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Die Erfindung betrifft eine Stallabluftreinigungsvorrichtung, umfassend eine erste luftdurchlässige Abluftreinigungswand, welche aus einem offenporigen Material hergestellt ist, eine Befeuchtungseinrichtung, welche angeordnet und ausgebildet ist, um das offenporige Material der ersten Abluftreinigungswand mit einer Flüssigkeit zu befeuchten, eine Abluftaustrittsöffnung für gereinigte Abluft und einen Verbindungskanal, welcher die Abluftreinigungswand mit der Abluftaustrittsöffnung verbindet. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Stallabluft.
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Die Aufzucht und Haltung von Nutztieren in Stallhaltung erfordert ein gesundes Stallklima, welches gute Haltungsbedingungen für die in dem Stall gehaltenen Nutztiere sicherstellt. Zu diesem Zweck muss dem Stall ein bestimmtes Volumen an Frischluft pro Zeiteinheit zugeführt werden, um Sauerstoffverbrauch und Verschmutzung der Luft innerhalb des Stalls auszugleichen. Bekannt ist es, dem Stall durch entsprechende Frischluftfördereinrichtungen frische Luft aus der Umgebung des Stalles zuzuführen und die verbrauchte Luft durch Abluftaustrittsöffnungen abzuführen. Dabei wird grundsätzlich die Anordnung von Frischlufteinlass und Abluftauslass so angeordnet, dass sichergestellt ist, dass die austretende Abluft nicht erneut durch den Frischlufteinlass in den Stall eintreten kann. Alternativ oder zusätzlich ist es bekannt, die Abluft aus dem Stall durch Abluftfördereinrichtungen abzuziehen und nach außen zu befördern und hierbei dann Frischluft durch Frischlufteinlässe, beispielsweise Frischlufteinlasskamine in den Stall zuzuführen.
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Stallabluft weist regelmäßig einen Verschmutzungsgrad auf, der der Umgebung nicht ohne Weiteres zugeführt werden sollte. In vielen Ländern ist die zulässige Konzentration an Schadstoffen in Stallabluft geregelt und die Betreiber von Nutztierställen sind gehalten, sicherzustellen, dass keine Schadstoffe oder Schadstoffkonzentrationen oberhalb eines vorbestimmten Grenzwertes aus dem Stall mit der Abluft austreten. Insbesondere ist dabei die Belastung der Stallabluft mit Staubanteilen und die Belastung der Stallluft mit Ammoniakanteilen zu berücksichtigen und zu reduzieren.
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Zur Reduktion der Schadstoffkonzentration in der Stallabluft ist es bekannt, Abluftreinigungsvorrichtungen der vorgenannten Art einzusetzen. Diese können beispielsweise aus mehreren, dezentral angeordneten Abluftreinigungsvorrichtungen bestehen, in denen jeweils ein Anteil der gesamten aus dem Stall abgeführten Abluft gereinigt und dann abgeführt wird. Weiterhin ist es bekannt, die Stallabluft mit einer zentral angeordneten Abluftreinigungsvorrichtung zu reinigen und deren Schadstoffkonzentration so weit zu verringern, dass die Stallabluft die vorgegebenen Grenzwerte unterschreitet. Solche zentralen Abluftreinigungsvorrichtungen umfassen typischerweise zumindest eine Abluftreinigungswand, die sich beispielsweise über eine Stirnwand oder einen Teil einer Wand des Stalles erstreckt oder die in einem Nebenraum benachbart zum Stall angeordnet ist und der die Abluft durch Abluftkanäle zugeführt wird. Die Abluftreinigungswand ist aus einem offenporigen Material aufgebaut. Durch diese Abluftreinigungswand wird die zu reinigende Abluft gefördert und Schadstoffanteile wie Staubpartikel oder andere chemische Belastungen in der Abluft werden in den Poren der porösen Wand zurückgehalten. Dabei ist es insbesondere bekannt, die offenporige Abluftreinigungswand mit einer Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Wasser, zu befeuchten. Das Wasser führt einerseits zu einer erhöhten Filterwirkung der Abluftreinigungswand und führt andererseits die in den Poren der Abluftreinigungswand gesammelten Partikel aufgrund seines schwerkraftbedingten Abflusses nach unten ab, erlaubt folglich eine fortlaufende Reinigung der Poren der Abluftreinigungswand.
