monteret en batteridrevet sikkerhedsventil, som blev reguleret af en GEO-Frostsikring styring, som skulle lukke vandet af varmeveksleren i tilfælde af strømafbrydelse ved lave udetemperaturer. Batteriet i GEO-Frostssikring var fladt, da strømafbrydelsen indtraf. Episoden understreger vigtigheden af at have et velfungerende alarmanlæg, som også fanger eventuelle strømafbrydelser på ejendommen. Ligeledes er det vigtigt, at sikkerhedsanordninger er korrekt monteret og driften af dem kontrolleres med jævne mellemrum.

Økonomi

Jordkøle-varmeanlæggets temperering af ventilationsluften i forsøgssektionerne resulterede i en begrænsning af ventilationsydelsen over året, hvilket medvirkede til en lavere emission af ammoniak og lugt om sommeren sammen med mindre varierende staldtemperatur i forhold til kontrolsektionerne. Totalt set blev der over året anvendt 45 kWh pr. faresti mindre til ventilation i forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne svarende til en besparelse på 34 kr. pr. faresti pr. år ved en el-pris på 75 øre/kWh. Modsat krævede jordkøle-varmeanlægget et elforbrug over året på 47 kWh pr. faresti svarende til 35 kr. pr. faresti pr. år, og omkostningerne var således højere end besparelsen vedrørende ventilationen. Forbrugsomkostninger ved at anvende jordkøle-varmeanlægget udgjorde således 1 kr. pr. faresti pr. år, idet der ingen varmebesparelse var ved at anvende jordkøle-varmeanlægget. Såfremt anlægget havde været indstillet til kun at cirkulere vandet i systemet ved en udetemperatur under 9 ºC og over 15 ºC i hele afprøvningsperioden og ikke kun i de sidste 3 måneder, ville elforbruget til cirkulationspumpen og dermed den samlede forbrugsomkostning have været mindre. I appendiks figur A11 ses, at stigningen i det kumulerede el-forbrug til cirkulationspumpen aftager efter, at der ændres i anlæggets indstilling.

Såfremt anlæg af tilsvarende størrelse bliver etableret i dag, vil det kræve en anlægsinvestering på 540.000 kr. (Kilde: MHJ ScanAirclean A/S). Forrentes og afskrives anlægsinvesteringen over 10 år med 5 % i rente svarer det til en årlig kapitalomkostning på 777 kr. pr. faresti.

Ved at temperere indsugningsluften med et jordkøle-varmeanlæg om sommeren var der som gennemsnit tendens til lavere lugtemission i forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne. På varme dage var der en statistisk sikker lavere lugtemission på 39 % fra forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne. Om sommeren var der tendens til lavere ammoniakemission fra forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne. Over hele året som gennemsnit var der ingen statistisk sikker forskel på ammoniakemissionen.

Anlægget var gennem året i stand til at holde temperaturen i indsugningsluften i forsøgssektionerne mellem 4,3 og 19,6 °C, selvom udetemperaturen varierede mellem -4 og 32 °C. Totalt set blev der over året anvendt 45 kWh pr. faresti mindre til ventilation i forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne svarende til en besparelse på 34 kr. pr. faresti pr. år. Modsat krævede jordkøle-varmeanlægget et elforbrug over året på 47 kWh pr. faresti svarende til 35 kr. pr. faresti pr. år og omkostningerne var således højere end besparelsen vedrørende ventilationen.
Forbrugsomkostninger udgjorde således 1 kr. pr. faresti pr. år, idet der ingen varmebesparelse var ved at anvende jordkøle-varmeanlægget. Forrentning og afskrivning af anlægsinvesteringen svarede til en årlig kapitalomkostning på 777 kr. pr. faresti.

I løbet af afprøvingsperioden opstod der driftsproblemer, der understreger vigtigheden af at have et velfungerende alarmanlæg, som fanger eventuelle strømafbrydelser. Ligeledes skal sikkerhedsanordninger kontrolleres med jævne mellemrum. Endelig er det for anlægsfunktionen vigtigt, at loftsrummet er tæt, så al ventilationsluft ledes gennem varmeveksleren. Der er på nuværende tidspunkt kun etableret ét anlæg i Danmark, hvilket gør at der er begrænsede erfaringer med anlægget i Danmark. Der er således behov for flere afprøvninger af anlægget, der kan dokumentere anlæggets reduktionseffektiviteter for lugt og ammoniak i andre staldtyper.

     
Deltagere
Gruppeleder Thomas Lund Sørensen, Videncenter for Svineproduktion
Statistikkonsulent Mai Britt Friis-Nielsen, Videncenter for Svineproduktion
Volontør Malene Jørgensen, Videncenter for Svineproduktion
Volontør Martin Leegaard Riis, Videncenter for Svineproduktion

Afprøvning: 923

        

Figur A1. Indretning af de seks farestaldssektioner. Billede nr. 2325 og 2335.

        

Figur A2. Jordkølevarmeanlægget bestod af 8 km PEL-slanger, som havde en diameter på 19,6 mm, der var nedgravet i en tilstødende mark i 4 meters dybde. I hver rende var der 4 parallelliggende slanger i jorden og den totale gravelængde var derfor 2 km. PEL-slangerne var inddelt i fire kredse, hvorved der var mulighed for at frakoble en kreds i tilfælde af brud. Billede nr. 2327 og 2326.

        

Figur A3. Slangerne blev lagt i jorden med en kædegraver. Slangelægningen tog en uge at udføre og kostede et sæt skær på maskinen. Der var i marken en del problemer med større sten, som det var nødvendigt at fjerne. Billede nr. 2329 og 2328.

        

Figur A4.  Jordkøle-varmeanlægget bestod af en 3,0 kW frekvensreguleret cirkulationspumpe som recirkulerede vandet mellem de 8 km PEL-slanger i jorden og varmeveksleren i gavlen af farestalden. Styringen til anlægget regulerede vandcirkulationen i forhold til frem- og returløbstemperatur i vandkredsen samt i forhold til lufttemperaturen målt på henholdsvis udvendig og indvendig side af varmeveksleren. Billede nr. 2331 og 2330.

 
Figur A5. Ved afprøvningens opstart blev der konstateret utætheder på loftsrummet ved de tre forsøgssektioner, som resulterede i et falsk luftindtag uden om varmeveksleren. For at undersøge graden af utætheder på loftsrummet blev der foretaget en tryktest af loftsrummet. I den forbindelse blev varmeveksleren afdækket med en presenning. Billede nr. 2332.

        

Figur A6. Billedet til venstre viser eksempel på utæthed i loftsrummet. Billedet til højre viser hvordan utætheden efterfølgende blev tætnet. Billede nr. 2334 og 2333..

 
Figur A7. Gennemsnitlig luftydelse i henholdsvis de tre kontrolsektioner og de tre forsøgssektioner i forhold til
antal uger i farestalden i perioden fra 30. juni til og med 1. september. Billede nr. 2346.

 
Figur A8. Anlæggets momentane køle-varmeeffekt i forhold til udetemperaturen. Billede nr. 2347.

Tabel A1. Procentuel fordeling af den samlede luftydelse gennem afprøvningsperioden på forsøgs- og kontrolsektionerne.

Figur A9. Kumuleret elforbrug til ventilation over året i de seks farestaldsektioner. Billede nr. 2348.

Figur A10. Kumuleret energi til gulvvarme over året i henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner. Billede nr. 2349.

Figur A11. Kumuleret elforbrug til jordkøle-varmeanlæggets cirkulationspumpe over året. Billede nr. 2350.