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Coordinating institute

Projects

Title:Bestimmung der Luftwechselrate an freibelüfteten Ställen - Validierung von Prognosemodellen
Start:01.03.2018
End:28.02.2020
Coordinating institute:Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB), Potsdam
Coordinator:Sabrina Hempel
ATB contact:Thomas Amon
Funding:Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Bonn
Grant agreement number:AOBJ: 645856
Funding framework:Basismodul
  
Part of research program:Precision farming in crop and livestock production
Abstract:Die Luftwechselrate frei gelüfteter Ställe ist eine wichtige Planungs- und Einflussgröße für Tierwohl und eine Grundlage zur Bewertung der Umweltwirkung. Ihre genaue Bestimmung stellt ein bislang ungelöstes Problem dar, da die Wirkzusammenhänge zwischen den vielfältigen Einflussfaktoren mit ihren räumlichen und zeitlichen Schwankungen messtechnisch nur unzureichend erfasst werden können. Das erste Ziel des Vorhabens ist daher die systematische quantitative Ermittlung der wechselwirkenden Einflüsse verschiedener Antriebe wie Windgeschwindigkeit, Windrichtung oder Temperaturgradienten auf das Strömungsgeschehen und somit die Luftwechselrate in frei gelüfteten Ställen. Das zweite Ziel ist die statistische Untersuchung der resultierenden räumlichen Verteilung von Tracergasen in frei gelüfteten Ställen und deren Auswirkung auf die Bestimmung der Luftwechselrate. Drei verschiedene methodische Ansätze werden genutzt:(i) numerische Strömungssimulationen, (ii) Analyse von Windkanalmessungen sowie (iii) Analyse von engmaschigen Langzeitmessungen in einem Experimentalstall. Die erzielten Ergebnisse werden untereinander kreuzvalidiert. Das Projekt liefert grundlegende Einblicke in die Wirkzusammenhänge zwischen Antrieben, Luftwechsel und Innenklima. Die erzielten Ergebnisse bilden eine Grundlage für objektive und präzise Verfahren zur Bestimmung von Luftwechselraten und lassen sich auf verschiedenste Stalltypen und Klimaregionen übertragen. Damit ist die Quantifizierung der Genauigkeit zurzeit angewandter Methoden zur Bestimmung der Luftwechselrate in Abhängigkeit der klimatischen und baulichen Randbedingungen möglich.
Abstract:The air exchange rate (AER) of naturally ventilated barns is a crucial characteristic for the evaluation of animal welfare and environmental impact. lts accurate determination represents an unsolved problem. The essential reason for this is that the fluxes that cause the AER are subject to high levels of spatial and temporal fluctuations and are therefore insufficiently monitored by measurements. The first objective of the proposal is to systematically quantify the interacting impacts of different stimuli like wind velocity, wind direction or temperature gradients on air flow processes and the AER in naturally ventilated barns (NVB). The second objective is to statistically analyze the resulting spatial distribution of tracer gases in NVB and their influence on the estimation of AER. Three different methodical approaches are used: (i) computational fluid dynamics, (ii) analysis of wind tunnel measurements, and (iii) analysis of high-resolution long-term measurements in a test barn. The obtained results will be cross-validated with each other. The project will provide fundamental insights into the interaction between stimuli, AER and indoor climate. The expected research findings are a basis for objective and accurate methodologies to determine the AER and will be transferable to arbitrary barn types and climate regions. This permits to quantify the accuracy of currently used methods for determining the AER in dependence of the climatic and structural boundary conditions.
 

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