VALTION MAATALOUSKONEIDEN TUTKIMUSLAITOS

Transkriptio

1 VAKOLA RUKKLA 1 HLSK VALTO MAATAUSKOD TUTKMUSLATOS FSH RSARCH STTUT OF GRG AGRCULTUR AD FORSTRY KOTUSSSTUS TST R PORT UMRO 995 RYHMÄ 21 VUOS 1979 RPAK PR-3A-5-LÄMMÖVAHD JA LMAVAHTOLAT RPAK PR-3A-5 HAT XCHAGR AD VTLATO UT KOTUTTAJA JA nerpak Oy, 183 Heinla 3 VALMSTAJA: TRAT AD» MAUFACTURR: HTA : Lämmönvaihdin 7 85 mk, puhaltimet 2 99 mk, putkist 2 7 mk, termstaatit, magneettiventtiili ja lämmitysvastus 1 54 mk ilman asennusta W SS

2 KOTUS Ketus suritettiin lmanvaihtlaite li asennettuna Hartlassa levaan emakksikalaan. Ketuksen lppuun mennessä laite li llut käytössä 1 v 1 kk. Lisäksi mitattiin labratrissa lämmönvaihtimen painehäviö sekä vesisuuttimien tilavuusvirta. Tietja sikalasta, jhn ilmanvaihtlaite li asennettuna: Rakentamisvusi makkja, nimellismäärä 2 keskimäärin 26 Pituus 24,7 m Leveys 9,8» Krkeus 2,4» Pinta-ala 242 m2 Tilavuus 581 m3 Lämpimät aputilat 13,7 m2 Kylmät» 2,7» Seinärakenne: tiili + 1 cm mineraalivilla + tuulensujalevy + lauta Laipirakenne: vaneri + 2 cm mineraalivilla Lannanpist: sivuilla levat lantakäytävät, klakuljetin ja puristin RAK JA TOMTA lmanvaihtlaitteessa li kanavat ja puhaltimet sekä sisääntulevaa että pistettavaa ilmaa varten. Tulilmaa lämmitettiin pistilman lämmöllä ilmakanavien risteykseen sijitetussa levyrakenteisessa lämmönvaihtimessa, missä ilmavirrat jhdettiin tisistaan ertettuina ristikkäisiä slia myöten. Pistilma luvutti lämpöä slien seinämien läpi. Puhaltimien käyntiä hjasivat kaksiasentiset lämpötilan säätimet eli termstaatit sisälämpötilan muutsten mukaisesti. lmanvaihtlaitteen sat li sijitettu suurimmaksi saksi sikalan parvelle. Lämmönvaihdin ja pistpuhallin li sijitettu sikalan keskeltä katlle menevään pistputkeen. Sisääntuleva ilma vitiin ttaa jk parvelta, talvella, tai ulka, kesällä. Lämmönvaihtimen vieressä levalta sisääntulpuhaltimelta ilma jhdettiin jakputkistn kautta sikalan laipissa rukintapöydän päällä leviin hajittimiin. Hajittimissa levilla säleillä ilmavirta vitiin suunnata jk suraan alas tai alaviistn. Aputilissa levan sittain eristämättömän lämminvesivaraimen ympäriltä vitiin ttaa kiertilmaa sisääntulpuhaltimelle käsin säädettävän luukun avulla. Sisääntulpuhaltimen vieressä li lisäksi käsin säädettävä kuristusläppä. 2/995