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Abluftreinigungsvorrichtungen sind grundsätzlich in Form ein- oder mehrstufiger Reinigungseinrichtungen bekannt. Neben der zuvor erläuterten Reinigung durch ein offenporiges, gegebenenfalls mit Reinigungsflüssigkeit benetztes Material ist es weiterhin bekannt, in einer zweiten Reinigungsstufe den Ammoniakgehalt zu reduzieren, indem eine mit einer chemischen Reinigungsflüssigkeit benetzte offenporige Wand der ersten Abluftreinigungswand nachgeschaltet wird und hier in einem Kreislauf der Reinigungsflüssigkeit Ammoniak aus der Stallabluft herausgefiltert wird. In bestimmten Ausführungsformen ist es auch bekannt, lediglich eine Abluftreinigungswand mit einer solchen Ammoniakfilterung vorzusehen und die erste Abluftreinigungswand wegzulassen. In diesem Fall wird die Reinigung der Abluft von Staubpartikeln und von Ammoniak in einer einzigen Stufe durchgeführt. Schließlich ist es weiterhin bekannt, eine weitere Abluftreinigungsstufe vorzusehen, die die Geruchsbelastung durch die Abluft reduziert. Hierzu kommen insbesondere Abluftreinigungsstufen zum Einsatz, die gebrochenes Wurzelholz umfassen, welches von der Abluft durchströmt werden muss und hierbei eine wirksame Geruchsminderung herbeiführt.
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Abluftreinigungsvorrichtungen der vorgenannten Bauart führen zu einer signifikanten Verbesserung der Luftqualität der aus dem Stall abgeführten Abluft. Allerdings stellen die Abluftreinigungsvorrichtungen für den Benutzer bzw. Betreiber eines Stalles eine erhebliche Mehrbelastung dar. Zum einen wird für den Vorgang der Abluftreinigung Energie benötigt, was primär daherrührt, dass durch die Abluftreinigungsstufen Strömungswiderstände in der Strömungsführung der Abluft aus dem Stall entstehen, die durch entsprechende Fördereinrichtungen kompensiert werden müssen. Zum anderen erfordern die in der Abluftreinigungsvorrichtung aufgefangenen Schadstoffe eine Aufbereitung und gegebenenfalls eine Zufuhr von Frischwasser, wodurch wiederum einerseits apparativer und konstruktiver Aufwand erforderlich wird, um diese Aufbereitung verfahrenstechnisch umzusetzen. Auch hier tritt durch entsprechend erforderliche chemische Prozesse, mechanische Medienführung und dgl. zusätzlicher Einsatz von Ressourcen auf.
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Schließlich erfordert eine Abluftreinigungsvorrichtung grundsätzlichen Investitionsaufwand im Zuge ihrer Installation, die auf die Betriebsdauer im Rahmen der gesamten Bewirtschaftung des Stalles vom Betreiber des Stalles umzulegen ist.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Abluftreinigungsvorrichtung bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile überwindet oder zumindest verringert. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Abluftreinigungsvorrichtung bereitzustellen, welche in wirtschaftlicherer Weise betrieben werden kann als bekannte Abluftreinigungsvorrichtungen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Stallabluftreinigungsvorrichtung der vorgenannten Art erreicht, welche sich durch einen Luft-Luft-Wärmetauscher auszeichnet, mit einem Primärlufteingang, der mittels eines Luftkanals mit dem Verbindungskanal strömungstechnisch in Verbindung steht zur Zufuhr von Abluft aus dem Verbindungskanal zum Primäreinlufteingang, einem Primärluftausgang zur Abfuhr von Abluft aus dem Luft-Luft-Wärmetauscher, einem Sekundärfrischlufteingang, der in strömungstechnischer Verbindung mit Umgebungsluft steht, einem Sekundärluftausgang, der mit einem Strömungskanal in Verbindung steht zur Einleitung der aus dem Luft-Luft-Wärmetauscher austretenden erwärmten Frischluft in den Stall und einer Wärmetauscherfläche zur Übertragung von Wärme aus der Abluft an die Frischluft.
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Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Reinigung von Stallabluft, mit den Schritten: Reinigen der Stallabluft mittels einer luftdurchlässigen Abluftreinigungswand, welche aus einem offenporigen Material hergestellt ist, Befeuchten des offenporigen Materials der Abluftreinigungswand mit einer Flüssigkeit, Abführen der gereinigten Stallabluft durch eine Abluftaustrittsöffnung, bei dem weiterhin die Schritte durchgeführt werden: Zuführen der Stallabluft aus einem in Strömungsrichtung hinter der Abluftreinigungswand liegenden Bereich zu einem Primärlufteingang eines Luft-Luft-Wärmetauschers, Abführen der Abluft aus einem Primärluftausgang des Luft-Luft-Wärmetauschers, Zufuhr von Frischluft aus der Umgebung des Stalls zu einem Sekundärfrischlufteingang, Übertragen von Wärme aus der Stallabluft an die Frischluft innerhalb des Luft-Luft-Wärmetauschers und Zuführen der erwärmten Frischluft über einen Sekundärfrischluftausgang in den Stall.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Abluftreinigungsvorrichtung in vorteilhafter Weise für eine höhere Wirtschaftlichkeit weitergebildet, indem deren Energieverbrauch summarisch verbessert wird. Hierbei wird erfindungsgemäß von einer Herangehensweise, die auf eine Verbesserung des Wirkungsgrades durch Reduktion der Strömungswiderstände, Erhöhung der Reinigungseffizienz oder eine apparative oder systembezogene Verbesserung der Abluftfördereinrichtungen verzichtet wird und stattdessen die in der gereinigten oder teilgereinigten Abluft noch beinhaltete Wärme dazu genutzt wird, dem Stall zugeführte Frischluft zu erwärmen. Die Erfindung nutzt hierbei den indirekten Effekt, dass durch die hierdurch erzielte Energieeinsparung bezüglich der Energie, die für die Heizung des Stalls notwendig wäre, ein insgesamter wirtschaftlicher Vorteil für den Stallbetrieb entsteht, der der Abluftreinigungsvorrichtung zuzurechnen ist. Dabei wird der zusätzliche Effekt genutzt, dass durch den Umstand, dass die Abluft hinter der ersten Abluftreinigungswand abgezweigt wird, hier dem Luft-Luft-Wärmetauscher weitestgehend partikelfreie Abluft zugeführt werden kann, wodurch die Gefahr der Verschmutzung der Primärseite des Wärmetauschers wesentlich verringert wird und folglich auch diesbezüglich ein wirtschaftlicher Betrieb der Abluftreinigungsvorrichtung mit Luft-Luft-Wärmetauscher ermöglicht wird.
