Ventilationsprincipper i slagtesvinestalde

SAMMENDRAG

Følgende ventilationsprincipper blev sammenlignet i to slagtesvinebe­sætninger:

- Luftindtag via loftventiler

- Diffust luftindtag via mineraluld

Der blev ikke fundet forskelle mht. til sundhed og produktionsresultater. Energifor­bruget varierede fra 6,7 til 11,8 kWh pr. produceret slagtesvin. Forskellen i forbrug skyldtes hovedsagligt ventilatorernes specifikke ydelse og ikke ventilationsprin­cippet. Registreringer af luftfugtighed, ammoniak- og kuldioxidkoncentration viste ingen forskelle mellem de to ventilationsprincipper.

Over en tre års periode blev luftgennemgangen i det diffuse luftindtag reduceret. Ved et undertryk på 30 Pa var det hhv. 15,9 og 8,0 pct. i de to besætninger. Idet ­undertrykket øges i takt med at modstanden i luftindtaget øges, er nedgangen i ventilationsan­læggets ydelse derimod beskeden, 1-3 pct. afhængig af ventilatortype. Holdbarheden er mere end ti år forudsat, at ventilationsan­læggets ydelse dimensio­neres 10 pct. højere end normen.

Forskningscenter Bygholm foretog temperaturmålinger i stald- og loftrum. I de koldeste perio­der var der betydelig større temperaturforskelle i stalde med diffust luftindtag end stalde med loftventiler. Ved høje udetemperaturer var forskellen ubetydelig. I loftrummet var der en kraftig lagdeling ved solopvarmning, ved kippen op til 9 ºC højere end udetemperaturen mod kun godt 2 ºC umiddelbart over luftindtaget. Ved korrekt udformning af åbningerne til loftrummet er det ikke nødvendigt at isolere tagfladen ved slagtesvinestalde.

I brede slagtesvinestalde med gitterspær er både loftventiler og diffust luftindtag via mineraluld anvendelige ventilationsprincipper. Ved begge principper skal der være et åbningsareal til loftrummet på 1,5-3 cm² pr. m³/time ved maksimum­sventilation. Ved diffust luftindtag skal der være ensartet belægning i stalden. Undertrykket bør være 20-30 Pa ved maksimumsven­tilation, og ­luftindtaget skal afdækkes langs vægge og rundt om udsugningen.

BAGGRUND

Der er i de senere år etableret mange brede slagtesvinestalde med gitterspær. I denne staldtype vælges det ofte at tage luften ind over loftrummet og herfra ned i stalden, bl.a. via loftventiler. Med gitter­spærskonstruk­tionen er der også introdu­ceret ventilationsprin­cipper, hvor luften indtages diffust via loftisolerin­gen.

Det var afprøvningens formål at sammen­ligne luftindtag via loftventiler med diffust luftindtag via mineraluld mht. staldklima, produktion og sundhed. Desuden var formålet at vurdere tilstopningen af diffust luftindtag samt staldklimaet i sommer­perioden, når luften blev taget fra et lof­trum med uisoleret tagflade.

MATERIALE OG METODE

Afprøvningen blev gennemført i to slagtes­vinebesætninger over en periode på 2½ år. Staldindretning og produktionsforhold fremgår af tabel 1.

Tabel 1. Produktionsforhold og staldindretning
	Besætning A	Besætning B
Sundhedsstatus Antal sektioner i forsøg Sektionernes mål, m Loftkonstruktion Antal stipladser pr. sektion Antal grise pr. sti Stidimensioner, m Gulvudformning Gyllesystem Fodring Fodringstrategi	MS 4 12,0 x 10,3 x 2,6 gitterspær 192 16 4,8 x 2,0 fuldspaltegulv vacuumudmugning vådfoder restriktiv	MS 4 11,5 x 12,3 x 2,6 gitterspær 216 18 5,8 x 1,9 fuldspaltegulv vacuumudmugning vådfoder restriktiv

Beskrivelse af ventilationsanlæggenes opbygning fremgår af tabel 2.