3 M TTOJA Lämmönvaihdin valmistaja tyyppi ilma-aukn ala tilavuusvirta valm. ilm. mukaan valmistusaine vesisuuttimet Puhaltimet valmistaja tyyppi läpimitta mttri Sisäänpuhallushajittimet valmistaja tyyppi yhteinen pinta-ala Lämmitysvastus Lämminvesivarain Lämminvesivaraimen tilavuus Putkistn valmistusaine Lämpötilan säätimet Säätimien valmistajat nerpak Oy P R-3A-5,43 m2 5 m3 /h alumiini 4 kpl 2 kpl Sumen Puhallintehdas Oy PMCA cm 38 V 73 W 141 r/min 1 kpl Haitn Oy TS HV-3 x 15,378 m2 38 V 4,5 kw 38 V 1 kw 25 galvanitu pelti 4 kpl Danfss, Tanska Penn, USA Laitteeseen tehtiin ketuksen aikana seuraavat muutkset: 1manpisttrven hattua krtettiin Sisääntulpuhaltimen käyntiä hjaava lämpötilan säädin vaihdettiin pienemmällä lämpötilaerlla timivaksi Ulka tulevan raitisilmaputken hituskanava pistettiin Lämmönvaihtimen alla levan tippuvesikurun rakennetta muutettiin Lämmönvaihtimen eteen asennettiin lämmitysvastus ja sisääntulhajittimen viereen vastusta hjaava lämpötilan säädin Sikalan jäähdytystä ja lämmönvaihtimen pesua varten asennettiin 2 suihkuputkea, vesijht ja magneettiventtiili sekä lisäksi jäähdytystä ja pistpuhaltimen pyörimissuuntaa hjaava lämpötilan säädin. 3 /9 9 5 Sikalassa li talvella ns. tasapaineilmanvaiht, jssa sekä sisääntulevalle, että pistettavalle ilmalle n ma puhallin. Js sikalan lämpötila haluttiin pitää välillä C. puhaltimet pysähtyivät, kun sikalan lämpötila alitti + 16 C, ja käynnistyivät kun lämpötila ylitti +17 C. Kun lämpötila ylitti +2 C, pysähtyi pistpuhallin. Tällöin sikalassa vallitsi ylipaine. eljä ikkunaa pidettiin auki tuk marraskuun välisenä aikana. Lämpötilan ylittäessä +23 C pistpuhallin käynnistyi puhaltamaan ilmaa sikalaan. Samalla jäähdytysvesi alki virrata lämmönvaihtimeen.

4 ARVOSTLU KÄYTTÖOVASUUDT SKALA LÄMPÖTAUS Sikjen tuttama lämpöteh kevättalvella li kw ja keskimäärin 13,7 kw. Lämpöteh n laskettu seuraavin perustein: emakk prsaineen vieritettu prsas jutilas emakk ja karju nuri emakk Yht. 5 kpl x 775 W 59» x 6» 21» x 225» 7» x 22» 13,7 kw Kesällä sa siista li ulkna, ja sisällä levien sikjen lämpöteh li kw. Lämmitysvastuksen tehntarve li 4,1 kw ja lämminvesivaraimen 9,4 kw. Pistpuhaltimen tehntarve li,9 kw ja sisääntulpuhaltimen,93 kw, kun käytettiin parvella levaa imuaukka, jnka kk li,1 m2. Kesäaikana, kun pistpuhallin ei llut käynnissä, sisääntulpuhaltimen tehntarve li,88 kw. Tällöin käytössä li ulkna leva,19 m2 imuaukk ja 4 ikkunaa li auki. Lämmönvaihtimen talteenttaman lämmön lisäksi tettiin tilapäisesti myös lämminvesivaraimen ympäriltä lisälämpöä. Sen ttaminen alki alkutalvella, kun ulklämpötila li 15 C, ja lppui, kun ulklämpötila li 6 C. Helmikuun alussa asennettiin imuputkeen lämmönvaihtimen eteen lämmitysvastus. Vastusta hjaava lämpötilan säädin asetettiin siten, että vastus kytkeytyi kun hajittimesta sisälle tulevan ilman lämpötila li alle +6 C. Tämän jälkeen tettiin lämminvesivaraimen ympäriltä lämpöä sikalan lämmitykseen vain kvimmilla pakkasilla. Taulukssa 1 n esitetty ilmanvaihtlaitteen timintaa talvella. Lämpötilat n mitattu 4 tunnin välein, ksteus kerran päivässä ja haitallisten kaasujen määrät 19 kertaa talven aikana. Lämmönvaihtimen talteenttaman lämmön lisäksi tarvittu lisälämmitysteh n laskettu lisälämmityslaitteiden, lämmitysvastuksen ja lämminvesivaraimen, mitatun tehntarpeen ja käyntiajan sekä astetuntiluvun pertusteella. Kesällä tämä lisälämmitysteh li,19 kw. LÄMPÖTLA SÄÄT Lämpötilan vurkautinen vaihtelu kesä- ja talviaikana ilmenee piirrksesta 1. Ulklämpötilan llessa muuttumatn lämpötilan säätimen kytkentä- ja katkaisulämpötiljen er li n.,5 C. Lämpötilan säätimet timivat häiriöttömästi. Lämpötilan säätötarkkuutta vidaan pitää riittävänä. LMA JAKAUTUM lman liikesuunnat käyvät ilmi piirrksesta 2. Sisäänpuhallushajittimien säleet li asetettu niin, että prsaiden pulella tulilma suuntautui rukintakäytävälle ja jutilaiden emakiden pulella rukintakäytävälle ja sittain karsinihin. lman npeus säleitten raissa li 3,5...7, m/s ja lämpötila C ulkilman lämpötilan llessa välillä ± C. 4/995

