Styring af luftbevægelser i stalde

Træk er et væsentligt problem ved vinterventilation af stalde. Ofte skyldes træk en forkert udformning og indregulering af ventilationsanlægget eller manglende mulighed for at styre den kolde indblæsningsluft på en hensigtsmæssig måde. Et skridt på vejen til at løse disse problemer kan være at definere en styringsalgoritme, som kan implementeres på de klimacomputere, som findes i mange stalde. Dette er søgt gjort i et nyligt afsluttet forskningsprojekt ved Afdeling for Jordbrugsteknik og Produktionssystemer.

To variabler

Styringsalgoritmen beregner luftstrålens forløb fra indsugningsventilerne til dyrenes opholdszone ved at regulere det tryk som ventilationsanlægget skaber i stalden. Algoritmen indeholder to variable, som skal løbende måles: staldtemperaturen og trykket (figur 1). Staldtemperaturen måles i et repræsentativt sted i stalden, oftest midt i stalden. Trykket måles som forskellen mellem indetrykket og udetrykket ved en indsugningsventil. Den ønskede staldtemperatur indstilles af staldpersonalet. Det nødvendige tryk beregnes ud fra afprøvningsresultater for ventilen så den ønskede kastelængde kan opnås. Fysisk sker det ved at afbalancere den nedadbøjede bane som skyldes den kolde indsugningsluft mod den hastighed, som luften suges ind med. For at opnå et godt resultat blev luftstrålens udbredelse styret ved hjælp af fuzzy-logik.

Som indgangsvariabel blev snorvandringen benyttet som udtryk for ventilåbning endvidere blev styrespænding til ventilator og til ventilatorspjæld benyttet som udtryk for undertryk i stalden. Når disse variable var definerede som kendte størrelser, kunne staldtemperatur og tryk og dermed luftstrålen fra ventilen beregnes.

Afprøvning af algoritmen

Styringsalgoritmen blev afprøvet i et pilot eksperiment i en slagtesvinestald med en klimacomputer, der styrede et hybridanlæg med naturlig ventilation (NV) om sommeren og mekanisk undertryk (MV) om vinteren. Bygningen var 11 m bred og 20 m lang med 3 m høje sidevægge og 20 grader taghældning. Vægventilerne var placeret 1.75 m over gulvet i begge langvægge. Der var åben kip for NV og udsugningsskorsten for MV. Når der blev anvendt hybridanlæg i stalden var det for at udnytte NVs lille energiforbrug i varme perioder med stort ventilationsbehov (sommer) og at modvirke problemer med for lille indsugningshastigheder i kolde perioder (vinter). Hovedopgaven for reguleringen var at sikre, at staldtemperaturen og luftbevægelserne i stalden ikke ændrede sig ved omskiftning fra det ene til det andet system.

I forsøgsstalden blev staldtemperaturen reguleret automatisk. Klimacomputeren afpassede ventilationsluftmængden for at holde den indstillede staldtemperatur og indsugningshastigheden for at holde den ønskede kastelængde. I forsøget blev der fokuseret på perioder med jævnlige skift mellem NV og MV. Luftstrålens bane blev registreret ved at fotografere udeluften ved hjælp af røgtilsætning. Forsøget varede fire vintermåneder, men på grund af en mild vinter blev der kun registeret få omskiftninger mellem de to systemer.

Muligt at styre staldtemperaturen

Når udetemperaturen ændrede sig ændredes både luftfordeling og staldtemperatur. Ved udetemperaturer på ÷2 °C opstod der udprægede trækzoner i stalde ved NV. Ved at skifte fra NV til MV ved +2 °C kunne trækforholdene undgås. Et typisk eksempel på strømningsforholdene ved omskiftningen er vist i figur 2. Luftstrålen nåede ind til midt i stalden når forholdet mellem ventilåbning (i % af fuld åben) og ventilationsluftmængde (i % af max. ydelse) blev sat til 0.25. Under de samme forhold var det ikke muligt at undgå, at luftstrålen slog ned i stierne.

Staldtemperaturen i den samme periode er vist i figur 3. Klokken 15.00 skiftede systemet fra NV til MV, hvorved kipåbningen blev lukket og udsugningsventilatoren startet. Ved omhyggelig tilpasning af trykforholdene og ventilåbningerne kunne staldtemperaturen holdes konstant under omskiftningen.

På grund af den milde vinter kunne der ikke opnås tilstrækkeligt mange skift til at teste styringsalgoritmen tilstrækkeligt. De indsamlede data tyder dog på, at det er muligt at kontrollere skift mellem NV og MV uden ændring i staldtemperatur.