Ilmanvaihto

• TUOTANTORAKENNUKSEN HUONEILMALLE ASETETTUJA VAATIMUKSIA
• ILMAN FYSIKAALISIA OMINAISUUKSIA
• ILMANVAIHDON PERIAATTEET
• ILMANVAIHDOSSA ESIINTYVIÄ ONGELMIA
• ILMANVAIHTOLAITTEET
• LAITTEIDEN VALINTA JA SIJOITUS

Toimiva ilmanvaihto pitää tuotantorakennuksen ilman hyvänä kaikkina vuoden aikoina. Rakennus pysyy kuivana ja kaasupitoisuudet ovat alle sallittujen enimmäispitoisuuksien.
Hyvällä ilmanvaihdolla vaikutetaan karjan terveyteen, tuotostasoon ja käyttäytymiseen.
Eläinrakennukselle asetetut huoneilmavaatimukset perustuvat eläinsuojelulakiin 247/1996 sekä –asetukseen 396/1996 sekä Maa- ja metsätalousministeriön rakentamissäädöskokoelman osaan MMM-RMO C2.2, Maatalouden tuotantorakennusten lämpöhuolto ja huoneilmasto http://www.mmm.fi/fi/index/etusivu/
maaseutu_rakentaminen/maaseuturakentaminen/
rakentamissaadokset/rakentamissaadokset_lista.html

Tuotantorakennuksen ilmanvaihdon suunnittelu on erittäin vaativa tehtävä jonka suunnittelussa on tulee käyttää ilmanvaihdon asiantuntijaa.

sivun alkuun>>

TUOTANTORAKENNUKSEN HUONEILMALLE ASETETTUJA VAATIMUKSIA

• Hiilidioksidi, CO2 3000 ppm =(miljoonasosa) = (cm3 / m3)

• Navetan kaasuista hiilidioksidi ( CO2 ) on painavin navetan kaasuista 1,977 kg/m3
• Sisäilman kosteuspitoisuus yleensä alle 80 %.
• Jos CO 2 pitoisuus < 3500 ppm, niin kosteuspitoisuus vielä alle 85 %.
• Raittiin ilman CO2 pitoisuus on ~350 ppm.
  
  
• Ammoniakki, NH3 10 ppm, 25 ppm siipikarjarakennuksissa
  • Ammoniakki ( NH3 ) on kevyt ( 0,771 kg/m3 ), voimakkaasti vesiliukoinen, hengityselimille haitallinen kaasu.
  • Ärsytys ja haittavaikutus alkavat 20 - 25 ppm:n (14 - 18 mg/m3) pitoisuudessa.
  • Ammoniakkipitoisuus on kohonnut yleensä niissä navetoissa, joissa ilmavirtaukset huuhtelevat voimakkaasti eläinten kulkuväyliä, lantakouruja.
    
    
• Rikkivety, H2S 0,5 ppm
  
  • Hajukynnys: 0,008 ppm (0,011 mg/m3); mädän kananmunanhaju varoittaa hyvin terveysvaarasta, mutta hajuaisti turtuu altistumisen jatkuessa ja lamaantuu yli 100 ppm:n (150 mg/m3) pitoisuuksissa
  • jos havaitaan selvitettävä välittömästi syy. Erittäin vaarallinen kaasu

 

• Häkä, CO 5 ppm

• Ei yleensä ongelmaa. Diesel ja kaasukäyttöiset laitteet

• Orgaaninen pöly 10 mg / m3

• rehupöly, punkit, sienet, virukset, bakteerit

Onnettomuuden vaaraa aiheuttavat aineet: http://www.occuphealth.fi/internet/ova/index.html

ILMAN FYSIKAALISIA OMINAISUUKSIA

sivun alkuun>>

sivun alkuun>>

ILMANVAIHDON PERIAATTEET

Koneellinen ilmanvaihto

- Alipainejärjestelmä

• Korvausilman tulo perustuu eläintilaan koneellisesti tai luonnollisesti muodostettuun lievään alipaineeseen, yleensä alle 30 PA
• Talviaikana tulee huolehtia toiminnasta pois kytkettyjen poistohormien sulkemisesta käsi tai moottorikäyttöisillä sulkupelleillä. ( käytössä on myös huomattava määrä ns. perhospeltejä, jotka sulkeutuvat poistopuhaltimen sammuttua. Likaantuessa epävarma toiminta.
• Alipainejärjestelmän oikeiden säätöjen mahdollistamiseksi on hyvä hankkia alipainemittari
• Rakennuksen alaosa tulee olla tiivis eläintasolle syntyvien kylmien ilmavirtojen minimoimiseksi
• Huomioitava myös sosiaalitilojen ilmanvaihdon oikea toiminta

