Możliwości ewaporacyjnego chłodzenia obór w danym rejonie

• Autorzy: Sleger V. , Nauberger P.

Warianty tytułu

EN

Use of evaporation cooling of stable air in the given territory

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przy ocenie, czy efektywne jest wykorzystanie chłodzenia powietrza w stajni przez parowanie w danym rejonie, należy znać szczegółowe długoterminowe dane meteorologiczne. Jednakże czasem potrzebne dane są z różnych powodów niedostępne. W artykule jest wypróbowana metoda generowania sztucznego szeregu dziennych maksymalnych temperatur powietrza z miesięcznych średnich. Przy odchyleniu standardowym σ (ºC), stwierdzonym przy pomocy statystycznej analizy dostępnych danych, i średniej spodziewanej temperaturze toc (ºC), określonej przez wyznaczenie sinusoidy przez dwanaście, ewent. dwie miesięczne średnie maksymalnych temperatur, szukana maksymalna dzienna temperatura powietrza w dzień (d) jest określona wzorem 2 e(d) oc(d) e(d 1) oc(d) (d) t = t + 0,65 ⋅ (t − t ) + σ √ n ⋅ 1− 0,65 − (ºC), gdzie n (-) jest przypadkową liczbą z szeregu, który ma normalny rozkład, średnią wartość 0 i odchylenie standardowe 1. Tą metodą był generowany trzydziestoletni szereg wartości dla stacji klimatologicznej Mošnov (49,69º s.š., 18,12º v.d., 251 m n.p.m.). Obliczone wartości są porównane z wartościami zmierzonymi. Bardziej odpowiedni jest szereg danych generowany z 12 miesięcznych średnich, chociaż szereg danych z 2 średnich wystarczyłby do oceny efektywności chłodzenia. Z wyników modelowania rozwoju klimatu wynika, że około roku 2050 maksymalna temperatura powietrza w czerwcu, ewent. lipcu, ewent. w sierpniu podwyższy się o 1,8 K, ewent. 2,3 K, ewent. 3,2 K przy spełnieniu pesymistycznego scenariusza wzrostu emisji gazów cieplarnianych i o 0,7 K, ewent. 0,8 K, ewent. 1,2 K przy spełnieniu optymistycznego scenariusza. Na podstawie tych wartości stworzono szeregi danych dla okresu około roku 2050. Stwierdzono, że liczba dni, kiedy maksymalna dzienna temperatura powietrza będzie przekraczać 27ºC, może się w miesiącach letnich zwiększyć nawet dwukrotnie. Jeżeli zastosowane jest chłodzenie przez parowanie z 80% wydajnością adiabatyczną i maksymalnym nawilżeniem 75%, ewent. 80%, można wysokie temperatury powietrza wyeliminować. Z 92 dni w miesiącach letnich zainstalowane urządzenie do chłodzenia przez parowanie przy temperaturze rozruchu 26 ºC, ewent. 24 ºC byłoby w danym rejonie eksploatowane przez 25,2 dnia, ewent. 41,8 dnia w obecnym czasie, 32,2 dnia, ewent. 49,5 dnia w przyszłości przy optymistycznym wariancie rozwoju i 45,6 dnia, ewent. 61,9 dnia przy spełnieniu pesymistycznego scenariusza. Ilość wody, która powinna być wyparowana przez urządzenie do powietrza wentylacyjnego w celu osiągnięcia wymaganych zmian, może wzrosnąć z obecnej wartości 5,4 g∙m-3 aż do 6,3 g∙m-3 w okresie przyszłym. Wyniki można wykorzystać przy projektowaniu efektywnego urządzenia chłodzącego w stajniach na danym terytorium.

EN

When assessing whether it is effective to use evaporation cooling of air in a stable in a particular area, it is essential to have available long-term meteorological data. However, sometimes such data is for various reasons not available. This paper tests a method of generating an artificial series of daily maximum air temperatures from monthly averages. With standard deviation σ (ºC) determined from a statistical analysis of available data and a median expected temperature toc (ºC) obtained from fitting a sine curve through twelve and two monthly average maximum temperatures, respectively, the sought maximum daily air temperature in day (d) is determined from the function 2 e(d) oc(d) e(d 1) oc(d) (d) t = t + 0.65⋅ (t − t ) + σ √ n ⋅ 1− 0.65 − (ºC), where n (-) is a random number from a series which has a normal distribution, median value 0 and standard deviation 1. Using this method, a thirty-year series of values was generated for the Mošnov Weather Station (longitude 49.69º N, latitude 18.12º E, elevation 251 m above mean sea level). The computed values are compared with measured values. The series generated from 12 monthly averages gave better results, although the series from 2 averages would do the job for assessing cooling efficiency. Results of a climatic development model show that around year 2050 the maximum air temperature in June, July and August will increase by 1.8 K, 2.3 K and 3.2 K, respectively, assuming a pessimistic scenario of the growth in greenhouse gas emissions, or by 0.7 K, 0.8 K and 1.2 K, respectively, assuming an optimistic scenario. Based on these values, a series of data was generated for the period around year 2050. It shows that the number of days on which the maximum air temperature will exceed 27ºC in summer months may as much as double. If evaporation cooling is used with 80% adiabatic efficiency and maximum humidification 75% or 80%, the high air temperatures can be eliminated. Of the 92 days of summer months, installation of evaporation cooling equipment with starting temperature 26ºC and 24ºC, respectively, would in the modelled area run at present 25.2 days and 41.8 days, respectively, and in the future 32.2 days and 49.5 days at the optimistic development variant, and 45.6 days and 61.9 days, respectively, allowing for the pessimistic scenario. Quantity of water which the equipment must be able to evaporate into the ventilation air in order to achieve the desirable effect can increase from the present value of 5.4 g/m3 to as much as 6.3 g/m3 in the future period. The results can be used when designing efficient cooling equipment in stables in the given territory.

