SAMMENDRAG

For at mindske trækgener fra vindpåvirkning i stalde med luftindtag fra vægventiler er der gennemført et udviklingsarbejde med henblik på at finde retningslinier for udformning af en effektiv vindafskærmning. Udviklingsarbejdet bestod dels af et modelforsøg med afprøvning af forskellige modeller for afskærmninger på et såkaldt vindbord i Luftfysisk Laboratorium på Forskningscenter Bygholm, dels afprøvning af den bedst fungerende vindafskærmning i praksis.

Resultaterne af modelforsøgene viste, at ensidigt luftindtag var mindre vindfølsomt end tosidigt luftindtag, at traditionelt udformede vindafskærmninger med en plade foran luftindtaget kun gav en lille reduktion af vindpåvirkningerne samt at to typer vindafskærm­ninger, dels en type udviklet i Holland, dels en nyudviklet type, kunne reducere vindpå­virkningerne væsentligt.

Afprøvning i praksis viste, at lufthastigheden gennem ventilerne uden vindafskærmning var stærkt afhængig af vindhastigheden. Ved vindstille vejr var lufthastigheden mellem 1,5 og 2 m/s stigende til 7-8 m/s ved en vindhastighed på 15 m/s. Ved den nyudviklede vindaf­skærmning var lufthastigheden mellem 1,5 og 2 m/s ved vindstille vejr stigende til 3-4 m/s ved en vindhastighed på 15 m/s.

Der kan opstilles følgende retningslinjer til udformning af en effektiv vindafskærmning:

Vindafskærmningens virkning kan finjusteres på følgende vis: Ønskes der en mindre trykforskel over luftindtaget på vindsiden, skal åbningsarealet i toppen øges og samtidig reduceres tilsvarende i bunden. Omvendt hvis trykforskellen ønskes forøget.

BAGGRUND

I Danmark er det hyppigst forekommende ventilationsprincip undertryksanlæg med luftindtag via regulerbare ventiler. Energi- og prismæssigt er dette princip de fleste andre ventila­tionsprincipper overlegent, men det har én væsentlig ulempe, det er meget følsomt overfor vindpåvirkninger. Pro­blemets omfang er ofte konstateret ved klimaundersøgelser under Den rullende Afprøvning. De viser, at træk forårsaget af vindpåvirkninger af luftindtaget, er en hyppig årsag til sygdoms- og produktionsproblemer som fx halebid.

En mulighed for at reducere vindpåvirk­ninger er at afskærme luftindtaget. De vindafskærmninger, der anvendes i dag, består typisk af en plade opsat foran luftindtaget. Ofte er denne type ikke tilstrækkelig til at løse et trækproblem. I nogle tilfælde har det været nødvendigt at ændre ventila­tionsprincippet til et mindre vindfølsomt, men også et mere energikrævende princip, fx ligetryks-anlæg.

Ved at udnytte luftstrømningsmæssige forhold omkring bygningen - at der er forskelligt tryk på væg- og tagflader - er det dog muligt at forbedre virkningen af en vindafskærmning. Vindafskærmninger efter dette princip er bl.a. forsøgt udviklet i Holland, se figur 1. Denne udformning har imidlertid nogle bygningsmæssige ulemper. Regnvand der løber over tagren­den, vil blive ledt ind mod væggen. Desu­den vil den kunne “fange” sne, der skrider ned af tagfladen. Endelig vil vindafskærm­ningen i langt de fleste tilfælde dække for vinduer i stalden.

Det var således projektets formål at ud­vikle en vindafskærmning, der var bedre end de hidtil anvendte.

Udviklingsarbejdet var opdelt i to faser:

Figur 1.Udforming af hollandsk vindafskærmning

MATERIALE OG METODE - FASE 1

I Luftfysisk Laboratorium på For­skningscenter Bygholm blev der op­bygget et vindbord, det vil sige et bord forsynet med en kraftig venti­lator, der kunne skabe en jævn luf­thastighed hen over bordet, se fi­gur 2. På dette bord var det muligt at simulere luftstrømninger omkring skalamodeller af bygninger og byg­ningsdele.

På vindbordet blev der opstillet en 1:10 skalamodel med gavlen mod vin­dbordets væg og vinkelret på vin­dretningen med følgende mål:

Modelbygningens midtersektion var udført i plexiglas. I begge sider af modellen var der en indsugnings­spalte med en højde på ca. 7 mm. Disse spalter simulerede indsug­ningsventiler. Udsugningen skete via en slange placeret i modellens kip.

Der blev foretaget lufthastighedsmålinger i følgende punkter:

          
Der blev målt lufthastigheder over en periode på 300 - 500 sekunder. Data blev opsamlet på en datalog­ger, og der blev efterfølgende be­regnet gennemsnit og spredning på data.