- Tasapainejärjestelmä

• perustuu tarvittavan korvausilman hoitamista eläintilaan koneellisesti
• painehäviöt poistopuhaltimille pienenevät
• eläintilassa kuitenkin pidettävä lievä alipaine 2..3 PA
• Liittyy usein tuloilman kanavointiin, jolloin tuloilmaa voidaan esilämmittää

- Ylipainejärjestelmä

• korvausilmaa tuodaan sisään siten, että syntyy lievä ylipaine
• ongelmana kosteuden tiivistyminen ja rakenteiden kostuminen
• ei suositella

Luonnollinen ilmanvaihto

• Perustuu ulkoilman ja sisäilman tiheyden eroihin sekä tulo- ja poistoaukkojen korkeuseroihin
• Ilman sisääntuloaukkoja vähintään 2cm 2 / korvausilmakuutio
• Poistoilmahormien pinta-ala pienempi kuin sisääntuloaukkojen yhteenlaskettu pinta-ala

sivun alkuun>>

ILMANVAIHDOSSA ESIINTYVIÄ ONGELMIA

- Minimi-ilmanvaihto liian suuri

• Ilman liiallinen kuivuus
• Tarpeeton energian kulutus, yksi ilmakuutio sisältää energiaa noin 0,345 W / 0C / h

- Minimi-ilmanvaihto liian pieni

• Hiilidioksidi taso nousee
• Kosteuspitoisuus nousee
• Kaikkien haitallisten aineiden pitoisuudet nousevat
• Säästetään lämmityskustannuksissa

- Laitteiden säädöt

• ilmasuihkujen heittopituudet liian lyhyet / liian pitkät
• ei sekoitu huoneilmaan / liian pieni tulonopeus
• liian suuret ilmavirtaukset

- maksimi-ilmanvaihto liian pieni

• sisä- ja ulkolämpötilan ero kasvaa
• puhaltimet kuormittuvat liikaa, jos alipaine kasvaa

- melu

• pitää olla alle 65db
• väärät kiinnitykset
• ei äänilukkoja

sivun alkuun>>

ILMANVAIHTOLAITTEET

Poistopuhaltimet

- Karjarakennusten poistopuhaltimiksi valitaan pääasiassa aksiaalipuhaltimia, joiden painehäviöiden sieto on heikko tavallisimmin 60 …150 PA.
- Huom ! Valitse samanlaisia puhaltimia samaan ilmatilaan.
- Puhaltimien kierroslukunopeudet ovat 900 r/min ja 1400 r/m.
- Pienemmän kierrosluvun omaavat puhaltimet kestävät painehäviöitä vähemmän, mutta ovat ääneltään hiljaisempia.
- Tavallisesti karjasuojiin sijoitettujen puhaltimien ottoteho on 200 – 1000 W
- Keskipakopuhaltimet kestävät hyvin kuormitusta, mutta niiden energian kulutus on myös suuri.
- Puhaltimien sijainti poistohormissa vaikuttaa myös niiden toiminta tehoon, kuten myös kaikki esteet, esim. säätöpellit, lämmön talteenotto jne.

Poistohormi

Polyuretaanihormi, yleensä tehdasvalmisteinen
Paikalla tehdyt, lämpöeristeenä esim. suulake puristettu polystyreeni

- poistohormissa painehäviöitä aiheuttaa:

o pinnat
o muoto, pyöreä, neliö, suorakaide
o mutkat
o puhaltimen verkko
o säätöpellit
o sadehattu
o ääniloukko
o ilmanohjauskartio - vähentää

Korvausilmanjakolaitteet

- Säädettävät korvausilmaluukut ( 1cm2 = 1 m3 / h > ilman nopeus tällöin korvausilmaluukun suulla 2,78 m / s
- Heittopituus riippuu sisään tulevan ja huonelämpötilan erosta, sekä lämmityslähteiden sijainnista.
- Alipaineeseen ja sisäilmansekoitukseen perustuvat jakolaitteet; esim Delavalin Venticit
- Koneelliseen sisäänpuhallukseen perustuvat laitteet; esim Karjatilatarvikkeen Fristamat, useat kanavaratkaisut
- Alipaineeseen perustuvat kangaskanavat
- Rakenteellinen ratkaisu ns. korvausilmakatto
- Ns. itkupintaratkaisu
- Paikanpäällä toteutetut rakoratkaisut
- korvausilmakanavissa ilmannopeus ei saa ylittää 5 m / s