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Grundsätzlich ist zu verstehen, dass die Abluftreinigungsvorrichtung bzw. das Abluftverfahren so ausgebildet sein kann, dass die gesamte aus dem Stall abgezogene Abluft dem Luft-Luft-Wärmetauscher zugeführt werden kann oder nur ein Anteil dieser Abluft. Ob die gesamte Abluft oder ein Anteil und in diesem Fall wie groß dieser Anteil der Abluft ist, der dem Wärmetauscher zugeführt wird, kann insbesondere auch aufgrund des Verschmutzungsgrades der Abluft gesteuert bzw. geregelt werden. Dabei ist insbesondere zu berücksichtigen, dass die dem Wärmetauscher zugeführte Abluft nicht an gleicher Stelle wieder in die Abluftreinigungsvorrichtung eingeführt werden kann, ohne dass hierdurch entweder aufwändige Luftführungsvorrichtungen notwendig wären oder aber eine den Gesamtwirkungsgrad herabsetzende Vermischung der Abluft vor und hinter dem Wärmetauscher erfolgen würde. Es ist daher insgesamt vorteilhaft, die dem Luft-Luft-Wärmetauscher zugeführte Abluft, nachdem sie den Wärmetauscher durchlaufen hat, unmittelbar der Umgebung zuzuführen oder aber einer späteren Stufe als derjenigen, aus der die Abluft entnommen wurde, wieder zur weiteren Reinigung zuzuführen. In beiden Fällen wird aber dieser Teil der Abluft einer geringer wirksamen Reinigung unterzogen, so dass hierdurch der Verschmutzungsgrad der aus der Abluftreinigungsvorrichtung austretenden Luft insgesamt verschlechtert wird. Diese Verschlechterung kann insbesondere dann in Kauf genommen werden, wenn die Verschmutzungsgrade der austretenden Luft ohnehin weit unterhalb des angestrebten oder zusätzlichen Grenzwertes liegen oder wenn der höher verschmutzte Anteil aus dem Wärmetauscher summarisch mit einem niedriger verschmutzten Anteil der Abluft, welche die Abluftreinigungsstufen vollständig durchläuft, vermischt wird und die beiden Abluftanteile dann summarisch den angestrebten oder vorgeschriebenen Grenzwert unterschreiten. Um dies sicherzustellen, kann folglich insbesondere eine Luftmengensteuerungsvorrichtung vorgesehen sein, die mittels einer Steuerungseinrichtung den Anteil der dem Luft-Luft-Wärmetauscher zugeführten Abluft in Abhängigkeit von einem mittels Sensor erfassten Verschmutzungsgrades der Abluft steuert bzw. regelt.
