Interaktion Gebäudehülle und Stallklima

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Hilko Schubert
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1 Eidgenössisches Volkswirtschaftsdepartement EVD Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART Gebäudehülle im «Feuchtestress» Interaktion Gebäudehülle und Stallklima Sax Markus Wasserdampf aus der Stallluft kondensiert an der kalten Dachunterseite und scheidet Kondensat aus Schimmelpilzbildung Durchfeuchtung Bauteile Vermindern Bauteilfestigkeit Verkürzte Bauteil- Lebensdauer Wärmeabgabe von Kühen Tropfwasser auf Heuhstock => Schimmelpilzbildung 39 C Schimmelpilz und Kondensationsstellen an Tragwerk 3 4 Wärmeabgabe Wärmeproduktion Wärmeabgabe Berechnung: Wärme - H O - CO Hp = a. Körpermasse (m) + b. Milch-Leistung (y) + c. Trächtigkeitsdauer (p r ) Fühlbare Wärme Hs [W] Gesamtwärme 0 C Hp [W] Gesamtwärme t C Hp t [W] Latente Wärme Hl [W] CO - Produktion Y CO [m 3 /h] Wasserdampfproduktion X Tiere [kg/h] 5 6 1

2 Sensible und latente Wärmeabgabe CO - Produktion Wärmeabgabe [W] Gesamtwärmeabgabe sensible Wärmeabgabe Latente Wärmeabgabe Stalllufttemparatur [ C] gesamte Wärmeabe der Tiere Y CO = Hp t x 0,163 x 10-3 [Nm 3 /h] Nm3 = Normkubikmeter (V n ) = Einheit für Gasmenge unter festgelegten Bedingungen (0 C und atmosphärischer Druck 101 Pa = 1,01 bar oder 1 013,5 mbar) Grundlagen für die Stall Luftqualität: [CO ] aussen = 380 ppm [CO ] innen < 000 ppm (Grenzwert 00 ppm) 7 8 Wasserdampfabgabe Kühe Taupunktkurve des Wasserdampfes in der Luft Wasserdampfabgabe [kg/h] Bsp. Milchviehstall mit 60 laktierenden Kühen Stalllufttemparatur [ C] Kondensation Lufttemperatur [ C] Bsp. relative Luftfeuchte ca. 80%; Temperatur 10 C Quelle: wetter bassersdorf.ch 9 10 Wasserdampf / Kondensation Empfehlungs- «Grenz»-Werte: Temperaturverlauf und Sättigungsdampfverlauf T = 5 C T =.5 C T = 0 C [CO ] < 000 ppm Rel. Feuchtigkeit [NH 3 ] < 10 ppm Empfohlene Bandbreite der relativen Feuchtigkeit im Stall Relative Feuchtigkeit % Minimum Maximum Ausscheidung Kondensat; ev. in Einstreu Stalltemperatur C 11 1

3 Luftströmungen bei Gebäude ohne Öffnungen Windabgewan dte Seite (Sog) Luftverteilung in Gebäude Mit Klappenregulierung bei Abluft Windrich tung (positiver Druck) Ohne Klappenregulierung bei Abluft Querlüftung bei Gebäude Windrichtung Einfluss der Dach-Wärmedämmung auf das Stallklima im Sommer Lufttemparatur C 800 W/m Stalllufttemperatur 3 C natürliche Lüftung Stalllufttemperatur C natürliche Lüftung Einfluss der Dach-Wärmedämmung auf das Stallklima im Winter Einfluss der Dach-Wärmedämmung auf die Schneeschmelze -10 C, 90 % 0 cm Schnee U = 1,5 W/m K 0 C, 90 % 0 cm Schnee U = 0,45 W/m K Kondenswasser! Tautemperatur: -8.6 C Tautemperatur: -5.1 C -7 C, 87 % - C, 77 % 50 W/m 0.5 L/h m Schneeschmelze 5 W/m 0.05 L/h m Schneeschmelze 7 C 8 C

4 Feuchtigkeitsprobleme/Rückstauwasser Stallklima Praxisbilder: Dachhaut erwärmt sich => Schneeschmelze Genügend Luftaustausch => Feuchtabtransport Dachhaut bleibt kalt => keine Schneeschmelze Zuwenig Luftaustausch, Stallluftwärme steigt an => Kondensatbildung unter Dachhaut Im Vordachbereich gefriert Schmelzwasser => Eisbildung Liegeboxen Milchkühe Tiefe Temperaturen im Stall => Frostgefahr für Installationen Wenn keine dichte Dachfläche vorhanden ist, drängt das Schmelzwasser in das Gebäude ein! Rückstauwasser durch Schneeschmelze auf dem Dach Liegeboxen Milchkühe 19 0 Windbremsen: Netze / spaced boards Dichte (Gewebeanteil) Windschutznetze 50% 63% FAT-Bericht 56 Quelle: Agroflor GmbH, Wolfurt 1 Bremswirkung Wandverkleidungen Natürliche Lüftung: Mechanismen v v wa k H A v 1 v wz k 1 A 1 T v 1 ( v v ) g H T Ti wz wa A1 k1 ( 1 k) A m/s A 1 k1 m/s T ( g H vw ) 3600 Ti 1 k V A 3 4 4

5 Zu- und Abluft durch separate Öffnungen: Firstentlüftung Milchviehstall Licht- und Lüftungsfirst freie Lüftung: Schematische Darstellung Luftaustritt First Umlenkungspunkte Dreifachstegplatten Neomat Thermonda Anschluss Lichtfirst OA 37 Faserzementwellplattten Ondapresse 57 0 cm Stallabluft Stallabluft Stallabluft Luftleitplatte Klappe Funktion beruht vorwiegend auf dem thermischen Auftrieb => Temperaturunterschied zwischen innen und aussen Auftriebskraft muss auch Umlenkungspunkte bei Firstabdeckung überwinden 5 6 Thermischer Auftrieb und Winddruck 70 Druckdifferenz zwischen Zu- und Abluftöffnung verursacht einerseits durch Wind, anderseits durch thermischen Auftrieb. Zu- und Abluft durch separate Öffnungen: Stufendachentlüftung 60 Höhenunterschied zwischen Zu- und Abluftöffnung = 4 m Druckdifferenz Pa Winddruck 10 Thermischer Auftrieb Windgeschwindigkeit m/s oder Temperaturunterschied C 7 8 Problemfälle : Trauf-Firstentlüftung(1) Key - Notes Keine Trennung Warm- + Kaltbereich Kondenswasser Mit zunehmender Stalllufttemperatur wird die Wärmeabgabe der Tiere schwieriger Hohe Luftfeuchtigkeiten erschweren die Wärmeabgabe der Tiere durch Respiration Zu- und Abluft über gleiche Fläche First geschlossen Kondenswasser Kalte Bauteiloberflächen vermeiden (Kondensationsgefahr) Wärmedämmungen von Dächern beeinflussen die Stalllufttemparatur bei natürlich gelüfteten Ställen nur unwesentlich 9 5

6 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Agroscope gutes Essen, gesunde Umwelt 31 6

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