Tabel 2. Ventilationsanlæggenes opbygning
	Besætning A			Besætning B
	Loftventiler	Diffust luftindtag	Loftventiler		Diffust luftindtag
Luftindtag Type Antal Placering Luftretning	Skov DA 30K 24 Ved indervæg Mod inspekt.gang	75 mm Glasuld B 42 + fibertex type 3267 Hele loftsfladen *)	Fristamat RVA-700 30 Ved inspekt.gang Mod indervæg		100 mm Glasuld B 42 + fibertex type 3267 Hele loftsfladen *)
Luftafgang Type Spjæld Antal Specifik ydelse	Skov ECT 632-6 Drejespjæld 2 23.700 m³/kWh, 0Pa	Skov ECT 632-6 Drejespjæld 2 23.700 m³/kWh, 0Pa	Fristamat ADO-618 K Klapspjæld 2 33.700 m³/kWh, 0Pa		Fristamat ADO-637 K Klapspjæld 2 23.600 m³/kWh, 0Pa
Styring Styringsenhed Følgestyring Trækstation 1 Trækstation 2	Skov DOL 30 T DOL 71A DA 11 standard	Skov DOL 30 T DOL 71A DA 11 standard	Fristamat ME-110D   ELSA 400 S ELSA 15-S **)		Fristamat ME-110D   EL­SA 30-S
Ydelse Pr. stiplads	ca100 m³/t v -10 Pa ***)	121 m³/time v.-20 Pa	89 m³/time v.-10 Pa ****)		92 m³/time v.-30 Pa
Åbningsareal Tagudhæng Gavlender	1,3 cm² pr. m³/time ved maks. vent. Ingen åbninger			2,5 cm² pr. m³/time ved maks. ventilation 0,8 cm² pr. m³/time ved maks. ventilation

*)	Afdækning af luf­tind­tag: 30 cm langs vægge, 15 cm under spærfod og 2 x 2 m om­kring ud­sugning
**)	I begyndelsen af afprøvningen blev ventilationsanlægget udbygget med en ekstra trækstation for at få et bedre ­samspil mellem luftindtag og -afgang, bl.a. fordi luftafgangens ydelses­karakteristik var dårlig pga. klapspjældet.
***)	Den maksimale spænding til ventilatorerne blev reduceret for at mindske anlæggets ydelse og derved forbedre samspillet mellem luftindtag og afgang samt at sænke antal luftskifte pr. time ved maksimum ventilation.
****)	Ventilatorerne af typen ADO-637K blev ved starten ombyttet med ADO-618K for at reducere anlæggets ydelse og derved forbedre samspillet imellem luftindtag og -afgang samt at sænke antal luftskifte pr. time ved maksimum ventilation.

Figur 1. Besætning B: Plan og tværsnits­tegning samt placering af temperaturfølere

I besætning B indgik der et tredje ventilationsprincip - loftventiler med diffus fordeling af typen Fristamat Rega 500. På grund af proble­mer med træk blev dette luftindtag ud­styret med regulerbare klapper og senere med mekanisk regulerings­udstyr. Det var dog stadig ikke muligt at opnå en tilfreds­stillende luftfordeling. Det blev derfor besluttet at lade Rega 500 udgå af af­prøv­ningen og udskifte den med en nyudviklet loftventil, Fristamat Rosita 1400. Rega 500 er udgået af ventilations­firmaets pro­duktpro­gram.

Der blev registreret daglig tilvækst, foder­forbrug, kødprocent og behandlinger mod luft­vejslidelser, diarré, ledbetændelse og halebid samt energifor­brug til ventilation.

Ved hvert besøg i besætning A og B, hhv. hver måned og hver 14. dag, blev der foretaget følgende registreringer:

- Temperatur og relativ luftfugtig­hed ude, i staldrum og i loftrum

- Luftfordeling ved hjælp af røgprøver

- Ammoniak- og kuldioxidkon­centration

- Indfygning af sne

I hver stald med diffust luftindtag var der i loftsfladen etableret to udskiftelige ele­menter på 1m x 1m. Disse var opbygget med glasuld og Fibertex svarende til det diffuse luftindtag. Én gang årligt blev luftgennem­gangen i relation til trykfor­skellen målt på Forskningscenter Byg­holms prøvestand.

Forskningscenter Bygholm gennemførte følgende undersøgelser:

1.

Temperaturfordeling i staldrum. I en vinter- og en sommerperio­de blev der i besætning A fore­taget registreringer af tempera­turen i to staldafsnit med hhv. loftventiler og diffust luftindtag. De tre følere i hvert afsnit var placeret 1,2 m over gulv hhv. midt i stalden, ved ydervæg og mod midtergang.

2.	Solopvarmning af loftrum i sommerperioden. I perioden 1. til 14. august 1991 blev der i besætning B gennemført en undersøgelse af temperatur­forde­lingen i loft- og staldrum. Der blev foretaget målinger hvert femte minut i de punkter, der er skitseret i figur 1.

