Air Motion and Thermal Environment in Pig Housing Facilities with Diffuse Inlet: PhD Thesis Defended in public at the Danish Institute of Agricultural Sciences Research Centre Bygholm (131206)

I talrige danske svineproduktionsanlæg anvendes et ventilationssystem med friskluftindløb gennem et diffust materiale i loftet. Denne afhandling undersøger de klimatiske forhold en fuldskala model af en diffust ventileret svinestald ved numerisk simulering (CFD) og eksperimentelt. I et vindtunnelforsøg er undersøgt de termiske forhold ved det diffuse indløb, som funktion at de termiske og strømningsmæssige forhold i indløbet og lokalet. I fuldskalamodel forsøget har fokus været sammenhængen mellem ændringer i omgivelsernes klima og klimaændringer i staldlokalet med diffus ventilation. Resultaterne viser at klimaforholdene i lokalet er uafhængige af ændringer i omgivelsernes temperatur og luftskiftet i det diffuse ventilerede rum. Effekten på klimaforholdene i lokalet fra en delvis ruminddeling i stiafsnit er blevet undersøgt både eksperimentelt og med CFD. Resultaterne viser at ruminddeling kan have en statistisk signifikant forskellig effekt på de klimatiske forhold i lokalet.

En detaljeret undersøgelse af de fluidmekaniske og termiske omgivelsers effekt på de termiske forhold ved det diffuse indløb er blevet udført i en vindtunnel. Forsøgene viser at det diffuse materiale virker som en varmeveksler og forvarmer indløbsluften, hvis rumtemperaturen er højere end indløbstemperaturen. Varmeveksler effekten, og dermed den termiske randbetingelse for det diffuse indløb, er afhængig af lufthastighed og -temperatur i både indløb og i lokalet samt termisk stråling fra lokalet. Ud fra målingerne kan det konkluderes at en no-slip randbetingelse i det diffuse materiale ikke kan antages og at der vil være en indtrængning af luft fra lokalet ind i det diffuse materiale, selvom det er modsat den af ventilationsanlægget dikterede gennemløbsretning. Iagttagelse af ovenstående forvarmning af indløbsluften i det diffuse materiale er en grundlæggende forudsætning for korrekt estimering af dyrenes termiske komfort i lokalet.

En simulering af den termiske komfort forudsætter ligeledes at randbetingelsen for det diffuse indløb er korrekt defineret. Randbetingelsen kan defineres på to måder: en deterministisk metode baseret på fastlæggelse af termiske, konvektive og strålingsfysiske materiale parametre for det diffuse materiale, og en empirisk model af indløbstemperaturen. I projektet er det valgt at udvikle en empirisk model for randbetingelsen ved det diffuse indløb fordi en model giver en bedre forståelse for samspillet mellem de fysiske variable. En lineær model for overfladetemperature på det diffuse materiale er udviklet.