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In Betracht gezogene Fachliteratur:
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Aln Heft Nr. 255 Stallklima und Stallüftung mayers erklärte Technik
Band I Luftstrahlpumpe (P:arfümzerst.), Schwerkraftheizung, Flugzeug9 Kdrnergebläse
(Sog durch UnterdruckBildung)O.
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AEL Heft 8/1 976 Berechnungs- und Planungsgrundl. f,d, Luftführung
in Viehställen Verfahren für witterungsunabhängige Naturkraft-Lüftung für hallenartige
Bauten, insbesondere für Stallbauten.
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(Verfahrengerechtes Bauwerk und Vorrichtungen).
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Betriebswirtschaftliche Überlegungen sehen in dem ohne Energieverbrauch
betriebsfähigen, trotzdem in weiten Bereichen regelbaren, bei allen betterlagen
funktionierendem Lüftungs-System die wirtschaftlich optimale Lösung.
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Um die Funktionstüchtigkeit der Neturkraft-Lüftung zu verbessern,
hat der Landtechnische Verein für Lendtechnik in Weihenstephan einen mechanischen
Regelmechanismus unter Verwendung von Handwinden, Winkelantrieben, Wellen und Scharnieren
entwickelt
Die Bayerische Landesanstalt für Agrarstruktur und Betriebswirtschaft
hat mit demselben Ziel einen Stallgebäudetyp mit auf dem First aufgesetzten Laternenaufbau
entwo.rfen. Durch diesen Laternenaufbau soll vorallem an warmen Tagen sowie bei
Inversionswetterlagen die Lüftungswirkung intensiviert werden.
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Bei diesem Lbsungsvorschlag erfolgt durch Steilmotoren, welche über
elektrische Regelgeräte gesteuert werden eine Temperatur- und windabhängige Regelung,
deren Funktion von ununterbrochener Stromversorgung abhängig ist.
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Alle bekannten Systeme für Trauf-First-Lüftung nützen den thermischen
Auftrieb der Tierwärme zur Lüftungsbewirkung.
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Da bei warzen und Inversions-Wetterlagen. die Kraft der äußeren Thermodynamik
die Kraft der inneren Thermodynamik überspielt, funktionieren diese Ausführungsarten
bei solchen Wetterlagen völlig unzulänglich. Bei kritischen Wetterlagen dreht sich
die Lüftung bei diesen Systemen sogar um.
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Durch öffnen von Toren, Türen und Fenstern muß zusätzlich Vorsorge
getroffen werden, daß die Tiere nicht ersticken.
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Ungenügende Produktionsleistungen sind die Folge.
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Außerdem schließen die bekannten Ausführungsarten das Eindringen von
Fallwinden nicht aus. Sind schlecht oder überhaupt nicht regelbar und führen die
Frischluft nicht genügend zugfrei dem Gebäudeinnern zu.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das an sich bekannte System
der Trauf-First-Lüftung so zu optimieren, daß es a) bei allen Witterungslagen funktio.nstüchtig
ist und b) schädliche Fallwinde durch den offenen First nicht in das Gebäude eindringen
können sowie c) die Abluft mit geringstmöglicher Geruchskonzentraktion an die Umwelt
abgegcb n wird und d) die Luftwechselraten mit einfachen, korrosionssicheron Vorrichtungen
in weiten Bereichen den Tierbeständen angepaßt, sektionsweise differenziert geregelt
werden können und e) Frischluft zugfrei zugeführt werden kann0 Die Erfindung schlägt
daher vor die ohnehin vorhandene Dachfläche dadurch gezielt als K o 1 l e k t o
r f 1 ä c h e zu nutzen, daß die auf die Dachfläche eingestrahlte S o n n e n -
E n e r g i e direkt in S t r d m u n g 5 -E n e r g i e umgewandelt wird, welche
durch "Luftstrahl-Pumpeneffekt" den Luftdurchsatz wenigstens in dem Maße steigert,
in welchem die Wirkung ter inneren Thermodynamik durch die äußere Thermodynamik
beeinträchtigt wird0 Bei krit#ischen Wetterlagen, bei welchen die innere Thermodynamik
durch die äußere Thermodynamik überspielt wird, sind die auf die Dachflächen eingestrahlten
Energiemengen derart erhöht, daß sich bei erfindungsgemäßer Konstruktion auch bei
den gefürchteten Grenzwettarlagen keine Probleme ergeben Dunkle Dachflächen mit
großer spezifischer Oberfläche steigern die Kollektorwirkung wie dies von den "Sonnenkollektoren"
bekannt ist Somit kann nach den erfindungsgemäßen Woraussetzungen optimale Kollektorwirkung
der Dachflächen mit guter Lüftungsfunktion gleichgesetzt werden0
Die
Profil-Optimierung der transparenten Firstabdeckung ergab im Prinzip ein Satteldach
von ca. 200 Neigung mit, aus aerodynamischen Gründen-nach oben gerichteten Stabilisierungs-
######en na#he den Traufen.
