2014 Danish Cattle Conference Feb 25, 2014 Forbedret ventilation i kalvestalden Ken Nordlund, DVM School of Veterinary Medicine University of Wisconsin-Madison
Hvad er problemet med kalvehytter? Jeg havde et valg! Jeg kunne beholde mine kalvehytter eller beholde min kone!
Hvorfor skal vi ha kalvestalde med ventilationsrør? The weather outside is frightful! Julesang af Jule Styne, Let It Snow God tilvækst de første 60 levedage kan give op til 820 kg mælk ekstra pr. laktation Soberon et al, J. Dairy Sci., 2012 Mælkefodringsautomater passer ikke til hytter Sundheden i tube-ventilerede stalde er lige så god som i hytter
The story of the tubes Feltstudier af risiko-faktorer for luftvejsinfektioner i naturligt ventilerede kalvestalde (Lago et al, JDS 2006) luftvejsinfektioner ved lavere bakterieindhold i staldluften Faste skillevægge mellem kalve indhold af bakterier i staldluften, men risiko for luftvejsinfektioner Stimulerede til udvikling af en ny generation af ventilationssystem, der kunne sende luft ned mellem skillevæggene til kalvene
Field trial to examine risk factors for respiratory disease in naturally ventilated calf barns Lago, McGuirk, Bennett, Cook, & Nordlund. 2006. J Dairy Sci 89: 4014-4025
Naturligt ventilerede kalvestalde
Undersøgelse af Enkeltbokse med åben eller lukket adskillelse To-klimasystem? Forskellig strøelse Luftvejsinfektioner
Typisk bakterieindhold Udendørs: 100 1,000 cfu/m 3 Rent kontormiljø: 1,000-2,000 cfu/m 3 Velventileret stald: 10-15,000 cfu/m 3 I enkeltkalvebokse: 25,000 3 million cfu/m3 Cfu/m 3 (totalkim pr. kubikmeter)
Resultater: Mængden af bakterier (totalkim) cfu/m 3 i kalveboksen er relateret til forekomsten af luftvejsinfektioner P 0.003 Association is not causation Lago et.al., J Dairy Sci 89:4014, 2006
Afgørende faktorer for at undgå luftvejsinfektioner 1) Lavt bakterieindhold i luften P<0.003 Totalkim signifikant Coliforme (EMB) ikke signifikant 2) Rigelig halmstrøelse P<0.002 3) Lukket boksadskillelse P<0.003 Lago et.al., J Dairy Sci 89:4014, 2006
Termoneutral zone Nyfødt kalv: 10 to26 C 30 dage gammel kalv: 0 to 23 C Undersøgelser foretaget fra -7 to12 C
Strøelses-score= 1 Ben helt synlige, når kalven ligger ned
Strøelses-score = 2 Ben delvis synlige, når kalven ligger ned
Strøelses-score = 3 Ben generelt ikke synlige, når kalven ligger ned
Prevalence of respiratory disease 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% Sparsom strøelse Rigelig strøelse 0% 27 52 77 102 127 152 177 202 227 252 277 302 327 Airborne bacteria cfu/m 3 x 1000 Nesting score 1, mesh sides Nesting score 2 Nesting score 3 Lago et.al., J Dairy Sci 89:4014, 2006
Faste skillevægge mellem kalve
Prevalence of respiratory disease 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Åbne skillerum (gitter) 27 52 77 102 127 152 177 202 227 252 277 302 327 Airborne bacteria cfu/m 3 x 1000 Lukkede skillerum (plade) Mesh dividers, nesting score 2 Solid dividers, nesting score 2 Lago et.al., J Dairy Sci 89:4014, 2006
Bakterieindholdet i luften på staldgangen er relateret til ventilationsraten i stalden P<.0001 Bakterieindholdet i luften i kalveboksen er ikke relateret til ventilationsraten i stalden Stalden er måske godt ventileret, men det hjælper ikke på luften her i kalveboksen! Lago et.al., J Dairy Sci 89:4014, 2006
Faktorer der sænker bakterieindholdet i kalveboksene 1) Lave temperaturer P<0.003 2) Større bokse pens P<0.02 > 2.6 m² 3) Færre lukkede skillerum P<0.006 Lago et.al., J Dairy Sci 89:4014, 2006
Faste skillevægge (uden huller) har modsatrettede effekter: luftvejsinfektioner luftbårne bakterier Kan vi beholde faste skillevægge og bruge overtryks-tube-ventilation til at bringe ren luft ned hvor kalvene opholder sig?