RESULTATER OG DISKUSSION

Produktionsresultater, sundhedsregistrerin­ger og energiforbrug er vist i tabel 3. Der blev ikke fundet statistisk sikre forskelle med hensyn til til produktion og sundhed.

Tabel 3. Produktionsresultater, sundhedsregistreringer og energiforbrug
	Besætning A			Besætning B
	Loftventil	Diffust luftindtag	Loftventil		Diffust luf­tind­tag
Antal hold Producerede svin Vægt ved ind­sættel­se, kg FEs pr. gris pr. dag Daglig tilvækst, g FEs pr. kg til­vækst Kødprocent Døde og kas­sere­de, pct. Brysthindear, pct. Behandlinger mod luftvejslidelser Halebid, pct. Energiforbrug, kWh pr. prod. gris	21 3671 34,1 2,16 751 2,88 57,9 1,8 1,1 3,0 2,0 11,5	20 3512 34,2 2,16 751 2,88 57,9 1,9 1,2 3,8 2,9 11,8	16 2814 30,9 2,28 752 3,03 59,0 2,8 7,7 4,4 1,1 6,7		18 3000 31,1 2,32 760 3,03 58,9 2,8 6,4 6,4 3,4 10,2

I besætning A var energiforbruget ens ved de to ventila­tionsprincipper. Forskel­len i besætning B må tillægges en forskel i ventilatorernes specifikke ydelse, der er angivet i tabel 2. Ventilatorer af typen Skov ECT 632-6 og Fristamat ADO-637K har samme specifik­ke ydelse, men der blev dog registreret et lidt større energi­forbrug ved Skov end ved Fristamat-venti­latorer­ne. Dette skyldes formodentligt, at luftydelsen pr. stiplads var højere i be­sætning A end B.

I besætning B blev der i stalden med loftventiler registreret det mindste energi­forbrug. Dette tillægges en høj specifik ydelse ved ventilatorerne Fristamat ADO 618K.

Der var en årstidvariation i energiforbru­get til ventilation. Forbruget pr. produ­ceret gris var ca. 2 kWh mindre i vinter­perioden og større i som­merperioden end angivet i tabel 3.

Luftfordeling

Bortset fra stalden med loftventiler i be­sætning B foretrak grisene at gøde ved inspektions­gangen og at have hvileområde ved indervæggen. Dette stemte godt over­ens med røgprøver, der viste, at den indtagne luft både ved diffust luftindtag og ved loftventiler - placeret ved indervægge­ne - faldt ned ved inspektions­gangen. I besætning B, hvor loftventilerne var pla­ceret over midtergangen, trak luften ned ved indervæggene. I disse stalde gødede grisene ved indervæggene og havde hvile­område ved inspektionsgangen.

Luftgennemgang i mineraluld

Tidligt i afprøvningen kunne der regi­streres en mørkfarvning på isoleringslagets overside ved det diffuse luftindtag, idet støvpartiklerne i udeluften blev optaget i glasulden. Efter 3 år var glasulden ved diffust luftindtag blevet meget mørk, mens glasulds-isoleringen ved loftventilerne stadig var gul som på etableringstidspunk­tet. Et snit gennem glasulden viste, at størstedelen af støvet blev opsamlet i de øverste lag, og at glasulden stadig var gul på undersiden.

Det fremgår af figur 2 og 3, at luftgen­nemgangen blev reduceret i afprøvnings­perioden i forhold til etablerings­tidspunk­tet. Reduktionen var forholdsvis størst ved små trykforskelle. En mulig forklaring herpå er, at de store porer i mineralulden, hvor størstedelen af luften passerer i be­gyndelsen, tilstoppes hurtigere end de små porer.

Figur 2.

Reduktion i luftgennemgang via 75 mm glasuld B 42 + Fibertex over en tre års periode. Søjlerne er gennemsnit af målinger på fire elementer med diffust luf­tindtag.

Figur 3.

Reduktion i luftgennemgang via 100 mm glasuld B 42 + Fiber­tex over en tre års periode. Den første periode dækker dog kun over 8 måneder. Søjlerne er gennemsnit af målinger på fire elementer med diffust luftind­tag.

En forholdsvis stor reduktion ved små trykforskelle er ingen forringelse, idet en øget trykforskel fremmer en ensartet luftfordeling i stalden ved lav ventilations­grad.

