Grenzschichtwindkanal




Forschungsteam:



Dipl.-Ing. Kristina von Bobrutzki
Dr. rer. nat. Merike Fiedler
Dr.-Ing. Werner Berg
Dipl.-Ing. Knut Schröter

Forschungsprogramm
"Technik und Verfahren im Pflanzenbau und in der Tierhaltung"

Veröffentlichungen


Beschreibung Technische Daten      Datenblatt (pdf) Vorgesehene Messmethoden


Beschreibung
Am Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e. V. entsteht zurzeit ein moderner Windkanal zur Strömungssimulation atmosphärischer Windgrenzschichten. Er dient der Untersuchung von Umström- und Ausbreitungsvorgängen an landwirtschaftlichen Gebäuden. Darüber hinaus wird es möglich sein, das Verhalten von Durchström- und Lüftungsvorgängen an offenen landwirtschaftlichen Baustrukturen physikalisch zu modellieren.

Finanziert wird diese Forschungsinfrastruktur durch Mittel aus dem Bereich der Agrar- und Umweltforschung des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE).

Voraussetzung für die Untersuchung windbedingter Strömungsvorgänge ist die Nachbildung des vertikalen Windprofils, wie es in den unteren 100 m einer neutral geschichteten, atmosphärischen Grenzschicht auftritt. Hierbei gilt es, die geometrischen Maßstäbe des Untersuchungsobjekts und die Ähnlichkeitsgesetze der Strömungsmechanik zu gewährleisten.

Die möglichst originalgetreue Wiedergabe der Verhältnisse wird durch Turbulenzgeneratoren und Bodenrauigkeiten erreicht, die sich stromaufwärts zum untersuchenden Modell befinden. Damit ist die für den jeweiligen Standort spezifische Höhenabhängigkeit von Turbulenz und Windgeschwindigkeit gesichert.

Eine genügend lange Anlaufstrecke ist erforderlich, da sich ein Gleichgewichtszustand in der Grenzschicht einstellen muss. Auf dem Boden wird maßstäblich die gleiche Rauigkeit erzeugt, wie sie in der realen Umgebung des zu untersuchenden Objekts zu finden ist.

Der geplante Grenzschichtwindkanal entspricht der Bauart "Eiffel" mit einem offenen Luftkreislauf. Dabei wird die Zuluft mit einem Axialventilator über einen Einlauf aus der umgebenden Halle angesaugt. Die austretende Abluft strömt als Umluft wieder in den Raum zurück (Umluftbetrieb). Die Modelle werden im Maßstab 1:100 bis 1:300 nachgebildet und befinden sich auf einer drehbaren Platte.




Technische Daten
Messstrecke   Anlaufstrecke  
Länge: bis 4,50 m Länge: bis 14,00 m
Breite: 3,00 m Breite: 3,00 m
Deckenhöhe (variabel): 2,00 bis 2,30 m Deckenhöhe (variabel): 2,00 bis 2,30 m
Drehplattendurchmesser: 2,50 m    
       
Anströmung      
Grenzschichtdicke: 0,5 bis 1,0 m    
Geschwindigkeit im Fortluftbetrieb: 0 bis 20 m s-1    





Vorgesehene Messmethoden
  • Visulisierung von windinduzierten Strömungsvorgängen mit Nebel mittels Laserlichtschnitte,

  • Konzentrationsmessungen für Tracergas mit einem schnell reagierenden Flammen-Ionisations-Detektor (FID),

  • Geschwindigkeits- und Turbulenzmessungen mit Konstant-Temperatur-Anemometer (CTA) und Laser-Doppler-Anemometer (LDA),

  • Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern mit Particle-Image-Velocimetry (PIV)