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Im Gegensatz zu Halbrundhauben fließt schädliches Kondensat bei dieser
Konstruktion nach außen ab. Für die-Regulierklappen ergeben sich güns-tige, progressive
Schließwinkel. In schneereichen Lagen liegen die Regulierklappen in Verbindung mit
den Windleitplanken in geschützten Bereichen.
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Darüberhinaus schlägt die Erfindung vor, schädliche Fallwinde nach
außen abzulenken-und normale Winde zur Lüftungsbewirkung zu nutzen. Zu diesem Zweck
wird den erfindungsgemäßen Bauelementen z.T. Doppelfunktion zugeordnet.
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Frischluft muß zugfrei in den Stallraum eingeleitet werden.
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Da dieselbe kälter, somit schwerer als die wärmere und durch Wasserdampfanreicherung
zusätzlich spezifisch leichtere Raumiuft ist, muß das schwerere Gewicht-der 'Frischluft
durch Eintrittgeschwindigkeit kompensiert werden, um zb erreichen, daß die kalte
Frischluft in weitem Bogen dem Stallraum zugeführt wird, wobei sich die Frgischluft
über eine große Str-ecke allmählich mit der Raumluft vermischt, statt als Kältekaskaden
nach der Eintrittsö'ffnung auf die sich darunter befindlichen Tiere zu ergießen.
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Um hohe Luft-Eintrittsgeschwindigkeiten ohne Motorkraft zu erreichen,
schlägt die Erfindung vor, die Luftleitplanken zur Deckenfläche so anzuordnen, daß
sich -eine- Düse bildet, welche im Lufteintrittsbereich zur weiteren Luftbeschleunigung
durch eine Injektor-Düse ergänzt wird.
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Injektor-Düse und Luftleitplanken sind einander so zugeordnet, daß
die -Zuluft auf eine moglichst lange Strecke an der Decke entlang streicht. Um geschwindigketshemmene
Wirbelbigidung an der LuPtleitplanke auszuschließen- wird die Luftleitplanke mit
einer erfindungsgemäßen Abreißkante versehen.
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Mittels seilflaschenzugartigen Vorrichtungen aus korrosionsfesten
materialen kann die Zuluftmenge durch Verstellung der Luftleitplanken in weiten
Regelbereichen, den Tierbeständen sektionsweise angepaßt und von zentralem Ort,
z.B. dem Futtertisch aus geregelt werden.
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Die Betriebssicherheit wird entscheidend dadurch erhöht, daß zur erfindungsgemäßen
Lagerung der Luftleitplanken weder rastende Scharniere noch Gelenke erforderlich
sind, sondern daß die unteren Kanten der Luftleitplanken einfach in einer nutartigen
Aufnahmevorrichtung U korrosionsfrei und zugluftdicht gelagert sind.
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Abb. 1 zeigt den Strömungsverlauf bei Einwirkung schädlicher Fallwind'e.
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Bei dieser Windeinwirkung sind erfindungsentscheidend, -daß der Luftstrom
zwischen den Windleitplanken u und der Dachhaut D nach außen entweichen kann und
durch Staudruckwirkung nicht in das Gebäude eindringt-. -Durch die erfindungsgemäße
Anordnung der Fußstücke F werden, sich durch Staudruck -ergebende Nebenluftströme
umlenkend abgehalten und den Hauptluftströmen zugefrührt.
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Die erfindungsgemäßen Aufsickungen S an der Abdeckung A wirken auf
Fallwinde als Leitflächen und lenken den Hauptluftstrom ab, so daß derselbe Ober
die Luftleitplanken W auf die Dachhaut D abgeleitet wird, wobei im-- Bereich 1 sogar
lüftungsbewirkender Sog- erzeugt wird.
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Abb. 2 zeigt den Strömungsverlauf bei über den First stre-ichenden
Winden.