Desuden blev luftbevægelserne om­kring og inde i bygningen visuali­seret med røgprøver. Luftbevægel­serne blev dels optegnet, dels op­taget på video og efterfølgende behandlet elektronisk.

MATERIALE OG METODE - FASE 2

En slagtesvinebesætning med flere identiske staldsektioner med luf­tindtag via vægventiler, placeret tæt på overgang mellem væg og loft, blev udvalgt til afprøvning af den bedst fun­gerende vindafskærmning fra model­forsøget. Vindafskærmningen var opbygget af plader af hvidmalet vandfast krydsfiner, der blev fast­gjort til galvaniseret beslag. Der var 1,2 m mellem beslagene.

Staldindretning og opbygning af ventilationsanlæg fremgår af tabel 2. Bygningens placering i terræn er vist på situationsplanen i figur 3.

Der blev foretaget følgende registreringer:

Tabel 2. Fuldskalaforsøg: Staldindretning og ventilation

Desuden blev der opsat en vejrsta­tion til registrering af vind­hastighed og -retning, barometer­stand samt temperatur og luftfug­tighed. Vejrstation samt måleudstyr i stal­dene blev tilsluttet en datalogger med mulighed for fjernopsamling af data.

Ved regelmæssige besøg blev følgen­de foretaget:

            
De opsamlede data blev analyseret for at finde sammen­hænge mellem vindretning og vindhastighed samt lufthastigheden i luftindtagene i læ-/vindside med­/uden vindafskærmning.

Figur 3. Situationsplan: Forsøgsstaldens placering i forhold til det omgivende terræn.

RESULTATER OG DISKUSSION - FASE 1

Fra forsøg med forskellige udform­ninger af vindafskærmninger og byg­ningsudformninger blev der uddraget, at:

             
Vindafskærmningen vist i figur 4 var udformet på følgende vis:

Figur 4. Udformning af den nyudviklede vindafskærming.

RESULTATER OG DISKUSSION - FASE 2

Afprøvningen af den nyudviklede vindafskærmning viste, at den var i stand til at reducere vindpåvirk­ningerne af ventilationsanlægget markant. Til analyse af data blev der udvalgt en periode på cirka fire dage, hvor luftretningen for­trinsvis var vestlig ved vind­hastigheder over 5 m/s, se appen­diks A.

Figur 5 viser den målte lufthastig­hed gennem ventilerne i vindsiden i forhold til vindhastigheden målt over kippen (fri vind). Ved vind­stille vejr afhang lufthastigheden gennem ventilerne kun af undertrykket i stalden. For de to staldsek­tioner medførte undertrykket en lufthastighed på 1,5-2 m/s.

Ved vindhastigheder op til 8-9 m/s var lufthastigheden gennem ventilen med vindafskærmning fortsat kun 1,5-2 m/s. Derimod steg lufthastig­heden gennem ventilen uden vindaf­skærmning til 4-5 m/s.

Ved endnu højere vindhastigheder steg lufthastigheden gennem venti­lerne i såvel sektionen uden vin­dafskærmning som sektionen med vin­dafskærmning. Ved en vindhastighed på 16 m/s var vindhastigheden gen­nem ventilen uden vindafskærmning således ca. 7 m/s, mens den var 3,5-4 m/s for ventilen med vindaf­skærmning.

Det kan konkluderes, at den nyud­viklede vindafskærmning giver en markant reduktion af vindpåvirknin­ger af luftindtaget i forhold til ingen vindafskærmning. En udbredt anvendelse af den nyudviklede vindafskærmning vil kræve en væsentlig billigere afskærmning end den etab­lerede prototype, der kostede 18.000 kr i materialer plus 9.000 kr i opsætning til én sektion med 320 sti­pladser.

Ved optimering af materialer og konstruktion samt design - gerne en konstruktion, hvor tagudhæng og vindafskærmning udgør en helhed - skulle det være muligt at udforme en pæn, prisbillig og effektiv vindafskærmning. Afskærmningen skal udformes som vist i figur 4 og overholde følgende retningslinjer:

Vindafskærmningens virkning kan finjusteres på følgende vis: Ønskes der en mindre trykforskel over luf­tindtaget på vindsiden, skal åb­ningsarealet i toppen øges og sam­tidig reduceres tilsvarende i bun­den. Omvendt hvis trykforskellen ønskes forøget.

Figur 5. Lufthasitghed gennem ventil i vestsiden med/uden vindafskærmning i forhold til vindhastighed

REFERENCE

Brandsma, C. 1976. Influence of the outside climate on the ventilation of piggeries. Publikatie 7 4. Instituut voor Mechanisatie, Arbeid en Gebouwen, IMAG Wageningen.

APPENDIKS

Figur 6. Registreringer foretaget i uge 34.