En reduktion af ydelsen ved maksimum ventilation er derimod uønsket. Ved en trykforskel på 30 Pa, der er almindeligt i stalde med diffust luftindtag, blev der i besætning A og B registreret en reduktion på hhv. 15,9 pct. og 8,0 pct.

Forskellen kan bl.a. skyldes:

-	Besætning B blev startet fire måneder efter besætning A, hvorfor det første år i besætning B kun dækker otte måneder
-	En mindre mineraluldstykkelse i besætning A end i B betyder, at den samme støvmængde reducerer luftgennemgangen relativt mere i besætning A end i B.

En reduktion i luftgennemgangen på 8 pct. betyder ikke, at ventilationsanlæggets ydelse reduceres tilsvarende. Ventilatorer­ne vil øge undertrykket, hvorved der kun bliver en beskeden reduktion i ventila­tionsanlæggets samlede ydelse.

Hvis luftgennemgangen reduceres med 8 pct. ved 30 Pa i en stald med en tryksvag/trykstærk ventilator, der maksimalt kan præstere et undertryk på hhv. 100 Pa og Pa, vil ventilations­anlæggets ydelse kun reduceres med 1-1½ pct. - størst reduktion ved en tryksvag ventilator.

Ved en reduktion på 16 pct. i luftgennem­gang, vil ventilationsanlæggets samlede ydelse reduceres med 2 og 3 pct. ved hhv. en trykstærk og en tryksvag ventilator.

Ved dimensionering af diffust luftindtag via mineraluld kan luftydelsen i relation til undertrykket bestemmes ud fra figur 4.

Figur 4.

Luftgennemgang ved opsætning og efter 3 år for hhv. 75 og 100 mm glasuld B 42 + Fibertex.

Vurderet ud fra den tendens, der er i reduktion af luftgennemgang, skulle det være muligt at have tilstrækkelig ventila­tionsydelse efter 10 år, forudsat at tilstop­ningen ikke fremskyndes af meget støvede forhold. Fx i områder med hyppige sand­storme eller loftrum der er forbundet med foderblanderum.

For at kompensere for den løbende til­stopning af luftindtaget bør ydelsen dimen­sioneres 10 pct. højere ved diffust luftind­tag end ved et traditionelt anlæg. Isolerin­gen bør ligeledes udlægges i to lag og i forbandt, således at det øverste lag kan udskiftes samt at uhindret luftpassage imel­lem mineraluldsbatts'ene undgås.

Holdbarhed

Det diffuse luftindtags underbeklædning, Fibertex'en, blev specielt i besætning B meget mørk og beskidt forårsaget af bl.a. fluer. Umiddelbart fremstod disse stalde som mørke og mere uhygiejniske end sektionerne med loftventilerne. Et diffust luftindtag bør derfor opbygges med en lys underbeklædning, der kan vaskes.

Klimaregistreringer

Som det fremgår af tabel 4, har de to ventilationsprin­cipper ikke givet anledning til forskelle i  staldklimaet. Derimod har andre forhold påvirket staldklimaet:

Temperatur- og luftfugtighedsmålinger

En analyse af ude- og indeklimadata viser, at den registrerede luftfugtighed ligger meget højere end forventet ud fra en beregnet varme- og fugtbalance. Uover­ensstemmelse må i høj grad tillægges fordamp­ning af vand fra specielt gylle­overfladen, idet isoleringsgraden var god. I både besætning A og B var der kun én ydervæg og loftsfladen var isoleret med 125 mm mineraluld.

Den overtemperatur, der blev registreret i stalden ved maksimumventilation, lå typisk 1-2 ºC lavere end det der kunne forventes ud fra gængs dimensioneringsgrundlag. Dette kan også forklares ved, at en be­tydelig del af grisenes varmeproduktion går til fordampning af vand i stedet for at hæve staldtemperaturen.

Tabel 4. Klimaregistreringer: Gennemsnit af målinger
	Besætning A			Besætning B
	Loftventil	Diffus	Loftventil		Diffus
Antal målinger Belægning Antal grise Vægt, kg Udeklima Temperatur, ºC Relativ luftfugtighed, pct Indeklima Temperatur, ºC Relativ luftfugtighed, pct Luftkvalitet Kuldioxid, ppm Ammoniak, ppm	25   170 62   10,8 72   19,6 67   1500 11	26   173 64   11,0 72   20,0 67   0 10	56   165 60   11,5 -   19,4 69   1400 9		55   177 60   11,7 -   19,8 71   1400 9

Ammoniak- og kuldioxidkoncentration

En analyse af registreringerne viser, at der som forventet er en meget stor årstids­variation. I sommerperioden ved maksi­mumventilation lå kuldioxid- og ammoni­akkoncentrationen typisk på hhv. 800-1000 ppm og 4-6 ppm. I vinterperioden var koncentrationen typisk hhv. 1500-2500 ppm og 12-20 ppm. Målingerne ligger på niveau med det, der registreres i tilsvaren­de stalde.

