TY - BOOK
T1 - Lypsykarjapihaton luonnollinen ilmanvaihto
AU - Heimonen, Ismo
AU - Heikkinen, Jorma
AU - Laamanen, Jarmo
AU - Kivinen, Tapani
PY - 2012
Y1 - 2012
N2 - 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.
AB - 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.
KW - curtain wall ventilation
KW - natural ventilation
KW - passive stack ventilation
KW - cross ventilation
KW - animal house
KW - dairy barn ventilation
KW - heifer barn ventilation
M3 - Report
T3 - VTT Technology
BT - Lypsykarjapihaton luonnollinen ilmanvaihto
PB - VTT Technical Research Centre of Finland
ER -