porsitusrakennuksen ilmanvaihtojärjestelmän suunnitteluelementit

Sikalan tuotantoketjun alkupään ja loppupään toimintoja yhdistävänä ydinlaitoksena porsitushuoneen ilmanvaihtojärjestelmän on oltava suunniteltu vastaamaan emakoiden ympäristövaatimuksia ja samalla myös porsaiden tarpeita.

Käytännössä porsitushuoneen ilmanvaihtojärjestelmä on keskinäisesti rajoittava ympäristö: emakot ovat lämpöherkkiä, kun taas porsaat ovat kylmäherkkiä. Tämän tuotantoympäristön koordinointi on ratkaisevan tärkeää emakoiden imetyksen, synnytyksen jälkeisen kiiman, porsaiden kasvun ja kunnon, vieroituksen jälkeisen porsaiden eloonjäämisen ja jopa koko karjan vuotuisen suorituskyvyn kannalta. Emakoiden ja porsaiden keskinäisten rajoitteiden perusteella seuraavassa esitellään ja analysoidaan porsitushuoneen ilmanvaihtojärjestelmien suunnitteluelementit.

Ilmanvaihtotilat:

1. Porsitushuoneen ilmanvaihto voidaan järjestää ylipaineena, alipaineena, tasaisena paineena (tai lievänä ylipaineena) tai luonnollisena ilmanvaihtona. Ylipaine- ja tasapainetilat (tai lievä ylipaine) sopivat suodatettuihin järjestelmiin; suodatuksen kanssa käytetään myös alipainetiloja. Luonnollinen ilmanvaihto soveltuu perinteisiin itsenäisiin rakennuksiin, mutta on nykyään harvinaisempaa moderneissa tiloissa. Tässä artikkelissa esitellään pääasiassa yleinen suodattamaton alipaineinen porsitushuoneen ilmanvaihtojärjestelmä.
2. Suodattamattomassa alipaineessa ilmanottojärjestelmät eroavat toisistaan: kattoilmanotto, haihdutuslevyllä jäähdytetty kattoilmanotto ja yhdistetty katto- ja levyilmanotto (tunneli). Maamme pohjoisilla kylmillä alueilla, joissa kesän ulkolämpötila ei nouse yli 30 °C:n tai nousee vain hieman yli 30 °C:n, voidaan käyttää kattoilmanottoa tai jäähdytyslevyllä jäähdytettyä kattoilmanottoa. Muilla kuumina kesäalueilla on suositeltavaa käyttää yhdistettyä katto- ja levyilmanottoa (tai jäähdytyslevyllä jäähdytettyä kattoilmanottoa). Tämä menetelmä vaatii lämpöeristysmateriaaleja sekä kattoon että alakattoon, ja sen on varmistettava riittävä ilmanvaihtomäärä paikallisen alueen mukaan.

Rakennuksen rakenne ja karsinoiden sijoittelu:

1. Porsitusrakennusten ilmanvaihdon suunnittelu on erottamaton osa rakennuksen rakennetta ja karsinoiden sijoittelua. Niissä on otettava huomioon tilan koko, maasto, investointikustannukset, tuotantorytmi, sikojen vaihtuvuus ja muut tekijät. Nykyaikaisilla tiloilla käytetään yleisesti yhdistettyjä rakennussuunnitelmia, joissa on ”iso rakennus, pienet yksiköt, kaikki ulos” -työnkulku. Navetan jänneväli on yleensä alle 30 m. Suuremmilla emakkotiloilla tilan säästämiseksi kaksi navettaa, joiden jänneväli on yli 20 m, voidaan yhdistää yhdeksi 50 m:n jännevälin porsitusrakennukseksi, jossa porsitusyksiköt on järjestetty symmetrisesti keskikäytävää pitkin.
2. Karsinoiden sijoittelussa, kun käytetään haihduttavaa pitkittäistä (tunneli)ilmanvaihtoa kuumina kesinä, on suositeltavaa, että kukin rivi ei ylitä 12 tai 13 karsinaa, koska poisto- ja imupään lämpötilaerot vaikuttavat emakoiden imetykseen rivin päässä ja seuraavaan kiimaan. Tämä ero johtuu siitä, että porsitusrakennuksen poistoilman tilavuus ja tuulen nopeus eivät saa olla liian suuret, jotta vältetään imevien porsaiden kylmästressi, mutta samalla voidaan majoittaa imettävät emakot. Siksi tunnelin tuuletuksen jännevälit ovat suhteellisen lyhyitä. Kun jokaisessa rivissä on yli 14 karsinaa, suositellaan tyynyllä jäähdytettyä katon sisäänmenotilaa, koska siinä tilassa sisäänmenon aukot ovat tasaisesti jakautuneet poikimisyksiköiden väliselle alakattoon, mikä varmistaa, ettei kuolleita alueita synny, ja parantaa raikkaan ilman kosketusta karjaan.
3. Rakennuksen rakenteesta tai karsinoiden sijoittelusta riippumatta talon on oltava hyvin tiivistetty, ja olosuhteiden salliessa on käytettävä eristettyjä rakennusmateriaaleja, joilla on hyvät lämpöominaisuudet.