Słowa kluczowe

PL

budynki inwentarskie; stajnie; chlodzenie; ewaporacja; czynniki klimatyczne; temperatura powietrza

• Wydawca: -
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2006
• Numer: 2/1
• Opis fizyczny: s.209-225,tab.,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Sleger V.

• Technicka fakulta CZU v Praze, 165 21 Praha Suchdol, Czech Republic

autor

Nauberger P.

Bibliografia

• Bottcher R. W., Baughman G. R., Gates R. S. Characterizing efficiency of misting systems for poultry. Transactions of the ASAE. 1991, 34(2), s. 586–590. ISSN 0001-2351.
• Brázdil, R., Rožnovský, J. Następstwa możliwej zmiany klimatu dla rolnictwa w Republice Czeskiej – Terytorialne studium zmiany klimatu, Element 2. 1. wyd. Praga: Czeski Instytut Hydrometeorologiczny, 1995, s. 140. ISBN 80- 85813-26-2.
• Bridges T. C., Turner L. W., Gates R. S. et al. Assessing the benefits of misting-cooling systems for growing/finishing swine as affected by environment and starting date. ASAE Annual Meeting, 2001, paper number 014027.
• Christianson L., Hahn G. L., Meador N. Swine performance model for summer conditions. International Journal of Biometeorology, 1982, 26, s. 137–145. ISSN 0020-7128.
• Chyský, J., Hemzal K. et al. Wentylacja i klimatyzacja. 3. wyd. Brno: BOLIT – B press, 1993, s. 560, ISBN 80-901574-0-8.
• Deaton J. W., Reece F. N., Vardaman T. H. The effect of temperature and density on broiler performance. Poultry Science, 1968, 47, s. 293–300. ISSN 0032-5791.
• Dubrovský M. Creating daily weather series with use of the weather generator. Environmetrics, 1997, 8, s. 409–424. ISSN 1180-4009.
• Huhnke R. L. Mc Cowan L. C., Meraz G. M. et al. Using evaporative cooling to reduce the frequency and duration of elevated temperaturehumidity indices in Oklahoma. Applied Engineering in Agriculture, 2004, 20(1), s. 95-99. ISSN 0883-8542.
• Huynh T. T. T., Aarnink A. J. A., Verstegen M. W. A. Reactions of pigs to a hot environment [in:] Proceedings of the Seventh International Symposium. Beijing: ASAE, 2005. ISBN 1-892769-48-4.
• Kalvová, J., Kašpárek, L., Janouš, D. aj. Scenariusze zmiany klimatu na terytorium Republiki Czeskiej i przewidywania następstw zmiany klimatycznej dla trybu hydrologicznego, sektor rolnictwa, sektor gospodarki leśnej oraz na zdrowie ludzi w RC. 1. wyd. Praga: Czeski Instytut Hydrometeorologiczny, 2002, 158 s. ISBN 80-86690-01-6.
• Květoň V. Normy temperatury powietrza na terytorium Republiki Czeskiej w okresie 1961–1990 i wybrane charakterystyki temperatury okresu 1961–2000. 1. wyd. Praga: Czeski Instytut Hydrometeorologiczny, 2001, s. 217, ISBN 80-85813-91-2.
• Liao Ch., Chiu K. Wind tunnel modeling the system performance of alternative evaporative cooling pads in Taiwan region. Building and Environment, 2002, 37, s. 177–187. ISSN 0360-1323.
• Lucas E. M., Randall J. M., Meneses J. F. Potential for evaporative cooling during heat stress periods in pig production in Portugal (Alentejo). Journal of Agricultural Engineering Research, 2000, 76, s. 363–371. ISSN 0021-8634.
• J. Massabie P., Garnier R., Le Dividich J. Ambient temperature influence on performances of fattening pigs fed ad libitum [in:] Journées de la Recherche Porcine en France. Paris: Institut Technique du Porc, 1996, s. 189–194.
• Mount L. E. The Climatic Physiology of the Pig. 1st ed. London: Arnold, 1968, s. 271, ISBN 0713141409.
• Seedorf J., Hartung J., Schroeder M. Temperature and moisture conditions in livestock buildings in Northern Europe. Journal of Agricultural Engineering Research, 1998, 70, s. 49–57. ISSN 0021-8634.
• Silva M. P., Baęta F. C., Tinôco I. F. F. et al. Evaluation of the evaporative cooling usage potential for the southeast region of Brazil with a simplified model for the estimation of the energy balance in sheds for broiler chickens [in:] Proceedings of the Seventh International Symposium. Beijing: ASAE, 2005. ISBN 1-892769- 48-4.
• Teeter R. G., Belay T. Broiler management during acute heat stress. Animal Feed Science and Technology, 1996, 58, s. 127–142. ISSN 0377-8401.
• Timmons M., Gates R. S. Predictive model of laying hen performance to air temperature and evaporative cooling. Transactions of the ASAE, 1988, 31(5), s. 1503-1509. ISSN 0001-2351.
• Turpenny J. R., Wathes C. M., Clark J. A. et al. Thermal balance of livestock. 2. Applications of a parsimonious model. Agricultural and Forest Meteorology, 2000, 101, s. 29–52. ISSN 0168-1923