Geoptimaliseerde luchtstroom voor betere prestatie in de pluimveehouderij

"Inzicht in de luchtstroom is de eerste stap naar het creëren van een gelijkmatig klimaat in pluimveestallen."

Bram – Aerodynamics Engineer bij Vostermans Ventilation

Het creëren van het juiste klimaat in een pluimveestal gaat veel verder dan alleen lucht verversen. Pluimvee presteert het beste in een omgeving waar temperatuur, luchtvochtigheid en luchtsnelheid zo gelijkmatig mogelijk over de hele stal zijn verdeeld. 

Waarom is een gelijkmatig klimaat belangrijk in een pluimveestal?

Een ongelijkmatige luchtstroom kan leiden tot temperatuurverschillen, nat strooisel, stofophoping, lokale ophoping van CO₂ en ammoniak, en het samendrijven van de dieren. Deze factoren hebben een directe invloed op het welzijn van de dieren, de kwaliteit van het strooisel en de algehele productieprestaties. Voor een effectieve luchtcirculatie is de capaciteit van de ventilatoren slechts één onderdeel van het geheel. De plaatsing van de ventilatoren, de onderlinge afstand en de interactie tussen meerdere circulatieventilatoren beïnvloeden allemaal de uiteindelijke luchtstroomverdeling door de hele pluimveestal.

Bij Vostermans Ventilation wordt Computational Fluid Dynamics (CFD) gebruikt om deze interacties te bestuderen en beter te begrijpen hoe circulatieventilatoren de algehele luchtbeweging in pluimveestallen beïnvloeden. Door aerodynamische expertise te combineren met gevalideerde simulatiemodellen kunnen verschillende circulatieconcepten vóór de implementatie worden geëvalueerd, wat inzicht biedt in luchtstroompatronen die in de praktijk anders moeilijk te meten zouden zijn.

*Discretisatie van het vloeistofdomein rondom de ventilator.

Wat zijn de luchtstroomvereisten voor pluimveestallen?

Toonaangevende instellingen in de sector, zoals de Universiteit van Georgia (UGA), bevelen aan dat een effectief circulatiesysteem:

• Elke minuut ongeveer 20% van het totale stalvolume moet circuleren;

• een luchtsnelheid van ongeveer 0,5–0,75 m/s op vogelniveau handhaaft;

• gebieden met weinig of geen luchtbeweging tot een minimum moet beperken

• en buitensporige lokale luchtsnelheden die tocht kunnen veroorzaken, moet vermijden.

Deze criteria vormen de basis van onze CFD-analyses en bieden objectieve parameters voor het vergelijken van verschillende circulatieconcepten.

Een systeembenadering van luchtcirculatie

In plaats van afzonderlijke ventilatoren op zichzelf te beoordelen, richtten onze analyses zich op de luchtstroom die wordt gegenereerd door complete circulatiesystemen in een pluimveestal op ware grootte.

De CFD-simulaties onderzochten de invloed van:

• de luchtstroomcapaciteit van de ventilatoren;
• de werpafstand;
• de afstand tussen de ventilatoren;
• het aantal circulatieventilatoren;
• verschillende opstellingsconfiguraties en
• luchtstroomverdeling op vogelniveau.

Deze benadering op systeemniveau maakt het mogelijk om niet alleen de prestaties van individuele ventilatoren te evalueren, maar ook de interactie tussen meerdere ventilatoren en de daaruit voortvloeiende luchtstroompatronen in het hele gebouw.

Belangrijkste bevindingen

De luchtstroomverdeling wordt door veel meer factoren beïnvloed dan alleen de ventilatorcapaciteit

Bij de onderzochte configuraties leidde het verdelen van de luchtstroom over meerdere, strategisch geplaatste circulatieventilatoren tot een homogener klimaat dan het concentreren van dezelfde luchtstroom in een kleiner aantal eenheden met een hogere capaciteit. Deze configuratie zorgde voor een groter gebied binnen het beoogde luchtsnelheidsbereik (0,5–0,75 m/s) en verminderde tegelijkertijd de gebieden met onvoldoende luchtbeweging. Evenzo zorgden indelingen waarbij tegenover elkaar geplaatste ventilatorrijen rechtstreeks tegen elkaar in bliezen voor interne stromingsweerstand, waardoor de algehele effectiviteit van de circulatie afnam. Deze bevindingen komen overeen met gepubliceerde aanbevelingen voor ventilatie in de pluimveehouderij en onderstrepen het belang van het in ogenschouw nemen van het circulatiesysteem in plaats van alleen de prestaties van individuele ventilatoren.

