سیستم تهویه گاوداری باید طوری طراحی شود که در تمام فصول سال عملکرد خوبی داشته باشد. طراحی به این منظور، در مناطق آب و هوایی مختلف به طور قابل توجهی می تواند متفاوت باشد زیرا سیستم تهویه بایستی به کارگران، تاسیسات و گاوها به یک اندازه سرویس بدهد. مدیریت نادرست سیستم به دلیل تغییرات آب و هوایی، رایچ ترین مسأله سیستم های تهویه در صنعت گاو شیری است.

به طور مثال، سیستم های تهویه زمستانه کارآمدی وجود دارند که در گرمای تابستان عملکرد ضعیفی دارند ولی هنوز رایچ هستند، به ویژه سیستم  تهویه گاوداری طبیعی که فن ها  دقیقا در بالای استال ها تعبیه  نمی شوند . بر عکس تاسیسات عظیم تهویه مکانیکی ، در تابستان به طور بهینه عمل می کنند ولی در زمستان با چالش تهویه و مشکلات توزیع هوا و میعان زیاد مواجه می شوند.

از آنجایی که گاوهای شیری تحمل سرما را دارند، هدف از استفاده از  تهویه در زمستان، حفظ سطح کافی رطوبت و کاهش غلظت گازهای سمی به منظور جلوگیری از بیماری های تنفسی است، نه گرم نگه داشتن آنها. سرعت تهویه باید به اندازه ای بالا باشد که از کیفیت مناسب هوا اطمینان حاصل شود، اما نه به اندازه ای که باعث انجماد و افزایش میعان در زمستان شود. به طور معمول، پرورش دهندگان، ACH برابر با ۴و دمای ۴/۴درجه سانتی گراد را برای حداقل تهویه در زمستان مناسب می دانند، اما برخی دیگراز ACH برابر ۸ در دمای ۴/۴ درجه سانتی گراد  استفاده می کنند.

هرچه دمای محیط افزایش می یابد، حداقل نرخ تهویه مورد نیاز برای حفظ دمای محیط و سطح رطوبت کافی بالاتر می رود. در تابستان، هدف اصلی از تهویه، اطمینان از عملکرد تجهیزات خنک کننده طبیعی و مصنوعی در خروج گرمای بیش ازحد و جلوگیری از تجمع گرما در جایگاه است. به طور کلی، گاوهادر دمای بین ۴/۴ تا ۲۰درجه سانتی گراد در ناحیه آسایش دمایی هستند و متداول ترین نقطه شروع، برای کار کردن سیستم تهویه گاوداری، دمای ۲۰درجه سانتی گراد است ولی برخی از پرورش دهندگان به دلیل هزینه های بالای مرتبط با بروزتنش گرمایی، شروع به کار سیستم های تهویه را روی دمای ۱۸/۳درجه سانتی گراد تنظیم کرده اند.

شاخص عددی که نقش دما و رطوبت را با هم ترکیب می کند ومتداولترین معیار برای بروز تنش گرمایی درگاوهای شیری است، شاخص “THI”می باشد. THlمساوی با  6۸ نقطه ای است که گاوها معمولا علائم تنش گرمایی را نشان می دهند. یکی از مهم ترین عواملی که گاودارها در تهویه طبیعی کافی می توانند کنترل کنند، داشتن یک سالن کاملاً عایق بندی شده است. درهوای سرد، عایق بودن سالن سبب صرفه جویی درگرم کردن و حفظ درجه حرارت گرم در داخل سالن، بهبود “اثر دود” و جلوگیری از میعان می شود و در هوای گرم، سبب کاهش نفوذ گرمای حاصل از تابش مستقیم خورشید به داخل و اثرات همرفت می شود و میزان تهویه مورد نیاز برای حفظ یک محیط راحت برای گاو را کاهش می دهد.

