Het ontwikkelen van een accurate, snelle én goedkope methode voor het meten van het ventilatiedebiet in natuurlijk geventileerde melkveestallen is een enorme uitdaging. “We kunnen goede modellen opstellen voor een lege teststal in combinatie met een minimum aan dure sensoren, maar in de praktijk, een ‘echte’ stal dus, zijn er te veel variabelen en onzekerheden”, zegt ILVO-UGent onderzoekster Gerlinde De Vogeleer. Die verdedigt op vrijdag 21 april 2017 haar doctoraat ter zake. De verdediging zal plaatsvinden om 17u00 in E2.009, Campus Coupure, Coupure Links 653, 9000 Gent.
Er is grote vraag naar accurate metingen van luchtdebiet in natuurlijk geventileerde stallen. Kwestie van de efficiëntie van de ventilatie te bepalen en om zwart op wit te kunnen aantonen dat er enerzijds genoeg frisse lucht de stal binnenkomt voor de dieren, maar anderzijds ook dat de emissie van schadelijke gassen, zoals CO2 en ammoniak, binnen de perken blijft en voorkomen kan worden. Emissiemetingen zijn onder andere van groot belang voor de Europese NEC-richtlijn (National Emission Ceilings) en de actuele Vlaamse Programmatische Aanpak Stikstof (PAS) die wordt aangestuurd door het Europese Natura 2000 programma.
Gerlinde De Vogeleer onderzocht of het haalbaar is om het ventilatiedebiet te bepalen met een beperkt aantal snelheidssensoren (ventilatie is dan het product van de gemeten snelheid en het oppervlak van de ventilatieopeningen). Anderzijds werd nagegaan of toepassing van een statistisch model in combinatie met snelheidsmetingen aan een meteomast voldoende was om het ventilatiedebiet te bepalen.
Een en ander blijkt geen sinecure. “Bij het gebruik van gordijnen in een melkveestal bijvoorbeeld, of bij té lage windsnelheden, wordt de onzekerheid op de modellen te groot. In dat geval hebben we dus meer meetpunten nodig, en die kosten geld”, besluit de onderzoekster.
In 2016 publiceerden ILVO en UGent een betrouwbare meettechniek ontwikkeld op basis van een kleine natuurlijk geventileerde teststal. Deze methode maakt gebruik van een 3D-luchtsnelheidssensor die automatisch over een rechthoekige ventilatieopening beweegt. Dit levert gedetailleerde luchtsnelheidsprofielen op die worden vertaald in luchtdebieten, met een meetfout die ruim onder de vooropgestelde 20 procent blijft.
Die techniek vormde de basis van het doctoraatsonderzoek van ILVO-UGent onderzoekster Gerlinde De Vogeleer. Zij stelde zich tot doel om deze meetmethode te vereenvoudigen, in eerste instantie voor de teststal en later voor de grotere ILVO-melkveestal. De trade-off tussen accuraatheid en aantal meetlocaties (praktische haalbaarheid) stond daarbij centraal: hoe meer meetpunten in een stal, hoe accurater, maar ook hoe duurder en hoe meer tijdrovend.
Uit de resultaten in de teststal bleek dat het aantal én de plaats van de sensoren van groot belang is voor een correcte inschatting van het debiet. Aan de hand van statistische modellen en snelheidsmetingen aan een meetmast bleek het mogelijk om de snelheidsdistributie doorheen de ventilatieopeningen, en dus ook het debiet door de teststal, te bepalen.
Na het onderzoek in de teststal werd de stap gezet naar de ILVO-melkveestal. Die huisvest 160 koeien. In de stal werd nagegaan of het debiet in de zij- en nokopeningen kon bepaald worden aan de hand van een beperkt aantal meetpunten op strategische plaatsen in de (grote) ventilatieopeningen. Tijdens het onderzoek werden de gordijnstanden aangepast aan de wisselende weersomstandigheden.
De resultaten bleken goed voor de nokopening: 2 sensoren bleken voldoende om een accurate meting uit te voeren (meetfout kleiner dan 20 procent). De resultaten voor de zijopening waren minder goed: het gebruik van slechts een beperkt aantal sensoren gaf al snel een over- of onderschatting van het debiet. Het ventilatiedebiet door de zijopening bleef onder de vooropgestelde meetfout van 20 procent, maar enkel bij omstandigheden waar (1) het windprofiel normaal was (het tegenoverstelde gordijn mocht niet volledig dicht zijn) en (2) de snelheden in de opening groter waren dan 1 m/s. Die omstandigheden waren slechts 16 procent van de gemeten tijd aanwezig.
De ontwikkelde meetmethode werkt dus, op voorwaarde dat er lang genoeg gemeten wordt met een groot aantal sensoren. Maar, op die manier worden de vooropgestelde randvoorwaarden van praktische haalbaarheid en lage kosten niet gehaald.
Aanvullend onderzoek richt zich nu op alternatieve pistes, zoals modellen in combinatie met metingen dichtbij de emitterende oppervlaktes, zoals de dieren zelf en de stalvloer.
Contact: gerlinde.devogeleer@ilvo.vlaanderen.be,
Bron: ILVO – 21 april 2017
Natuurlijke ventilatie niet makkelijk te modelleren