Publikationen (Auswahl) zum Thema Emissionen aus der Tierhaltung

2012

SAMER, M.; AMMON, C.; LOEBSIN, C.; FIEDLER , M.; BERG, W.; SANFTLEBEN, P.; BRUNSCH, R.: Moisture (H2O) balance and tracer gas technique for ventilation rates measurement and greenhouse gases and ammonia emissions quantification in naturally ventilated buildings. Building and Environment 50 (4): 10-20, 2012


2011

FIEDLER, M.; MÜLLER, H.: Emissions of ammonia and methane from livestock building with natural cross ventilation. Meteorologische Zeitschrift 20 (1): 59-65, 2011

FIEDLER, M.; VON BOBRUTZKI, K.; SAMER, M.; BERG, W.: New wind tunnel facilitiy in agricultural research. International Workshop on physical modelling of flow and dispersion phenomena (PHYSMOD 2011), 22.-25.08.2011, Hamburg, 2011, Proceedings pp. 118-123

KIWAN, A.; BRUNSCH, R.; BERG, W.; MÜLLER, H.; GLÄSER, M.; FIEDLER, M.; SAMER, M.; AMMON, C.; VON BOBRUTZKI, K.; SANFTLEBEN, P.: Estimation of ventilation rate and emission stream from a naturally ventilated barn using tracer gas technique. 10. Tagung "Bau, Technik und Umwelt in der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung" 2011, Kiel, 27.-29.09.2011, KTBL-Tagungsband, KTBL, Darmstadt, 2011, (978-3-941583-55-9), S. 210-218

SAMER, M.; FIEDLER, M.; LOEBSIN, C.; BERG, W.; MÜLLER, H.; GLÄSER, M.; AMMON, C.; SANFTLEBEN, P.; BRUNSCH, R.: Tracergasmethode zur Bestimmung der Lüftungsrate eines frei gelüfteten Milchviehstalls. Landtechnik 66 (4): 286-288, 2011

SAMER, M.; BERG, W.; MÜLLER, H.; FIEDLER, M.; GLÄSER, M.; AMMON, C.; SANFTLEBEN, P.; BRUNSCH, R.: Radioactive 85Kr and CO2-balance for ventilation rate measurements and gaseous emissions quantification through naturally ventilated barns. Transactions of the ASABE 54 (3): 1137-1148, 2011

SAMER, M.; LOEBSIN, C.; FIEDLER, M.; AMMON, C.; BERG, W.; SANFTLEBEN, P.; BRUNSCH, R.: Heat balance and tracer gas technique for airflow rates measurement and gaseous emissions quantification in naturally ventilated livestock buildings. Energy and Buildings 43 (12): 3718-3728, 2011

SAMER, M.; LOEBSIN, C.; VON BOBRUTZKI, K.; FIEDLER, M.; AMMON, C.; BERG, W.; SANFTLEBEN, P.; BRUNSCH, R.: A computer program for monitoring and controlling ultrasonic anemometers for aerodynamic measurements in animal buildings. Computers and Electronics in Agriculture 79 (1): 1-12, 2011

SAMER, M.; MÜLLER, H.; FIEDLER, M.; AMMON, C.; GLÄSER, M.; BERG, W.; SANFTLEBEN, P.; BRUNSCH, R.: Developing the 85Kr tracer gas technique for air exchange rate measurements in naturally ventilated animal buildings. Biosystems Engineering 109 (4): 276-287, 2011

VON BOBRUTZKI, K.; AMMON, C.; BERG, W.; EINERT, P.; FIEDLER, M.; MÜLLER, H.-J.; SCHERER, D.; STROHBACH, B. (2011): Ammonia emissions from a broiler farm: spatial variability of airborne concentrations in the vicinity and impact on adjacent woodland. Environmental Monitoring and Assessment, DOI: 10.1007/s10661-011-2223-3.

