Dimensionering av belysningsstyrka i djurstallar med programmet DiaLux och en kvantitativ jämförelse av ljusmiljö i beteshagar och kostallar

Delprojekt 1: dimensionering av belysning i djurstallar Den totala direkta energivändningen inom jordbruket uppskattades till att vara 3,7 TWh/år varav 1,1 TWh/år var elenergi. Belysningen använder ca 10 % av elenergin i djurstallar undantaget värphöns där något mera används. Uppskattningsvis förbrukas 69-179 GWh av elenergin till belysning i stallar för olika djurslag. För att uppnå de rekommenderade värdena för belysningsstyrka använder specialister på belysning idag dimensioneringsprogram av typen Dialux där man utifrån lokalens mått, väggmaterialens färg och struktur väljer lämpliga armaturer och ljuskällor så att önskad intensitet och fördelning erhålls. Ljuskällorna definieras med både ljusflöde och spridningsvinkel för att även ge en jämn belysning när så krävs. Dimensioneringsprogrammen är emellertid inte anpassade till förhållandena i lantbruksbyggnader. Exempelvis finns inte uppgifter på reflektansen för specifika material i djurstallar såsom golvytor med strömedel alternativt gödsel. Det finns inte heller uppgifter på hur ljuskällans samt ytmaterialens reflektans påverkas av nedsmutsningen i djurstallar. Syftet med delprojekt 1 var att öka kunskapen om hur man dimensionerar energieffektiv belysning anpassad till djurstallar med moderna dimensioneringsprogram; att ta fram reflektansen för ytmaterial som är specifika för djurstallar och undersöka nedsmutsningens betydelse; samt att jämföra beräknad belysningsstyrka och ljusfördelning med uppmätta värden. Under vintern 2012-2013 har mätningar av byggnadsytornas reflektans samt belysningsstyrkan vid artificiell belysning i rummet utförts i 6 byggnader för djur. Mätningarna har utförts med hjälp av en referensskiva med känd reflektans samt ett universalinstrument för mätning av luminans, Hagner S4 Universal Photometer. Mätningarna genomfördes både före och efter att armaturernas kupor tvättats samt i två fall även före och efter att stallet tvättats. Samtliga lysrörsarmaturer var slutna och utan reflektorer. Belysningen i djurstallarna har beräknats med dataprogrammet Dialux (version 4.11) och beräknad belysningsstyrka samt ljusfördelning har jämförts med resultaten från mätningarna. Golven har lägst reflektans i djurstallar. Uppmätta värden ligger mellan 0,07 och 0,32. Fuktiga, nyligen tvättade och smutsiga golv har lägre reflektans (ca 0,10) än torra golvytor utanför boxarna (0,20 – 0,25). Fuktiga och smutsiga dränerande golv (betong, metall) kan ha lägre reflektans än 0,10. Strömedel på golv ökar reflektansen till ca 0,30. Boxmellanväggar och inredning har ofta högre reflektans än golven och har reflektans mellan 0,20 – 0,40. Innerväggar i djurstallarna är ofta målade och färgen avgör till stor del reflektansen. Mätningarna visar värden mellan 0,25 – 0,60, där reflektansen är lägre för nedre delen av väggarna både pga smutsmängd men även att nedre delen av väggarna är målade med mörkare färg. Övre delen av innerväggarna hade i ett fall mycket hög reflektans (0,91). Innertaket är ofta av ljus korrugerad plåt men kan också vara av träpanel. Plåttaken i de undersökta djurstallarna hade reflektans mellan 0,50 – 0,80. Både boxmellanväggar, innerväggar och innertak får högre reflektans efter tvättning. Reflektansen från en mjölkko (Holstein) mättes, där svart hårrem hade reflektansen 0,02 och vit hårrem 0,41. Belysningsstyrkan i stallarna var lägst för slaktsvin och högre för ko och häst. Belysningsnivån 0,45 m över golvet uppgick till 61-75 lux för slaktsvin, 164 lux för digivande suggor, 120 resp. 154 lux för mjölkkor och 255 resp. 135 lux för häst. Tvättning av lampkupor förbättrade ljusstyrkan med 3-20 % beroende på stalltyp, mer för svinstallar än för övriga. Störst skillnad i ljusfördelning (kvoten mellan uppmätt belysningsstyrka