DE8423524U1 - Wärmetauscher für einen Kammstall - Google Patents

Description

^Wärmetauscher für einen Kammstall

Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für einen Kammstall mit einem seinen Stallzellen gemeinsamen Stallgang.

Bei der Tierhaltung und Aufzucht werden immer häufiger sogenannte Kammställe verwendet, deren Charakteristisches Merkmal die in sich geschlossenen und voneinander abgetrennten Stallzellen bzw. Stallabteile sind, die einen gemeinsamen Stallgang besitzen, von welchem aus jede Stallzelle zugänglich ist.

Bekanntlich erzeugen die in einer Stallzelle befindlichen Tiere Wärme, wobei die Temperatur von dem Lebendgewicht abhängt. Man verwendet in diesem Zusammenhang den Begriff "Großvieheinheit" (abgekürzt: GV), und zwar unabhängig davon, um welche Tiere es sich handelt, t GV bezeichnet 500 kg Lebendgewicht, und je größer der GV-Wert ist, um so höher ist der Temperaturanfall von den Tieren, und um so mehr muß für eine Entlüftung der Stallzellen Sorge getragen werden.

Zu berücksichtigen ist noch, daß je nach Alter und Entwicklungsstand der Tiere auch eine unterschied liehe Wärmezuführung erforderlich ist, die auch von der relativen Luftfeuchte dür Außenluft abhängig sein

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kann. Deshalb werden z.B. bei der Schweinemast In einem Kanunstall die einzelner klimatisch voneinander "Isolierten" Stallzellen, die hler die einzelnen Mastabteilungen bilden, Im Rein-Raus-Verfahren nacheinander mit Ferkeln besetzt. Die frisch eingestallten jüngeren Tiere haben nämlich einen höheren Wärmebedarf als die größeren Tiere, die selbst "erheblich" Wärme produzieren.

Diese unterschiedlichen Rahmenbedingungen lassen sich bei einem Kanunstall von seiner baulichen Konzeption her gut verwirklichen, indem in verschiedenen Stallzellen jeweils Tiere gleicher Entwicklungsstufe zusammengefaßt werden. Im Verlauf der Aufzucht durchlaufen die Tiere somit nacheinander mehrere Stallzellen.

Trotz der bedeutenden Vorteile eines Kammerstalles ergeben sich in der Praxis gewisse Schwierigkeiten, die sich vor allem auf die Belüftung beziehen. Es ist üblich, im Stallgang Klappfenster vorzusehen, so daß eine Verbindung mit der Außenluft hergestellt werden kann. Ferner ist es bekannt, von dem Stallgang jeweils eine Verbindung zu den einzelnen Stallzellen vorzusehen. In Abhängigkeit davon, welche Großvieheinheiten (GV) sich in den einzelnen Stallzellen befinden, wird ein Abluftventilator in der Stallzelle

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nach Maßgabe der jeweiligen Temperatur gesteuert, um Abluft nach Außen zu befördern. Dadurch entsteht in der Stallzelle ein gewisser Unterdruck, welcher eine Frischluftzufuhr von außen Über den Stallgang zu der Stallzelle bewirkt. Zwar ist somit eine Ablüftung der Schadgase (ausgeatmete Luft der Tiere) möglich, ein entscheidender Nachteil ist jedoch, daß bei dieser Lösung Wärme ungenutzt verloren geht.

Es ist schon bekannt, die von den Tieren bei der Stallhaltung produzierte Wärme nutzbringend anzuwenden, und zwar mittels eines Wärmetauschers. Hierbei wird die warme Stallabluft über den Wärmetauscher nach außen geleitet. Die Wärme der ausströmenden Stallabluft wird über Kunststoffolien im Wärmetauscher an die einströmende frische Außenluft übertragen, so daß die dabei gewonnene Wärme dem Stall erneut zugeführt werden kann. Der Einsatz eines Wärmetauschers sorgt somit für die nötige Abführung der Schadgase und für die Zuführung von Frischluft, wobei nur unwesentlich Wärme verloren geht.

Man könnte nun zwar denken, den an sich bekannten Wärmetauscher auch bei einem Kammstall einzusetzten, allerdings wäre es dann erforderlich, jeder einzelnen .Stallzelle einen Wärmetauscher zuzuordnen. Letztere stellen einen erheblichen Kostenfaktor dar,

so daß man aus Gründen der Wirschaftlichkeit gezwungen ist, von dieser denkbaren Lösung abzusehen.