VON BOBRUTZKI, K.; MÜLLER, H.; SCHERER, D.: Factors affecting the ammonia content in the air surrounding a broiler farm. Biosystems Engineering 108 (4): 322-333, 2011

VON BOBRUTZKI, K.; AMMON, C.; BERG, W.; EINERT, P.; FIEDLER, M.; MÜLLER, H.; SCHERER, D.; STROHBACH, B.: Ammoniakemissionen einer Broilermastanlage: Einfluss der verursachten Konzentrationen auf ein angrenzendes Waldgebiet. Emissionen der Tierhaltung - Treibhausgase, Umweltbewertung, Stand der Technik. Emissionen der Tierhaltung, Treibhausgase, Umweltbewertung, Stand der Technik, Bad Staffelstein, 06.-08.12.2011, KTBL-Schrift 491, Eigenverlag, Darmstadt, 2011, (978-3-941583-59-7), S. 321-324

VON BOBRUTZKI, K.; SAMER, M.; KIWAN, A.; BERG, W.: Spreadsheet modelling to compute the air exchange rate in commercial barns. In: Lokhorst, C. (eds.): Stallklima. European Conference on Precision Livestock Farming ECPLF, Prag, 11.-14.07.2011, Czech Centre for Science and Society, Prag, 2011, (978-80-904830-4-0), S. 326-334


2010

BERG, W.; FIEDLER, M.; KIWAN, A. (2010): Measurements of air ventilation rates in naturally ventilated dairy cattle buildings. In: SAVOIE, P. (eds.): Book of Abstracts, 17th World Congress of CIGR 2010, Québec, Canada, June 13.-17., Sustainable Biosystems Through Engineering, Library and Archives, Paper CSBE100762.

FIEDLER, M.; HOFFMANN, G.; VON BOBRUTZKI, K.; MATZARAKIS, A. (2010): Biometeorological investigations in dairy cow sheds. Fachtagung, BIOMET, 7th Conference in Biometeorology, Ber. Meteorol. Inst. Univ. Freiburg No. 20, 12.4.-14.4.2010, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Proceedings, S. 113-118.

VON BOBRUTZKI, K.; BRABAN, C.; FAMULARI, D.; JONES, S.; BLACKALL, T.; SMITH, T.; BLOM, M.; COE, H.; GALLAGHER, M.; GHALAIENY, M.; MCGILLEN, M.; PERCIVAL, C.; WHITEHEAD, J.; ELLIS, R.; MURPHY, J.; MOHACSI, A.; POGANY, A.; JUNNINEN, H.; RATANEN, S.; SUTTON, M.; NEMITZ, E.: Field inter-comparison of eleven atmospheric ammonia measurement tech-niques. Atmospheric Measurement Techniques (3): 91-112, 2010

VON BOBRUTZKI, K.; BERG, W.; MÜLLER, H.-J.; SCHERER, D. (2010):Dispersion of ammonia emissions from a broiler farm in the surrounding atmosphere. International Conference on Agricultural Engineering Towards Environmental Technologies (AgEng 2010), 6-8 September 2010, Clermont-Ferrand, France (REF038).


2009

FIEDLER, M.; MÜLLER, H.-J. (2009): Emission and dispersion in the near-field of naturally ventilated livestock buildings. International Workshop on Physical Modelling of Flow and Dispersion Phenomena (PHYSMOD 2009), Proceedings, 24.-28. August, Belgium.

FIEDLER, M.; MÜLLER, H.-J. (2009): Emissionen bei der Milchviehhaltung in frei gelüfteten Ställen. Tagungsband vTI Fachtagung "Aktiver Umweltschutz und Anpassung an den Klimawandel", 15./16. Juni 2009, Braunschweig.

