Lypsykarjapihaton luonnollinen ilmanvaihto

Ismo Heimonen, Jorma Heikkinen, Jarmo Laamanen, Tapani Kivinen

    Research output: Book/ReportReport

    Abstract

    Luonnollisella ilmanvaihdolla toimivat verhoseinäpihatot ovat yleistyneet Suomessa sen jälkeen kun ensimmäiset rakennettiin 2000-luvun alussa. Kokemuksia verhoseinäpihatoista on saatu runsaasti viimeisen kymmenen vuoden ajalta ja näitä kokemuksia on hyödynnetty tässä tutkimusprojektin "Lypsykarjarakennusten kevennetyt ilmanvaihtojärjestelmät" julkaisussa. Projektin päämääränä oli esittää ratkaisut ja perustelut kevennettyjen ilmanvaihtojärjestelmien toteutukseen lypsykarjarakennuksissa. Kyselyiden ja haastattelujen perusteella kokemukset verhoseinä- ja kennolevyseinäisten pihattorakennusten olosuhteista ja ilmanvaihdon toimivuudesta ovat hyviä tai erinomaisia. Keskustelut karjankasvattajien kanssa sekä neljällä tilalla tehdyt mittaukset osoittivat, että olosuhteet ovat suhteellisen hyvin hallittavissa säätämällä ilman tulo- ja poistoaukkoja. Säätö tapahtuu sisälämpötilan perusteella joko käsin tai automaattisesti. Lämpötila pysyi nollan yläpuolella lyhytaikaisia poikkeuksia lukuun ottamatta eläinten tuottamalla lämmöllä ilman varsinaista lämmitystä. Kesällä lämpötilat pysyivät pääosin lehmille määritellyn kriittisen maksimilämpötilan alapuolella. Mitatut ilmankosteudet ylittivät talven seurantajaksoilla maksimiohjearvon 85 %, mutta ilman kosteussisältö oli niin pieni, ettei lyhytaikainen kosteus yleensä aiheuta haittaa rakenteille. Hiilidioksidipitoisuudet pysyivät maksimiohjearvon 3000 ppm alapuolella. Ilmanvaihdon toimintaa kaikkina vuoden tunteina laskettiin malleilla, jotka pe-rustuvat rakennuksen lämpö-, kosteus ja hiilidioksiditaseisiin. Laskentamallit on hienosäädetty vastaamaan mitattuja todellisia tilanteita. Malleilla on selvitetty, kuinka ilmanvaihdon toimivuutta voidaan kohteissa edelleen parantaa. Tarkasteluissa havaittiin, että ilmanvaihdon automaattisäätö sisälämpötilan perusteella pitää olosuhteet hyvin tavoitearvoissaan. Lypsykarjanavetan lämpötaseen tarkastelu osoitti, että eläinten tuottama lämpö poistuu pääasiassa ilmanvaihdon avulla. Eläinten lämpö kattaa ilmanvaihdon lämmitystarpeen aina -30 asteen ulkolämpötilaan saakka, jos sisälämpötila halutaan pitää nollan yläpuolella ja hiilidioksidipitoisuus 3000 ppm:n alapuolella. Lämmön johtuminen rakenteiden läpi on eristetyissä navetoissa tyypillisesti 30 % kokonaislämpöhäviöstä. Eniten lämpöä johtuu ulos katon ja verhoseinän kautta. Vaikka johtumislämpöhäviö on pienehkö ilmanvaihdon lämpöhäviöön verrattuna, antaa hyvä lämpöeristys väljyyttä lämpötilan hallintaan kovilla pakkasilla. Sisäolosuhteiden hallinta edellyttää, että ilmanvaihtomäärä voidaan pitää sopivana kovalla pakkasella ja se saadaan tarpeeksi suureksi hellekaudella. Ilmanvaihdon mitoitukseen on työssä esitetty yksinkertainen menettelytapa ja nyrkkisääntöjä. Uudiskohteissa poistoaukkojen määrä mitoitetaan suhteessa lattian pinta-alaan siten, että poistoaukkojen määrä on 0,5 % lattia-alasta. Tuloilma-aukkojen korkeuden tulee olla vähintään 1,2 m, jos verhoseinä on koko sivuseinän mittainen. Kesän lämpöolojen hallinnan kannalta suositellaan mahdollisimman laajoja verhopinta-aloja ja lisäksi sekoituspuhaltimia. Pakkasjakson lämpötilojen hallintaa varten tuloilma-aukkojen minimialan tulee olla 0,1 % lattiapinta-alasta. Tämä vastaa tavallisesti noin 2 cm rakoa koko sivuseinien pituudella, sisältäen vuotoilmaraot seinärakenteissa sekä verhon ja seinän saumakohdissa. Vasikka- ja hiehokasvattamoissa poistoaukkojen alaksi riittää 0,25 % lattian pinta-alasta. Nämä mitoitussuositukset koskevat navettaa, jossa poistohormin pään ja tuloaukon välinen korkeusero on noin 7 metriä. Jos korkeusero on selvästi tätä pienempi, on aukkojen oltava suurempia. Poistoilma-aukoiksi suositellaan hormeja kasvihuoneharjan sijaan. Kun vanha lämmin navetta muutetaan verhoseinä- tai kennolevyseinäratkai-suksi, mitoitetaan tuloilma-aukko lehmien lukumäärän perusteella käyttäen verhoseinän pinta-alalle suunnitteluarvoa 0,85 m2/lehmä. Poistoaukkojen mitoitukseen voidaan käyttää suunnitteluarvoa 0,03 m2/lehmä. Ilmanvaihtoa säädetään muuttamalla poistohormin avausta tai verhoseinien avausta käsin tai automaattisesti lämpötilan perusteella. Pääasiassa säätö tapahtuu verhoilla. Kovilla pakkasilla (10-20 pakkasasteen alapuolella) on syytä pienentää myös poistoilma-aukkoja. Tuulisissa oloissa ilmanvaihtoa on helpompi hallita, kun säätö tapahtuu pääasiassa tuloilma-aukkoja pienentämällä, jolloin läpituuleminen rakennuksen läpi on vähäisempää kuin jos säätö tapahtuisi poistoaukkoja pienentämällä. Edellä esitetyt suunnittelu- ja säätöperiaatteet on esitetty pihattojen normaaleille täyttöasteille. Mikäli pihattoja pidetään vajaatäytöllä, minimi-ilmanvaihdon säädön on pystyttävä kompensoimaan vajaatäytön pienempi ilmanvaihdon tarve tai rakennukseen on eläinlämmön puuttumisen vuoksi lisättävä lämmitystä. Tämä seikka on huomioitava erityisesti, kun rakennus otetaan käyttöön talvella eikä eläinmäärä toteudu ensimmäisenä talvena suunnitellulla tavalla.
    Original languageFinnish
    Place of PublicationEspoo
    PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
    Number of pages174
    ISBN (Electronic)978-951-38-7907-5
    Publication statusPublished - 2012
    MoE publication typeNot Eligible

    Publication series

    SeriesVTT Technology
    Number71
    ISSN2242-1211

    Keywords

    • curtain wall ventilation
    • natural ventilation
    • passive stack ventilation
    • cross ventilation
    • animal house
    • dairy barn ventilation
    • heifer barn ventilation

    Cite this

    Heimonen, I., Heikkinen, J., Laamanen, J., & Kivinen, T. (2012). Lypsykarjapihaton luonnollinen ilmanvaihto. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Technology, No. 71 http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2012/T71.pdf