Resultater og diskussion

Målinger af lugt- og ammoniakemissionen om sommeren fra de seks farestaldsektioner blev foretaget ved en gennemsnitlig udetemperatur på 19,2 ºC (interval: 17,1 – 26,8 ºC) og en gennemsnitlig relativ luftfugtighed på 73 % (interval: 48 – 92). På måledagene om sommeren var den gennemsnitlige belægning i de seks sektioner 29 søer (interval: 18 – 30 søer) og 293 pattegrise (interval: 220 – 300 pattegrise).

Luftydelse og staldtemperaturer

I figur 2 er vist luftydelsen i henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner over døgnet i perioden med lugt- og ammoniakmålinger om sommeren. Luftydelsen i forsøgssektionerne lå tilnærmelsesvist konstant over døgnet på gennemsnitlig 6.000 m³/time, mens luftydelsen i kontrolsektionerne varierede over døgnet som følge af variation i udetemperaturen.

I figur 3 er vist staldtemperaturen i henholdsvis forsøgs- og kontrolsektionerne sammenholdt med udetemperaturen i sommerperioden. Staldtemperaturen varierede mindre i forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne, hvilket skyldtes, at jordkøle-varmeanlægget var i stand til at temperere indsugningsluften. På varme dage med udetemperaturer over 27 ºC fulgte staldtemperaturen i kontrolsektionerne udetemperaturen, mens temperaturen i forsøgssektionerne var op til 4 ºC lavere end udetemperaturen. I appendiks figur A7 er vist luftydelsen i forsøgs- og kontrolsektioner i forhold til antal uger i farestalden. Ved indsættelse af søer i farestalden var luftydelsen på samme niveau i både forsøgs- og kontrolsektioner. Luftydelsen i forsøgssektionerne var fra uge 2 og resten af diegivningsperioden gennemsnitlig 6.000 m3/time, mens den i kontrolsektionerne generelt var stigende i diegivningsperioden.

På dage med udetemperaturer under 20 ºC lå staldtemperaturerne i både forsøgs- og kontrolsektioner generelt 3 ºC over setpunktet, hvilket svarede til netop det indstillede P-bånd i ventilationsstyringerne. Dette skyldtes reguleringsprincippet i ventilationsstyringerne, som var af det hollandske fabrikat Stienen B.V. Hollandske ventilationsstyringer er almindeligvis P-båndsregulerede i forhold til danske ventilationsstyringer, som generelt er PID-regulerede. Ved P båndsreguleret styring lægges P båndet oven på ønsket temperatur. Det betyder, at hvis der ønskes 18 °C i stalden og 3 °C P bånd så vil der være 18 °C rumtemperatur ved minimumsventilation og 21 °C ved maksimumventilation. P-båndsregulerede styringer vil dermed tillade at staldtemperaturen øges med P-båndet før maksimal udsugningsydelse aktiveres. Modsat vil en PID-reguleret styring, som generelt produceres i Danmark, hele tiden forsøge at holde ønsket temperatur uanset ydelsesniveau. Med hollandske styringer accepteres større temperaturudsving i stalden.

 
Figur 2. Gennemsnitlig luftydelse i henholdsvis de tre kontrolsektioner og de tre forsøgssektioner fra 30. juni
til og med 1. september. Data i perioden hvor den enkelte sektion blev rengjort er udeladt. Billede nr. 2341

 
Figur 3. Gennemsnitlig temperatur i henholdsvis de tre kontrolsektioner og de tre forsøgssektioner fra 30. juni
til og med 1. september sammenholdt med udetemperaturen. Data i perioden hvor den enkelte sektion blev
rengjort er udeladt. Billede nr. 2342

Lugtemission

I tabel 1 er vist lugtemissionen i forhold til luftydelsen i tre niveauer fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektionerne. Luftydelsen i forsøgssektionerne lå forholdsvist stabilt over døgnet i hele måleperioden om sommeren på ca. 6.000 m³/time, jf. figur 2, som følge af at jordkøle-varmeanlægget tempererede indsugningsluften. Dette resulterede i en gennemsnitlig lugtemission fra forsøgssektionerne om sommeren på 160 OUE/s/so (95 % konfidensinterval: 130 – 190).

