ontwerpelementen van ventilatiesysteem voor kraamstal

Als centrale voorziening die de upstream- en downstream-activiteiten op een varkenshouderij met elkaar verbindt, moet het ventilatiesysteem van het kraamhuis zo zijn ontworpen dat het voldoet aan de milieu-eisen van zeugen en tegelijkertijd tegemoetkomt aan de behoeften van biggen.

In de praktijk vormt het ventilatiesysteem van het kraamhuis een wederzijds beperkende omgeving: zeugen zijn warmtegevoelig, terwijl biggen koudegevoelig zijn. Het coördineren van deze productieomgeving is cruciaal voor de lactatie van zeugen, de postpartum-bronst, de daaropvolgende groei en conditie van biggen, de overleving van biggen na het spenen en zelfs de algehele jaarlijkse prestaties van het veestapel. Op basis van de wederzijdse beperkingen tussen zeugen en biggen worden hieronder de ontwerpelementen van ventilatiesystemen voor kraamhuizen geïntroduceerd en geanalyseerd.

Ventilatiemodi:

1. Ventilatie van kraamhokken kan worden georganiseerd als overdruk, onderdruk, gelijke druk (of lichte overdruk) of natuurlijke ventilatie. Overdruk- en gelijke drukmodi (of lichte overdruk) zijn geschikt voor gefilterde systemen; er zijn ook onderdrukmodi die worden gebruikt met filtratie. Natuurlijke ventilatie is van toepassing op traditionele onafhankelijke gebouwen en komt tegenwoordig minder vaak voor in moderne boerderijen. Dit artikel introduceert voornamelijk het gangbare niet-gefilterde onderdruksysteem voor ventilatie van kraamhokken.
2. Bij ongefilterde onderdruk verschillen de toevoermethoden: daktoevoer, verdampingspadgekoelde daktoevoer en een gecombineerde dak- plus pad-longitudinale (tunnel)toevoermodus. In de koude noordelijke regio’s van ons land, waar de hoge buitentemperaturen in de zomer niet hoger zijn dan of slechts licht hoger zijn dan 30 °C, kunnen dakinlaat- of padgekoelde dakinlaatmodi worden gebruikt. In andere regio’s met hete zomers is een gecombineerde dak- plus pad longitudinale inlaat (of padgekoelde dakinlaat) aan te raden. Deze modus vereist thermische isolatiematerialen voor zowel het dak als het verlaagde plafond en moet zorgen voor voldoende ventilatievolume in overeenstemming met de lokale omgeving.

Gebouwstructuur en indeling van de stallen:

1. Het ontwerp van de ventilatie voor kraamhokken kan niet los worden gezien van de bouwstructuur en de indeling van de stallen. Hierbij moet rekening worden gehouden met de omvang van het bedrijf, het terrein, de investeringskosten, het productieritme, de omloopsnelheid van de varkens en andere factoren. Moderne boerderijen maken doorgaans gebruik van aaneengesloten gebouwontwerpen met een workflow van “groot gebouw, kleine eenheden, alles in, alles uit”. De overspanning van stallen is meestal minder dan 30 m. Bij grotere zeugenbedrijven kunnen, om ruimte te besparen, twee stallen met een overspanning van meer dan 20 m worden gecombineerd tot één kraamstal met een overspanning van 50 m, waarbij de kraameenheden symmetrisch langs een centrale gang zijn gerangschikt.
2. Voor de indeling van de hokken wordt bij gebruik van verdampingsmatten voor longitudinale (tunnel)ventilatie tijdens hete zomers aanbevolen dat elke rij niet meer dan 12 of 13 hokken telt, omdat temperatuurverschillen tussen de uitlaat- en inlaatuiteinden van invloed zijn op de lactatie van zeugen aan het einde van de rij en de volgende bronst. Dit verschil ontstaat omdat het afzuigvolume en de windsnelheid in het kraamhuis niet te groot mogen zijn, om koude stress bij zogende biggen te voorkomen, terwijl er toch ruimte moet zijn voor zogende zeugen. Daarom zijn de overspanningen voor tunnelventilatie relatief kort. Wanneer elke rij meer dan 14 hokken telt, wordt de modus met koelpad-dakluchtinlaat aanbevolen, omdat in die modus de luchtinlaatopeningen gelijkmatig verdeeld zijn over het verlaagde plafond tussen de kraamhokken, waardoor er geen dode zones ontstaan en het contact van de kudde met de verse lucht wordt verbeterd.
3. Ongeacht de bouwstructuur of de indeling van de hokken moet het gebouw goed worden afgedicht en moeten, indien mogelijk, geïsoleerde bouwmaterialen met goede thermische eigenschappen worden gebruikt.