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Die erfindungsgemäß verwendete Abluftreinigungswand kann insbesondere aus einem offenporigen Kunststoffmaterial hergestellt sein, beispielsweise einem geschäumten Kunststoff oder einem aus mehreren sphärischen, miteinander verpressten Körpern bestehenden Material. Die Befeuchtungseinrichtung kann solcherart ausgebildet sein, dass sie durch ein flächiges Besprühen der Abluftreinigungswand dieser die Feuchtigkeit gleichmäßig verteilt zuführt oder auch vorzugsweise solcherart ausgeführt sein, dass die Flüssigkeit von oben in die Abluftreinigungswand eingeführt wird und schwerkraftbedingt durch die Abluftreinigungswand hindurchsickert. Die Befeuchtungseinrichtung kann insbesondere auch als Kreislauf für die Reinigungsflüssigkeit ausgebildet sein, wobei in den Kreislauf gegebenenfalls Filter und Aufbereitungsanlagen integriert sind, um die Flüssigkeit vor der Abgabe aus der Befeuchtungseinrichtung auf die Abluftreinigungswand zu filtern bzw. aufzubereiten und Schadstoffe daraus zu entfernen. Die Flüssigkeit kann insbesondere Wasser sein, weiter vorzugsweise kann die Flüssigkeit aber auch mit Reinigungsstoffen versetzt sein, um bestimmte Schadstoffe aus der Abluft herauszufiltern, chemisch zu binden oder in unschädliche Stoffe durch eine Reaktion umzuwandeln.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Stallabluftreinigungsvorrichtung fortgebildet durch eine stromabwärts von der ersten Abluftreinigungswand und stromaufwärts von der Abluftaustrittsöffnung angeordnete zweite Abluftreinigungswand und eine zweite Befeuchtungseinrichtung, welche angeordnet und ausgebildet ist, um das offenporige Material der zweiten Abluftreinigungswand mit einer Flüssigkeit zu befeuchten und der Primärlufteingang steht mittels des Luftkanals mit dem Verbindungskanal zwischen der ersten und der zweiten Abluftreinigungswand in Verbindung. Durch eine zweite Abluftreinigungswand wird ein höherer Reinigungsgrad für die Abluft erreicht. Die zweite Abluftreinigungswand kann dabei vorzugsweise insbesondere baugleich oder zumindest ähnlich mit der ersten Abluftreinigungswand ausgeführt sein oder sie kann aus einem feinporigeren Material bestehen. Die zweite Abluftreinigungswand kann insbesondere dafür ausgebildet sein, um bestimmte chemische Schadstoffe aus der Abluft herauszufiltern. Erfindungsgemäß wird der Abluftanteil, der aus dem Verbindungskanal abgezweigt wird, strömungstechnisch zwischen der ersten und zweiten Abluftreinigungswand abgezweigt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die Abluft in diesem Fall bereits von Staubpartikeln und zahlreichen Schadstoffen durch die erste Abluftreinigungswand gereinigt ist und folglich keine maßgebliche Verschmutzung des Wärmetauschers mehr verursachen kann, zugleich aber der durch die erste und zweite Abluftreinigungswand auftretende Kühlungseffekt der Abluft nur teilweise eine Kühlwirkung auf die Abluft bewirkt hat und folglich noch signifikante Wärme in der Abluft enthalten ist. Bei dieser Ausführungsform kann die aus dem Wärmetauscher austretende Abluft unmittelbar an die Umgebung abgegeben werden, ohne dass eine weitere Reinigungsvorrichtung durchlaufen wird. Alternativ hierzu kann die Abluft auch einer separaten Reinigungsvorrichtung zugeführt werden, um sie nach durch Durchlaufen des Wärmetauschers zu reinigen.
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Die erfindungsgemäße Stallabluftreinigungsvorrichtung kann weiter fortgebildet werden durch eine strömungstechnisch zwischen der ersten Abluftreinigungswand und der Abluftaustrittsöffnung angeordnete zweite Abluftreinigungswand und eine Steuerungsvorrichtung, welche mit einem Sensor zu Erfassung des Verschmutzungsgrades der Abluft signaltechnisch in Verbindung steht und die weiterhin ausgebildet, um eine Luftleitvorrichtung solcherart anzusteuern, dass bei einem unterhalb eines Grenzwerts liegenden Verschmutzungsgrad der Abluft die dem Luft-Luft-Wärmetauscher zugeführte Abluft aus dem Verbindungskanal zwischen der ersten und der zweiten Abluftreinigungswand entnommen wird und bei einem oberhalb des Grenzwerts liegenden Verschmutzungsgrad der Abluft die dem Luft-Luft-Wärmetauscher zugeführte Abluft aus dem Verbindungskanal zwischen der der zweiten Abluftreinigungswand und der Abluftaustrittsöffnung entnommen wird.
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Diese Fortbildungsform erreicht in vorteilhafter Weise, dass einerseits in jedem Belegungs- und Betriebszustand des Stallgebäudes, aus dem die Abluft gereinigt wird, die maximale Wärme aus der Abluft mittels des Wärmetauschers entnommen wird, zugleich aber bei hohen Verschmutzungsgraden der Abluft eine ausreichende Reinigung der Abluft erfolgt. Dies wird realisiert, indem bei einem geringen Verschmutzungsgrad der Abluftanteil für den Wärmetauscher hinter der ersten Abluftreinigungswand, aber vor der zweiten Abluftreinigungswand abgezogen wird und folglich Abluft für den Wärmetauscher verwendet wird, die lediglich eine Reinigungsstufe durchlaufen hat, jedoch noch eine erhebliche Menge an Wärme aufweist. In dem Fall allerdings, in dem die Abluft erheblich verschmutzt ist und folglich einer zweifachen Reinigung unterzogen werden muss, wird die Abluft erst strömungstechnisch hinter der zweiten Abluftreinigungswand abgezweigt und dem Wärmetauscher zugeführt. In diesem Fall ist sichergestellt, dass auch die den Wärmetauscher verlassende Abluft ausreichend gereinigt ist, wobei eine zusätzliche Abkühlung dieser Abluft in der zweiten Reinigungsstufe in Kauf genommen wird.
