Możliwość wykorzystania bezprzeponowego gruntowego wymiennika ciepła i masy w obiektach inwentarskich

• Autorzy: Cepiński Wojciech , Besler Maciej , Fijewski Michał , Kęskiewicz Piotr

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2024.11.5

Warianty tytułu

EN

The Possibility of Using The Direct-Contact Ground Heat Exchanger in Livestock Facilities

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wprowadzenie. W artykule zbadano możliwość zastosowania bezprzeponowego gruntowego wymiennika ciepła i masy (BGWCiM), opracowanego przez Politechnikę Wrocławską, do przygotowania powietrza klimatyzującego w różnych obiektach inwentarskich. Analizowano zasadność jego wykorzystania i potencjalną poprawę chowu oraz możliwości osiągnięcia oszczędności. Zestawiono parametry powietrza wymagane w tego typu pomieszczeniach. Wyjaśniono pojęcia strefy neutralnej termicznie i stresu termicznego u zwierząt hodowlanych oraz przybliżono pojęcie wskaźnika temperatury i wilgotności THI wykorzystywanego do określenia komfortu cieplnego zwierząt. Cel. Przy konsekwentnie wzrastających temperaturach powietrza zewnętrznego w naszym klimacie, coraz trudniej zachować właściwe parametry mikroklimatu w pomieszczeniach inwentarskich. Zastosowanie drogich metod uzdatniania powietrza powoduje wzrost kosztów produkcji i ogranicza uzyskiwane przez hodowców zyski. Dzięki wykorzystaniu proponowanego rozwiązania z wykorzystaniem wymiennika gruntowego uzyskuje się zmniejszenie kosztów przygotowania nawiewanego powietrza do pomieszczeń. Uzyskuje się przez to lepsze warunki do chowu zwierząt w obiektach inwentarskich. Metody. Słuszność decyzji o zastosowaniu ciepła geotermalnego z niewielkiej głębokości gruntu potwierdzają wyniki wieloletnich pomiarów przeprowadzonych w Politechnice Wrocławskiej na stanowisku doświadczalnym i rezultaty uzyskiwane na dużej liczbie już pracujących instalacji. Zakres oczekiwanych parametrów powietrza po przepłynięciu przez wymiennik BGWCiM pokazano na załączonym w artykule wykresie. Wnioski i odniesienie do zastosowań praktycznych. Wymiennik gruntowy umieszczony w części nawiewnej instalacji wentylacyjnej jest w stanie w wielu obiektach inwentarskich w pełni pokryć lub znacznie ograniczyć zapotrzebowanie na energię związaną z uzdatnianiem powietrza wentylacyjnego konieczną do zachowania właściwych parametrów mikroklimatu. Wymienniki mogą być stosowane w obiektach nowych, a także w obiektach modernizowanych. Dzięki poprawie parametrów mikroklimatu uzyskuje się lepsze przyrosty wagi hodowanych zwierząt oraz większe wydajności mleka u krów, a także ogranicza zachorowalność zwierząt.

EN

Introduction. This paper investigates the feasibility of using a membrane-free ground heat and mass exchanger (BGWCiM), developed by the Wrocław University of Technology, for the preparation of conditioning air in various livestock facilities. The rationale for its use was analysed, and potential improvements in livestock husbandry and savings achieved. The air parameters required in this type of premises were summarised. The concepts of thermally neutral zone and thermal stress in livestock were explained, and the concept of temperature and humidity index THI used to determine the thermal comfort of animals was approximated. Aim. With consistently increasing outdoor air temperatures in our climate, it is becoming increasingly difficult to maintain proper microclimate parameters in livestock housing. The use of expensive air treatment methods increases costs and reduces the profits obtained by livestock farmers. By using the proposed solution with the ground exchanger, the costs for the preparation of the supplied air are reduced. This results in better conditions for the animals on the farm. Methods. The validity of the decision to use geothermal heat from shallow ground depths is confirmed by the results of longterm measurements carried out at the Wrocław University of Technology on a test bench and by the results obtained from a large number of installations already in operation. The range of desired air parameters after flowing through the BGWCiM exchanger is shown in the diagram attached to the article. Conclusions and relevance to practice. A ground exchanger placed in the supply air section of a ventilation system is capable, in many livestock facilities, of fully covering or significantly reducing the energy demand associated with the ventilation air treatment necessary to maintain proper microclimate parameters. The exchangers can be used in new facilities as well as in modernised facilities. Improved microclimate parameters result in better weight gain of reared animals and higher milk yields in cows, as well as reduced animal morbidity.