Klimaattemperatuur en luchtkwaliteit:

1. Nadat de ventilatiemodus, de bouwstructuur en de indeling van de hokken zijn gekozen op basis van de productieprocessen en de investeringsvoorwaarden, moet het ventilatieontwerp worden afgestemd op het lokale klimaat en de milieueisen binnen de kraamstal. De breedtegraad, hoogte, neerslag en andere factoren bepalen de lokale klimaatomstandigheden, die op hun beurt van invloed zijn op de omstandigheden in de stal. Hoewel mechanische ventilatie en menselijk ingrijpen de interne omgeving kunnen regelen, wordt de vraag of de ventilatie voldoet aan de beoogde doelen of de milieu-eisen van de kudde beperkt door meerdere factoren.
2. Gebruik bij het ontwerpen van de ventilatie van het kraamhuis de juiste parameters voor temperatuur, vochtigheid en luchtkwaliteit. Typische streeftemperaturen zijn: zogende zeugen 16 °C tot 18 °C, pasgeboren biggen 35 °C tot 37 °C en zogende biggen 30 °C tot 34 °C. De relatieve luchtvochtigheid is over het algemeen 60 °C tot 80 %, wat van toepassing is op de meeste varkensstallen. In hete zomers vermindert een hoge luchtvochtigheid de effectiviteit van verdampingskoeling en verergert het hittestress; in koude winters verhoogt een hoge luchtvochtigheid het warmteverlies van dieren, wat de thermoregulatie beïnvloedt en koudestress verergert. Een hoge luchtvochtigheid verhoogt ook de concentraties van schadelijke stoffen in de lucht, bevordert de groei van micro-organismen en bevordert het bederf van voer, wat een negatief effect heeft op de gezondheid van de veestapel. Een lage luchtvochtigheid is minder schadelijk dan een hoge luchtvochtigheid, maar wanneer de relatieve luchtvochtigheid onder de 40% daalt, kan dit leiden tot huidbarsten en een toename van zwevende deeltjes, wat huid- of ademhalingsproblemen kan veroorzaken. Wanneer de temperatuur geschikt is, zijn extreme luchtvochtigheid minder kritiek; het verhogen van de temperatuur of het verbeteren van de ventilatie kan een hoge luchtvochtigheid verminderen. Overmatige luchtvochtigheidsregeling kan de temperatuurregeling en de toevoer van verse lucht verstoren en de algehele luchtkwaliteit verminderen, dus relatieve luchtvochtigheidswaarden moeten als referentie worden gebruikt.
3. Bovendien produceren schadelijke gassen, vluchtige mest- en urineverbindingen, voer en organisch stof, en dierlijke activiteit geuren, microben en deeltjes die de gezondheid van de veestapel en de omstandigheden in de stal beïnvloeden. Over het algemeen worden de volgende limieten gehanteerd: CO2 tot 3000 mg/m3, NH3 15 mg/m3 en H2S 5 mg/m3. Deze limieten zijn iets strenger dan voor andere varkensstallen, omdat biggen kwetsbaarder zijn. In warme zomeromstandigheden moet de kraamstal minstens 80 luchtverversingen per uur bereiken; in koude winteromstandigheden moet de ventilatie per zeug met biggen minstens 45 m3/u bedragen om voldoende verse lucht en een goede luchtkwaliteit te garanderen.

Ondersteunende apparatuur:

1. Afzuiging:
   Om ervoor te zorgen dat het volume van de afgevoerde binnenlucht groter is dan de toevoer van verse lucht, er een onderdruk in de stal ontstaat en er een grote ventilatie met een bescheiden onderdruk wordt bereikt voor goede prestaties, worden axiale ventilatoren aanbevolen. Ventilatorbehuizingen op de markt zijn voornamelijk van gegalvaniseerd staal of glasvezel; glasvezelbehuizingen zijn beter bestand tegen corrosie en duurzamer, maar ook duurder. Typische modellen zijn 18″, 24″ en 36″ ventilatoren met directe aandrijving; kraamhokken maken zelden gebruik van 50″ tot 54″ ventilatoren met riemaandrijving, omdat ventilatoren van meer dan 50″ een groot afvoervolume hebben en de plotselinge luchtstroom bij het opstarten koude stress bij biggen kan veroorzaken. Kraamhokken zijn meestal klein, dus de voorkeur gaat uit naar middelgrote en kleine ventilatoren. Gebruik bij het berekenen van het afzuigvolume ventilatorcurves bij statische drukken van 12,5 Pa of 25 Pa; een hogere statische druk levert een lagere luchtstroom en een hoger stroomverbruik op. Gezien de luchtdichtheid van de stal, de nauwkeurigheid van de ventilatorgegevens van de fabrikant en de binnenstructuur, is het veiliger en nauwkeuriger om de luchtstroom te gebruiken die overeenkomt met een statische druk van 25 Pa.
   Ook tijdens de winter, wanneer er weinig wordt geventileerd, is het gebruik van afzuiging via de goot (mestput) effectief om schadelijke dampen uit de put te onderdrukken die van invloed zijn op biggen. In de zomer, wanneer er meer wordt geventileerd en de uitwisselingsfrequentie hoger is, is de relatieve impact van afzuiging via de goot kleiner.
2. Inlaat:
   Na het afvoeren van vervuilde lucht moet verse lucht worden aangevoerd via twee inlaatmodi: via het verlaagde plafond of via de eindwanden. Bij de plafondinlaatmodus worden kleine plafondinlaatramen naar beneden geopend. Bij lage ventilatiesnelheden gaat het rooster iets open en stroomt de lucht langs het plafond, waar hij zich langzaam mengt met de binnenlucht voordat hij naar de hokken daalt. Bij hogere ventilatiesnelheden neemt de hoek van de lamellen toe en komt de luchtstroom schuin de hokruimte binnen. Om directe verticale tocht te voorkomen die biggen kan schaden of schadelijke gassen uit mestputten kan doen opwaaien, moet de hoek van de lamellen worden beperkt en geregeld. Plafondinlaten moeten gelijkmatig worden verdeeld om de versing van de lucht te vergroten en dode zones te voorkomen, en mogen niet in conflict komen met voederbakken, stroomkabels of verlichting.
   De eindwandinlaatmodus wordt gebruikt voor tunnelventilatie in de zomer. De windsnelheid in kraamhokken is over het algemeen niet hoger dan 1 m/s; het tunnel-inlaatgebied wordt berekend op basis van inlaatwindsnelheden van 3 m/s tot 4 m/s. Inlaatopeningen kunnen worden aangepast met aangedreven PVC-panelen of automatisch op basis van het afzuigvolume van de ventilator.
3. Koeling:
   Verdampingskoeling op basis van het verdampingsprincipe is een beproefde, betrouwbare koelmethode. Water bevochtigt het koelmedium van bovenaf; hete lucht die onder negatieve druk door het koelmedium wordt gezogen, komt in contact met het natte koelmedium en wordt door verdamping gekoeld, terwijl de luchtvochtigheid binnenshuis toeneemt. De windsnelheid van de tunnelventilatie zorgt voor een extra windkoelingseffect om de gewenste temperaturen te bereiken. De effectiviteit van koeling neemt echter af naarmate de relatieve luchtvochtigheid toeneemt.
   Gebruik doorgaans koelblokken met een dikte van 15 cm en een golfhoek (bijv. 45/15 graden) om een soepele luchttoevoer en een langere contacttijd tussen lucht en koelblok te garanderen. Bereken het oppervlak van het pad met een snelheid van 1,7 m/s tot 1,9 m/s; hogere snelheden verhogen het drukverlies en verminderen de luchtstroom van de ventilator. Omdat kraamhokken overmatige luchtsnelheden vermijden en vaak een beperkt aantal ventilatoren hebben, is het praktisch om het oppervlak van het pad te vergroten en een lagere snelheid te kiezen.
4. Verwarming:
   Naast lokale verwarming van rustplaatsen voor biggen met warmtelampen, hebben kraamhokken in koude seizoenen extra warmtebronnen nodig om het warmteverlies door ventilatie te compenseren en de beoogde temperaturen te bereiken. Verwarmingsopties zijn over het algemeen warmwatersystemen en gasverwarming. Warmwaterverwarming heeft lagere bedrijfskosten, maar reageert trager; gasverwarming kost meer, maar kan de temperatuur in de stal onmiddellijk verhogen. In grotere zeugenbedrijven kunnen gasverwarmers de droogtijd na desinfectie verkorten en de doorloopsnelheid van de kraamkamer verbeteren.
5. Automatische regeling:
   Het doel van ventilatie is om een geschikte temperatuur voor zeugen en biggen te handhaven. Daarom vereist de bediening van toevoer-, afvoer-, koel- en verwarmingsapparatuur een zeer nauwkeurige automatische regeling in plaats van handmatige interventie. Kies voor nauwkeurige klimaatregelaars om grote ventilatieschommelingen te voorkomen die schadelijk zijn voor biggen en om een goede energie-efficiëntie te bereiken. In onderdruksystemen zijn alarmfuncties onmisbaar, met name alarmen voor temperatuurafwijkingen in kraamhokken.