امروزه تقرییا همه سیستم های تهویه گاوداری از نوع  مکانیکی جدید، روشی بینابین برای شرایط تابستان و زمستان را اعمال می کنند. سیستم تهویه مکانیکی از ترکییی از شاخص های دما و اخیرا رطوبت، سنسورها و سیستم های تنظیم کننده فن ها و منافذ دیوارهای جانبی در جهت اطمینان از اندازه کافی منافذ ورودی هوا در مراحل مختلف تهویه استفاده می کنند.

فن ها بایستی بر اساس سیستم کنترل کننده درجه حرارت در سالن، تنظیم شوند و همچنین فن ها و ورودی های هوا باید به طور مساوی توزیع گردند به طوری که الگوهای جریان هوا در بخش های مختلف جایگاه یکنواخت باشد. این عمل باید از طریق یک سیم کشی دقیق و کنترل دقیق روشن و خاموش شدن فن ها در فواصل مختلف، انجام شود. ظهور “درایوهای با فرکانس متغیر”(VFD) برای سیستم های تهویه طبیعی این امکان را فراهم کرد که یک تکنیک بینابین داشته باشند، به طوری که فن ها در زمستان هوا را با حداقل سرعت، ترکیب کرده و در تابستان برای خنک کردن، با سرعت بیشتری عمل کنند.

اطلا عات اندکی در مورد میزان تهویه هوا در هوای معتدل وجود دارد. توصیه می شود که سیستم تهویه را به ازاء هر ۲ درجه سانتی گراد اختلاف دما، درجه بندی کنیم. متداول ترین روش برای درجه بندی سیستم تهویه از زمستان تا تابستان، استفاده از شیب تابع خطی’ است اما این شیب تابع، معمولا به تعداد فن و نحوه سیم کشی آنها هنگام نصب بستگی دارد. هنگامی که حداقل و حداکثر میزان تهویه تعیین شد، برای تعیین مراحل مختلف، یک خط مستقیم بین آنها کشیده می شود. تعیین مراحل و درجه بندی ها و استفاده یا عدم استفاده از به پرورش دهنده، سازنده فن ها و طراح ساختمان بستگی دارد.

 سیستم تهویه گاوداری  با تغییر فصل دچار چالش های مختلف می شود به طور مثال چالش مهم در سالن های تهویه تونلی، اختلاف دما و رطوبت بین ورودی ها و خروجی های سالن است که خود تحت تاثیر طول سالن قرار دارد. طول سالن ها نباید بیش از ۱۸۳متر باشد، زیرا در سالن هایی با طول بیش از ۱۸۳متر می توان افت قابل توجهی را در کیفیت هوا به ویژه در زمستان مشاهده کرد. همین مشکل در جایگاه هایی با تهویه عرضی به دلیل عرض زیاد سالن ایجاد می شود.

سیستم های تهویه ترکییی بیشترین انعطاف پذیری را در فصول مختلف سال دارند، اما به دلیل ترکیب ۲یا چند سیستم

تهویه و همچنین نیاز به وجود دیوارهای جانبی در طول سالن، بیشترین هزینه نصب را به خود اختصاص می دهند. از آنجایی که دیوارهای جانبی را در موارد خاص می توان در این سیستم ها بازکرد، از آنها می توان تنها در شرایط اضطراری استفاده نمود (شکل ) .

در طول تابستان، سیستم ترکییی یک تهویه مکانیکی است که با فن های گردش هوا مکمل شده است تا هوای تازه و حداقل سرعت هوای خنک کننده  (MCAS) کافی را فراهم کند. با کاهش دما، سیستم مکانیکی سرعت تهویه خود را تا رسیدن به سطح سیستم تهویه طبیعی یا تهویه طبیعی مکمل شده، کاهش می دهد. در سیستم تهویه طبیعی مکمل شده، فن های مکنده خاموش هستند، اما یک سری ازفن های کلاهک دار روشن می مانند. بسته به نوع طراحی، فن های کلاهک دار با ۱تا ۲مرحله تهویه بیشتر، بیش از حداقل تهویه زمستانه را برای سالن ها پوشش می دهند.این سیستم ها در اقلیم هایی که دما در طول سال به طور قابل توجهی نوسان دارد، برتری دارند، اما برای مناطقی که دمای پایداری دارند مناسب نیستند (آب و هوای خشک یا مناطقی با آب و هوای معتدل در کل طول سال).