och medelbelysningsstyrka) hade grisningsstallet medan övriga låg på ca 0,55- 1,55. Belysningen i ett rum förändras med ljuskällans och armaturens ålder, nedsmutsning av armatur och ytor samt underhållsnivån. Beräkningarna i datorprogrammet Dialux är utförda med bibehållningsfaktorn 1,0 samt med uppmätta reflektanser för tvättade byggnadsytor. Den beräknade belysningsstyrkan var för samtliga byggnader högre än uppmätt belysningsstyrka. Skillnaden mellan uppmätt och beräknad belysningsstyrka var en faktor mellan 0,63 – 0,89. Genom att välja bibehållningsfaktor i Dialux kan effekten av ljuskällornas och armaturernas ålder, nedsmutsningen av armaturer och ytor samt underhållsnivån korrigeras. Dimensioneringsprogrammet Dialux är ett bra hjälpmedel för beräkning av belysningsstyrka i lantbruksbyggnader för att erhålla noggrannare dimensionering och energibesparing. Reflektansen för golvytorna i djurstallar varierar mellan 0,07 och 0,32 och beror av hur smutsiga och fuktiga golven är samt typ av golv och mängden strömedel. Boxmellanväggar har reflektans mellan 0,20 – 0,40 och innerväggar mellan 0,25 – 0,60. Innertak av korrugerad plåt har reflektans mellan 0,50 – 0,80. Totala bibehållningsfaktorn bör sättas till värden mellan 0,60 – 0,85 i djurstallar för att erhålla korrekt belysningsstyrka vid beräkning i programmet Dialux. Lägre bibehållningsfaktor (0,60 – 0,70) i stallar som blir mycket nedsmutsade (exempelvis gris- och nötstallar) och högre bibehållningsfaktor (0,80 – 0,85) stallar som blir mindre smutsiga (exempelvis häststallar). Beräkningar i programmet Dialux visade en ljusfördelning som var ±15 % från uppmätta värden. Hur inredning ritas in i Dialux kan påverka ljusfördelningen i stallet. För att förbättra noggrannheten vid beräkningar i programmet Dialux bör det införas standardritningar på utrustning och inredning som kan inverka på belysningsstyrka och ljusfördelning. Delprojekt2: ljusmiljön i kostall jämfört med hagmark Synsinnet hos respektive djurarter är anpassat till den naturliga miljö som de en gång utvecklades i. Detta betyder att både själva ögat och den del av hjärnan som behandlar synintryck hos varje djurart har sina speciella egenskaper som gör att synen fungerar på bästa sätt under ljusförhållanden som liknar den miljö deras vilda förfäder levde i. Det finns goda skäl att misstänka att djurens välbefinnande, tillväxt, hälsa och produktion påverkas av ljusmiljön. Analys av bildstatistik för utforskning av omvärldsmiljöer är en ny teknik som växt fram som en bas för kamerastyrd robotik. Med tekniken kan viktiga egenskaper i en visuell miljö identifieras. Bildstatistik ger möjligheter att både undersöka och förstå synsinnets egenskaper, men ännu har inte olika naturliga miljöer analyserats och karaktäriserats med hjälp av modern bildstatistik. Att undersöka ljusmiljöns effekt på djur borde kunna möjliggöra en bättre anpassning av ljusmiljön i ett djurstall. Syftet med delprojekt 2 var att undersöka om det är möjligt att utforma en ljusmiljö som bättre överensstämmer med djurens ursprungliga livsmiljö. Ett analysprogram utvecklades för att kvantitativt kunna jämföra ljusfördelning och kontrastrikedom i olika miljöer. Rådata utgörs av bilder tagna med ett fisheye-objektiv med en bildvinkel på 180°. Varje bild innehåller således information om ljusfördelning och kontraster i olika riktningar. Med hjälp av ett stort antal bilder i varje miljö kan analysprogrammet beräkna medelvärden för den vertikala fördelningen ljus, färger, kontraster och färgkontraster. Mätningar i hagmark och stallmiljö uppvisar mycket stora skillnader. Stallmiljön utmärks av mindre total variation, mindre färger och en onaturlig fördelning av kontraster. Hagmarken karakteriseras av ett mörkt band längs horisonten (beroende på att träd och buskar linjeras upp längs horisonten), medan stallmiljön istället har ett ljust band vid horisonten (fönster). Trots att mängden mätdata är begränsat visar resultaten på en uppenbar potential att med modern LED-belysning göra stallmiljöer betydligt mer naturliga och därmed skapa en möjlighet till ökat välbefinnande och minskad stress hos både djur och människor som befinner sig i miljön