Eläinsuojan lämmitys

o Vesikiertoiset lämmityspatterit ja putkistot
o Ilmalämmityspatterit ja ilmalämmityslaitteet
o vesikiertoiset , vaatii yleensä jäätymissuojan
o Glykoolikiertoinen, vaatii nesteen kierrätykseen erikoispumpun ja muutenkin liitokset on tehtävä tiiviimmiksi
o Sähkövastuksella varustetut puhaltimet
huomioitava sähköturvallisuuden asettamat vaatimukset

- Putkipatterit

o Vesikiertoiset lämmitysputkistot ovat edullisia hankintahinnaltaan ja sopivat helpon puhdistettavuuden vuoksi hyvin eläintilaan.
o lämmön luovutus 75 putkella noin 100 W /m
o lämmönsiirto ilmalämmityslaitteille

- Kattolämmitys

o Soveltuu hyvin esim. lypsyaseman lämmitykseen, vasikkakarsinoiden ja porsastilojen lämmitykseen
o Käyttökohteena voi olla myös ne tilat joiden pintalämpötiloja halutaan nostaa kondenssikosteuden vähentämiseksi rakenteiden pinnoilla.
o Edullinen hankintakustannuksiltaan

- Lattialämmitys on eläintiloissa hyvin kyseenalainen mm seuraavista syistä:

o pintojen kuivaukseen kuluu paljon energiaa, lisää huonetilan kosteuspitoisuutta ja lisää ilmanvaihdon tarvetta
o Paras lattioiden kuivaustapa on tehdä niihin kunnolliset kaadot lattiakaivoille päin
o säätyy hitaasti ulkolämpötilojen vaihtelujen mukaan
o yli kolmenkymmenen asteen lämpötila, kosteus ja orgaaninen pöly muodostavat kasvualusta monille mikrokasvustoille
o lämmitystapa ei ole hoitajan kannalta toimiva ratkaisu, eri asia kuin asuintilat, huoltotilat

- Eläinsuojien ilmanvaihtojärjestelmään kytketyt lämmön talteenottolaitteet.

o Toimivat ratkaisut aiheuttavat painehäviöitä ilmanvaihtojärjestelmässä niin paljon, että taloudellisuus on usein kyseenalaista.
o Talvella kovilla pakkasilla eläinrakennuksen kosteuspitoisuus yleensä alhainen
o Maidon jäähdytyslämmön hyödyntäminen

Ilmanvaihto- ja energialaskelma laitevalintojen perusta

• Minimi-ilmanvaihto määritellään pienimmän eläinmäärän perusteella

Nautakarjarakennuksissa eläinpaikat ovat harvoin rakennusta käyttöönottaessa täynnä.
Sikalassa taas eläinten koko ja määrät ovat muuttuvia koko ajan. Tämän vuoksi minimi-ilmanvaihtoa laskettaessa on arvioitava pienin eläinmäärä joka rakennuksessa tulee olemaan.
Minimi-ilmanvaihto on tärkeä rakennukseen sopivien ilmanvaihtolaitteiden ja niiden säätöjärjestelmien valintaan. Liian suuri minimi-ilmanvaihto lisää rakennuksen lämmityskustannuksia merkittävästi.

• Maksimi-ilmamäärä määritellään suurimman eläinmäärän perusteella.

Maksimi-ilmanvaihdolla pidetään sisäilman lämpötilaa halutulla tasolla ulkolämpötilaan nähden. Laskennassa käytetään yleensä 3-4 oC eroa. Lypsylehmärakennuksissa lypsävien lehmien määrä tavallisesti kasvaa vuosien myötä. Sikaloissa taas eläinten painot ja määrät ovat muuttuvia. Vain harvoissa tuotantorakennuksissa laitteet on valittu siten, että tavoiteltuun lämpötilaeroon päästään kaikissa tuotantojaksoissa.