5 4 bisalam pu 1 a ii vainteiu,... C c c eg C cc c az c C 2.- cc c---c 8p UlklämPötilan vaihtelu t Talvi JibilläMJC/ Qz> e e ca c Ulklämpötilan vaihtelu "C......S Kesä 1977 Piirrs 1. Lämpötilan vurkautinen vaihtelu Figure 1. The inside temperature variatin in 24 hurs crrespnding t the utside temperature variatin, winter 1978 and summer /995 Piirrs 2. lmanvirtaukset sikalassa. Ristiviivitetulla alueella tapahtui hidasta pitkittäistä virtausta. Figurå 2. The airflw in the piggery. The lngitudinal flw is rinarked with ines placed crsswise.

6 Karsiniden aidan raissa ilman npeus li prsaiden pulella.2...,7 m/s ja jutilaiden emakiden pulella , m/s. Vastaavat alilämpötilat livat...,5 C ja... 1 C. Alilämpötila tarkittaa kyseisen mittauspaikan ja huneen keskimääräisen lämpötilan ertusta. Karsinassa ilman npeus li prsaiden pulella,1...,4 m/s ja jutilaiden pulella,2...,7 m/s. Vastaavat alilämpötilat livat C ja... 1 C. lma jakautui sikalassa khtalaisen hyvin. HATALLST KAASUJ MÄÄRÄ Kaasupitisuuksia mitattiin 16 päivänä klmesta paikasta: lantakäytävältä cm krkeudelta ruki ntakäytävä tä 3» 14» Mittauspaikilla vallinneet keskimääräiset kaasupitisuudet vat taulukssa 1. Sumessa sallitaan työpaikilla enintään,5 % hiilidiksiidipitisuus ja 25 cm»/m» ammniakkipitisuus. ykyisin karjasujien suurimmaksi hiilidiksiidipitisuudeksi susitellaan kuitenkin enintään,15 %, kska eläimet leskelevat siellä kk vurkauden. Sikalassa li hiilidiksiidia,15 % vasta kun ulklämpötila li C. Ammniakkipitisuus li pieni eikä rikkivetyä löydetty llenkaan. Sikalan ilma li hyvä. LMAVAHTO JA JÄÄHDYTYSTHO Puhaltimien pyöriessä ilman tilavuusvirta li parvella levaa imuaukka käytettäessä n. 4 m3/h ja ulkna levaa imuaukka käytettäessä n. 6 m3 /h. Sikalan lämpötilja kesällä n esitetty taulukssa 2. Ulklämpötilan llessa 21 C täyden sikalan lämpötila khsi 3,5 C ulklämpötilaa krkeammaksi. Sikalan llessa vajaa vastaava lämpötilan nusu li 2 C. Jäähdytystä käytettäessä vajaan sikalan lämpötila pysyi 3 C ulklämpötilaa, 26,5 C, alhaisempana. Kun ulklämpötila li 27 C ja ksteus 56 %, sisään tuleva ilma jäähtyi 5 C ja siitä tiivistyi vettä lämmönvaihtimeen. Sisällä ksteus li 76 %. Jäähdytysveden lämpötila li painesäiliössä 6,5... 7,5 C. Vettä kului 9 1/h Veden tullessa uls si_kalasta sen lämpötila li Vesi imeytettiin maahan. VesianalyySin- rribkaan vesi täytti - vielä nitriitti- ja nitraattipitisuutensa pulesta talusvedelle asettavat vaatimukset. lmanvaiht li riittävä ja jäähdyttäen sisälämpötila pystyttiin pitämään halutuissa rajissa. MLU Puhaltimien aiheuttaman melun vimakkuus li 7 dp (A). 1,m etäisyydellä ilman tulauksta ja dp (A) 1 m etäisyydellä :pist auksta. Sikjen lepaikåria ja puhaltirnien llessa pysähdyksissä sikalassa li melua db (A) ja puhaltimien käydessä db (A). Rukinta-aikana sikjen aiheuttama melu li db (A). Puhaltimien aiheuttama melu ei le häiritsevää. Rukinta-aikina n syytä käyttää kuulnsujaimia. 6/995