Słowa kluczowe

PL

odnawialne źródło energii; energia gruntu; energooszczędność; rolnictwo; mikroklimat

EN

renewable energy source; ground energy; energy efficiency; agriculture; microclimate

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2024
• Tom: T. 55, nr 11
• Strony: 26--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Cepiński Wojciech

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0003-4294-0431

autor

Besler Maciej

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0002-5644-5805

autor

Fijewski Michał

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0003-1891-0558

autor

Kęskiewicz Piotr

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0002-1580-5632

Bibliografia

• [1] Avendaño-Reyes Leonel. 2019. „Heat Stress Management for Milk Production in Arid Zones”. Milk Production – An Up-To-Date Overview of Animal Nutrition, Management and Health, ed. N. Chaiyabutr, 1st ed., Chapter 9. Intech.
• [2] Besler Gerard Jan i inni. 1980. „Bezprzeponowy gruntowy wymiennik ciepła i masy”. Patent PRL Nr 128261, Politechnika Wrocławska.
• [3] Besler Maciej 1997. „Badania efektywności wykorzystania energii gruntu w inżynierii środowiska”. Praca doktorska.
• [4] Besler Maciej, Cepiński Wojciech, Kęskiewicz Piotr. 2022. „Directcontact Air, Gravel, Ground Heat Exchanger in Air Treatment Systems for Cowshed Air Conditioning”. Energies 15 (2022): 234.
• [5] Bombik Teresa, Górski Krzysztof, Bombik Elżbieta, Malec Beata. 2009. „Evaluation of Selected Parameters of Horse Stabling Environment in Box-Stal Stables”. Acta Scientiarum Polonorum. Zootechnica 8(1-2).
• [6] Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie, Oddział w Poznaniu. 2024. „Normatywy Produkcji Rolniczej”. www.normatywy.cdr.gov.pl.
• [7] Cepiński Wojciech. 2010. „Efektywność pozyskiwania energii naturalnej”. Praca doktorska.
• [8] Główny Lekarz Weterynarii. 2024. „Instrukcja Głównego Lekarza Weterynarii nr BP.0200.1.2.2024”. Warszawa.
• [9] Kajdan-Zyznarska Iwona, 2013. „Warunki utrzymania drobiu w świetle obowiązujących przepisów”. Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie.
• [10] Kawęcka Aldona, Sikora Jacek. 2012. „Chów i hodowla owiec i kóz z uwzględnieniem ras rodzimych”. Centrum Doradztwa Rolniczego w Brwinowie.
• [11] Kieć Wojciech, Sikora Jacek. 2011. „Budynki dla owiec”. Wiadomości Zootechniczne 49(1): 33-38.
• [12] Kryński Zdzisław, Gacek Leszek Antonii, Kołodziej Władysław, Kowalska Dorota. 2018. „Technologia produkcji żywca króliczego w warunkach podwyższonego standardu dobrostanu zwierząt”. Instytut Zootechniki PIB.
• [13] Lees Angela M., Sejian Veerasamy, Wallage Andra L., Steel Cameron C., Mader Terry L., Lees Jarrod C., Gaughan John B. 2019. „The Impact of Heat Load on Cattle”. Animals 9: 322.
• [14] McDowell Robert E., Hooven N. W., Camoens J. K.. 1976. „Effects of Climate on Performance of Holsteins in First Lactation”. Journal of Dairy Science 59: 965-973.
• [15] Morgan Karin. 1998. „Thermoneutral Zone and Critical Temperatures of Horses”. Journal of Thermal Biology 23: 59-61.
• [16] National Research Council. 1971. „A Guide to Environmental Research on Animals”. National Academy of Science, Washington, DC, USA.
• [17] Sabiniak Henryk Grzegorz. 2023. „Wentylacja pomieszczeń chowu drobiu.” Instal 7(8): 4.
• [18] Słomka Adam. 2007. „Wentylacja i klimatyzacja pomieszczeń pracy.” Biblioteka Ośrodka Szkolenia PIP.
• [19] Sprinkle James E., Sagers Joseph K., Hall John B., Ellison Melinda J., Yelich Joel V., Brennan Jameson R., Taylor Joshua B., Lamb James B. 2021. „Protein Supplementation and Grazing Behavior for Cows on Differing Late-Season Rangeland Grazing Systems”. Animals 11: 32-19.
• [20] Urząd Statystyczny w Rzeszowie. 2023. „Gospodarka paliwowo-energetyczna w latach 2021 i 2022”. Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Departament Strategii i Analiz.
• [21] West Joe W.. 2003. „Effect of Heat Stress on Production in Dairy Cattle”. Journal of Dairy Science 86: 2131-2144.
• [22] Wolski Leszek. 1988. „Mikroklimat w budynkach inwentarskich”. PWN, Warszawa.
• [23] Wójcik Anna, Mituniewicz Tomasz, Dzik Sara, Kostrubiec Łukasz, Wolska Anna, Dzięgiel Dawid. 2017. „Zoohigieniczne wskaźniki oceny dobrostanu krów mlecznych w okresie utrzymania alkierzowego”. Roczniki Naukowe Polskiego Towarzystwa Zootechnicznego 13(1): 71-83.
• [24] Yian Gegi, Li Hao, Shi Zhengxiang. 2021. „Evaluation of Thermal Indices as the Indicators of Heat Stress in Dairy Cows in a Temperate Climate”. Animals 11: 2459.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).