Measures against Ammonia Release in a Floor Housing System for Laying Hens

Rosana G. Moreira, Editor-in-Chief; Texas A&M UniversityThis is a paper from International Commission of Agricultural Engineering (CIGR, Commission Internationale du Genie Rural) E-Journal Volume 7 (2005): Measures against Ammonia Release in a Floor Housing System for Laying Hens by G. Gustafsson and E. von Wachenfel

CIGR E-Journal Volume 7

Peer Reviewed Original Research Articles --- 1.) A. Tambunan, Y. Sagara, Y. Seo, and Y. Kawagoe. Image Analysis on Temperature Distribution within Lettuce Undergoing Vacuum Cooling. Manuscript FP 04 002. Vol. VII. January 2005. --- 2.) S. Nimmermark and G. Gustafsson. Influence of Temperature, Humidity, and Ventilation Rate on the Release of Odour and Ammonia in a Floor Housing System for Laying Hens. Manuscript BC 04 008. Vol. VII. March 2005. --- 3.) S. Hassan-Beygi and B. Ghobadian. Noise Attenuation Characteristics of Different Road Surfaces During Power Tiller Transport. Manuscript PM 04 009. Vol.VII. March 2005. 4.) L. Pan, P. Shao, and S. Jiang. Separation of Phytosterol and Synthesized VE Succinate from Rapeseed Oil Deodorizer Distillate. Manuscript FP 04 010. March 2005. --- 5.) S. Shrestha, F. Kazama, Y. Sakamoto, and S. Bastola. Statistical Modeling of Pollutant Load in Subbasins of the Fuji River Basin, Japan. Manuscript LW 05 001. Vol. VII. March, 2005. --- 6.) M. Rijo and C. Arranja. Hydraulic Performance of a Downstream Controlled Irrigation Canal Equipped with Different Offtake Types. Manuscript LW 04 014. Vol. VII. March, 2005. --- 7.) J. Krahl, A. Munack, O. Schroeder, H. Stein, L. Herbst, A. Kaufmann, and J. Buenger. Fuel Design as Constructional Element with the Example of Biogenic and Fossil Diesel Fuels. Manuscript EE 04 008. Vol. VII. March, 2005. --- 8.) M. Aradas, I. Naas, and D. Salgado. Comparing the Thermal Environment in Broiler Houses Using Two Bird Densities Under Tropical Conditions. Manuscript BC 03 017. Vol. VII. March, 2005. 9.) N. Kyei-Baffour. The Effect of Quality of Rising Capillary Water on Soil Surface Sodicity. Manuscript LW 04 013. April, 2005. 10.) P. Soni, V. Salokhe, and H. Tantau. Effect of Screen Porosity on Selected Microclimatic Parameters of Naturally Ventilated Tropical Greenhouses. Manuscript BC 05 002. Vol. VII. April, 2005. --- 11.) I. Naas, S. Campos, and K. Silva. Comparison of Manual and Electronic Traceability in Swine Production. Manuscript IT 05 001. Vol. VII. April, 2005. --- 12.) V. Assaad, J. Jofriet, S. Negi, and G. Hayward. Corrosion of Reinforced Concrete Specimens Exposed to Hydrogen Sulfide and Sodium Sulfate. Manuscript BC 03 013. Vol. VII. April, 2005. 13.) S. Sivakumar, R. Manian, K. Kathirvel, and G. Raghavan. Investigation on the Influence of Machine and Operational Parameters for the Development of a Manually-Drawn Rice Seeder for Direct Sowing. Manuscript PM 04 008. Vol. VII. May, 2005. --- 14.) S. Jekayinfa and O. Omisakin. The Energy Potentials of some Agricultural Wastes as Local Fuel Materials in Nigeria. Manuscript EE 05 003. Vol. VII. May, 2005. --- 15.) S. Pedersen, S. Morsing, and J. Strom. Simulation of Heat Requirement and Air Quality in Weaner Houses for Three Climate Regions Using CIGR 2002 Heat Production Equations. Manuscript BC 05 001. Vol. VII. June, 2005. --- 16.) V. Carvalho, I. Naas, M. Mollo, and V. Massafera. Prediction of the Occurrence of Lameness in Dairy Cows using a Fuzzy-Logic Based Expert System??t I. Manuscript IT 05 002. Vol. VII. June, 2005. --- 17.) H. Pandorfi and I. Da Silva. Evaluation of the Behavior of Piglets in Different Heating Systems using Analysis of Image and Electronic Identification. BC 03 021. Vol. VII. August, 2005. 