7 ") c a.) _c 1 L'..: CD.t- C; hl c ( ) ( -c, a> > CD a> _c (1) LC) dl" rh:,-. r....(-- W h: ( x-- ui,-- C. CD h 1.,..- cii CD ) 7 a, 2. LC),--. hj 1- r ) d" 7 LL7... ; d- L Cy"; 7/995 c a.) - n c _. : > >, CL : c > :c _ C) 17) T _c - r >. _c H 3 3 C Cci,T1) > c c > c (1) _C (ll.. - CT).2 c _C C C =., " a) h. d". hl 1 1 C Ulklämpötila Outside temperature ')... 7 hl '"- 44- d" d- Cd u., ei 4 1. th hl 1 Parven lämpötila Lft temperature Sisälämpötila nside temperature suhteellinen ksteus relative humidity Sisälämpöt ila C nside temperature suhteellinen ksteus relative humidity Hiilidiksiidipitisuus, 2 Cncentratin f carbn dixide Ammniak kip itisuus, H3 CM3/M3 Cncentratin f ammnia dl d: Lri Lisälämmitysteh, kun sisälämpötila n +15C kw Additinal pwer when inside temp. is +15 C

8 Lämpötilat ja ksteudet n mitattu 2 kertaa vurkaudessa. Jäähdytys li timinnassa vunna OZ) ) C CU --, D. _C -.., _. -, _c d.,._, <,,, y Ksteus %, keskimäär. Mean relative humidity,,,, 4- > päivällä day aamu lla mrnig [J d-.---,-- c ) ,- C), Cd,-,.- s- 1 Ld L d' d- M '5 - Le, - Li d. (,) (4) ; LL),- C5 ) 1 ; -- 1 C5 ) : s- Kuukausi Mnth ( c cp»- : = _ > CT) :. cn : 1.>,,,T, ) r -. : -.,-.-.). -- ::),. ->. r.-' V),. = 1< ::::.: ::: '-' C L 1 ) W Cll.7,,,. = < > u) 1,..,,,,,,., ' 3 = ( < _= --) :-..) c. c.-.. :. Ulklämpötila Outs ide temperature 2. c (.- c a) :.:).)..) :ml cu c (7, 5..-.) : -.- ),-. 8/995

