Teknologiudredning Version 1 Dato: 15.03.2011 Side 1 af 7 Køling af indblæsningsluft via kølepads Resumé Ammoniakfordampning Der er ingen dokumenteret effekt på ammoniakfordampning. Lugt fra stald Der er ingen dokumenteret effekt på lugt fra stald. Støv Vurderes uændret. Emission af miljøfremmede stoffer Energi og ressourceforbrug Effekten er ikke dokumenteret. Teknologien forøger vandforbruget. Ekstraforbruget afhænger af udetemperatur og luftfugtighed. Desuden forventes et øget energiforbrug til ventilation på grund af et forøget tryktab 1, når indblæsningsluften skal passere kølepadsene. Arbejdsmiljø Der er ingen dokumenteret effekt på arbejdsmiljø. Smitterisiko Dyrevelfærd Der er ingen dokumenteret smitterisiko ved anvendelse af teknikken. Det vurderes, at der er risiko for vækst af bakterier og patogener i kølepads pga. det fugtige miljø, hvilket øger smitterisikoen. Teknologien anvendes i udlandet til at forbedre slagtekyllingernes velfærd i varme perioder, hvor staldluften køles med det formål at reducere risikoen for varmestress. En generel forøgelse af staldens luftfugtighed kan dog reducere dyrevelfærden. Affald og spildevand Teknikken giver ikke anledning til produktion af affald og spildevand. Miljøfremmede stoffer Teknikken giver ikke anledning til produktion af miljøfremmede stoffer. Virkning på lager og mark Driftssikkerhed Merinvestering Teknologien forventes ikke at påvirke næringsstofindholdet i lagret og udbragt husdyrgødning. Kølepads anvendes i lande med et varmt klima, men der er ikke fundet dokumentation vedrørende driftssikkerheden. Der er en merinvestering ved etablering af kølepads. Teknikken kan udelukkende etableres i forbindelse med nybyggeri. Driftsomkostninger Denne teknologiudredning er udarbejdet af AgroTech A/S for Miljøstyrelsen. Det vurderes, at der er ekstra omkostninger til vandforbrug og energiforbrug. 1 Tryktab opstår når luften møder modstand og skal passere mindre åbninger. Der skal derfor anvendes mere energi til at presse luften igennem f.eks. kølepads sammenlignet med en vægventil. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk
Kort beskrivelse af teknologien Teknikken anvendes udelukkende i lande med et varmt klima og med det formål at opnå en køleeffekt for at mindske risikoen for varmestress hos slagtekyllingerne, når udetemperaturen er over 27 C. Kølepads er ikke anvendt i danske stalde. Indblæsningsluften ledes igennem kølepads, som overrisles via dyser med vand. Fordampningen af vand medfører en køleeffekt, som sænker luftens temperatur. På billede 1 ses et eksempel på en kølepad, hvor luften ledes igennem åbningerne og ind i stalden. Billede 1. Billedet illustrerer et eksempel på kølepads. Dyser tilfører vandet, som risler ned gennem filteret samtidig med at luften føres igennem filteret (China Wondland Greenhouse Co. Ltd., 2010). Kølepads anvendes som en del af ventilationsprincippet tunnel-ventilation 2, hvor lufthastigheden gennem stalden er høj (Timmons and Baughman, 1984). Kølepads er typisk placeret i enden af stalden eller langs staldens sider, og udsugningsventilatorerne, som leder staldluften ud i det fri, er placeret i modsatte gavl/langside end kølepadsene (se figur 1). Når indblæsningsluften er blevet ført igennem kølepadsene, er luften køligere, hvilket mindsker risikoen for varmestress. Der er placeret vægventiler i staldens sider, således at indblæsningsluften ikke skal passere kølepadsene, når der ikke er behov for en køling af staldluften. 2 Tunnel-ventilation defineres som: Luften indtages i den ene ende af stalden (gennem kølepads), mens udsugningsenhederne er placeret i gavlen i modsat ende af stalden. Herved er det muligt at skabe en kølende luftstrøm på langs af stalden. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 2