18.) T. Ozturk and M. Bayrakh. The Possibilities of using Tobacco Wastes in Producing Lightweight Concrete. Manuscript BC 05 006. Vol. VII. August, 2005. --- 19.) P. Goodrich, D. Schmidt, and D. Haubenschild. Anaerobic Digestion for Energy and Pollution Control. Manuscript EE 03 001. Vol. VII. August, 2005. --- 20.) W. Lee, J. Schueller, and T. Burks. Wagon-Based Silage Yield Mapping System. Manuscript IT 05 003. Vol. VII. August, 2005. 21.) M. Heinloo, T. Leola, and V. Veinla. Synthesis of the Manipulator for the Scraper of a Press Manure Removal. Manuscript MES 05 002. Vol. VII. August, 2005. --- 22.) T. Tomson and A. Annuk. Wind Energy in Estonian Western Highlands. Manuscript EE 04 001. Vol. VII. September, 2005. --- 23.) G. Bora, M. Schrock, D. Oard, J. Grimm, and T. Kolb. Performance of a Stacked Valve Multipoint Pulse Width Modulation (PWM) Manifold for Variable Rate Anhydrous Ammonia Application. Manuscript PM 05 005. Vol.VII. September, 2005. --- 24.) E. Quendler, P. Veith, A. Pohl, and J. Boxberger. More Security for Kids Around Moving Vehicles on Farms. Manuscript SAFETY 05 001. Vol. VII. September, 2005. --- 25.) M. Queiroz, I. Naas, C. Sampaio. Estimating Thermal Comfort for Piglets Considering Ammonia Concentration. Manuscript IT 05 004/BC 05 005. Vol. VII. September, 2005. --- 26.) S. Ojolo and A. Bamgboye. Thermochemical Conversion of Municipal Solid Waste to Produce Fuel and Reduce Waste. Manuscript EE 05 006. Vol. VII. September, 2005. --- 27.) Y. Mijinyawa and J. Adetunji. Evaluation of Farm Transportation System in Osun and Oyo States of Nigeria. Manuscript LW 05 004. Vol. VII. September, 2005. --- 28.) S. Morsing, S. Pedersen, J. Strom, and L. Jacobsen. Energy Consumption and Air Quality in Growing-Finishing Pig Houses for Three Climate Regions Using CIGR 2002 Heat Production Equations. Manuscript BC 05 007. Vol. VII. September, 2005. --- 29.) R. Schmersahl and V. Scholz. Testing a PEM Fuel Cell System with Biogas Fuel. Manuscript EE 05 002. Vol. VII. September, 2005. --- 30.) U. Mutwiwa and H. Tantau. Suitability of a UV Lamp for Trapping the Greenhouse Whitefly Trialeurodes vaporariorum Westwood (Hom: Aleyrodidae). Manuscript BC 05 004. Vol. VII. September, 2005. --- 31.) S. Kazemi, N. Wang, M. Ngadi, and S. Prasher. Evaluation of Frying Oil Quality Using VIS/NIR Hyperspectral Analysis. Manuscript FP 05 001. Vol. VII. September, 2005. --- 32.) W. Reimann. Down Streaming of Lactic Acid from Hydrolysate of Barley after Fermentation. Manuscript FP 05 004. Vol. VII. September, 2005. --- 33.) B. Sarkar and G. Tiwari. Thermal Modeling of a Greenhouse Fish Pond System. Manuscript BC 05 015. Vol. VII. October, 2005. 34.) S. Ido and M. Bux. Prediction of Evaporation Rate in a Solar Dryer for Sewage Sludge. Manuscript EE 05 009. Vol. VII. October, 2005. --- 35.) U. Dhakal, V. Salokhe, H. Tantau, and J. Max. Development of a Greenhouse Nutrient Recycling System for Tomato Production in the Humid Tropics. Manuscript BC 05 008. Vol. VII. October, 2005. --- 36.) E. Ajav and B. Adejumo. Performance Evaluation of an Okra Thresher. Manuscript PM 04 006. Vol. VII. October, 2005. --- 37.) K. Patil, T. Bowser, D. Bellmer, and R. Huhnke. Fluidization Characteristics of Sand and Chopped Switchgrass-Sand Mixtures. Manuscript EE 04 005. Vol. VII. October, 2005. --- 38.) S. Al-Kufaishi, S. Blackmore, H. Sourell, and G. Maletti. Assessment of Two Variable Rate Irrigation Controllers used on a Centre-Pivot. Manuscript LW 05 002. Vol. VII. October, 2005. --- 39.) P. Maly, T. Hoffman, and Ch. Furll. Gentle Harvest of Potatoes in Storage Boxes. Manuscript FP 05 002. Vol. VII. October, 2005. --- 40.) M. Reza Ehsani, C. Divaker Durairaj, S. Woods, and M. Sullivan. Potential Application of Electrical