En ny generation af ventilation Ikke 80 ernes rør-ventilation! Et supplement til naturlig ventilation, ikke recirculation Teknisk forskel i design oudelukkende frisk luft oensartet luftforsyning i hele længden oingen træk Acceptér egenskaberne ved kold luft
Det ser let ud, men Målet er at få små mængder frisk trækfri luft hen til kalvene Uden professionelt design kan ventilationsanlæg gøre med skade end gavn PAS PÅ MED GØR DET SELV
Dette er ikke, hvad vi ønsker! Overdimensionering af huller skaber TRÆK på kalvene Forkert rørdiameter giver UENS fordeling af luften Ventilator RECIRCULERER alle smitstoffer i stalden
Outside air
Frisk luft udefra
Ventilations-rate 1) Ventilationssystemet skal skabe en minimums basis-ventilation som supplement til naturlig ventilation 2) Der skal sikres en luftudskiftning på 25 m 3 /time pr. kalv eller 4 gange udskiftning af staldluften per time 3) Den erfaringsmæssige anbefaling er 4 gange udskiftning pr. time
Sizing the tube diameter Usually yields poor air discharge for first 6 m
Fastsættelse af størrelsen på ventilationsrørerne Rør-diameteren skal normalt være 1.15-1.3 gange ventilatorens diameter Større diameter lufthastighed I røret (velocity pressure) og statisk tryk Luftudstrømningen skal variere mindre end 10 % i rørets længde
Rør med for lille diameter i forhold til ventilator!
Tube 1 Tube 2 Hul nr. M/s M/s 1 0.7 0.5 11 1.3 0.9 21 3.1 1.6 31 2.8 1.2 41 2.6 1.4 51 8.1 3.9 61 8.5 3.9 71 8.2 5.6 81 8.8 7.3 91 8.8 6.8 101 7.4 9.9 111 10.4 9.9 Resultat: Næsten ingen ventilation de første 15 meter og koldt træk de sidste 15 meter af ventilationsrøret
Resultat af for lille rørdiameter Lufthastighed i ventilationsrør (bør ikke overskride 6 m/s) 12 11 10 9 8 7 6 4 2 Det statiske tryk i røret og udledningshastigheden er størst længst væk fra ventilatoren
Resultat ved passende stor diameter 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 Moderat lufthastighed (<6.1 m/s) i ventilationsrør tættest ved ventilator samt rimelig jævn luftudstrøning gennem stalden
Fastsættelse af rør-diameter Vælg en rør-diameter, som sikrer moderat lufthastighed (<6 m/s) i startenden af ventilationsrøret Røret bør som regel have større diameter end ventilatoren!
Undgå træk med kold luft!
Bremselængden Træk er defineret som en lufthastighed > 0.3 m/s. Hastigheder < 0,3 m/s betragtes som stillestående Bremselængden er afstanden fra ventilationsrøret til det punkt, hvor luften står stille Bremselængden bestemmes af det statiske tryk og huldiameteren Målet er at luften stopper 1.25 m over boksgulvet
Bremselængden bestemmes af det statiske tryk og huldiameteren
Ved en udgangshastighed på 6.1 m/s Hole diameter, cm Distance to still air, m 2.5 2.4 3.8 3.6 5.0 4.6 6.3 5.8 7.6 7.0
PPTC 5.2 Spreadsheet Project ID Name: Client Barn ID: Calf nursery A Date: 4/25/2013 Dimensions of barn Length Width Minimal interior ht Maximum interior ht Interior volume of barn Maximum # of animals Positive Pressure Tube Calculator, Version 5.2 K. Nordlund, DVM, T. Bennett, BS, and A. Gomez, DVM, R. Brotzman, DVM School of Veterinary Medicine, University of Wisconsin-Madison Fan sizing and selection September 14, 2013 100 ft Minimal ft 3 /m per animal 25 ft 3 /m 32 ft Total cfm based on animal # 1,750 ft 3 /m 14 ft Volume of barn/animal 891 ft 3 /m 25 ft Targeted air changes per hour 4 changes/hr 62,400 ft 3 Total cfm based upon changes/hour 4,160 ft3/m 70 head Estimated fan cfm at 0.15 "H 2 O 3,940 ft3/m per fan Tube specifications & height # of these fans used in the space 1 fan(s) Length of tube 99 ft Total cfm from all tube fans 3,940 ft 3 /m Diameter of tube 25 in Expected air changes per hour 3.8 changes/hr Proximal tube air speed 1,156 ft/m Aperture ratio, discharge coefficient, and static pressure Length/diameter ratio 48 Area, one "set" of holes 8.7 in 2 Height, bottom of tube: 11.0 ft Number of "sets" of holes 54 sets Air speeds Aperture ratio (a*n/a) 1.0 Target air speed 60 ft/m Discharge