Figur 1. Eksempel på tunnel-ventilation med kølepads (SKOV A/S, u.å.). Kølepads anvendes udelukkende i lande med et varmt klima og med det formål at opnå en køleeffekt. Et forsøg har vist, at brugen af kølepads kan sænke staldtemperaturen med 4,4-7,3 C i en stald med kapacitet til 15.000 høns (Dagtekin et al., 2009). Der blev i forsøget anvendt 100 mm tykke cellulose pads, som var placeret i den ene ende af stalden i begge langsider. De faktorer, som kan påvirke køleeffekten er; tykkelsen af kølepadsene, overfladearealet og størrelsen på perforeringen (Dagtekin et al., 2009). Desuden har luftens temperatur og fugtighed, fordeling af vanddysere og mængden af vand en betydning for køleeffekten (Bayraktar et al., 2004). Et andet forsøg viste, at placeringen af kølepadsene i forhold til vest og øst også har en betydning for effektiviteten af kølepadsene på grund af opvarmning fra solens stråler (Timmons and Baughman, 1984). Kølepads kan kun anvendes sammen med ventilationsprincippet tunnel-ventilation, som også har en køleeffekt som følge af øget lufthastighed i stalden. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 3
Tilsigtet effekt Ammoniakemission Der foreligger ingen litteratur, hvor det er undersøgt, om køling af indblæsningsluften via kølepads har en indvirkning på ammoniakemissionen. Der er derfor ingen dokumentation for, at kølepads har en ammoniakreducerende effekt. Dannelsen af ammoniak sker i strøelsesmåtten, og ammoniakfordampningen afhænger blandt andet af temperatur og fugtighed i strøelsesmåtten. Det vurderes, at temperaturen i luftstrømmen henover gødningsmåtten, og i gødningsmåtten kun reduceres marginalt på grund af at både slagtekyllingerne og strøelsesmåtten afgiver varme. Det vurderes derfor, at I forhold til reference-systemet 3 giver teknikken ikke anledning til en reduktion af ammoniakemissionen fra stalden. Lugt Der foreligger ingen dokumentation for, at teknologien har en effekt på lugtemissionen fra stalden. Utilsigtede effekter Det vurderes, at der ikke er nogen utilsigtede miljøeffekter ved at anvende kølepads og tunnel-ventilation i lande med et tørt og varmt klima. Til gengæld vurderes det, at der er nogle utilsigtede klimamæssige effekter i stalden ved at anvende kølepads under danske forhold. I de første tre uger af en slagtekyllingerotation er det hensigtsmæssigt, at den relative luftfugtighed ligger mellem 60 til 70 %, mens den relative luftfugtighed i de resterende uger af produktionsperioden bør ligge mellem 40 til 60 % (Pedersen et al., 2001). En for høj relativ luftfugtighed i stalden øger risikoen for en fugtig strøelse, og dermed risikoen for øget ammoniakemission samt forringelse af slagtekyllingernes dyrevelfærd (trædepudesvidninger). I forsøget udført af Dagtekin et al. (2009) blev den relative fugtighed målt før og efter kølepadsene i perioden fra den 18. juli til den 3. august 2006. I artiklen udarbejdet af Dagtekin et al. (2009) var der kun angivet resultater for to måledage. Disse er gengivet i tabel 1. Tabel 1. Temperatur og relativ fugtighed i luften før og efter kølepads (Dagtekin et al., 2009). Før kølepads Efter kølepads 29. juli 2006 Temperatur, C 26-34 25-27 Relativ fugtighed, % 48-86 53-96 3. august 2006 Temperatur, C 22-35 22-27 Relativ fugtighed, % 39-85 82-93 Den relative fugtighed i luften efter passagen gennem kølepads lå mellem 53-96 og 82-93 % på de to måledage. I artiklen blev det påpeget, at ved en høj udendørs luftfugtighed (f.eks. tidlig morgen og aften) var kølepads ikke en effektiv kølemetode, hvilket skyldes at køleeffekten opnås ved at mætte luften med vand. Undersøgelsen viser, at brugen af kølepads forøger staldluftens fugtighed til et niveau, der ligger over det optimale niveau sidst i produktionsperioden (40-60 %), hvilket kan føre til en fugtigere strøelsesmåtte og dermed øge risikoen for trædepudesvidninger. Det vurderes, at kølepads i kombination med ventilationsprincippet tunnel-ventilation ikke er egnet under danske forhold - hovedsageligt på grund af de danske klimaforhold og til dels kravene om høj smittebeskyttelse. 3 Driftssystem: Slagtekyllingestalde Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 4