حفظ عملکرد سیستم های تهویه

 نگهداری از سیستم تهویه گاوداری  به اندازه طراحی  اولیه آن، مهم است. فن هایی با نگهداری ضعیف می توانند ۳۰تا ۵۰درصد بازده خود را از دست بدهند. سرویس فن ها صرفادر مواقع لزوم، می تواند برای گاودار پرهزینه و خطرناک باشد زیرا سرعت عملکرد تهویه و به دنبال آن تهویه ریز محیط استال را با مشکل مواجه می کند. سیستم های خنک کننده تبخیری با استفاده از پد مرطوب، نیاز به تعمیر و نگهداری قابل توجهی دارند، زیرا می توانند با رسوب عناصر آب به سرعت مسدود شوند. در فن ها، تسمه ها باید از نظر سفت بودن پره ها و دریچه ها از نظر مسدود شدن با گرد و غبار بررسی شوند. در حالت ایده آل، فن هایی که در تمام طول سال در گاوداری روشن هستند حداقل دو بار در سال و فن هایی که فقط تابستان روشن می شوند، حداقل یک بار در سال بایستی سرویس شوند.

هزینه سیستم های تهویه

 اطلاعات اندکی در مورد هزینه سیستم  تهویه گاوداری  در صنعت وجود دارد. در بررسی های انجام شده درباره میزان انرژی مصرف شده در گاوداری های شیری مشخص کردید که ۲۰ درصد از کل انرژی مصرفی در گاوداری ها به تهویه اختصاص دارد. هزینه های ساخت در بسیاری از طرح های مختلف تهویه، مشابه است. بنابراین، عوامل دیگر مانند اندازه گله، محل جایگاه، جهت سالن، نور، مدیریت کود و ترجیحات شخصی مالک باید بیش از هزینه های سرمایه گذاری هنگام ساخت و نصب سیستم تهویه در نظر گرفته شوند.

به طور کلی، استفاده از سیستم مکانیکی در سال تقریباهزینه ای دو برابر یک سیستم طبیعی و در آب و هوای گرم دو برابر آب و هوای سرد هزینه خواهد داشت ولی با متداول شدن فنهای با سرعت متغیر، می توان با تنظیم و بهینه سازی عملکرد آنها، هزینه های عملیاتی را کاهش داد. انتخاب فن مناسب گاوداری بیشترین تاثیر را در میزان هزینه سیستم های تهویه دارد و با رواج فن هایی با سرعت متغیر و قابل تنظیم، بازده تهویه را می توان افزایش داد.

خلاصه

طیف گسترده ای از سیستم های تهویه  می توانند یک محیط مناسب را برای گاو در یک سالن فراهم کنند، به شرطی که ۳ شاخص مهم زیر را داشته باشند:

1- تامین سرعت مناسب جریان هوا در ریز محیط استال (حداقل سرعت ا متر بر ثانیه)

 2- تبادل هوای کافی برای خروج موثر گرما، گازهای مضر و رطوبت از سالن (حداقل ACHبرابر با ۴ در زمستان و ACH

برابر با ۴۰ -۶۰در تابستان.)

3- دارای تکنیک انتقال هوای مناسب در تمام فصول سال پس از تامین این سه شاخص، سرویس فن ها حداقل دوبار در سال برای سیستم های تهویه ضروری است.

منبع

Mario, R. et.al. (2019). Ventilation System for Adult Dairy Cattle. University of Wisconsin.