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Grundsätzlich ist zu verstehen, dass die wahlweise Abzweigung der Abluft hinter der ersten oder hinter der zweiten Abluftreinigungswand kombiniert werden kann mit einer Steuerung oder Regelung des Volumenanteils der für den Wärmetauscher abgezweigten Abluft. Grundsätzlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Anteil der Abluft den Wärmetauscher durchläuft und nur in bestimmten Betriebssituationen die gesamte Abluft durch den Wärmetauscher geleitet wird, beispielsweise dann, wenn nahezu keine Schadstoffbelastung der Abluft vorliegt. Im Bedarfsfall ist dabei vorgesehen, dass die aus dem Wärmetauscher austretende Abluft ohne eine weitere Reinigung in die Umgebung abgegeben werden kann, da sie entweder für sich oder aber in summarischer Betrachtung mit der anderen, aus der Stallabluftreinigungsvorrichtung austretenden Abluft die vorgegebenen Grenzwerte unterschreitet.
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Weiterhin ist zu verstehen, dass die Luftleitvorrichtung und die Steuerungseinrichtung ausgebildet sein können, um in Abhängigkeit des Sensorsignals einen Teil der dem Wärmetauscher zugeführten Abluft vor der zweiten Abluftreinigungswand abzuziehen und einen anderen Teil vor der zweiten Abluftreinigungswand abzuziehen, um so den vorgeschriebenen Grenzwert einzuhalten.
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Die erfindungsgemäße Stallabluftreinigungsvorrichtung kann weiter fortgebildet werden durch eine strömungstechnisch zwischen der ersten Abluftreinigungswand und der Abluftaustrittsöffnung angeordnete zweite Abluftreinigungswand und eine strömungstechnisch zwischen der zweiten Abluftreinigungswand und der Abluftaustrittsöffnung angeordnete dritte Abluftreinigungswand, welche ausgebildet ist, um geruchswirksame Stoffe aus der Abluft zu filtern oder in geruchsneutrale Stoffe zu wandeln, insbesondere eine mit gebrochenem Wurzelholz gefüllte Wand, wobei vorzugsweise weiter vorgesehen ist, dass der Primärlufteinlass des Luft-Luft-Wärmetauscher mit dem Verbindungskanal zwischen der ersten und zweiten Abluftreinigungsvorrichtung in Verbindung steht und der Primärluftauslass mit dem Verbindungskanal zwischen der zweiten und dritten Abluftreinigungsvorrichtung in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform ist die Stallabluftreinigungsvorrichtung aus insgesamt drei Reinigungsstufen aufgebaut, nämlich der ersten bis dritten Abluftreinigungswand. In diesem Fall ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die dem Wärmetauscher zugeführte Abluft strömungstechnisch hinter der ersten Abluftreinigungswand abgezweigt wird und dann strömungstechnisch hinter der zweiten Abluftreinigungswand wieder eingeführt wird, um dann die dritte Abluftreinigungswand zu durchlaufen. In diesem Fall wird durch die zweite Abluftreinigungswand eine Strömungsführungswirkung erzielt und die Abluft der Warm- und der Kaltseite des Wärmetauschers voneinander getrennt, so dass keine den Wirkungsgrad verschlechternde Durchmischung der Kalt- und Warmluft erfolgt. Zugleich wird durch die zweifache Reinigungsstufe für die den Wärmetauscher durchlaufende Abluft und die dreifache Reinigungsstufe für die sonstige Abluft eine für übliche Betriebszustände ausreichende Reinigungswirkung der gesamten Abluft erreicht und es kann ein hoher Anteil der Abluft durch den Wärmetauscher geleitet werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine stromabwärts von dem Primärluftausgang angeordnete Wärmetauscherabluftreinigungseinrichtung vorgesehen, welche als von der ersten, zweiten und dritten Abluftreinigungswand verschiedene Baueinheit ausgeführt ist wobei die Wärmetauscherabluftreinigungseinrichtung dem Reinigungsprinzip und -zweck der zweiten und/oder dritten Abluftreinigungswand entspricht oder integral mit der ersten, zweiten oder dritten Abluftreinigungswand ausgebildet ist, und die Führung der Abluft aus dem Primärluftausgang strömungstechnisch abgetrennt ist von der Führung der übrigen Abluft durch die erste, zweite bzw. dritte Abluftreinigungswand.