Ifølge Bayraktar et al. (2004) anbefales det at starte kølingen af indblæsningsluften med kølepads, når udetemperaturen er over 27 C, og den relative fugtighed er under 60 % i udeluften. Det er derfor undersøgt for perioden 2003-2009, hvor mange dage årligt temperaturen er over 27 C, samtidig med at den relative fugtighed er lav. En analyse af vejrdata (Danmarks Meteorologiske Institut, 2010) målt i Karup kl. 13 i perioden 2003-2009 viser, at der gennemsnitligt er 12 dage med en temperatur over 25 C om året. Ud af de 12 dage var temperaturen over 27 C kl. 13 gennemsnitlig 6 dage om året. Den relative fugtighed målt kl. 13 på de pågældende dage lå gennemsnitligt på 38 % (21-62 %). Der er derfor kun seks dage om året i Danmark, hvor kølepads med fordel vil kunne anvendes for at mindske varmestress hos slagtekyllingerne. Ventilationsprincippet tunnel-ventilation øger lufthastigheden gennem stalden, hvilket er en effektiv kølemetode. En af konsekvenserne ved at anvende tunnel-ventilation i kombination med kølepads i Danmark vil være, at når det er et koldt vejr, og lufthastigheden gennem stalden reduceres til et minimum, vil der opstå store forskelle i temperatur og luftfugtighed i hver ende af stalden (Bucklin et al., 2009). Dette vil give en dårlig luftkvalitet i stalden samt øge risikoen for våde områder i strøelsesmåtten, hvor det er koldest i stalden. Miljøfremmende stoffer Dette er ikke undersøgt, men det vurderes, at teknologien ikke giver anledning til øget udskillelse af miljøfremmende stoffer. Smitterisiko Der foreligger ingen dokumentation for, at køling af indblæsningsluften med kølepads har indflydelse på smitterisikoen. Det vurderes, at der kan være en højere smitterisiko ved anvendelse af kølepads, da fugten i kølepadsene kan give anledning til vækst af bakterier og patogener, hvorved smitterisikoen forøges. Dyrevelfærd Køling af indblæsningsluften via kølepads kan sænke temperaturen i stalden, når det er varmt (Lacy and Czarick, 1992). Dette er med til at reducere risikoen for varmestress og dermed øge dyrevelfærden. Det vurderes dog, at teknologien giver problemer med dyrevelfærden, hvis den anvendes hele året rundt på grund af Danmarks relative kolde og fugtige klima. Hvis luftfugtigheden er for høj i stalden, giver det anledning til en våd strøelse og trædepudesvidninger 4. I udlandet anvendes teknologien med det ene formål at forbedre slagtekyllingernes levevilkår, så kyllingerne køles i varme perioder og dermed nedsætte risikoen for varmestress. Arbejdsmiljø Der er ingen dokumenteret effekt på arbejdsmiljø. Energi og ressourceforbrug Der forventes at være et øget energiforbrug ved anvendelse af kølepads. Dette skyldes, at der opstår et tryktab 5, når luftindtaget skal passere kølepadsene. Der er også et energiforbrug til vandrecirkuleringspumpen. Der er et højere vandforbrug ved anvendelse af kølepads sammenlignet med slagtekyllingestalde uden køling af indblæsningsluften. Det er ikke angivet i den fundne litteratur, hvad vandforbruget var i forsøgene. 4 Trædepudesvidning: I tilfælde, hvor gødningsmåtten/strøelsen bliver fugtig, er der betydelig risiko for svidning af fødderne på kyllingerne. 5 Tryktab opstår når luften møder modstand og skal passere mindre åbninger. Der skal derfor anvendes mere energi til at presse luften igennem f.eks. kølepads sammenlignet med en vægventil. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 5