Hier greift die Erfindung ein, der die Aufgabe zu Grunde liegt, einen Wärmetauscher zu schaffen, bei welchem mit geringem Kostenaufwand für jede einzelne Stallzelle eine von dieser Stallzelle entsprechnd der jeweiligen Großvieheinheit verlangte Belüftung und Zuführung von Wärmeenergie sowie die erforderliche Ablüftung der Schadgase ermöglicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Wärmetauscher dadurch .daß der Wärmetauscher für die Ableitung der Stallabluft der Stallzellen einen Sammelkanal für mehrere Stallzellen sowie einen Zuluftkanal für den Stallgang besitzt.

Die Erfindung erlaubt es erstmals, die erheblichen Vorteile eines Wärmetauschers vollständig bei einem Kammstall mit mehrerenstallzellen auszunutzen, und zwar bei einem vertretbaren Kostenaufwand. Zugleich kann wegen der Verwendung der Wärmetauscher das Prinzip des Kammstalles mit den.unterschiedlichen Stallzellen optimal ausgenutzt werden. Dabei genügt es bei einem Kammstall mit beispielweise fünf einzelnen Stallzellen, lediglich, zwei Wärmetauscher einzusetzen.

Die Erfindung sieht die Zuordnung eines gemeinsamen Wärmetauschers zu mehreren Stallzellen vor, und ein weiteres bedeutendes Merkmal besteht darin, daß die in den Wärmetauscher gewonnene Wärme bzw. die angewärmte Zuluft anders als bei den bisherigen Anwendungsfällen eines Wärmetauschers nicht direkt in dia Stallzellen, sondern in den gemeinsamen Stallgang geführt wird. Auf Grund dieser überraschenden

ρ Maßnahme kommt dem Stallgang die Funktion einer

'; Klimakammer bzw. eines Wärmepuffers zu. Wie weiter

unten .noch erläutert wird, können die einzelnen Stallzellen entsprechend ihrem jeweiligen Wärmebedarf die benötigte Wärme dem Stallgang entnehmen.

In vorteilhafter Anwendung der Erfindung kann jede Stallzelle über einen Außenluftkanal wahlweise mit der Außenatmosphäre und/oder mit dem Stallgang in eine Verbindung gebracht werden, so daß entweder Außenluft oder Warmluft aus dem Stallgang in die Stallzelle strömen kann. Es ist auch möglich, daß der Außenluftkanal sowohl mit der Außenatmosphäre als auch mit dem Stallgang verbunden ist, so daß der zugehörigen Stallzelle dann ein Gemisch aus Außenluft und angewärmter Stallgangluft zugeführt wird.

Weiterhin läßt sich erreichen, daß jede Stallzelle

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eine Sommerlüftung in Form eines Abluftschachtes mit einem Ventilator und einer automatischen Rückstauklappe besitzt. Der temperaturabhängig gesteuerte Ventilator leitet Schadgase nach außen, wodurch in der Stallzelle ein gewisser Unterdruck entsteht, und dieser wiederum bewirkt, daß über den Außenluftkanal Luft in die Stallzelle fließen kann.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die beiden öffnungen des Außenluftkanals zur Außenatmosphäre und zum Stallgang mittels einer Klappe wahlweise verschließbar sind, und daß die jeweilige Stellung der Klappe mit der Möglichkeit von Zwischenpositionen, in denen beide öffnungen zugänglich sind, in einer Abhängigkeit von der Sommerlüftung erfolgt.

Wenn beispielsweise die Temperatur in einer Stallzelle so gering ist, daß die Sommerlüftung außer Betrieb ist und die Schadgase nur über den Wärmetauscher abgeleitet werden, befindet sich die Klappe in einer senkrechten Stellung, d.h. es kann keine Außenluft, sondern nur Luft aus dem Stallgang über den Außenluftkanal in die Stallzelle gelangen.

Bei größerer Temperatur in einer Stallzelle - wenn sich in der Stallzelle etwa größere Tiere mit einer höheren Wärmeabgabe befinden - beginnt die Sommer-

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lüftung zu arbeiten, und die erwähnte .Klappe gibt nun etwas die nach außen führende öffnung frei, so daß neben der Luft aus dem Stallgang auch eine gewisse Menge Außenluft in die Stallzelle strömen kann.

Bei weiter erhöhter Temperatur läuft die Sommerlüftung stärker und die Klappe schließt im Extremfall die Verbindung mit dem Kontrollgang, so daß nur noch Außenluft in die Stallzelle strömt.