I kontrolsektionerne varierede lugtemissionen afhængigt af luftydelsen, som var påvirket af udetemperaturen, jf. figur 2 og 3. Ved lav luftydelse i kontrolsektionerne, som forekom på tidspunkter med lav udetemperatur var der ingen forskel på lugtemissionen fra forsøgs- og kontrolsektioner. Ved den gennemsnitlige luftydelse i staldsektionerne i forbindelse med målinger af lugtemissionen om sommeren var der tendens til 23 % lavere lugtemission fra forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne (P=0,06). Til gengæld var der på varme dage med høj luftydelse i kontrolsektionerne en statistisk sikker 39 % lavere lugtemission fra forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne. Det var med jordkølevarmeanlægget dermed muligt at opnå en lavere lugtemission fra forsøgssektionerne på varme dage om sommeren i forhold kontrolsektionerne, som var ventileret traditionelt. Der blev ikke foretaget lugtmålinger i vinterhalvåret. Om vinteren vil luftydelsen i staldsektionerne generelt være lav som følge af lav udetemperatur, og derfor vil der ikke kunne forventes nogen forskel i lugtemissionen mellem forsøgs- og kontrolsektionerne, jf. tabel 1.

Tabel 1. Lugtemission i forhold til luftydelse fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner om sommeren.

Ammoniakemission

I figur 4 er vist ammoniakemissionen om sommeren fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektionerne i forhold til søernes opholdstid i farestalden. Ammoniakemissionen fra kontrolsektionerne om sommeren var gennemsnitlig 0,46 g NH3-N/time/so (95 % konfidensinterval: 0,42 – 0,50), mens den fra forsøgssektionerne var gennemsnitlig 0,40 g NH3-N/time/so (95 % konfidensinterval: 0,36 – 0,44). Set over måledagene var der tendens til 11 % lavere ammoniakemission fra forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne om sommeren (P=0,10). På grund af den lavere luftydelse i forsøgssektionerne blev der målt en statistisk sikker højere ammoniakkoncentration i disse i forhold til kontrolsektionerne. Ammoniakkoncentrationen målt i forsøgssektionerne om sommeren var gennemsnitlig 3,4 ppm (95 % konfidensinterval: 3,2 – 3,6) i forhold til kontrolsektionerne, hvor den gennemsnitlig var 2,3 ppm (95 % konfidensinterval: 2,1 – 2,6) (P<0,001).

Målingerne af reduktionen af lugt- og ammoniakemissionerne om sommeren i nærværende undersøgelse var dermed på niveau med en tidligere afprøvning i en slagtesvinestald, hvor indsugningsluften blev kølet med et køleanlæg, når ventilationsbehovet var over 50 %. I forsøgssektionen var lugtemissionen 33 til 47 % lavere i forhold til en kontrolsektion, som var traditionelt diffust ventileret. Ammoniakemissionen i slagtesvinestalden var samtidig 8 til 11 % lavere ved at køle indsugningsluften [4].

Over hele året som gennemsnit var ammoniakemissionen fra kontrolsektionerne 0,36 g NH3-N/time/so (95 % konfidensinterval: 0,33 – 0,39), mens den fra forsøgssektionerne var 0,34 g NH3-N/time/so (95 % konfidensinterval: 0,30 – 0,37). Set over året som gennemsnit var der ingen statistisk sikker forskel på ammoniakemissionen fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektionerne. Ammoniakkoncentrationen målt i forsøgssektionerne var gennemsnitlig over året 3,7 ppm (95 % konfidensinterval: 3,3 – 4,2) og højere end i kontrolsektionerne, hvor den gennemsnitlig var 3,2 ppm (95 % konfidensinterval: 2,7 – 3,6) (P=0,07).

