„Das Verständnis der Luftströmung ist der erste Schritt zur Schaffung eines gleichmäßigen Klimas in Geflügelställen.“ Bram – Aerodynamikingenieur bei Vostermans Ventilation
Die Schaffung eines optimalen Stallklimas in einem Geflügelstall geht weit über den reinen Luftaustausch hinaus. Die Tiere profitieren von einer Umgebung, in der Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftgeschwindigkeit möglichst gleichmäßig im gesamten Stall verteilt sind.
Eine ungleichmäßige Luftströmung kann zu Temperaturunterschieden, feuchter Einstreu, Staubansammlungen sowie lokal erhöhten CO₂- und Ammoniakkonzentrationen führen. Außerdem kann sie dazu führen, dass sich die Tiere in bestimmten Bereichen des Stalls sammeln. Diese Faktoren wirken sich direkt auf das Tierwohl, die Einstreuqualität und die gesamte Produktionsleistung aus.
Für eine effektive Luftzirkulation ist die Ventilatorleistung nur ein Teil der Lösung. Ebenso entscheidend sind die Positionierung der Ventilatoren, ihr Abstand zueinander sowie das Zusammenspiel mehrerer Umluftventilatoren. All diese Faktoren beeinflussen die Luftströmungsverteilung im gesamten Geflügelstall.
Bei Vostermans Ventilation wird Computational Fluid Dynamics (CFD) eingesetzt, um diese Wechselwirkungen zu analysieren und besser zu verstehen, wie Umluftventilatoren die gesamte Luftbewegung in Geflügelställen beeinflussen. Durch die Kombination aerodynamischer Expertise mit validierten Simulationsmodellen können verschiedene Umluftkonzepte bereits vor der praktischen Umsetzung bewertet werden. Dadurch gewinnen wir wertvolle Einblicke in Luftströmungsmuster, die unter Praxisbedingungen nur schwer messbar wären.
*Diskretisierung des Strömungsgebiets um den Ventilator.
Führende Forschungseinrichtungen, wie die University of Georgia (UGA), empfehlen, dass ein effektives Umluftsystem folgende Anforderungen erfüllt:
Zirkulation von etwa 20 % des gesamten Stallvolumens pro Minute;
Aufrechterhaltung einer Luftgeschwindigkeit von etwa 0,5–0,75 m/s auf Tierhöhe;
Minimierung von Bereichen mit geringer oder fehlender Luftbewegung;
Vermeidung übermäßig hoher lokaler Luftgeschwindigkeiten, die Zugluft verursachen können.
Diese Kriterien bilden die Grundlage unserer CFD-Analysen und liefern objektive Parameter für den Vergleich verschiedener Umluftkonzepte.
Anstatt einzelne Ventilatoren isoliert zu betrachten, konzentrierten sich unsere Analysen auf die Luftströmung, die von vollständigen Umluftsystemen in einem Geflügelstall unter Praxisbedingungen erzeugt wird.
Die CFD-Simulationen untersuchten den Einfluss von:
Dieser systemorientierte Ansatz ermöglicht es, nicht nur die Leistung einzelner Ventilatoren zu bewerten, sondern auch das Zusammenspiel mehrerer Ventilatoren und die daraus resultierenden Luftströmungsmuster im gesamten Stall zu analysieren.
Die Simulationen zeigen, dass die Luftströmungsverteilung von deutlich mehr Faktoren als nur der Ventilatorleistung abhängt. Ventilatoren mit höherer Leistung erzeugen längere und stärkere Luftstrahlen, können jedoch auch lokale Bereiche mit hohen Luftgeschwindigkeiten schaffen, wodurch die Gleichmäßigkeit des Stallklimas beeinträchtigt wird. Ventilatoren mit geringerer Leistung hingegen können bei einer begrenzten Anzahl von Geräten unter Umständen keine ausreichende Luftzirkulation im gesamten Stall gewährleisten.