• Lämmitystehonterve alueen mitoituslämpötilan mukaan

Suomen rakentamismääräyskokoelmassa Suomi on jaettu neljään lämpövyöhykkeeseen. Etelä-Suomi ja osa rannikkoa kuuluu I vyöhykkeeseen, mitoituslämpötila on 26 oC, II alue –29 oC, III alue –32 oC ja IV alue –34 oC. Yleensä eläinten tuottama lämpömäärä riittää ilmanvaihdon lämpöhäviöiden korvaamiseen, joten lisälämmöntarve muodostuu pääasiassa rakenteiden kautta siirtyvästä lämpömäärästä.

• Rakennuksen energiankulutus tasapainolämpötilan mukaan

Tasapainolämpötilassa eläinten tuottama lämpömäärä on yhtä suuri kuin rakenteiden ja ilmanvaihdon lämpöhävikit yhteensä. Nautakarjarakennuksissa tasapainolämpötila on yleensä yli –20 oC, joten vuotuinen lämmitysenergiantarve on melko pieni, mutta hetkellinen lämmitystehontarve suuri. Sikaloissa ja varsinkin broiler -kasvattamoissa energian kulutuksella on suuri merkitys tuotannon talouteen, joten laskelmat näissä kohteissa ovat hyvin tarpeellisia taloudellisimman lämmitysenergian ja järjestelmän valintaa varten.

Käyttökelpoinen tuotantorakennuksen ilmanvaihto- ja lämpötaselaskelman tuottava laskentaohjelma löytyy osoitteesta: https://portal.mtt.fi/portal/page/portal/AGRONET/HTML/MKL/20/IVJARJES.HTM

sivun alkuun>>

LAITTEIDEN VALINTA JA SIJOITUS

Laske järjestelmän aiheuttamat painehäviöt

Painehäviöitä muodostuu raittiinilman sisääntulorakenteissa, korvausilman tuloaukoissa, luukuissa ja muissa rakenteissa esim. kanavissa. Samoin painehäviöitä syntyy poistohormeissa ja siihen liittyvissä rakenneosissa sekä ilman sisään- ja ulosvirtauksissa.
Oikeiden laitteiden valintaa varten painehäviöiden laskenta on välttämätöntä. Poistopuhaltimien valinnassa on tärkeää samanlaisten puhaltimien sijoittaminen samaan ilmatilaan.

Raitisilma sisään ilmanpoistolinjalta

Ilmanvaihdon perusperiaate hyvän ilmankierron aikaansaamiseksi on se, että raitisilma tuodaan sieltä mistä se poistetaankin.

Ilmanpoisto sieltä missä suurin lämpökuorma

Nautakarjarakennuksissa ilmanpoistolaitteet sijoitetaan pääosin sinne missä on eniten eläimiä. Vasikkaosastolle tuodaan raitisilma ja jos rakennus vaatii lisälämmitys, niin pääosa lämmönlähteistä sijoitetaan tähän eläinrakennuksen osaan.

Poista kaasut sieltä missä ne syntyvät

Pääosa tuotantorakennuksessa syntyvistä kaasuista syntyy alle 1,5 metriä lattianpinnasta laskien. Tämän vuoksi on hyvin järkevää poistaa näitä kaasuja rakennuksen alaosasta, eikä nostaa niitä ylös eläinten ja hoitajien hengitysvyöhykkeelle. Alapuolisella ilmanvaihdolla varustetuissa lypsylehmäpihatoissa ilman suhteellinen kosteus on noin 10-15% alhaisempi.
kuin yläpuolisella järjestelmällä varustetuissa rakennuksissa.

• Alapuolisessa poistossa 2/3 osaa alakautta

Jos alapuolinen poistojärjestely valitaan, tulee suurin osa poistaa alakautta ilmankierto-ongelmien välttämiseksi ja toimivien laitteiden valinnan mahdollistamiseksi.

• Raitisilma-aukkojen määrä:

· Koneellinen poisto >1cm2 / poistettava ilmakuutio
· Luonnollinen poisto 2 – 3 cm2 / poistettava ilmakuutio

On muistettava, että ilma on ainetta (siirrettävän ilman ominaispaino vaihtelee 1,185 – 1,245 kg / m3 ja sen siirtämiseen tarvitaan riittävä määrä aukkoja. (10000 m3 = 12 tonnia)

Pyydä myyjältä kirjallinen takuu siitä, että vaaditut ilmamäärät toteutuvat tarjotuilla laitteilla.

Kaikki ostotapahtumaan liittyvät vaatimukset ja lupaukset on hyvä kirjata ostosopimukseen. Ilmanvaihto- ja energiantarvelaskelma on hyvä perusta ilmanvaihtotarjousta pyydettäessä.

sivun alkuun>>