Figur 4. Ammoniakemission om sommeren fra henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner i forhold til søernes
opholdstid i farestalden. Billede nr. 2343

Jordkøle-varmeanlæggets energiomsætning

I figur 5 er vist lufttemperatur henholdsvis før (udvendig side) og efter (indvendig side) varmeveksleren i afprøvningsperioden. Selvom der var flere dage i perioden om sommeren, hvor udetemperaturen var over 30 °C, var lufttemperaturen i indsugningsluften efter varmeveksleren altid under 20 °C. Figur 5 viser endvidere, at der skete en forvarmning af luften, når udetemperaturen var under 13 °C. Jordkøle-varmeanlægget var gennem året i stand til at holde temperaturen i indsugningsluften mellem 4,3 og 19,6 °C selvom udetemperaturen varierede mellem -4 og 32 °C.

Ud fra jordkøle-varmeanlæggets loggede data blev der til køling af indsugningsluften i afprøvningsperioden overført 27.200 kWh, mens der samlet set blev overført 14.800 kWh til forvarmning af luften. Anlæggets samlede elforbrug i samme periode blev registreret til 4.250 kWh svarende til 47 kWh pr. faresti. I appendiks figur A8 er vist anlæggets momentane køle-varmeeffekt i forhold til udetemperaturen.

I figur 6 er vist frem- og returløbstemperatur i jordkøle-varmeanlæggets vandkreds over året i afprøvningsperioden. Fremløbstemperaturen i anlægget varierede mellem 6 og 15 °C over året. Gennem foråret og sommeren steg temperaturen i vandet som følge af den varme udeluften tilførte vandet. Modsat faldt temperaturen i vandet gennem efteråret og vinteren som følge af den kulde luften tilførte vandet. Selvom temperaturen i vandet varierede gennem året var temperaturen på det samme niveau året efter, og der skete således ikke en forskydning af jordens temperatur.

Figur 5. Lufttemperatur henholdsvis før (udvendig side) og efter (indvendig side) varmeveksleren i afprøvnings-
perioden. Billede nr. 2344

Figur 6. Frem- og returløbstemperatur i jordkølevarmeanlæggets vandkreds over året i afprøvningsperioden.
Billede nr. 2345

Til ventilering af de seks farestaldssektioner blev der i afprøvningsperioden samlet set anvendt 40.750 kWh, jf. figur A9 i appendiks. I afprøvningsperioden blev der fra januar og indtil juni måned ventileret 9 % færre kubikmeter luft i de tre forsøgssektioner i forhold til de tre kontrolsektioner, jf. tabel A1 i appendiks. Fra juni måned, hvor der blev indlagt en begrænsning på den maksimale ventilationsydelse på 59 % i de tre forsøgssektioner, og resten af afprøvningsperioden, blev der ventileret 11 % færre kubikmeter luft i de tre forsøgssektioner i forhold til de tre kontrolsektioner. Ud fra den procentuelle fordeling af luftydelsen mellem forsøgs- og kontrolsektionerne kunne der beregnes en tilnærmet fordeling af elforbruget til ventilation over året svarende til 204 kWh pr. faresti i forsøgssektionerne og 249 kWh pr. faresti i kontrolsektionerne. Denne metode tager dog ikke højde for, at de sidste kubikmeter luft er mere energikrævende end de første på grund af stigende tryktab ved højere ydelse. Ligeledes ville forskellen i luftydelsen mellem forsøgs- og kontrolsektionerne over året have været større, hvis begrænsningen i den maksimale ventilationskapacitet var blevet indlagt ved afprøvningens start. Derved er det reelle elforbrug til ventilation formentlig lidt lavere i forsøgssektionerne og lidt højere i kontrolsektionerne.

I appendiks figur A10 er vist det kumulerede energiforbrug til gulvvarme i henholdsvis forsøgs- og kontrolsektioner i afprøvningsperioden. I forsøgssektionerne blev der samlet set anvendt 45.480 kWh svarende til 505 kWh pr. faresti pr. år. I kontrolsektionerne blev der samlet set anvendt 43.330 kWh svarende til 481 kWh pr. faresti pr. år. Energiforbruget til gulvvarme var således på samme niveau i forsøgs- og kontrolsektionerne, og jordkøle-varmeanlægget påvirkede ikke forbruget af gulvvarme. Der var ingen rumvarme i de seks sektioner, og det er derfor uvist, om jordkøle-varmeanlægget vil kunne påvirke et eventuelt forbrug af rumvarme.