Eine der wichtigsten Erkenntnisse ist, dass das Installationskonzept einen erheblichen Einfluss auf die Luftströmungsleistung hat. „Simulationen mit identischem Gesamtluftvolumenstrom, aber unterschiedlichen Anordnungen zeigten deutliche Unterschiede in der Luftverteilung, in Bereichen mit geringer Luftbewegung und in der Gleichmäßigkeit der Luftströmung.“
Für die untersuchten Konfigurationen führte die Verteilung des Luftstroms über mehrere strategisch platzierte Umluftventilatoren zu einem gleichmäßigeren Stallklima als die Konzentration derselben Luftleistung auf eine kleinere Anzahl leistungsstärkerer Ventilatoren. Diese Konfiguration sorgte für einen größeren Bereich innerhalb der angestrebten Luftgeschwindigkeit von 0,5–0,75 m/s und reduzierte gleichzeitig Zonen mit unzureichender Luftbewegung.
Ebenso erzeugten Installationen, bei denen sich Ventilatorreihen direkt gegenüberstanden, interne Luftströmungswiderstände, wodurch die Gesamtwirksamkeit der Luftzirkulation abnahm. Diese Ergebnisse stimmen mit den veröffentlichten Empfehlungen zur Geflügelstallbelüftung überein und unterstreichen, wie wichtig es ist, das gesamte Umluftsystem zu betrachten und nicht nur die Leistung einzelner Ventilatoren.
CFD-Simulationen liefern wertvolle Einblicke in Luftströmungsmuster, die in einem betriebenen Geflügelstall nur schwer direkt beobachtet werden können. Strömungsgeschwindigkeiten, Zirkulationsmuster und das Zusammenspiel mehrerer Ventilatoren lassen sich detailliert analysieren. Dadurch können verschiedene Systemkonzepte bereits vor der Installation miteinander verglichen werden.
Obwohl die praktische Validierung ein wichtiger Schritt bleibt, bietet die Kombination aus numerischen Simulationen und experimentellen Messungen ein leistungsstarkes Werkzeug zur Optimierung von Umluftkonzepten und zur Unterstützung der zukünftigen Produktentwicklung. Darüber hinaus ermöglicht diese Methode die Optimierung verschiedener Stallabmessungen, Belüftungsstrategien und Umluftanforderungen, ohne dass umfangreiche physische Versuche erforderlich sind.
Eine effektive Luftzirkulation wird nicht nur durch die Leistung eines Ventilators bestimmt, sondern auch durch dessen Positionierung und das Gesamtdesign des Umluftsystems. Die CFD-Analysen zeigen, dass für ein gleichmäßiges Stallklima mehr erforderlich ist als eine hohe Luftleistung – entscheidend ist eine möglichst gleichmäßige Luftströmungsverteilung im gesamten Stall.
Innerhalb der untersuchten Konfigurationen wurde die gleichmäßigste Luftverteilung mit zwei parallelen Reihen von Umluftventilatoren mittlerer Luftleistung erreicht. Im Vergleich zu einer geringeren Anzahl leistungsstärkerer Ventilatoren entstand dadurch ein größerer Bereich innerhalb der angestrebten Luftgeschwindigkeit bei gleichzeitig guter Gesamtluftzirkulation. Konfigurationen mit entgegengesetzten Luftströmungsrichtungen erzeugten dagegen interne Strömungswiderstände und führten zu einer weniger gleichmäßigen Luftverteilung.
Die Studie zeigt, dass die Optimierung eines Umluftsystems für Geflügelställe nicht auf die Maximierung der Luftleistung abzielt, sondern auf eine möglichst gleichmäßige Luftströmungsverteilung im gesamten Stall.
Obwohl diese Ergebnisse wertvolle technische Erkenntnisse liefern, basieren sie auf CFD-Simulationen unter kontrollierten und idealisierten Bedingungen. Die tatsächliche Luftströmungsleistung kann je nach Stallabmessungen, Belüftungsstrategie, eingesetzter Technik und Betriebsbedingungen variieren. Daher sollte jeder Geflügelstall auf Grundlage seines individuellen Designs und seiner spezifischen Anwendung bewertet werden.
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