Coefficient C complex 0.68 Discharge speed from holes 1,200 ft/m Static Pressure 0.15 "H 2 O Spacing of perforated holes Expected throw distance to target air speed Hole intervals 22 in Clock position of Holes Trajectory distance Horizontal distance Height at target Diameter of holes Row 1, hole diameter 2.00 in 4:00 Wide right to target speed, ft 14 to target speed, ft 12 speed above floor, ft 4 Row 2, hole diameter 2.00 in 8:00 Wide left 14 12 4 Row 3, hole diameter 1.25 in 5:00 Inside right 9 4 3 Row 4, hole diameter 1.25 in 7:00 Inside left 9 4 3 Comments: Consultant: Your name Your phone number Your email address Output page for ordering Tables for common conversions of ventilation units Air speed conversions Suggested inlet area of weather hood for above fan (H12) Fan cfm 3,940 cfm Ft/m Mile/hr M/s Fan, Ft 3 /m Ft 2 Inches 2 Tube length 99 ft Static pressure conversions 60 0.7 0.30 3,940 7.9 1,135 Tube diameter 25 in Inches H 2 0 Pascals Hole diameter, row 1 2.00 in 0.40 100 Air speed conversions Width of air jet at trajectory distance to target speed (H25:28) Hole diameter, row 2 2.00 in Mile/hr M/s Ft/m Distance to target speed 15 ft Hole diameter, row 3 1.25 in Static pressure conversions 22.0 9.83 1936 Width at target speed 6.1 ft Hole diameter, row 4 1.25 in Pascals Inches H 2 O Intervals between holes 22 in 25 0.10 Air speed conversions Air volume conversion Clock position,row 1 4:00 M/s Mile/hr Ft/m Ft 3 /min M 3 /hr Clock position, row 2 8:00 To protect the worksheet click below: 0.50 1.12 98 3,000 5,097 Clock position, row 3 5:00 Protect Clock position, row 4 7:00 Worksheet Air volume conversion M 3 /hr Ft 3 /min 5,097 3,000
Some points about application Management of systems Tube materials and supports Use of tubes in traditional closed buildings
Ventilationsanlægget skal ALDRIG slukkes!
Gardiner åbnes ved stigende temperatur
Frygt for kold luft fra ventilationsanlæg Sammenligning af to identiske stalde Èn med tube-ventilation én uden Løbende temperaturmålinger inde og ude gennem 2 uger
Temperaturmålinger Stald 1- med ventilation Stald 2 uden Udetemperatur Temp. (C), Min. -16.6-16.5-23.0 Temp. (C), Max. 8.7 10.1 9.8 Temp. (C), Ave. -4.9-5.0-8.3
10 4 Temp, C -1-7 -12-18 -23
Some points about application Management of systems Tube materials and supports Use of tubes in traditional closed buildings
Materialevalg og montering Polyethylene
Vævet polyethylene eller vinyl Double-cable supports: more durable in wind, better directional control of air jets
PVC-rør med håndborede huller
Drænrør med glat inderside
Materialer PRIS: Polyethylene < vævet polyethylene < vinyl < PVC-rør HOLDBARHED: PVC -rør > vævet polyethylene > polyethylene FLEST VALGMULIGHEDER FOR DIAMETER OG HULTYPER I DE DYRE MATERIALER
Some points about application Management of systems Tube materials and supports Use of tubes in traditional closed buildings
Brug af tube-ventilation i mekanisk ventilerede staldbygninger
Ventilationssystemet skal som minimum levere luft nok i vinterperioden
Hvor bliver luften af? I naturligt ventilerede stalde strømmer luften ud af kip eller ved gardiner I nogle mekanisk ventilerede stalde kan det være nødvendigt at lave ekstra åbninger for udstrømning af luft Åbningen skal proportioneres, så luften forlader stalden med en hastighed mindre end 2 m/s
Ombyggede ældre stalde Lav loftshøjde kan begrænse mulighederne for tubeventilation Montering kan dog ofte foregå over enkeltbokse eller I loftet langs ydervæg Ekstra ventilation kan være nødvendig i varme perioder
I stalde med lukkede vægge kan ekstra sommerventilation evt. etableres som selvstændigt system Basisventilation Sommerventilation
Er det her ikke snart overstået? m/s
Opsamling Forventet reduktion af luftvejssygdomme med mindst 50 % Overtryks-tube-ventilation er et billigt supplement til naturlig ventilation Ventilationsanlæggene skal designes professionelt for at sikre optimal funktion
http://thedairylandinitiative.vetmed.wisc.edu