Driftsproblemer

Ved afprøvningens start blev det konstateret, at der var utætheder på loftsrummet i de tre forsøgssektioner. Utæthederne betød, at der var et falsk luftindtag uden om varmeveksleren. En tryktest af loftsrummet dokumenterede, at op i mod 1/3 af den samlede ventilationsluft kom ind via utætheder ved maksimumventilation. Utæthederne forekom ved overgangene mellem loft og væg samt langs gavlen ved overgang mellem loftsrum og murværk. Der blev ligeledes konstateret utætheder ved overgang mellem stålspær og loftisoleringen. Alle utætheder blev forsøgt tætnet, og arbejdet var afsluttet den 28. april. Ny tryktest af loftsrummet dokumenterede efterfølgende, at det falske luftindtag var begrænset til maksimalt 10 % ved maksimumventilation, jf. appendiks figur A6. Tryktabet over varmeveksleren blev målt til 18 Pa ved maksimumventilation. Dette tryktab over varmeveksleren understregede vigtigheden af, at loftsrummet var tæt, så indsugningsluften blev ledt gennem varmeveksleren.

Umiddelbart efter afslutning af afprøvningsperioden var der strømafbrydelse i en elgruppe på ejendommen. Strømafbrydelsen betød, at jordkøle-varmeanlægget også blev afbrudt og dermed cirkulationspumpen til anlægget. Elgruppen var ikke koblet op på ejendommens alarmanlæg, hvorfor der gik flere dage, inden strømafbrydelsen blev opdaget. På samme tid var udetemperaturen under 0 ºC, og det betød, at vandet i varmeveksleren frøs til is og forårsagede at plastikrørene i varmeveksleren frostsprængte. Ved varmeveksleren var monteret en batteridrevet sikkerhedsventil, som blev reguleret af en GEO-Frostsikring styring, som skulle lukke vandet af varmeveksleren i tilfælde af strømafbrydelse ved lave udetemperaturer. Batteriet i GEO-Frostssikring var fladt, da strømafbrydelsen indtraf. Episoden understreger vigtigheden af at have et velfungerende alarmanlæg, som også fanger eventuelle strømafbrydelser på ejendommen. Ligeledes er det vigtigt, at sikkerhedsanordninger er korrekt monteret og driften af dem kontrolleres med jævne mellemrum.

Økonomi

Jordkøle-varmeanlæggets temperering af ventilationsluften i forsøgssektionerne resulterede i en begrænsning af ventilationsydelsen over året, hvilket medvirkede til en lavere emission af ammoniak og lugt om sommeren sammen med mindre varierende staldtemperatur i forhold til kontrolsektionerne. Totalt set blev der over året anvendt 45 kWh pr. faresti mindre til ventilation i forsøgssektionerne i forhold til kontrolsektionerne svarende til en besparelse på 34 kr. pr. faresti pr. år ved en el-pris på 75 øre/kWh. Modsat krævede jordkøle-varmeanlægget et elforbrug over året på 47 kWh pr. faresti svarende til 35 kr. pr. faresti pr. år, og omkostningerne var således højere end besparelsen vedrørende ventilationen. Forbrugsomkostninger ved at anvende jordkøle-varmeanlægget udgjorde således 1 kr. pr. faresti pr. år, idet der ingen varmebesparelse var ved at anvende jordkøle-varmeanlægget. Såfremt anlægget havde været indstillet til kun at cirkulere vandet i systemet ved en udetemperatur under 9 ºC og over 15 ºC i hele afprøvningsperioden og ikke kun i de sidste 3 måneder, ville elforbruget til cirkulationspumpen og dermed den samlede forbrugsomkostning have været mindre. I appendiks figur A11 ses, at stigningen i det kumulerede el-forbrug til cirkulationspumpen aftager efter, at der ændres i anlæggets indstilling.

Såfremt anlæg af tilsvarende størrelse bliver etableret i dag, vil det kræve en anlægsinvestering på 540.000 kr. (Kilde: MHJ ScanAirclean A/S). Forrentes og afskrives anlægsinvesteringen over 10 år med 5 % i rente svarer det til en årlig kapitalomkostning på 777 kr. pr. faresti.