15 april 2019

Metoder som används för att beräkna luftflöden inom flyg- och fordonsindustrin har testats för att beräkna luftflöden i djurstallar, i detta fall fjäderfästall med tiotusentals äggläggande hönor. Med gott resultat.

Hönor inne i stallet
Hönor behöver god ventilation för att trivas, de sover och lägger ägg innanför de orange luckorna
Roland Gårdhagen, universitetslektor vid avdelningen Mekanisk värmeteori och strömningslära, fick ett forskningsuppdrag lite utöver det vanliga. Normalt forskar han till exempel på flöden och turbulens kring flygplan, lastbilar och även i blodkärl.

Vreta kluster, kompetenscentrum för de gröna näringarna, har forskningspengar från Stiftelsen lantbruksforskning för att i några olika projekt hitta lösningar på utmaningar inom fjäderfänäringen. I ett av dem, Digitalt fjäderfästall, behövdes Roland Gårdhagens kompetens.

Höga halter ammoniak

Äggproducenterna själva hade definierat två problem: fukt och höga halter av ammoniak i stallarna, problem som en första del av forskningsprojektet också kunnat verifiera.

– Vi tittade på ett modernt och nybyggt stall med 36 000 höns och mätte upp för höga halter av ammoniak under stora delar av vinterhalvåret, berättar Max Jamieson från Hushållningssällskapet.

Tillsammans med Roland Gårdhagen och Malin Alm, projektledare vid Vreta Kluster, har han nu också deltagit i projekt Digitalt fjäderfästall. De har samlat ett antal intressenter från branschen till en workshop för att få återkoppling på arbetet.

Skalägg är ett bra livsmedel och ett av få där vi i Sverige är självförsörjande. De ägg vi köper och äter har inte transporterats långväga, utan kommer från höns någonstans i vår närhet. Men för att må riktigt bra behöver hönorna, precis som människor, en fungerande ventilation.

– Fuktigt strö är en stor källa till ammoniak, konstaterar Max Jamieson.

Modellen fungerar både för höns och gris

Roland Gårdhagen byggde upp en modell av ett djurstall i sin dator, efter modell av ett större fjäderfästall på Östgötaslätten.

Max Jamieson och Roland Gårdhagen– Det är samma metodik, samma fysik och samma programvara som vi normalt använder när vi beräknar flöden. Varje tillämpning behöver sin anpassning, vare sig det är flöden runt lastbilar, i blodådror eller i djurstallar, säger han.

– Men vi kan inte lägga in 30 000 höns i modellen, istället lägger vi in effekterna av att det finns höns i stallet. Vi tar med värmen som hönsen alstrar, ammoniak från spillningen på golvet och koldioxid från hyllor och reden där hönorna befinner sig. Andra parametrar vi lägger in är luftinflöde, ventilation, eventuellt värmetillskott med mera.

Ut kommer en modell som visar hur luften sprider sig i djurstallet och var den sugs ut, tillsammans med en massa partiklar. Modellen visar var det blir för varmt eller kallt, var det är dragigt (hönor gillar inte drag) och var luftflödet inte riktigt kommer åt och där det med stor sannolikhet samlas fukt.

Modellen är generisk i den meningen att det går att förändra stallets längd och bredd, sätta in mellanväggar, ändra takvinkel eller flytta runt inredningen. Vilket också betyder att den kan användas även för andra djur, alltifrån fjäderfän till grisar och kor.

Att det är svårt att få till en fungerande ventilation i djurstallar är väl känt, och också hur viktig ventilationen är för att i detta fall hönorna ska må bra och värpa sina ägg.

Efterlängtad modell

– Ventilationen ska föra bort koldioxid och ammoniak men också tillföra frisk luft till stallets alla djur, påpekade en av deltagarna i workshopen, Sivert Johansson, med lång erfarenhet som specialist på just ventilation av djurstallar.

Modellen väckte stort intresse hos deltagarna i workshopen, ett ökat fokus på djurvälfärd har fått många ägg- och fågelköttproducenter att bygga om sina stallar. Nya föreskrifter kring djurhållning är på gång från EU och att använda en digital modell för simulering, innan man sätter igång och bygger om eller bygger nytt, kan spara både pengar och frustration.

– Hur lång tid tar det att få ut resultat från modellen, frågar en av deltagarna.

– Det är svårt att svara på, enkla beräkningar kan nog göras i en större persondator på någon vecka, medan mer avancerade beräkningar, som täcker in säsongsvariationer med skiftande utetemperatur, kräver superdatorkapacitet, svarar Roland Gårdhagen.

Max Jamieson lägger band på förväntningarna:
– Det vi har gjort nu är bara ett första test för att se om detta skulle kunna fungera, och nu ser vi att det kan det. Nu behöver vi söka nya forskningspengar för att ta nästa steg och kanske också se till att det blir en produkt. Vi vill fortsätta på en hög akademisk nivå, men att resultatet ändå ska vara användbart för er ute i verkligheten, förklarar han.

För Roland Gårdhagen blir resultatet även en akademisk artikel, för visst finns det en del forskning inom området, i Brasilien, Tjeckien och Spanien, men behovet är stort och växande i en värld där djurvälfärd blir allt viktigare samtidigt som vi har allt fler människor att mätta.

Simulering av fjädefästall som visar temperatur och hur partiklar rör sig. Illustration: Roland Gårdhagen.


Kontakt

Relaterade nyheter

Nya verktyg för att undersöka onormala blodflöden

Bilder av en individs aorta, åtta års forskning och LiU:s superdator – den kombinationen ligger bakom mer exakta verktyg för att visualisera blodflödet i abnormala blodkärl. På sikt kan det öka möjligheten att förutsäga sjukdomar.

Petter Ekman

Flödesdynamik ger koll på bränsleförbrukningen

Bilar behöver i dag certifieras för bränsleförbrukning och utsläpp. Petter Ekman visar i sin doktorsavhandling hur biltillverkare kan spara stora resurser genom att beräkna hur däckmönster, fälgar och dragkrok påverkar bränsleförbrukningen.

en person testat Virtual reality teknik

LiU:s VR-labb, en unik tillgång för ingenjörsstudenter

Att få labba med hjälp av VR uppskattas av de blivande ingenjörerna på LiU. De lär sig snabbare och har enklare att förstå – och dessutom finns det ett sug efter arbetskraft inom industrin som har kombinationen ingenjör och visuell programmering.

Senaste nytt från LiU

Världens första ISO-standarder för cirkulär ekonomi klara

Flera forskare från LiU har deltagit i arbetet med att ta fram världens första ISO-standarder för en cirkulär ekonomi. Målet är ett mer hållbart samhälle.

Orkester står utomhus med instrumenten i luften

Akademisk högtid med rymdfärd och Harry Potter

Årets akademiska högtid vid Linköpings universitet äger rum den 31 maj–1 juni. Den bjuder på hedersdoktorsföreläsningar med bland andra astronauten Marcus Wandt, en festkonsert med barnens värld som tema och en högtidlig ceremoni.

Porträtt av man (Carl Fredrik Graf)

Carl Fredrik Graf får LiU:s förtjänstmedalj

Avgående landshövding Carl Fredrik Graf tilldelas Linköpings universitets förtjänstmedalj för ”sin vilja och förmåga att samla regionens olika krafter i arbetet för en positiv samhällsutveckling”. Medaljen delas ut vid den akademiska högtiden 1 juni.