تأثیر أنماط تدفق الهواء علی الحد من الاجهاد الحراری وتحسین توزیع الهواء للحد من الترکیزات الغازیة فی حظائر الابقار الحلابة

نوع المستند : Original Article

المؤلف

1 مدرس بقسم الهندسة الزراعیة، کلیة الزراعة، جامعة القاهرة، مصر.

2 باحث بمعهد لایبنیتز للهندسة الزراعیة، بوتسدام، ألمانیا.

المستخلص

الإجهاد الحراری فی الأبقار المنتجة للألبان هی واحدة من الأسباب الرئیسیة لانخفاض الإنتاج والخصوبة. زیادة سرعة الهواء، وذلک باستخدام مراوح السقف، وتعزیز الحمل الحراری، وبالتالی تبدید حرارة الجسم هی من الأولویات. ومع ذلک، لها آثار سلبیة مثل زیادة تدفق الانبعاثات  للغازات الضارة. ولذلک، فإن هذه الدراسة تهدف إلى التحقیق من أثر مراوح السقف على الأبقار، وسرعة الهواء ، وتوزیع الترکیزات الغازیة فی جمیع أنحاء الحظیرة. 

أجریت ثلاث حملات قیاس سرعة الهواء  ، مع التکرار مرتین فی کل حملة  ، خلال موسم صیف 2010. وتم قیاس سرعة الهواء داخل الحظیرة باستخدام مقاییس شدة الریح بالموجات فوق الصوتیة. تم قیاس درجة حرارة الهواء والرطوبة باستخدام أجهزة استشعار للحرارة والرطوبة. وسجلت البیانات المناخیة من خلال محطة ارصاد جویة. تم قیاس ترکیز CO2 ، NH3، CH4، N2O باستخدام جهاز قیاس الغاز. تم تقدیر الإجهاد الحراری من خلال تحدید مؤشر الحرارة-الرطوبة. استخدمت کامیرا التصویر بالأشعة تحت الحمراء الحراریة للتحقیق من تخفیف الحرارة. وأظهرت النتائج أن إستخدام مراوح سقف  یخفضمؤشر الإجهاد الحراری  من 79 إلى 68. وقد استنتج أن مراوح السقف تخفف تأثیرالإجهاد الحراری، وتعزز حرکة الهواء وتوزیعها فی جمیع أنحاء الحظیرة. ومع ذلک ، فإن مراوح سقف  تعمل على زیادة معدلات التهویة بشکل غیر مباشر  مما یؤدی فی نهایة المطاف فی زیادة الانبعاثات الغازیة. لذا، لا بد من تحقیق توازن بین تناقضات مختلفة : سرعة الهواء الأمثل, تقلیل  الإجهاد الحراری وتحسین توزیع الهواء، والحد من الانبعاثات الغازیة.