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Mit dieser Ausführungsform wird eine zusätzliche Reinigungsmöglichkeit der Abluft bereitgestellt, die aus dem Wärmetauscher austritt. Diese Reinigungsmöglichkeit kann zum Zwecke der vollständigen Abluftreinigungswirkung aus denjenigen Stufen bestehen, welche die Abluft hinter der Abzweigungsstelle zum Wärmetauscher noch durchlaufen hätte, so dass die aus der Abluftreinigungsvorrichtung austretende Abluft einen gleichen Reinigungsgrad aufweist, unabhängig davon, ob sie den Wärmetauscher durchlaufen hat oder nicht. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Wärmetauscherabluftreinigungseinrichtung nur eine Stufe oder auch eine andersartige Reinigungsstufe aufweist, welche die den Wärmetauscher durchlaufende Abluft zusätzlich reinigt, um hierdurch die vorgeschriebenen Grenzwerte einhalten zu können. Die Wärmetauscherabluftreinigungseinrichtung kann dabei als verschiedene Baueinheit ausgeführt sein, d. h. sie kann separat und unabhängig von den Abluftreinigungswänden der Stallabluftreinigungsvorrichtung ausgeführt sein und folglich auch bautechnisch unabhängig von diesen angeordnet werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass eine gezielte Abluftführung möglich wird, die berücksichtigt, dass die abgeführte Abluft in möglichst keinem Betriebszustand mit der in den Stall eingezogenen Frischluft, die den Wärmetauscher durchläuft, vermischt werden sollte. Alternativ kann die Wärmetauscherabluftreinigungseinrichtung aber auch integral mit der ersten, zweiten oder dritten Abluftreinigungswand ausgebildet sein. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Abluft aus dem Wärmetauscher strömungstechnisch abgetrennt ist von der Führung der übrigen Abluft durch diese Abluftreinigungswände. Diese Bauweise weist konstruktive Vorteile auf, da hierzu keine zusätzliche Reinigungseinrichtung aufgebaut, montiert und gewartet werden muss.
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Noch weiter ist vorteilhaft vorgesehen, dass die erste Abluftreinigungswand eine erste Sammelvorrichtung für die ihr zugeführte Reinigungsflüssigkeit aufweist und/oder die zweite Abluftreinigungswand eine zweite Sammelvorrichtung für die ihr zugeführte Reinigungsflüssigkeit aufweist und die Kondensationsflüssigkeit, die auf der Primärseite des Luft-Luft-Wärmetauschers auftritt, mittels einer Sammelvorrichtung aufgefangen wird und der ersten oder zweiten Sammelvorrichtung zugeführt wird. Mit dieser Ausführungsform wird ein Reinigungseffekt genutzt, der durch die Kondensation möglich wird, die bei Abkühlung der Abluft in dem Wärmetauscher auftritt. Die Kondensationsflüssigkeit wirkt regelmäßig filternd auf die Abluft und enthält zudem Schadstoffe, die frühzeitig innerhalb der Abluft kondensieren. Dadurch kann im Wärmetauscher selbst eine Reinigungswirkung für die Abluft erzielt werden und folglich das Fehlen einer Abluftreinigungsstufe teilweise oder vollständig kompensiert werden. Die solcherart gesammelte Kondensationsflüssigkeit kann insbesondere aufgefangen wenden und einer Sammelvorrichtung der ersten oder zweiten Abluftreinigungswand zugeführt werden. Auf diese Weise wird eine Aufbereitung der schadstoffbelasteten Kondensationsflüssigkeit in dem Wasserkreislauf der ersten oder der zweiten Abluftreinigungswand erzielt. Dies vermeidet die Notwendigkeit, hierzu eine separate Aufbereitungseinrichtung bereitstellen zu müssen.
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Schließlich kann die erfindungsgemäße Stallabluftreinigungsvorrichtung weiter fortgebildet werden durch einen ersten Sensor zur Erfassung der Schadstoffkonzentration in der aus der Abluftreinigungsvorrichtung austretenden Abluft, einen zweiten Sensor zur Erfassung der Schadstoffkonzentration in der aus dem Luft-Luft-Wärmetauscher austretenden Abluft und eine Luftsteuerungseinrichtung zur Steuerung des Abluftvolumens, welches aus dem Verbindungskanal dem Luft-Luft-Wärmetauscher zugeführt wird und/oder welche ausgebildet ist um den Ort der Entnahme der Abluft aus dem Verbindungskanal zu steuern, und eine Regelungsvorrichtung, welche signaltechnisch mit dem ersten und zweiten Sensor und der Luftsteuerungseinrichtung verbunden und ausgebildet ist, um die Luftsteuerungseinrichtung solcherart anzusteuern, dass die Summe der mittels des ersten und zweiten Sensors erfassten Schadstoffe unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes liegt.
