Koelsysteem in stal met luchtwasser

Koelsysteem

In elke stal kan een koelsysteem onderdeel zijn van het ventilatiesysteem. Met het koelsysteem wordt tijdens warme dagen de inkomende lucht in de stal gekoeld. Er hoeft dan minder te worden geventileerd. Het koelen van de lucht gebeurt bijvoorbeeld met een warmtewisselaar. In deze wisselaar stroomt de ingaande lucht langs buizen waardoor water wordt gepompt. Als het water kouder is dan de lucht geeft de lucht warmte af aan het water.

Capaciteit luchtwasser

De capaciteit van de luchtwasser is afgestemd op het aantal dieren en de maximale ventilatiebehoefte per dier. Door gebruik van gekoelde ventilatielucht is de maximale ventilatie lager. Toch moet bij toepassing van koeling de luchtwasser zijn gedimensioneerd op de situatie zonder koeling.

Let op: Bij varkens wordt onderscheid gemaakt in type luchtinlaatsysteem. Wanneer de inkomende lucht direct bij de dieren komt, geldt al een lagere waarde voor de maximale ventilatie. Het is niet mogelijk om deze waarde nog verder te verlagen door toepassing van luchtkoeling.

Let op: Voor oktober 2013 was het mogelijk om de waarde voor de maximale ventilatie te halveren en daarmee de capaciteit van de luchtwasser. Dit kon alleen bij chemische luchtwassers. In een oude versie van adviezen van het Klimaatplatform werd verwezen naar de notitie 'Berekening van de minimale koelbehoefte om ventilatiecapaciteit met 50% te kunnen reduceren'. Deze verwijzing is vervallen. Op basis van onderzoeksgegevens is bepaald dat dit niet meer mogelijk is.

Achtergrondinformatie

De vracht aan ammoniak, geur en fijnstof (maar ook totaal stof) uit de stal blijft gelijk bij de toepassing van koeling. De concentratie neemt wel toe omdat minder wordt geventileerd. Bij een halvering van de ventilatiecapaciteit verdubbelt de concentratie in de lucht. Wanneer een luchtwasser minder lucht met een hogere concentratie krijgt aangeboden krijgt deze lucht meer tijd om te worden gereinigd in de luchtwasser. De verblijftijd is dan langer.

Als de luchtwasser een kleinere capaciteit heeft, dan zal het rendement voor de verwijdering van ammoniak worden gehaald. Voor de verwijdering van geur en fijnstof is dit niet zeker. Dit blijkt uit onderzoekgegevens. Deze onzekerheid geldt voor alle luchtwassystemen.

Ammoniakreductie biologische luchtwasser

Door een hogere ammoniakconcentratie in de lucht ontstaan meer zouten (ammonium, nitriet en nitraat) per m³ pakkingsmateriaal. Dit heeft tot gevolg dat er relatief veel spuiwater ontstaat.

Evenwicht

De verwachting is dat de stikstofconcentratie in het spuiwater gelijk zal zijn aan de situatie zonder koeling. Uitgangspunt is dat er een evenwicht is tussen de ammoniakconcentratie van de lucht die de luchtwasser verlaat en het waswater. Dit betekent dat de ammoniakconcentratie in de uitgaande lucht gelijk is. Bij de toepassing van luchtkoeling (hogere concentratie ingaande lucht) zal dan het rendement hoger zijn. Over dit evenwicht is meer te lezen in het onderzoek: Juhler et al, 2009, Distribution and Rate of Microbial Processes in an Ammonia‐Loaded Air Filter Biofilm. Applied and Environmental Microbiology 75(11): 3705–3713 en Melse et al, 2012. Biotrickling filter for the treatment of exhaust air from a pig rearing building: Ammonia removal performance and its fluctuations. Biosyst. Eng. 113(3): 242-252).

Stabiel aanbod

Uit onderzoek blijkt dat bij een stabiel aanbod van ammoniak ook de ammoniakverwijdering stabiel is. De capaciteit van de biomassa voor het omzetten van ammoniak wordt bepaald door de ammoniakvracht. En niet zozeer door de ammoniakconcentratie.

Uit onderzoek blijkt dat de biomassa zich aanpast aan een hogere ammoniakvracht. De biologische omzettingscapaciteit (kg ammoniak per kubieke meter waswater per uur) neemt toe. Wanneer de biomassa langere tijd meer ammoniak krijgt, blijkt de biologische activiteit verder toe te nemen. Het rendement voor de verwijdering van ammoniak zal even dalen, maar wordt daarna weer gehaald. Het is aannemelijk dat een zwaar belaste biologische luchtwasser nog steeds zijn ammoniakverwijderingsrendement haalt.

Over de manier waarop de microbiële populatie die verantwoordelijk is voor de ammoniakafbraak in een biologische wasser reageert op een variërend aanbod van ammoniak gaat het rapport: Ottosen, L.D.M. et al, 2011, Regulation of ammonia oxidation in biotrickling airfilters with high ammonium. Chemical Engineering Journal 167: 198–205).

Ammoniakreductie chemische luchtwasser

Chemische luchtwassers zijn minder gevoelig op de punten die hierboven genoemd staan bij de biologische luchtwasser.

Uit theoretisch rekenwerk van Agrotechnology & Food Innovations (inmiddels onderdeel van Wageningen UR Livestock Research) volgt dat een verhoging van de ammoniakconcentratie nauwelijks of geen invloed heeft op de capaciteit van het chemische luchtwassysteem (de omvang van het filterpakket). Voorwaarde is wel dat de procesomstandigheden goed zijn (voldoende lage pH, goed werkende regelingen en voldoende toe- en afvoer van waswater).

De bepalende factor voor de ammoniakverwijdering is de verblijftijd in de wasser. De verhouding van het luchtdebiet en de omvang van de wasser. Dit betekent dat bij een halvering van het ventilatiedebiet de omvang van de chemische luchtwasser (de grootte van het filterpakket) ook kan worden gehalveerd. De combinatie van luchtkoeling met een chemische luchtwasser heeft dan geen gevolgen voor de hoeveelheid ammoniak in de lucht na de luchtwasser.

Gecombineerde luchtwasser

Voor deze luchtwassers geldt hetzelfde als voor de biologische en chemische luchtwassers.