9 LÄM MÖVA HD Painehäviön mittauksessa lleen lämmönvaihtimen PR-2A-5 ilmaaukn ala li,36 m2. Mitatun lämmönvaihtimen pistpulen painehäviö li 75 Pa ilman tilavuusvirran llessa 3 m3 /h. Tällainen painehäviö lisää puhaltimen tehntarvetta n. 15 W ilmamäärän llessa 3 m3 /h ja n. 225 W ilmamäärän llessa 5 m3 /h. Läm- 25 Lämpötilan _nusu C A A i Sisä-ja ulklämpötilan ertus C 9/995 Piirrs 3. Figure 3. Sisääntulevan ulkilman lämpeneminen lämmönvaihtimessa ja parvella: 1 = lämmönvaihdin + lämmitysvastus, helmikuu, 2 = lämmönvaihdin, tammikuu, 3 = lämmönvaihdin (+ sitt. parvi) huhtikuu, 4 = parvi, huhtikuu, 5 = parvi, tammi helmikuu. The temperature rise in the heat exchanger and in the lft crrespnding t the difference between utside and inside temperature. 1 = heat exchanger + additinal electrical heater. February 2 = heat exchanger. January 3 = heat exchanger, partly the lft, April 4 = lft, April 5 = lft, January February

10 mönvaihtimessa lleiden kahden jäähdytys- ja pesuvesisuuttimen yhteinen tilavuusvirta li /h veden paineen llessa kpa (,5... 3,7 bar). Sikalassa llut lämmönvaihdin lämmitti sikalaan tulevan ulkilman piirrksessa 3 esitetyllä tavalla. Parvella levan imuaukn suuruus li tammikuussa,4...,1 m2 ja helmikuussa,1 m2. Huhtikuussa li käytössä parvella leva,1 m2 aukk sekä ulkna leva,2 m2 aukk. Piirrksen 3 lämpötilat n mitattu puhaltimien käyntiajan lpussa. Käyntiaika li % kknaisajasta ulklämpötilan llessa välillä C. Lämpötilan nusu lämmönvaihtimessa li käyntiajan alussa suurempi kuin käyntiajan lpussa. Lämmönvaihtimen keskimääräinen entalpiahyötysuhde li tammikuussa % ulklämpötilan llessa em C. Lämmönvaihtimen läpi tulleen ulkilman lämpötila laski alle nllan, kun ulklämpötila li C, sisälämpötilan llessa 17,... 17,5 C. Lämmönvaihtimeen mudstui huurretta ja jäätä nin pulet ilma-aukn alasta, kun ulklämpötila li C. Sen vuksi vaihdin pestiin ja huurre sulatettiin painepesurilla tammikuussa kertaa. Pöly pestiin kk välein. Helmikuun alussa lämmönvaihtimen eteen asennettiin lämmitysvastus. Tällöin vaihtimen läpi tulleen ulkilman lämpötila laski pakkasen pulelle, kun ulklämpötila li C sisälämpötilan llessa 14 C. Vaihtimeen mudstui huurretta,6 m2 alalle, kun ulkilman lämpötila li kahtena päivänä alle 2 C ja öisin alimmillaan 34 C ja 35 C. Pakkasen lauhduttua huurre suli pis. Lämmitysvastuksella varustettua lämmönvaihdinta vidaan pitää varmatimisena telä- ja Keski-Sumen lissa. TVSTLMÄ Sikala, jhn ilmanvaihtlaite li asennettuna, li kltaan sikamäärään nähden nrmaali. lmanvaihtlaitteella vitiin lämmittää ja jäähdyttää sikalan ilmaa. Laite li varustettu pistilmasta lämpöä talteenttavalla lämmönvaihtimella ja sisääntulevan ilman jakputkistlla. Lämpötilaa säädettiin lämpötilan säätimillä ja käsikäyttöisillä luukuilla. Lämmönvaihtimen talteenttaman lämmön lisäksi tarvittiin lisälämmitystä. Lämpötilan säätö timi hyvin, mutta li talvella sittain käsikäyttöinen. lma jakautui khtalaisen hyvin, eikä haitallista veta santtavasti llut. Lämpötila ja ksteus livat spivat. Jäähdyttämällä sikalan lämpötila vitiin kesälläkin pitää haluttuna. Laitteen aiheuttama melu ei llut häiritsevää. Lämmönvaihdin timi lämmitysvastuksen asentamisen jälkeen hyvin. Hullntarve li khtuullinen. Lämmönvaihdin lisää puhaltimien tehntarvetta n. 7 %, lisäksi tulee putkisthäviöihin kuluva teh. Lämmönvaihdinta ja sillä varustettua ilmanvaihtlaitetta vidaan pitää käyttöminaisuuksiltaan hyvänä1 ). 1/995