Es wurde schon erwähnt, daß die von den Wärmetauschern erzeugte Wärme in den Stallgang geführt wird, und die obigen Erläuterungen verdeutlichen, daß diese Wärme in vorteilhafter Weise bei Bedarf von derjenigen Stallzelle "angefordert bzw. abgerufen" werden kann, in welcher die Wärme gerade benötigt wird. Das ist in der Regel die Stallzelle mit der kleineren GV-Einheit. Der Stallgang wirkt also als eine Art Puffer oder Speicher für die Wärme. Unter günstigen Voraussetzungen ist der erfindungsgemäße Kammstall vollständig ohne eine zusätzliche Heizung zu betreiben, d.h. der neue Kammstall kann praktisch als eine autarke Anlage betrachtet werden. Dies ist angesichts der nicht unerheblichen Energiekosten ein weiterer entscheidender Vorteil der Erfindung.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand des in der

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Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht

(Draufsicht) eines Kammstalles,

Fig. 2-4 jeweils unterschiedliche Seitenansichten des Kanmstalles gemäß Fig. 1

Der zeichnerisch dargestellte Kammstall 10, welcher ein Dach 12 umfaßt, besitzt fünf Stallzellen 16, 18, 20, 22 und 24, denen ein gemeinsamer Staligang 14 zugeordnet ist.

Wie Fig. 1 zeigt, ist den drei oberen Stallzellen 16, 18 und 20 der in Fig. 3 ebenfalls dargestellte Wärmetauscher 26 gemeinsam zugeordnet. Die unteren drei Stallzellen 20, 22 und 24 besitzen den gemeinsamen Wärmetauscher 26, die mittlere Stallzelle 20 wird also von beiden Wärmetauschern 26 erfaßt.

Gemäß Fig. 3 besitzt jeder Wärmetauscher 26 einen Abluftventilator 28, um die Stallabluft bzw. die Schadgase der dem Wärmetauscher 26 jeweils zugeordneten Stallzellen nach außen abzuleiten, wie durch den Pfeil A angedeutet ist. Außerdem umfassen die Wärmetauscher

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26 einen Zuluftventilator 30, um (vgl. den Pfeil B in Fig. 3) frische Zuluft anzusaugen znd nach Erwärmung über einen Zuluftkanal 34 in den Stallgang 14 zu fördern.

Jeder Wärmetauscher 26 ist mit einem Sammelkanal 32 verbunden, über welchen die Schadgase und die Sta'.labluft der dem jeweiligen Wärmetauscher 26 gemeinsamen Stallzellen 16 und 24 nach außen abgeleitet werden. Die Lufteintrittsmengen der zugeordneten Stallzellen 16 - 14 in die entsprechenden Öffnungen des Sammelkanals 32 lassen sich übriqens durch vorgesehene Schieber beeinflussen. In Fig. 1 kann man besonders deutlich erkennen, daß die erwärmte frische Zuluft von jedem Wärmetauscher 26 über den zugehörigen Zuluftkanal 34 ia den gemeinsamen Stallgang 14 geführt wird.

Wie sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 erkennbar ist, gehört zu jeder Stallzelle 16-24 ein eigener Außenluftkanal 36, der eine erste nach außen führende Öffnung 38 sowie eine zweite zum Stallgang 14 führende Öffnung 40 besitzt (in Flg. 2 ist diese Öffnung durch eine weiter unten noch erwähnte Klappe 46 noch verschlossen) . Im Bereich der jeweiligen Stallzella 16 24 sind an dem Außenluftkanal 36 Zulufteinweiser 64 vorgesehen, welche eine Verbindung zu den Stallzellen herstellen, so daß Luft über den Außenluttkanal 36

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und die Zulufteinweiser 64 in die Stallzellen 16-24 strömen kann. Ferner besitzt jeder Außenluftkanal 36 im Bereich der zugeordneten Stallzelle 16-24 noch eine dritte , nach außen führende Öffnung 42, die _;i

mittels eines Schiebers 44 verschließbar ist. Dabei sind auch Zwischenstellungen des Schiebers 44 möglich, so daß der Querschnitt der Öffnung nur teilweise freigegeben wird.

Die Querschnittsansicht in Fig. 2 verdeutlicht, daß im Bereich der ersten öffnung 38 und der zweiten öffnung 40 eine Klappe 46 (Luftmengengestellklappe) angeordnet ist, die in ihrer gezeigten waagerechten Stellung die zum Stallgang 14 führende zweite Öffnung 40 und in ihrer' anderen gestrichelt gezeigten Stellung die erste nach außen führende Öffnung 38 verschließt. Zwischen diesen beiden Endpositionen der Klappe 46 sind Zwischenstellungen möglich, in denen sowohl die erste Öffnung 38 als auch die Zweite öffnung 40 unterschiedlich "weit" offen sind.