Udbredelse af teknikken Kølepads til køling af indblæsningsluften er ikke etableret i slagtekyllingestalde i Danmark. Kølepads etableres som en del af ventilationssystemet tunnel-ventilation i lande med et varmt klima (f.eks. Tyrkiet). Eftersom teknikken er udbredt i udlandet, vurderes det, at teknikken er driftssikker. Fordele og ulemper Fordelen ved teknikken er, at køling af indblæsningsluften med kølepads kan øge slagtekyllingernes levevilkår i varme perioder, da staldtemperaturen sænkes, og risikoen for varmestress mindskes. En af ulemperne ved teknikken er, at den kun kan anvendes med fordel, når den relative fugtighed i udeluften er lav. Den relative fugtighed i indblæsningsluften forøges, når luften passerer kølepadsene. En høj luftfugtighed øger risikoen for en fugtig strøelse, hvilket resulterer i en dårligere trædepudesundhed samt en forøgelse af ammoniakfordampningen (Pedersen et al., 2001). Kølepads anvendes i kombination med ventilationsprincippet tunnel-ventilation, som også anvendes til at køle slagtekyllingerne, men ved hjælp af høje lufthastigheder. En af ulemperne ved dette ventilationsprincip er, at ved et koldt udeklima, og hvor ventilationsydelsen reduceres til et minimum, vil der opstå store forskelle i temperatur og fugtighed i enderne af stalden. Helhedsvurdering af teknikken Der er ingen dokumentation for, at teknologien kan reducere ammoniakemissionen. Teknikken anvendes i lande med et varmt klima med det formål at opnå en køleeffekt for at mindske risikoen for varmestress hos slagtekyllingerne, når udetemperaturen er over 27 C. Teknikken er ikke anvendt under danske forhold, og det vurderes på baggrund af en vejranalyse udarbejdet for perioden 2003-2009, at kølepads ikke er egnet under danske vejrmæssige forhold. Den samlede vurdering er, at tunnel-ventilation med kølepads vil forringe staldklimaet, når det er koldt vejr eller ved pludseligt klimaskift. Etableringsomkostninger Teknologien medfører forøgede etableringsomkostninger til indkøb og etablering af styringsog kølesystem samt til modifikationer af ventilationssystem og eventuelt forøget ventilationskapacitet. Kølepads kan kun etableres ved nybyggeri, da systemet skal indgå som en samlet enhed i ventilationssystemet. Driftsøkonomi Det vurderes, at teknologien fører til forøgede driftsomkostninger til ekstra vand- og energiforbrug. Forbruget afhænger af de klimatiske forhold og er ikke angivet i den fundne litteratur. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 6
Litteratur Bayraktar, H., M. Artukoglu & A. Altan (2004): Evaluation of the pad cooling system effectiveness used in hot weather conditions in brolier houses: Izmir case study. Hayvansal Üretim 45 (2):1-9. Bucklin, R. A., J. P. Jacob, F. B. Mather, J. D. Leary & I. A. Naas (2009): Tunnel-ventilation of broiler houses. pp.:1-3. Tilgængelig online: http://edis.ifas.ufl.edu/pdffiles/ps/ps04100.pdf. China Wondland Greenhouse Co. Ltd. (2010). Billedet er tilgængeligt online på: www.wdgreenhouse.win.mofcom.gov.cn. Dagtekin, M., C. Karaca & Y. Yildiz (2009): Performance characteristics of a pad evaporative cooling system in a broiler house in a mediterranean. Biosystems Engineering 103:100-104. Danmarks Meteorologiske Institut (DMI) (2010). Vejrdata for perioden 2003-2009 målt i Karup. Lacy, M. P. & M. Czarick (1992): Tunnel-ventilated broiler houses: Broiler performance and operating costs. Journal Appl. Poultry Res. 1:104-109. Pedersen, N., N. H. Nicolaisen, C. B. Petersen, B. U. Thomsen, H. P. Søeberg, H. P. Bay, J. Mørch, H. B. Jensen, E. Børsting, M. Nielsen, A. Bruntse, J. Nordholm, L. Y. Sørensen & B. Pedersen (2001): Slagtefjerkræ. Landbrugsforlaget, Århus N. SKOV A/S (u.å.). SKOV Combi-Tunnel. The all-weather System. Tilgængelig online på: www.skov.com. Timmons, M. B. & G. R. Baughman (1984): A plenum concept applied to evaporative pad cooling for broiler housing. American Society of Agricultural Engineers 27:1877-1881. Miljøstyrelsen Strandgade 29 1401 København K Tlf.: 72 54 40 00 Fax: 33 32 22 28 mst@mst.dk 7