Få gange i vinterperioden, specielt når de fleste grise i en sektion var leveret til slagtning, blev der registreret høje ammo­niak­koncentrationer. Det skyldes en lav ventilations­grad som følge af en lav be­lægning.

Styring af ventilationsanlæg

Ved styringsenheden Fristamat ME-110 i besætning B var der problemer med, at Xp-båndet til spjæld- og ventilatorstyrin­gen ændrede sig med tiden. Desuden var der ofte uover­ensstemmelse mellem tem­pera­turen ved føleren og temperatur ifølge displayet. Styrings­enheden produceres ikke mere.

Indfygning af sne

Der var ikke problemer med indfygning af sne på loftrummet, men der var også kun milde vintre i afprøvningsperioden. De få gange, der blev registreret indfygning af sne, blev de største mængder registreret i besætning B. Det tillægges, at åbnings­arealet til loftrummet var mellem to og tre gange større end i besætning A.

Temperaturfordeling i staldrum

Gennemsnit af målinger foretaget i hhv. en kold vinteruge og en varm sommeruge er vist i figur 5.

I vinterperioden var der op til 3 ºC større forskel i temperaturen imellem målepunkterne i stalden med diffust luftindtag end i stalden med loft­ventiler. I sommerperio­den var der kun små forskelle.

Ud fra luftstråleteorien skal der også forventes mindre temperatur­forskelle ved en traditionel luftfordeling via luftstråler end ved en diffus luftfordeling. Det skyl­des, at luftstråler medriver og opblander staldluften mere end en diffus luftforde­ling.

Solopvarmning af loftrum

Overtemperatur i loftrum:

Der blev regi­streret en kraftig lagdeling af luften i loftrummet ved solopvarmning. I kippen var temperaturen op til 9 ºC højere end udenfor, mens over­temperaturen umiddel­bart over isoleringen kun var 2,3 ºC på samme tidspunkt. I 1,0 m's højde var over­temperaturen 3,9 ºC.

Temperaturen i luftindtag:

Generelt var det vanskeligt at skelne temperaturen i luftindtaget fra udetemperaturen. I loftven­tilerne, placeret ud mod ydervæggen, var temperaturen overraskende la­vere end eller på niveau med udetemperaturen. I loftven­tilerne placeret midt i bygningen blev der registreret op til 1,6 ºC i overtemperatur.

Staldtemperatur:

På trods af solopvarm­ning af loftrum og høje udetemperaturer blev der kun registreret en bemærkelses­værdig lille overtemperatur i staldrummet. Ved den højeste udetemperatur i perioden på 26 ºC var overtemperaturen således mindre end 1 ºC, mod forventet 2-3 ºC ud fra det anvendte dimensioneringsgrundlag.

Det kan konkluderes, at luftindtag via loftrum, der er udformet som i besætning B, kun får en ringe indflydelse på stald­klimaet i sommerperioden. Det er således ikke nødvendigt at isolere tagfladen ved korrekt dimensionering af åbningerne til loftrummet.

I brede slagtesvinestalde med gitterspær er både loftventiler og diffust luftindtag via

mineraluld anvendelige ventilationsprin­cipper. Ved begge principper skal der være åbningsareal til loftrummet på 1,5-3 cm² pr. m³/time ved maksimum­sventila­tion. Hvis der vælges diffust luftindtag via mineraluld, skal følgende opfyldes: Under­trykket bør være 20-30 Pa ved maksimum­sven­tilation, belægningen skal være ens­artet fordelt i stalden, ­luftindtaget skal afdækkes langs vægge og rundt om ud­sugningen.

Figur 5. Temperaturforskelle i stalden med loftventiler sammenlignet med diffust luftindtag

REFERENCER

Strøm, J. S., Zhang, G. & Morsing, S., 1993: Supply temperatures for Ceiling inlets taking air from an attic with uninsu­lated roof. Livestock environment IV. Fourth International Symposium. Universi­ty of Warwick. Coventry. England. 6-9 July.