11 SAM MAFATTG Suggstallet, där ventilatinsanläggningen var installerad, var av nrmal dimensin till svinantalet. Med ventilatinsanläggningen kunde man värma upp ch avkyla ventilatinsluften. Anläggningen var utrustad med en värmeväxlare samt luftfördelningskanaler. Stallets temperatur reglerades med termstater ch manuella luckr. Utm värmeåtervinningen vid värmeväxlaren behövde man tilläggsvärme. Temperaturregleringen fungerade bra, men var till en del manuell m vintern. Luftfördelningen var lyckad utan att menligt drag uppstd i nämnvärd grad. Stallets temperatur ch relativa fuktighet var på lämplig nivä. Med kylning kunde man hålla temperaturen pä önskad nivå m smmaren. Bullret från anläggningen var inte besvärande. Värmeväxlaren fungerade bra efter mntering av ett värme-element på insugningssidan. Behvet av underhållsarbete var måttligt. Värmeväxlaren ökar effektbehvet av fläktarna ca 7 %, dessutn måste man beakta effektförlusten i luftfördelningskanaler. Bruksgenskaperna av värmeväxlaren ch hela ventilatinsanläggningen kan bedömas sm gdal ). CLUSOS The dimensining f the farrwing huse, where the ventilatin unit was installed, was nrmal, taking int accunt the amunt f animals. t was pssible t heat and cl the ventilatin air with the unit, which was equipped with an heat exchanger and intake ducts. The temperature was cntrlled by means f thermstats and hand perated shutters. n additin t the heat recvered by the heat exchanger further heat was needed in winter. The climatic cnditins in the piggery was gd. The heat exchanger was wrking well since there was munted an additinal electrical heating element. The need f maintenance wrk was mderate. The heat exhanger increases the pwer required by the fans abut 7 per cent. Additinal pwer is required t blw air thrugh intake ducts. The functinal perfrmance f the heat exchanger and ventilatin unit was gd1 ). Helsinki MAATAUSKOD TUTKMUSLATOS 11/995

12 Sl-yksiköiden ja vanhjen yksiköiden muunttaulukk S-yksikk Si-yksikkö 1,1 kp 1 kp = 9,82 1 kw 1,36 hv 1 hv =,74 kw 1w,86 kcal/h 1 kcal/h = 1,16 W 1 m,1 kpm 1 kpm = 9,81 m 1 MJ,28 kwh 1 kwh = 3,6 MJ 1 kj,24 kcal 1 kcal = 4,19 kj 1 MPa = 981 kp/cm2 1 kp/cm2 =,1 MPa 1 Pa,1 mm H2 1 mm H2 = 9,81 Pa 1 kpa 7,51 mm Hg 1 mm Hg =,13 k/pa 1 g/kwh =,74 g/hvh 1 g/hvh = 1,36 g/kwh tuliitte itä mega = M = 1 kil = k = 1 milli = m =,1 mikr = u =,1 1 ) Käyttöminaisuudet ja kestävyys arvstellaan seuraavia arvsanja käyttäen: erittäin hyvä hyvä khtalaisen hyvä tyydyttävä runsaasti humauttamista hun 1 ) Hållbarheten ch bruksegenskaperna bedöms enligt följande skala: mycket gd gd tämligen gd nöjaktig mycket att anmärka dålig 1) The functinal perfrmance and durability ratings are: very gd gd fairly gd satisfactry many remarks pr Ketus- ja tutkimustulsten vanhenemisen vuksi sekä väärinkäsitysten ja harhauttavien tietjen välttämiseksi ketus- ja tutkimusselstuksia tai erillisiä ketus- ja tutkimustulksia ei le lupa julkaista eikä kirjallisesti esittää ilman tutkimuslaitksen kussakin tapauksessa erikseen antamaa kirjallista lupaa. Helsinki Valtin painatuskeskus