Conductivity(EC) Map for Variable Rate Seeding. Manuscript IT 05 006. Vol. VII. November, 2005. --- 41.) O. Kitani, K. Roy, M. Yoshida, and R. Endo. Control of Water Environment of Plants using Waste Biomass. Manuscript LW 05 007. Vol. VII. November, 2005. --- 42.) J. Hou, Y. Qian, G. Lui, and R. Dong. The Influence of Temperature, pH, and C/N Ratio on the Growth and Survival of Earthworms in Municipal Solid Waste. Manuscript FP 04 014. Vol VII. November, 2005. --- 43.) G. Gustafsson, K-H. Jeppsson, J. Hultgren, and J-O. Sanno. Techniques to Reduce the Ammonia Release from a Cowshed with Tied Dairy Cattle. Manuscript BC 04 010. Vol. VII. November, 2005. --- 44.) K. Hassenberg and Chr. Idler. Influence of Washing Method on the Quality of Prepacked Iceberg Lettuce. Manuscript FP 05 003. Vol. VII. November, 2005. --- 45.) E. Mamman and K. Oni. Draught Performance of a Range of Model Chisel Furrowers. Manuscript PM 05 003. Vol. VII. November, 2005. --- 46.) E. Mamman, B. Umar, and N. Aviara. Effect of Moisture Content and Loading Orientation on the Mechanical Properties of Balanites Aegyptiaca Nuts. Manuscript FP 04 015. Vol. VII. December, 2005. --- 47.) Y. Yiljep, G. Fumen, and E. Ajisegiri. The Effects of Peeling, Splitting and Drying on Ginger Quality and Oil/oleoresin Content. Manuscript FP 05 009. Vol. VII. December, 2005. --- 48.) Y. Yiljep and U. Mohammed. Effect of Knife Velocity on Cutting Energy and Efficiency during Impact Cutting of Sorghum Stalk. Manuscript PM 05 004. Vol. VII. December, 2005. --- 49.) G. Gustafsson and E. von Wachenfelt. Measures against Ammonia Release in a Floor Housing System for Laying Hens. Manuscript BC 05 003. Vol. VII. December, 2005. --- 50.) A. Prochnow, M. Heiermann, A. Drenckhan, and H. Schelle. Seasonal Pattern of Biomethanisation of Grass from Landscape Managemant. Manuscript EE 05 011. Vol. VII. December, 2005. --- 51.) A. Wagner and W. Buescher. Compression Characteristics of Wilted Grass. Manuscript IT 05 007. Vol. VII. December, 2005. --- 52.) H. Kushwaha, A. Srivastava, and H. Singh. Development and Performance Evaluation of an Okra Seed Extractor. Manuscript PM 05 001. Vol. VII. December, 2005. ---- 53.) P. Mahnert, M. Heiermann, and B. Linke. Batch- and Semicontinuous Biogas Production from Different Grass Species. Manuscript EE 05 010. Vol. VII. December, 2005. --- Invited Overview Articles --- 1.) L. Pereira. Water and Agriculture: Facing Water Scarcity and Environmental Challenges. Invited Overview. Vol. VII. February 2005. --- 2.) A. Raji and A. Olamutu. Prospects of Computer Vision Automated Sorting Systems in Agricultural Process Operations in Nigeria. Invited Overview. Vol. VII. February 2005. --- 3.) J. Yuan. The Status of China's Agricultural Machinery Industry and the Prospects for International Cooperation. Invited Overview. Club of Bologna. Vol. VII. March, 2005. --- 4.) S. Li. Agricultural Mechanization Promotion in China-Current Situation and Future. Invited Overview. Club of Bologna. Vol. VII. March, 2005. --- 5.) G. Gavioli. Cost Benefits of the Platform Principles for Tractors and Other Agricultural Machinery. Invited Overview. Club of Bologna. Vol. VII. March, 2005. --- 6.) G. Gavioli. Cost Benefits of the Platform Principles for Tractors and Other Agricultural Machinery. Invited Overview. Power Point Slides. Club of Bologna. Vol. VII. March, 2005. --- 7.) A. Segre and H. Petrics. EU Enlargement and its Influence on Agriculture and Mechanisation. Invited Overview. Club of Bologna. Vol. VII. March, 2005. --- 8.) E. Gasparetto. Conclusions and recommendations. Invited Overview. Club of Bologna. Vol. VII. March, 2005. --- 9.) J. Ullman. Remedial Activities to Reduce Atmospheric Pollutants from Animal Feeding Operations. Invited Overview. Vol. VII. June, 2005. --- 10.) Y. Mijinyawa. Agricultural Engineering Education in Nigeria. Invited Overview. Vol. VII. August. 2005