Ilmaston lämpötila ja ilmanlaatu:

1. Kun tuuletusmoodi, rakennuksen rakenne ja karsinoiden sijoittelu on valittu tuotantoprosessien ja investointiedellytysten mukaisesti, tuuletusjärjestelmän suunnittelussa on otettava huomioon paikallinen ilmasto ja porsitusrakennuksen sisäiset ympäristövaatimukset. Leveysaste, korkeus, sademäärä ja muut tekijät määräävät paikalliset ilmasto-olosuhteet, jotka puolestaan vaikuttavat navetan sisäolosuhteisiin. Vaikka mekaanisella tuuletuksella ja ihmisen toimilla voidaan hallita sisäolosuhteita, useat tekijät rajoittavat sitä, täyttääkö tuuletus asetetut tavoitteet tai karjan ympäristövaatimukset.
2. Karsinan ilmanvaihtoa suunniteltaessa on käytettävä sopivia lämpötila-, kosteus- ja ilmanlaatuarvoja. Tyypilliset tavoitelämpötilat ovat: imettävät emakot 16–18 °C, vastasyntyneet porsaat 35–37 °C ja imettävät porsaat 30–34 °C. Suhteellinen kosteus on yleensä 60–80 %, mikä sopii useimpiin sikaloihin. Kuumina kesinä korkea kosteus heikentää haihdutuslevyn jäähdytystehokkuutta ja pahentaa lämpöstressiä; kylminä talvina korkea kosteus lisää eläinten lämpöhukkaa, mikä vaikuttaa lämmönsäätelyyn ja pahentaa kylmästressiä. Korkea kosteus nostaa myös haitallisten ilmassa olevien aineiden pitoisuuksia, edistää mikrobien kasvua ja ruokien pilaantumista, mikä vaikuttaa negatiivisesti karjan terveyteen. Alhainen kosteus on vähemmän haitallista kuin korkea kosteus, mutta kun suhteellinen kosteus laskee alle 40 %, se voi aiheuttaa ihon halkeilua ja lisätä ilmassa olevien hiukkasten määrää, mikä voi johtaa iho- tai hengityselinten ongelmiin. Kun lämpötila on sopiva, äärimmäiset kosteusolosuhteet eivät ole niin kriittisiä; lämpötilan nostaminen tai ilmanvaihdon lisääminen voi lieventää korkeaa kosteutta. Liiallinen kosteuden säätö voi häiritä lämpötilan säätöä ja raitisilmanottoa ja heikentää ilman laatua kokonaisuudessaan, joten suhteellisia kosteusarvoja tulisi käyttää viitteenä.
3. Lisäksi haitalliset kaasut, haihtuvat lanta- ja virtsayhdisteet, rehu- ja orgaaninen pöly sekä eläinten toiminta tuottavat hajuja, mikrobeja ja hiukkasia, jotka vaikuttavat karjan terveyteen ja navetan olosuhteisiin. Yleisesti vaaditut raja-arvot ovat CO2 enintään 3000 mg/m3, NH3 15 mg/m3 ja H2S 5 mg/m3. Nämä raja-arvot ovat hieman tiukemmat kuin muissa sikaloissa, koska porsaat ovat herkempiä. Kuumilla kesäolosuhteilla porsitusrakennuksessa tulisi olla vähintään 80 ilmanvaihtokertaa tunnissa; kylmillä talviolosuhteilla tuuletus emakkoa ja porsaita kohti tulisi olla vähintään 45 m3/h, jotta riittävän raikas ilma ja hyvä ilmanlaatu voidaan varmistaa.

Tukevarusteet:

1. Poistoilma:
   Jotta poistoilman määrä ylittää raitisilman määrän, luo negatiivinen paine talon sisälle ja täytä suuri ilmanvaihto vaatimattomalla negatiivisella paineella hyvän suorituskyvyn saavuttamiseksi, aksiaalipuhaltimet ovat suositeltavia. Markkinoilla olevat puhaltimien kotelot ovat pääasiassa galvanoitua terästä tai lasikuitua; lasikuitukotelot ovat korroosionkestävämpiä ja kestävämpiä, mutta kalliimpia. Tyypillisiä malleja ovat 18″, 24″ ja 36″ suoravetoiset puhaltimet; porsitusyksiköissä käytetään harvoin 50″–54″ hihnavetoisia puhaltimia, koska yli 50″ puhaltimilla on suuri poistoilman määrä ja käynnistyksen yhteydessä syntyvä äkillinen ilmavirta voi aiheuttaa porsaille kylmästressiä. Porsitusyksiköt ovat yleensä pieniä, joten keskikokoiset ja pienet puhaltimet ovat suositeltavia. Laskettaessa poistoilman määrää, käytä tuulettimen käyrää staattisella paineella 12,5 Pa tai 25 Pa; korkeampi staattinen paine tuottaa pienemmän ilmavirran ja suuremman virrankulutuksen. Ottaen huomioon navetan ilmatiiviys, valmistajan tuulettimen tietojen tarkkuus ja sisätilan rakenne, on turvallisempaa ja tarkempaa käyttää ilmavirtaa, joka vastaa 25 Pa:n staattista painetta.
   Talvella, kun ilmanvaihto on vähäistä, kourun (lannankäsittelyaltaan) poistoilman käyttö on tehokas keino estää altaasta nisäkkäisiin vaikuttavat haitalliset höyryt. Kesällä, kun ilmanvaihto ja ilmanvaihtotaajuus ovat suuremmat, kourun poistoilman suhteellinen vaikutus pienenee.
2. Ilmanotto:
   Tunkkaisen ilman poistamisen jälkeen raitista ilmaa on syötettävä kahdella eri tavalla: alakaton tai päätyseinien kautta. Kattoilmanotto-tilassa pienet kattoilmanottoaukot avautuvat alaspäin. Alhaisilla ilmanvaihtomäärillä säleikkö avautuu hieman ja ilmavirta kulkee kattoa pitkin ja sekoittuu hitaasti sisäilmaan ennen laskeutumistaan karsinoihin. Korkeammilla ilmanvaihtomäärillä säleikön kulma kasvaa ja ilmavirta tulee karsina-alueelle vinosti. Välttääksesi suoria pystysuuntaisia ilmavirtauksia, jotka voivat vahingoittaa porsaita tai sekoittaa haitallisia kaasuja lannankäsittelyaltaista, rajoita ja säädä säleikön kulmaa. Kattoilmanottoaukot tulisi sijoittaa tasaisesti, jotta raitisilman peittoalue kasvaa ja vältytään kuolleilta vyöhykkeiltä, eikä niiden tulisi olla ristiriidassa ruokintalaitteiden, virtajohtojen tai valaisimien kanssa.
   Päätyseinän ilmanottoaukkoa käytetään kesän tunnelituuletuksessa. Tuulen nopeus porsitushuoneissa ei yleensä ylitä 1 m/s; tunnelituuletusaukon pinta-ala lasketaan käyttämällä ilmanottoaukon tuulen nopeutta 3–4 m/s. Ilmanottoaukkoja voidaan säätää moottoroiduilla PVC-paneeleilla tai automaattisesti puhaltimen poistoilman määrän perusteella.
3. Jäähdytys:
   Haihdutusperiaatteeseen perustuva haihdutuslevyjäähdytys on todistetusti luotettava jäähdytysmenetelmä. Vesi kostuttaa levyn materiaalin ylhäältä; negatiivisella paineella levyn läpi imetty kuuma ilma koskettaa märkää levyä ja jäähtyy haihtumisen myötä samalla kun sisäilman kosteus nousee. Tunnelin tuuletuksen tuulen nopeus lisää tuulijäähdytysvaikutusta haluttujen lämpötilojen saavuttamiseksi. Levyjäähdytyksen tehokkuus kuitenkin heikkenee, kun ympäristön suhteellinen kosteus nousee.
   Käytä tyypillisesti 15 cm paksua patjamateriaalia, jonka aallotusnurkka on (esim. 45/15 astetta), jotta ilman virtaus on tasainen ja ilman ja patjan kosketusaika on pitkä. Laske patjan pinta-ala käyttämällä patjan läpi kulkevaa nopeutta 1,7 m/s – 1,9 m/s; suuremmat nopeudet lisäävät painehäviötä ja vähentävät tuulettimen ilmavirtausta. Koska porsitusrakennuksissa vältetään liiallisia ilman nopeuksia ja tuulettimien määrä on usein rajoitettu, on käytännöllistä lisätä patjan pinta-alaa ja valita pienempi patjan läpi kulkeva nopeus.
4. Lämmitys:
   Porsaslepopaikkojen paikallisen lämmityksen lisäksi porsituskarsinoissa tarvitaan kylminä vuodenaikoina lisä lämmönlähteitä, jotta ilmanvaihdon lämpöhäviöt voidaan kompensoida ja tavoitelämpötilat saavuttaa. Lämmitysvaihtoehtoja ovat yleensä kuumavesijärjestelmät ja kaasulämmittimet. Kuumavesilämmityksen käyttökustannukset ovat alhaisemmat, mutta sen vasteaika on hitaampi; kaasulämmitys on kalliimpaa, mutta se nostaa karsinan lämpötilaa välittömästi. Suurissa emakkotiloissa kaasulämmittimet voivat lyhentää desinfioinnin jälkeistä kuivumisaikaa ja parantaa porsituskarsinoiden kiertonopeutta.
5. Automaattinen ohjaus:
   Ilmanvaihdon tavoitteena on ylläpitää emakoille ja porsaille sopiva imetyslämpötila, joten tulo-, poisto-, jäähdytys- ja lämmityslaitteiden käyttö vaatii tarkkaa automaattista ohjausta manuaalisen puuttumisen sijaan. Valitse tarkat ympäristöohjaimet, jotta vältät porsaille haitallisia lämpötilan vaihteluita aiheuttavat suuret ilmanvaihdon heilahtelut ja saavutat hyvän energiatehokkuuden. Alipaineohjausjärjestelmissä hälytystoiminnot ovat välttämättömiä, erityisesti lämpötilan poikkeavuushälytykset porsitushuoneissa.