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Die erfindungsgemäßen Windleitplanken g lenken den Hauptluftstrom
durch ihre erfindungsgemäße Schrägstallung aerodynamisch optimal bon der Dachfläcje
O nach oben ab, wobei sich vorallem im Bereich 2 lüftungsbewirkender Unterdruck
ergibt.
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Der auf der Luvseite unter der Luftplanke W hindurchstreichende Nebeluftstrom
verliert sich im Unterdruck hinter der Luftleitplanke W. Er wird außerdem durch
die erfindungsgemäße Anordnung vom Fußstück r mit der Abluft dem Unterdruckbereich
2 zugeführt.
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Auf der Leeseite entsteht konstruktionsbedingt- zwischen Windleitplanke
W und Luftaustritts-Öffnung LÖ großvolumiger Unterdruck welcher Abluft absaugt.
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Abb. 3 erläutert das Funktionsprinzip, wenn die Kraft der inneren
Thermodynamik = Tierwärme, durch die Kraft der äußeren Thermodynamik - Sonnenenergie
überspielt wird.
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Neben der Fallwindeinwirkung ergeben sich bei den bekannten Trauf-First-Lüftungen
bei dieser Konstellation schwerw#iegende Probleme.
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Durch diffuse oder direkte Sonneneinstrahlung erwärmt sich die Dachhaut
D welche gleichzeitig die sie umgebende Luft erhitzt. Diese spezifisch sehr leichteHeißluft
steigt dachneigungsbedingt hach oben, wobei W ä r m e e n e r g i e d i r e k t
in hochwirksame S t r ö m u n g 9 e n e r g i e umgewandelt wird6 Um den Heißluftstrom
vor den Austrittsdüsen ADü zu dynamisieren wurden die erfindungsgemäßen Düsenkeile
DK angeordnet, Die erfindungsgemäße Lage -der Dachneigung zu den Düsenplanken DP1
ergibt mit den erfindungsgemäßen Fuß stücken F und dem Wellprofil der Dachhaut wirksame
Austrittsdüsen ADU.
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Laminare Austritts-Strömung wird entlang der Fußstücke F nach oben
geleitet. Turbulente Strömung bläst aus den Austrittsdüsen ADU in die Luftaustritts-Öffnung
LÖ Durch schräg korrespondierende Anordnung bewirken die Austrittsdüsen ADü im Bereich
LÖ durch Unterdruckbildung Sog. Diese Sogwirkung wird durch die erfindungsgemäße
Schrägstelfung der Düsenplanken OP1 sowie der Fußstücke F gesteigert.
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Die erfindungsgemäßen Aufsickungen S fdrdern den Abfluß des Abluft-Stromes.
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Bei Inversionswetterlagen kommt - insbesondere bei Schweineställen
- der Abluftverdünnung besondere Bedeutung zu.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Ab luft auf Gebäudelänge
in der lo Stufe durch die Austrittsdüsen ADU mit erwärmter Frischluft verdünnt,
wodurch sich durch die Wasser dampferwärmung innere Expansionakraft des Abluftgemisches
entwickelt.
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In der zweiten Stufe im Bereich der tdindleitplanken U wird die Abluft
nochmals mit erhitzter Zuluft verdünnt. Dadurch entwickelt das Abluftgemisch durch
weitere Expansion innere Schubkraft. Durch die zweistufige Heißluftzuführung steigt
die mit Zuluft sehr stark verdünnte Abluft durch thermischen Auftrieb in große Höhen,
wodurch eine wesentlich wirksamere Umweltentlastung erreicht wird wie mit Gebläsen9
deren Wurfweiten im freien Luftraum sehr begrenzt sind.
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Abb. 4 veranschaulicht vorallem die konstruktive Ausbildung der verfahrensgerechten
Firstausbildung. Die Grenzstellungen der Betätigungs-Vorrichtungen sr mit den entsprechenden
Klappenständen im offenen und geschlossenen Zustand sind ersichtlich.
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Abb. 5 zeigt den Bereich der Luftzuführung.
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Die Sturmleitplanke StLp an der Traufe.
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Die Düsenbildung DU zwischen Luftleitplanke LP und Decke sowie die
Injektor-Düse In-Dü im Bereich des Lufteintritts.
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Auch die Abreißkante AK an der Oberkante der Luftleitplanke LP ist
in der Abbildung dargestellt. Die einfache, durch Schwerkraft wirkende, zugluftdichte
Lagerung der Luftleitplanke LP in der u-förmigen Aufnahme u ist ebenfalls zeichnerisch
dargestellt.