Jak optimalizovat umístění HVLS ventilátorů v zemědělských stodolách?

Porozumění mikroklimatu ve stodolách a specifickým potřebám zvířat v oblasti proudění vzduchu

Cílové rychlosti proudění vzduchu (200–400 ft/min) pro odstraňování tepla v zónách odpočinku a krmení krav

Zvládnutí tepelného stresu u dobytka vyžaduje přesně správné množství vzduchu proudícího kolem těl zvířat, a to v souladu s tím, jak krávy skutečně fungují z fysiologického hlediska. Výzkum Penn State Extension ukazuje, že odpočinkové plochy fungují nejlépe, když jimi prochází proudění vzduchu rychlostí přibližně 200 až 250 stop za minutu. Tato rychlost podporuje odpařovací chlazení a zároveň umožňuje zvířatům pohodlně ležet, aniž by je proud vzduchu obtěžoval. Naopak v místech krmení je vyžadováno rychlejší proudění vzduchu, a to v rozmezí 300 až 400 stop za minutu, protože krávy při trávení krmiva vyvíjejí dodatečné tělesné teplo. Tyto konkrétní rychlosti velmi dobře odpovídají přirozenému způsobu, jakým krávy ztrácejí vlhkost potem, a mohou snížit náhlé zvýšení dechové frekvence přibližně o 22 % při výrazném nárůstu teplot. Pokus o rovnoměrné „vyfukování“ vzduchu po celém chovném prostoru najedou je plýtváním elektrickou energií a může dokonce způsobit problémy, například příliš nízkou teplotu v některých částech nebo nepohodlné průvany. Lepším přístupem je instalace velkých ventilátorů s vysokým objemem průtoku a nízkou otáčkou, které jsou známé všem, a jejich pečlivé umístění tak, aby jednotlivé oblasti získaly přesně tu rychlost proudění vzduchu, kterou potřebují.

Jak variabilita mikroprostředí (výběh, stáj, chodba) určuje lokalizaci umístění ventilátorů HVLS

Klima uvnitř chovných hal se výrazně mění podle toho, kde se nacházíte. Výběhy naplněné velkým množstvím zvířat vyvolávají jiné problémy s prouděním vzduchu než stáje nebo chodby. Při řešení přeplněných výběhů musí být ventilátory umístěny tak, aby se jejich dosah překrýval, a tím bylo možné zajistit průnik vzduchu i mezi těsně seskupená zvířata. Stáje představují zcela jinou situaci. Proudění vzduchu zde musí být nasměrováno přesně správným úhlem, aby prošlo překážkami, aniž by způsobilo nepohodlí kravám odpočívajícím v blízkosti. Co se týče dlouhých úzkých prostor mezi výběhy, nejúčinnější je proudění vzduchu směřující podél chodeb. To pomáhá odvádět nadbytečnou vlhkost a nepříjemný zápach amoniaku, který se postupně hromadí. Správné nastavení má několik důležitých důvodů...

• Umístění ventilátorů kolmo na krmiče za účelem maximalizace konvektivního chlazení během příjmu potravy
• Zvedání jednotek nad volnými stájemi pouze tehdy, je-li volná výška větší než 10 stop – zabránění rušivým sestupným proudům
• U chovných hal se čtyřmi řadami zvířat je umístění ventilátorů ve stupňovitém uspořádání, aby se odstranily mrtvé zóny v blízkosti příčných chodníků
  Polní údaje ukazují, že uspořádání optimalizované pro mikroprostředí snižuje rozdíly v tepelném indexu mezi jednotlivými částmi haly až o 15 °F oproti rovnoměrným přístupům.

Fyzikální principy a konstrukční omezení velkoobjemových ventilátorů (HVLS): výška stropu, vzdálenosti mezi ventilátory a osvědčené postupy instalace

Optimální výška upevnění a minimální požadavky na volný prostor pro účinnou destratifikaci

Dosáhnout dobrých výsledků od velkých ventilátorů HVLS závisí skutečně na jejich geometrické instalaci. Většina odborných pokynů pro průmysl doporučuje umístit tyto velké ventilátory ve výšce přibližně 6 až 9 metrů nad podlahou, aby bylo dosaženo optimálního míchání vrstev vzduchu; některé instalace však fungují i při minimální výšce kolem 3 metrů. Mezi lopatkami a stropem musí být také dostatek volného prostoru – odborníci obvykle vyžadují vzdálenost rovnající se přibližně jedné čtvrtině průměru ventilátoru. Například u standardního modelu o průměru 7,3 metru je nutný minimální volný prostor nad ním 1,8 metru, aby se vzduch mohl správně proudit bez překážek. Nosné konstrukce musí navíc zvládnout dvojnásobek hmotnosti ventilátoru během provozu, která se typicky pohybuje v rozmezí 180 až 340 kg v závislosti na velikosti modelu. Pokud montéři šetří volným prostorem nebo použijí nedostatečně pevné upevňovací prvky, klesne účinnost výrazně – někdy až o polovinu celkového výkonu těchto systémů – a cenné teplo zůstává uvězněno v místech, kde se zvířata zdržují, místo aby se rovnoměrně šířilo po celém chovatelském prostoru.