Zur Einstellung der jeweiligen Klappenpositionen ist jeder Klappe 46 ein Stellmotor 48 zum Verstellen der Klappe 46 zugeordnet. Wie weiter unten noch erläutert wird, erfogt die Verstellung der Klappen 46 in Abhängigkeit einer der jeweiligen Stallzelle 16-24 zugeordneten Sommerlüftung 50.

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In Fig. 4 ist ersichtlich, daß die in jeder Stallzelle 16-24 vorhandene Sommerlüftung 50 einen Abluftschacht 56 umfaßt. Innerhalb des Abluftschachtes 56 befinden sich ein Ventilator 52 und eine darunter angeordnete Rückstauklappe 54. Letztere bewirkt, daß aus der zugehörigen Stallzelle 16-24 lediglich Abluft in Richtung des Pfeils C nach außen gelangen kann, während ein Lufteintritt entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles C in die Stallzelle nicht möglich ist. übrigens kann gegebenenfalls gemäß Fig. 4 noch ein weiterer Abluftschacht 58 mit einem Ventilator 60 vorgesehen werden, wobei die untere öffnung des Abluftschachtes 58 mittels eines Schiebers 62 ganz oder teilweise verschließbar ist.

Der Betrieb der einzelnen Sommerlüftungen 50 erfolgt temperaturabhängig, wobei die Temperatur innerhalb einer Stallzelle 16-24 (eventuell auch außerhalb des Kammstalles 10) mittels eines Meßfühlers bzw. Temperaturfühlers (nicht dargestellt) festgestellt wird. Bei einer minimalen, vorgegebenen Temperatur ist der Ventilator 52 nicht in Betrieb. Bei höherer Temperatur läuft der Ventilator 52 an, wobei die Drehzahl bei weiter wachsender Temperatur erhöht wird, so daß dann eine größere Menge Schadgase nach außen durch den Abluftschacht 56 abgeleitet wird.

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Ein bedeutendes Merkmal ist die Abhängigkeit der Stellung der Klappe 46 von dem Betrieb der Sommerlüftung 50. Über den Außenluftkanal 36 bzw. Zulufteinweiser 64 kann Luft in die jeweilige Stallzelle 16-24 einströmen, wenn sich in der Stallzelle ein Unterdruck aufbaut, und ein solcher Unterdruck entsteht dadurch, daß mittels des Ventilators 52 der Sotunerlüftung 50 Schadgase abgeleitet werden.

Wenn bei einer minimalen Temperatur der Ventilator 52 außer Betrieb ist, befindet sich die Klappe 46 in der in Fig. 2 gestrichelt dargestellten senkrechten Position, d.h., die öffnung 38 ist verschlossen. Die zugehörige Stallzelle 16-24 steht also über der öffnung 40 lediglich mit dem gemeinsamen Stallgang 14 in Verbindung, und wegen der ausgeschalteten Sommerlüftung werden die Schadgase ausschließlich über den Wärmeaustauscher 26 abgeleitet. Es gelangt keine Außenluft in die Stallzelle, es sei denn, daß der Schieber 44 der öffnung 42 des AuBenluftkanals 36 diese öffnung 42 freigibt.

Der oben geschilderte Fall einer geringen Temperatur in einer Stallzelle 16-24 liegt z.B. dann vor, wenn sich in der betreffenden Stallzelle keine Tiere oder sehr junge Tiere mit geringem Lebendgewicht befinden.

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Es sei jetzt eine andere Stallzelle 16-24 betrachtet, in welcher sich schon ältere Tiere mit einer größeren Wärmeabgabe befinden. Die Sonunerlüftung 50 ist jetzt wegen der höheren Temperatur in Betrieb, so daß über den Abluftschacht 56 mittels des Ventilators 52 Schadgase nach außen abgeleitet werden. Dadurch entsteht innerhalb der betreffenden Stallzelle ein gewisser Unterdruck.

Infolge der Abhängigkeit zwischen der Sonunerlüftung und der Klappe 46 wird letztere - ausgehend von der in Fig. 2 gestrichelt gezeigten Darstellung - mittels des zugehörigen Stellmotors 48 nach links bewegt, so daß sie eine Zwischenstellung einnimmt, in der sowohl die Öffnung 38 als auch die öffnung 40 für einströmende Luft offen sind. In dieser Stellung gelangt also Außenluft in die jeweilige Stallzelle, wobei die Außenluft mit der warmen Luft aus dem Stallgang 14 vermischt wird.