FIEDLER, M.; MÜLLER, H.: Emissionen aus frei gelüfteten Ställen in der Milchviehhaltung. In: Schlünzen, K. (ed.): Tagungsbeiträge Mettools VII, 7. Fachtagung des Ausschusses Umweltmeteorologie der Deutschen Meteorologischen Gesellschaft. METTOOLS VII Fachtagung des DMG-Fachausschusses Umweltmeteorologie, Hamburg, 01. -03.09.2009, Eigenverlag, Hamburg, 2009, S. 1-8

KRAUSE, K.; LINKE, S.; MÜLLER, H.; MUßLICK, M.: Simulationen weisen der Luft den Weg - die intelligente Stalllüftung. Landtechnik 64 (1): 54-56, 2009

MÜLLER, H.; FIEDLER, M.; LOEBSIN, C.: Einfluss wärmegedämmter Dächer auf den Hitzestress bei Milchkühen. Landtechnik 64 (2): 112-115, 2009

MÜLLER, H.-J.; SCHULTZ (FIEDLER), M.; LOEBSIN, C. (2009): Heat stress for dairy cows in naturally ventilated cow sheds. 11th International Conference on Air Distribution in Rooms (ROOMVENT 2009), Proceedings.


2008

SCHULTZ (FIEDLER), M.: Systematische Windkanaluntersuchungen zur Evaluierung von Parametrisierungsansätzen für die städtische Rauigkeitsschicht. Hamburg, 2008, (URN:urn:nbn:de:gbv:18-38570), 177 S.. Online unter URL: <http://www.sub.uni-hamburg.de/opus/volltexte/2008/3857/> (Aufruf: 18.11.2008)

FIEDLER, M.; MÜLLER, H.; KRAUSE, K.; LUNG, T.: Die Ausbreitung von Gasen in die Umgebung von Tierhaltungen - Praxis- und Modellversuche. Tagungsband Förderkreis Stallklima. Tagung des Förderkreises Stallklima, Potsdam, 07.10.2008-08.10.2008, Eigenverlag Landwirtschaftskammer Niedersachsen, Hannover, 2008, S. 101-106

HINZ, T.; LINKE, S.; EISENSCHMIDT, R.; MÜLLER, H.; VON BOBRUTZKI, K.: Small scale dispersion of ammonia around husbandries. Landbauforschung Völkenrode 58 (4): 295-305, 2008

KRAUSE, K.; LINKE, S.; MÜLLER, H.: Emissionsfaktoren bei Putenställen - Berechnungshinweise zur Erfassung von Ammoniak und Geruch. Landtechnik 63 (1): 44-45, 2008

MÜLLER, H.; FIEDLER, M.; SANFTLEBEN, P.; HEIDENREICH, T.; KRAUSE, K.: Investigation of climatic parameters and ammonia emission in different naturally ventilated barns for dairy cows. AgEng 2008 - International Conference on Agricultural Engineering. International Conference on Agricultural Engineering & Industry Exhibition AgEng2008, Hersonissos, 23.-25.06.2008, 2008

MÜLLER, H.; KRAUSE, K.: Emissionsfaktoren für Ammoniak bei frei gelüfteten Milchviehställen. Landtechnik 63 (2): 102-103, 2008

MÜLLER, H.; SANFTLEBEN, P.: Climatic parameters ammonia emission and milk performance in a naturally ventilated cow shed. ILES VIII 2008 - International Livestock Environment Symposium. International Livestock Environment Symposium 2008 ILES, Iguassu, 31.08. -04.09.2008, 2008, 1982-3797

MÜLLER, H.; VON BOBRUTZKI, K.; KRAUSE, K.; HINZ, T.: Ammonia Emission from broiler houses and the dispersion of this emission in the surrounding. ILES VIII 2008 - International Livestock Environment Symposium. International Livestock Environment Symposium 2008 ILES, Iguassu, 31.08. -04.09.2008, 2008, (1982-3797)

MÜLLER, H.; VON BOBRUTZKI, K.; KRAUSE, K.; LINKE, S.: Possible measures of reduction of ammonia and odour concentration in the surrounding of a pig farm. AgEng 2008 - International Conference on Agricultural Engineering. International Conference on Agricultural Engineering & Industry Exhibition AgEng2008, Hersonissos, 23.-25.06.2008, 2008

MÜLLER, H.; VON BOBRUTZKI, K.; SCHERER, D.: Ammoniakemissionen und -immissionen bei der Broilerhaltung. Landtechnik 63 (1): 42-43, 2008


2007

VON BOBRUTZKI, K.; MÜLLER, H.-J.; BERG, W. (2007): Influences of obstacles to the dispersion of emissions in the surrounding of stables. 3rd European Conference on Precision Livestock Farming, 3.-6. June 2007, Skiathos (Greece) (Poster).

