Measurement, evaluation and control of the microclimate in rooms for weaned piglets

168 Pages·2005·5.41 MB·English

Measurement, evaluation and control
of the microclimate in rooms for
weaned piglets
Promotoren:
Prof. dr. ir. G.P.A. Bot
Hoogleraar Fysisch modelleren, Wageningen Universiteit
Prof. dr. ir. J.H.M. Metz
Hoogleraar Technische Ontwerp van Bedrijfssystemen in de Dierhouderij
Wageningen Universiteit

Co-promotor:
Prof. dr. ir. L.A. den Hartog
Hoogleraar Bedrijfsontwikkeling in de Veehouderij, Wageningen Universiteit

Promotiecommissie
Prof. dr. ir. D. Berckmans (Katholieke Universiteit Leuven)
Prof. dr. ir. B. Kemp (Wageningen Universiteit)
dr. ir. C.E. van ’t Klooster (Agrotechnology and Food Innovations, Wageningen UR)
dr. F.J.C.M.van Eerdenburg (Universiteit Utrecht)

Dit onderzoek is uitgevoerd binnen de onderzoekschool Wageningen Institute of Animal
Sciences (WIAS).
Measurement, evaluation and control
of the microclimate in rooms for
weaned piglets

Antonius Victor van Wagenberg

Proefschrift
ter verkrijging van de graad van doctor
op gezag van de rector magnificus
van Wageningen Universiteit
Prof.dr. M.J. Kropff
in het openbaar te verdedigen
op dinsdag 1 november 2005
des namiddags te vier uur in de Aula
Van Wagenberg, A.V., 2005. Measurement, evaluation and control of the microclimate in
rooms for weaned piglets. Ph.D. Thesis, Wageningen University and Applied Research
Division of Animal Sciences Group, Lelystad, The Netherlands.
With summaries in English and Dutch

ISBN 90-8504-279-8
Abstract

The Animal Occupied Zone (AOZ), or the microclimate, in a room for weaned piglets is
roughly the zone between 0 and 50 cm above the floor of the pen. It is distinguished from the
macroclimate, which is the average climate of a pig room. The ability to create and maintain
an optimal climate in the AOZ is an important aspect of ventilation system performance, and
was studied in this thesis in rooms for weaned piglets.
The effectiveness of removal of air contaminants and heat from the AOZ highly depended on
the type of ventilation system. It was highest in a room with ground channel ventilation. In a
room with door-ventilation, it varied largely over the pens. In the room with porous ceiling
ventilation the heat production of the animals resulted in an upward airflow above the lying
area, which lowered AOZ contaminant removal effectiveness.
For a good insight in thermal environment in the AOZ, air velocities were measured in the
AOZ by an ultrasonic anemometer. The location of the anemometer in a pen appeared to be
important and in a door-ventilated room there were differences in average air velocity
between the pens.
To indicate the quality of the thermal environment piglets in a batch are exposed to, two
evaluation methods were introduced. The first uses solely AOZ air temperature; the other the
kata-value (KV), which combines air velocity and air temperature. The methods result in
numerical indicators, based on the duration and the magnitude of excess of AOZ thermal
conditions outside the Thermo Neutral Zone. These methods proved to be useful tools in the
technical evaluation of climate-systems, and the value of the indicator for “too warm”
conditions significantly affected animal performance. Comparison of both indicators learnt
that air temperature is the most critical variable to be measured to characterize the AOZ
climatic conditions, but for recognition of “too cold” conditions KV clearly has additive
value.
Simulated AOZ climatic conditions were compared with measurements in a door-ventilated
room, and showed that the simulation technique is a powerful tool for the design of a
ventilation system, but needs to be calibrated with data from real farming situations.
In a conventional climate control system in a room with ground channel ventilation AOZ
temperature was lower and showed greater fluctuations than room temperature. Model
predictive control including AOZ temperature measurement strongly reduced the temperature
fluctuations in the AOZ.

Voorwoord

Wat is nu een goed onderzoek? Met deze vraag heb ik vaak geworsteld afgelopen jaren. Naast
klanttevredenheid en kloppende begrotingen tellen ook goede wetenschappelijke publicaties.
Daarbij moest mijn onderzoek aansluiten bij vragen die in de praktijk leven rondom
klimaatbeheersing in varkensstallen, waardoor dit zou bijdragen aan verbetering van het
klimaat waarin onze varkens gehuisvest worden. Tijdens dit promotieonderzoek was
bovengeschetst krachtenveld een uitdagende en soms ook afleidende achtergrond. Maar na 5
jaar is de klus dan toch geklaard, en ken ik in ieder geval de belangrijke randvoorwaarden
voor een goed onderzoek.
Ten eerste is samenwerking zeer belangrijk, onderzoek in een praktijkstal is teamwork. Ik heb
altijd kunnen rekenen op hulp van collega onderzoekers, collega’s van de meetploeg en van
de praktijkcentra: Mark, Henk (2*), Theo, Mart en vele anderen. Ook zorgt samenwerking
voor inspiratie en wordt ermee voorkomen dat het wiel op te veel plekken opnieuw
uitgevonden wordt. Internationaal heb ik samengewerkt met mijn Deense collega Bjarne, en
met mijn collega’s in Leuven, waarbij ik met name Jean-Marie en Daniel wil noemen. Alle
samenwerkingspartners, bedankt.
Ten tweede is goede begeleiding uitermate belangrijk. De regelmatige bijeenkomsten met de
begeleidingscommissie hielden me scherp en op gang. Als commissie waren we ook aardig op
elkaar ingespeeld. Gerard, mijn eerste promotor, met enorm veel fysisch technische inbreng.
Als buitenstaander van de varkenshouderij leverde jij een continue check op een heldere en
eenduidige rapportage. Jos, tweede promotor en zootechneut met een talent om zaken zo
helder en wetenschappelijk te analyseren. Leo, als co-promotor was jouw inbreng een enorme
hoeveelheid varkenshouderijervaring, maar ook om het proces te bewaken. Als laatste in dit
rijtje Nico, die eigenlijk altijd al varkenshouder wilde worden. Jouw rol in mijn
promotieonderzoek was vooral de inbreng van praktische aspecten, maar omdat je ook mijn
clustermanager bent hadden we ook naast dit onderzoek zeer veel met elkaar te maken.
Begeleiders, enorm bedankt.
Ten derde is het voor een goed onderzoek essentieel dat een onderzoeker mensen om zich
heen heeft die hem motiveren en stimuleren. Vrienden en familie, het schrijven van dit
proefschrift kende een paar dalletjes waar ik met jullie doorheen gewandeld ben. Nu heb ik
hier weer meer tijd voor. Enne, Marloes en Stan, wat hebben we het toch goed met ons
drietjes.

Contents

Chapter 1 General Introduction 1

Chapter 2 Contaminant and Heat Removal Effectiveness of Three Ventilation Systems in
Nursery Rooms for Pigs 11

Chapter 3 Measurement of Air Velocity in Animal Occupied Zones Using an Ultrasonic
Anemometer 31

Chapter 4 Methods for Evaluation of Thermal Environment in the Animal Occupied
Zone for Weaned Piglets 53

Chapter 5 Measurements and Simulation of Climatic Conditions in the Animal Occupied
Zone in a Door-ventilated Room for Piglets 79

Chapter 6 Climate Control Based on Temperature Measurements in the Animal Occupied
Zone of a Pig Room with Ground Channel Ventilation 101

Chapter 7 General Discussion 127

Summary 141

Samenvatting 149

Curriculum Vitae 157