Bei weiter ansteigender Temperatur innerhalb einer Stallzelle 16-24 erhöht sich die Drehzahl des Ventilators 52, und außerdem wird die Klappe 46 weiter in Richtung auf ihre waagerechte Endposition hin bewegt, d.h. es gelangt mehr Außenluft in die Stallzelle, während die Beimengung mit der warmem Luft aus dem Stallgang 14 geringer wird.

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Im Extremfall nimmt die Klappe 46 bei weiter steigender Temperatur und erhöhter Drehzahl des Ventilators 52 die in Fig. 2 gezeigte waagerechte Lage ein, in welcher die zum Stallgang 14 führende öffnung 40 vollständig verschlossen ist und ausschließlich Außenluft über die öffnung 38 in die jeweilige Stallzelle j 16-24 gelangen kann. S

Die voranstehende Beschreibung verdeutlicht das bei der Erfindung verwirklichte Prinzip, wonach der Stallgang 14 die Punktion einer Klimakammer besitzt, und wonach die einzelnen Stallzellen 16-24 entsprechend ihrem jeweiligen Wärmebedarf die benötigte Wärmemenge aus dem Stallgang 14 entnehmen können.

Wenn bei dem Kammstall 10 alle Klappen 46 im Stallgang i

14 die öffnung 46 verschließen, schalten sich die Wärmetauscher 26 automatisch ab. Das öffnen einer Klappe 46 erfolgt bei Bedarf wegen der Kopplung mit der Sommerlüftung 50, wenn diese infolge einer ansteigenden Temperatur in Betrieb geht. Gleichzeitig schaltet sich dann der zuständige Wärmetauscher 26 wieder ein.

Bei dem Kammstall 10 wird infolge der beschriebenen

Wirkungsweise auch der Gefahr einer zu hohen relativen |

Luftfeuchte in den einzelnen Stallzellen 16-24 begeg-

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net, denn durch die Temperaturerhöhung der Zuluft wird zugleich auch die Aufnahmefähigkeit für Wasserdampf erhöht.

Im Regelfall wird meistens nur der geringere Teil der einzelnen Stallzellen 16-24 mit Tieren höheren Wärmebedarfes besetzt sein (junge Tiere). Die großen den anderen Stallzellen 16-24 produzieren dann ausreichend Wärme für die frisch eingestallten Tiere, bzw. es werden die betreffenden Stallzellen 16-24 vor der Einstallung der jungen Tiere bereits vorgewärmt. Im Sommerluftbetrieb kann die Außenluft zu beiden Seiten des Außenluftkanals 36 über die öffnungen 38 und 42 durch die Zulufteinweiser 64 in die jeweilige Stallzelle 16-24 eintreten. Die beiden Ventilatoren 52 und 60 sorgen für einen ausreichenden Luftwechsel.

Insgesamt schafft die Erfindung den Vorteil, daß jede einzelne Stallzelle 16-24 die richtigen klimatischen Bedingungen für die jeweiligen Tiere bietet. Dabei läßt sich diese klimatische Aufbesserung wesentlich wirkungsvoller und auch schneller sowie in größeren Raten erzielen, als wenn man - was übrigens aus Kostengründen kaum möglich ist - jedem einzelnen Stallabteil einen eigenen separaten Wärmetauscher zuordnen würde. Entscheidend ist, daß mit der Klimaverbesserung in vor-

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teihafter Weise eine Futterzunahme der Tiere verbunden ist. Die Zeitdauer bis zur Erreichung eines bestimmten gewünschten Gewichtes läßt sich dadurch erheblich verkürzen.

Claims (1)

PATENTANWALT Ί X.: :':". .."."·. DIPL-ING. UWE THOiOiEN*'"' EUROPEAN PATENTATTORNEY Aktenzeichen : G 84 23 524.1 Anmelder : Gerd Gemaiel Mein Zeichen. ; 592/3 Schutzanspruch

1. Wärmetauscher für einen Kranmstall mit einem
seinen Stallzellen gemeinsamen Stallgang, dadurch gekennzeichnet/ daß der Wärmetauscher (26) für die Ableitung der Stallabluft der Stallzellen (16 - 24) einen Sammelkanal (32) für mehrere Stallzelien (16 - 24) sowie
einen Zuluftkanal (34) für den Stallgang besitzt.