VON BOBRUTZKI, K.; MÜLLER, H.-J.: Visualisation of dispersion processes in the surrounding of livestock buildings. In: Aubrun, S. (ed.): PHYSMOD 2007. International Workshop on Physical Modelling of Flow and Dispersion Phenomena PHYSMOD - 2007, Orleans, 29.08.2007-31.08.2007, Presses universitaires d'Orléans, Orleans, 2007, (ISBN 2-913454-32-1), 225-228.

SCHULTZ (FIEDLER), M.; LEITL, B.; SCHATZMANN, M. (2007): How rough is rough? Characterization of turbulent fluxes within and above idealized urban roughness. International Workshop on Physical Modelling of Flow and Dispersion Phenomena (PHYSMOD 2007), Proceedings pp. 69-74, August 29.-31., Orleans (France)

SCHULTZ (FIEDLER), M.; LEITL, B.; SCHATZMANN, M. (2007): Untersuchung turbulenter Impulsflüsse in der Rauigkeitsschicht innerhalb und oberhalb idealisierter städtischer Bebauung. Langfassung bei der Deutsch-Österreichisch-Schweizerischen Meteorologentagung DACH 2007, 10.-14. September, Hamburg.


2006

VON BOBRUTZKI, K.; PECH, U.; MÜLLER, H.-J. (2006): Untersuchung der Ausbreitung von Gasen aus Tierhaltungen mit Hilfe der Laser-Lichtschnitt-Technik in einem Grenzschichtwindkanal. Fachtagung "Lasermethoden in der Strömungsmesstechnik", 5.-7. September 2006, Braunschweig, Tagungsband S. 57.1-57.6.

PECH, U.; MÜLLER, H.-J.; VON BOBRUTZKI, K.; SCHRÖTER, K. (2006): Untersuchung von Ausbreitungsvorgängen mit Hilfe der Laser-Lichtschnitt-Technik im Grenzschichtwindkanal des ATB. 12. Computer-Bild-Analyse in der Landwirtschaft, 09.05.2006, Bonn, Tagungsband, S. 85-92.

MÜLLER, H.-J.; SCHRÖTER, K.; VON BOBRUTZKI, K.; HINZ, T.; LINKE, S.; EISENSCHMIDT, R.: Analysis of Dispersion of Ammonia Emissions in the Surroundings of Broiler Houses. CIGR World Congress Agricultural Engineering for a Better World, 03.-07.09.2006, Bonn, Proceedings, 467-468.


2005

SCHULTZ (FIEDLER), M ; LEITL, B.; SCHATZMANN, M. (2005): Effect of roughness inhomogeneities on the development of the urban boundary layer. International Journal of Environment and Pollution (IJEP), 25, No. 1/2/3/4, pp. 105-117.

SCHULTZ (FIEDLER), M.; LEITL, B.; SCHATZMANN, M. (2005): Heterogeneity of turbulent flux profiles and flow properties within an idealized urban canopy. International Workshop on Physical Modelling of Flow and Dispersion Phenomena (PHYSMOD 2005), Proceedings pp. 12-14, August 23.-26., London, Ontario (Canada).

MÜLLER, H.-J.; KRAUSE, K.-H.: Gaseous emissions from livestock buildings and the dispersion of these emissions in the surroundings. Indoor Air 2005, September 4-9, Peking, China, proceedings, pp. 2035-2039.





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