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Diese Ausführungsform ermöglicht eine Steuerung der Stallabluftreinigungsvorrichtung in solcher Weise, dass zu jedem Betriebspunkt und Betriebszeitpunkt sichergestellt ist, dass die vorgeschriebenen Grenzwerte der Schadstoffbelastung in der austretenden Abluft eingehalten werden. Zugleich wird mit dieser Ausführungsform sichergestellt, dass ein maximal möglicher Anteil an warmer Abluft den Wärmetauscher durchläuft und folglich die Wirtschaftlichkeit der Stallabluftreinigungsvorrichtung maximiert. Dabei geht die Fortbildung grundsätzlich von der Möglichkeit aus, dass die den Wärmetauscher durchlaufende Abluft nicht mehr oder nicht mehr vollständig gereinigt wird und folglich gegenüber der übrigen Abluft eine höhere Schadstoffkonzentration aufweist. Die Fortbildung folgt dem Prinzip, dass diese höhere Schadstoffkonzentration durch eine entsprechend niedrigere Schadstoffkonzentration, also eine Schadstoffkonzentration, die um einen bestimmten Betrag unterhalb der vorgeschriebenen Grenzwerte liegt, kompensiert wird, wenn die summarische Schadstoffbelastung oder Schadstoffkonzentration der Abluft zu betrachten und einzuhalten ist. Dabei ist grundsätzlich zu verstehen, dass der erste und zweite Sensor innerhalb des Abluftstroms aus dem Wärmetauscher bzw. der übrigen Abluft angeordnet sein kann und hierzu insbesondere jeweils ein Sensor oder aber auch mehrere Sensoren zur Erfassung mehrerer Schadstoffe bereitgestellt werden können. In anderen Ausführungsformen kann aber auch ein einziger Sensor anstelle des ersten und zweiten Sensors vorgesehen sein, beispielsweise ein Sensor, der im Eintrittsbereich der Abluft in die Stallabluftreinigungsvorrichtung angeordnet ist und die Schadstoffbelastung der eintretenden Abluft erfasst. Bei bekanntem Reinigungsgrad der Abluftreinigungsstufen kann aus einem solchen isolierten Schadstoffmesswert dann ebenfalls eine Steuerung des für den Wärmetauscher vorgesehenen Anteils von Abluft und/oder dessen Entnahmestelle ausgeführt werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verwendung eines Luft-Luft-Wärmetauschers zum Erhöhen des Wirkungsgrades einer Stallabluftreinigungsvorrichtung, indem der Luft-Luft-Wärmetauscher solcherart angeordnet wird, dass ein Anteil der Stallabluft hinter einer ersten oder zweiten Reinigungsstufe der Stallabluftreinigungsvorrichtung abgezweigt und der Primärseite des Luft-Luft-Wärmetauschers zugeführt wird und auf der Sekundärseite dem Luft-Luft-Wärmetauscher Frischluft aus der Umgebung zugeführt wird, in dem Luft-Luft-Wärmetauscher erwärmt wird und die erwärmte Frischluft dem Stall zugeführt wird. Mit dieser Verwendung wird ein besonders vorteilhafter Einsatz eines Luft-Luft-Wärmetauschers in Verbindung mit einer Abluftreinigungswandanordnung für Ställe vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, einerseits eine wirtschaftliche Nutzung der in der Abluft enthaltenen Wärme umzusetzen, zugleich aber den Wartungsaufwand für den hierzu eingesetzten Wärmetauscher verringert, indem ihm partiell oder vollständig gereinigte Abluft zugeführt wird und des Weiteren durch Kondensations- und Filtereffekte in dem Wärmetauscher eine Reinigungswirkung auf die diesem zugeführte Abluft umsetzt.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beiliegenden Figur erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Seitenansicht eines Teils eines Stallgebäudes mit einer erfindungsgemäßen Abluftreinigungsvorrichtung.
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Das mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Abluftreinigungsvorrichtung ausgerüstete Stallgebäude 10 wird durch eine Seitenwand 11, eine Bodenfläche 12 und ein Dach 13 begrenzt. Gezeigt ist ein Ausschnitt des Stallgebäudes und es ist zu verstehen, dass das Stallgebäude durch weitere drei Seitenwände für eine rechteckige Grundfläche allseits begrenzt wird und einen umschlossenen Raum darstellt.
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Im Stallgebäude 10 sind mehrere Absaugöffnungen 20a, b angeordnet, die strömungstechnisch mit einem Absaugkanal 21 in Verbindung stehen. Der Absaugkanal 21 verläuft horizontal und oberhalb des Tierhaltungsbereichs im Stallgebäude und erstreckt sich durch eine Öffnung in der Seitenwand 11 in einen Nebenraum 30. Nach Durchlaufen der Seitenwand 11 knickt der Absaugkanal 21 vertikal nach unten ab und mündet in eine Auslassöffnung 22. In einem strömungstechnisch vor der Auslassöffnung 22 gelegenen Bereich des vertikal verlaufenden Abschnitts des Absaugkanals 21 ist eine Luftfördereinrichtung 23 angeordnet. Der Betrieb der Luftfördereinrichtung erzeugt einen Unterdruck im Absaugkanal 21 und führt dadurch Luft aus dem Stallinnenraum der Auslassöffnung 22 zu.