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية


Bartzanas, T., Kittas, C., Sapounas, A.A., and Nikita-Martzopoulou, C. (2007). Analysis of airflow through experimental rural buildings: sensitivity to turbulence models. Biosystems Engineering, Vol. 97: 229–239.             
Bassiouny, R., and Korah, N.S. (2011). Studying the features of air flow induced by a room ceiling-fan. Energy and Buildings, Vol. 43(8): 1913-1918.                    
Berckmans, D., and Vranken, E. (2006). Monitoring, prediction, and control of the microenvironment. In: Munack, A. (Ed.), CIGR Handbook of Agricultural Engineering, Volume VI: Information Technology. ASAE, St. Joseph, MI, USA, pp. 383–401.
Bjerg, B., and Sørensen, L.C. (2008). Numerical simulation of airflow in livestock buildings with radial inlet. Agric. Eng. Int.: CIGR Journal BC 06 015.
Bjorneberg, D.L., Leytem, A.B., Westermann, D.T., Griffiths, P.R., Shao, L., and Pollard, M.J. (2009). Measurements of atmospheric ammonia, methane, and nitrous oxide at a concentrated dairy production facility in southern Idaho using open-path FTIR spectrometry. Transactions of the ASABE, 52: 1749–1756.
Blanes-Vidal, V., Topper, P.A., and Wheeler, E.F., (2007). Validation of ammonia emissions from dairy cow manure estimated with a non-steady-state, recirculation flux chamber with whole building emissions. Transactions of the ASABE, 50: 633–640.   
CIGR. (2002). Climatization of Animal Houses. Editors: Pedersen, S.; Sallvik, K. Working Group Report on: Heat and Moisture Production at Animal and House Level. Published by DIAS, Denmark. www.agrsci.dk/jbt/spe. ISBN 87-88976-60-2.    
Gay, S.W., Schmidt, D.R., Clanton, C.J., Janni, K.A., Jacobson, L.D., and Weisberg, S. (2003). Odor, total reduced sulfur, and ammonia emissions from animal housing facilities and manure storage units in Minnesota. Transactions of the ASABE, 19: 347–360.   
Hatem, M. H. (1993). Theory of Structures and Agricultural Buildings and Environmental Control. 2nd ed. Cairo, Egypt: Cairo University, Faculty of Agriculture.  
Hatem, M.H., R.R. Sadek, and Samer, M. (2006). Effects of shed height and orientation on dairy cows` microclimate, cooling system efficiency and milk productivity. Proceedings of the 16th CIGR World Congress, 413-414. Düsseldorf, Germany: VDI Verlag.   
Hatem, M.H., R.R. Sadek, and Samer, M. (2004a). Shed height effect on dairy cows microclimate. Misr J. Ag. Eng., Vol. 21 (2): 289 - 304.
Hatem, M.H., R.R. Sadek, and Samer, M. (2004b). Cooling, shed height and shed orientation affecting dairy cows microclimate. Misr J. Ag. Eng., Vol. 21 (3): 714 - 726.           
Keown, J.F., and Grant, R.J. (1999). How to Reduce Heat Stress in Dairy Cattle. University of Missouri-Columbia, USA.       
Lindley, J.A., and Whitaker, J.H. (1996). Agricultural Buildings and Structures. ASAE, St. Joseph, Michigan, USA.                           
Morsing, S., Strøm, J.S., Zhang, G., and Kai, P. (2008). Scale model experiments to determine the effects of internal airflow and floor design on gaseous emissions from animal houses. Biosystems Engineering, Vol. 99: 99 – 104.  
Ngwabie, N.M., Jeppsson, K.-H., Nimmermark, S., Swensson, C., and Gustafsson, G. (2009). Multi-location measurements of greenhouse gases and emission rates of methane and ammonia from a naturally-ventilated barn for dairy cows. Biosystems Engineering, 103: 68–77.  
Pereira, J., Fangueiro, D., Misselbrook, T., Chadwick, D., Coutinho, J., and Trindade, H. (2011). Ammonia and greenhouse gas emissions from slatted and solid floors in dairy cattle houses: A scale model study. Biosystems Engineering, 109: 148-157.                   
Schmidit, G.H., Van Vleck, L.D., and Hutjens, M.F. (1988). Dairy Cattle Housing, p. 428-444. In: Principles of Dairy Science. 2nd Edition. Prentice Hall, U.S.A.     
Snell, H.G.J., Seipelt, F., and van den Weghe, H.F.A. (2003). Ventilation rates and gaseous emissions from naturally ventilated dairy houses. Biosystems Engineering, Vol. 86: 67–73.        
Stowell, R.R. (2000). Heat Stress Relief and Supplemental Cooling. Proceedings of Dairy Housing and Equipment Systems, NRAES, Ithaca, New York, p. 175-185.                                                                                       
Sun, H., Stowell, R.R., Keener, H.M., and Michel, Jr. F.C. (2002). Two-dimensional computational fluid dynamics (CFD) modeling of air velocity and ammonia distribution in a High-RiseTM hog building. Transactions of the ASAE, Vol. 45(5): 1559–1568.
van Buggenhout, S., van Brecht, A., Eren Özcan, S., Vranken, E., van Malcot, W., and Berckmans, D. (2009). Influence of sampling positions on accuracy of tracer gas measurements in ventilated spaces. Biosystems Engineering, 104: 216–223.