*Dit overzicht vergelijkt de verdeling van de luchtsnelheid op ventilatorhoogte voor vier luchtcirculatieconcepten in een pluimveestal: 10 ventilatoren met een hoog luchtdebiet, 20 ventilatoren met een gemiddeld luchtdebiet, 20 ventilatoren met een gemiddeld luchtdebiet in een parallelle opstelling en 18 ventilatoren met een gemiddeld luchtdebiet in een bidirectionele opstelling.

*Dit overzicht vergelijkt de luchtsnelheid en de luchtstroomrichting op dierniveau voor vier luchtcirculatieconcepten in een pluimveestal: 10 ventilatoren met een hoog luchtdebiet, 20 ventilatoren met een gemiddeld luchtdebiet, 10 ventilatoren met een gemiddeld luchtdebiet in een parallelle opstelling en 18 ventilatoren met een gemiddeld luchtdebiet in een bidirectionele opstelling.

CFD gebruiken om de luchtstroom te optimaliseren

CFD-simulaties bieden waardevolle inzichten in luchtstroompatronen die in een in bedrijf zijnde pluimveestal niet gemakkelijk kunnen worden waargenomen. Snelheidsvelden, circulatiepatronen en de interactie tussen ventilatoren kunnen gedetailleerd worden geanalyseerd, waardoor het mogelijk wordt om alternatieve systeemindelingen vóór de installatie te vergelijken.

Hoewel praktische validatie een belangrijke stap blijft, vormt de combinatie van numerieke simulaties met experimentele metingen een krachtig technisch hulpmiddel voor het verbeteren van circulatieconcepten en het ondersteunen van toekomstige productontwikkeling. De methodologie maakt ook optimalisatie mogelijk voor verschillende stalafmetingen, ventilatiestrategieën en circulatie-eisen, zonder dat daarvoor uitgebreide fysieke

Conclusie

Een effectieve luchtcirculatie wordt bepaald door de interactie tussen de prestaties van de ventilatoren, hun plaatsing en het systeemontwerp. CFD-analyse toont aan dat het bereiken van een uniform pluimveeklimaat meer vereist dan alleen het vergroten van de luchtstroomcapaciteit; de verdeling van die luchtstroom door het hele gebouw is even belangrijk.

Binnen de onderzochte configuraties werd de meest gelijkmatige luchtstroomverdeling bereikt met twee parallelle rijen circulatieventilatoren met gemiddelde capaciteit. In vergelijking met een kleiner aantal ventilatoren met hoge capaciteit zorgde deze opstelling voor een groter gebied binnen het beoogde luchtsnelheidsbereik, terwijl een goede algehele circulatie behouden bleef. Configuraties met tegengestelde luchtstroomrichtingen veroorzaakten interne stromingsweerstand en resulteerden in een minder gelijkmatig luchtstroompatroon.

Het onderzoek toont aan dat het optimaliseren van een circulatiesysteem voor pluimvee niet draait om het maximaliseren van de luchtstroom, maar om het bereiken van de meest gelijkmatige luchtstroomverdeling door de hele stal.

Hoewel deze bevindingen waardevolle technische inzichten bieden, zijn ze gebaseerd op CFD-simulaties die zijn uitgevoerd onder gecontroleerde en geïdealiseerde omstandigheden. De daadwerkelijke luchtstroomprestaties kunnen variëren, afhankelijk van factoren zoals de afmetingen van de stal, de ventilatiestrategie, de opstelling van de apparatuur en de bedrijfsomstandigheden. Daarom moet elke pluimveestal worden beoordeeld op basis van het specifieke ontwerp en de specifieke toepassing.

Ontdek hoe de oplossingen van Multifan de prestaties van pluimveestallen verbeteren. Bezoek onze webpagina over pluimvee.