Pokyny pro vzdálenost mezi ventilátory na základě průměru a uspořádání chovného prostoru za účelem prevence rušení proudění vzduchu

Správné rozestupy mezi ventilátory brání srážení proudů vzduchu a zajišťují dobrý průtok vzduchu tam, kde ho zvířata skutečně potřebují. Obecně platí, že ventilátory by měly být od sebe vzdáleny nejméně trojnásobek jejich vlastní velikosti. Pokud tedy uvažujeme ty velké modely o průměru 24 stop, měly by být od sebe vzdáleny přibližně 72 stop. Potřebují také dostatek místa od stěn – přibližně o polovinu svého průměru dále. To znamená, že je vhodné je umístit ve vzdálenosti 36 stop od stěn, čímž se zabrání turbulencím při odrazu vzduchu od povrchů. U chovných hal, které nejsou dokonale čtvercové, se osvědčuje diagonální uspořádání ventilátorů napříč budovou, což výborně pomáhá šířit čerstvý vzduch kolem překážek, jako jsou například krmeníkové chodníky. Co se stane, když se oblasti pokrytí překrývají? Vzduch se výrazně zpomalí, v některých místech, kde se zvířata odpočívají, se rychlost proudění může snížit dokonce až na polovinu. Tím se úplně naruší účel chladicích systémů za horkého počasí. Velké chovatelské provozy nejvíce profitují z kruhového uspořádání ventilátorů kolem krmeníkových ploch. V menších prostorách se obvykle lépe uplatní jedna řada ventilátorů rovnoběžná s klecemi.

Přizpůsobení konfigurace HVLS ventilátorů návrhu stodoly a provozu chovu hospodářských zvířat

Jak druh zvířat, hustota obsazení a tepelná zátěž ovlivňují velikost a počet HVLS ventilátorů

Správné nastavení vysokovýkonných ventilátorů s nízkou rychlostí (HVLS) závisí na několika faktorech, včetně druhu zvířat v chovném areálu, jejich počtu a množství tepla, které vyvíjejí. Krávy ve stádě pro mléko potřebují silnější proudění vzduchu než kuřata nebo prasata – přibližně 200 až 400 stop za minutu. To ovlivňuje velikost instalovaných ventilátorů i průměr jejich lopatek. Když se do prostoru stlačí příliš mnoho zvířat, teplota rychle stoupá. Typický chovný areál s více než 100 mléko dávajícími kravami generuje obrovské množství tělesného tepla, takže většina provozů nakonec potřebuje větší ventilátory – pravděpodobně o průměru 24 až 30 stop – nebo někdy i několik menších ventilátorů, aby byly všechny oblasti správně pokryty. Celková úroveň tepla se navíc zhoršuje, je-li venku již horko nebo když pracující zvířata vyvíjejí dodatečné teplo. Zemědělci v jižních klimatických pásmách nebo ti, kteří chovají vysoce produkční stáda, obvykle volí větší zařízení nebo přidávají další ventilátory. Studie ukazují, že chybné výpočty mohou vést k přibližně 15 až 20 % vyššímu výskytu tepelného stresu u zvířat, což je důvod, proč je pro zdraví zvířat i jejich produkčnost tak důležité pečlivé plánování na základě skutečných podmínek konkrétního farmářského podniku.

Měření dopadu HVLS ventilátorů: energetická účinnost, regulace vlhkosti a výsledky produkce zvířat

Polní důkazy o souvislosti mezi strategickým umístěním HVLS ventilátorů a snížením tepelného stresu a zvýšením dojivosti

Strategické umístění HVLS ventilátorů přináší měřitelné zlepšení pohody a produkčních výsledků zvířat. Pokud jsou cílové hodnoty rychlosti proudění vzduchu (200–400 ft/min) trvale dosaženy v oblastech pro odpočinek a krmení:

• Během letních měsíců se dojivost zvýší o 10–25 % (Univerzita v Arizoně, 2022)
• Frekvence dýchání klesne do 48 hodin po uvedení do provozu o 30 %
• Relativní vlhkost klesne až o 20 %, čímž se potlačuje rozmnožování patogenů závislých na vlhkosti
• Úmrtnost se u stád náchylných k tepelnému stresu sníží o 4–7 %

Výsledky vycházejí z toho, jak se vzduch pohybuje na základě fyzikálních principů. Pokud jsou tyto systémy správně nainstalovány, dokáží úplně promíchat vzduch po celém prostoru a udržet teplotu poměrně rovnoměrnou – rozdíl nepřesahuje přibližně 2 stupně Fahrenheita v oblastech, kde se zvířata nacházejí. To pomáhá odstranit horká nebo chladná místa, která vedou ke snížení příjmu potravy u zvířat a oslabují jejich schopnost bránit se nemocem. Pokud se podíváme na číselné údaje, průmyslové ventilátory s vysokým průtokem a nízkou rychlostí (HVLS) skutečně také šetří energií a snižují náklady na energii. Běží přibližně jednu hodinu při spotřebě nižší než 1,5 kilowattu a snižují tradiční náklady na chlazení o třetinu až o polovinu, v závislosti na konkrétních podmínkách. To dává smysl jak z hlediska pohodlí, tak i z hlediska úspor nákladů v chovu hospodářských zvířat.