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Die Seitenwand 11 begrenzt weiterhin den Nebenraum 30 des Stallgebäudes 10. In diesem Nebenraum 30 ist die Abluftreinigungsvorrichtung angeordnet. Der Nebenraum 30 wird ebenfalls durch eine weitere Seitenwand 31, einen Boden 32 und ein Dach 33 begrenzt.
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Durch den Boden 32 und eine horizontal verlaufende Zwischendecke 34 wird ein Abluftführungskanal 35 gebildet. In dem Abluftführungskanal ist eine erste Abluftreinigungswand 40 und eine zweite Abluftreinigungswand 50 angeordnet. Die Abluftreinigungswände 40, 50 erstrecken sich vertikal in solcher Weise, dass die Abluft, die aus der Austrittsöffnung 22 austritt, durch die erste Abluftreinigungswand vollständig hindurchtreten muss.
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Eine Befeuchtungseinrichtung 41 ist in Strömungsrichtung vor der ersten Abluftreinigungswand angeordnet und sprüht einen feinen Wassernebel in Richtung der ersten Abluftreinigungswand 40. Das vor der ersten Abluftreinigungswand herabtropfende Wasser und das aus der ersten Abluftreinigungswand nach unten austretende Wasser wird in einem Auffangbecken 42 aufgefangen und einer Filter- und Aufbereitungsanlage zugeführt. Nach Filterung und Aufbereitung wird das Wasser erneut durch die Wassersprühvorrichtung 41 versprüht.
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Die zweite Abluftreinigungswand 50 verläuft parallel und beabstandet in Strömungsrichtung hinter der ersten Abluftreinigungswand 40. Zwischen der ersten und zweiten Abluftreinigungswand ist ein erster Abluftabzugskanal 60 angeordnet, der sich durch die Zwischendecke 34 erstreckt und dessen Einlassöffnung knapp unterhalb der Zwischendecke 44 mündet.
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Der erste Abluftabzugskanal 60 knickt nach einem vertikalen Verlauf ab der Einlassöffnung 61 in einen horizontalen Verlauf ab und mündet in einen zweiten Abluftabzugskanal 62. Der zweite Abluftabzugskanal 62 verläuft senkrecht und erstreckt sich ebenfalls durch die Zwischendecke 34. Die Einlassöffnung 63 des zweiten Abluftabzugskanals mündet ebenfalls knapp unterhalb der Zwischendecke 34 und in Strömungsrichtung hinter der zweiten Abluftreinigungswand 50.
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Im Bereich der Einmündung des ersten Abluftabzugskanals 60 in den zweiten Abluftabzugskanal 62 ist eine schwenkbare Luftleitklappe 64 angeordnet. Die Luftleitklappe 64 ist um eine Schwenkachse 65 schwenkbar gelagert und kann wahlweise die Einmündungsöffnung des Abluftabzugskanals 60 in den Abluftabzugskanal 62 verschließen oder den Abluftabzugskanal 62 in Strömungsrichtung vor dieser Einmündung verschließen. Weiterhin kann die Luftleitklappe 63 in eine zwischen diesen beiden Endpositionen liegende Zwischenposition verschwenkt werden, wie dargestellt. Durch die Luftleitklappe wird es somit möglich, entweder ausschließlich Abluft aus der Ablufteinlassöffnung 61 oder ausschließlich Abluft aus der Ablufteinlassöffnung 63 in den Abluftabzugskanal 62 einzuführen oder ein durch die Position der Luftleitklappe bestimmtes Mischverhältnis aus Abluft aus den Ablufteinlassöffnungen 61 und 63.
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In Strömungsrichtung hinter der Zusammenführung des Abluftabzugskanals 60 und Abluftabzugskanals 62 mündet der Abluftabzugskanal 62 in einen Luft-Luft-Wärmetauscher 70. Die dem Wärmetauscher 70 über den Abluftabzugskanal 62 zugeführte Abluft tritt bei der primärseitigen Einlassöffnung 71 in den Wärmetauscher ein und wird auf der primärseitigen Auslassöffnung 72 aus dem Wärmetauscher wieder herausgeführt. Die aus dem Wärmetauscher 70 herausgeführte Abluft gelangt in einen Abluftkamin 73 und wird über diesen Abluftkamin 73 an die Umgebung abgegeben. In dem Abluftkamin 73 ist eine steuerbare Drosselvorrichtung 74 angeordnet, die durch Verschwenkung einer Drosselklappe den Abluftvolumenstrom durch den Wärmetauscher 70 steuern kann. Der Abluftkamin 73 erstreckt sich durch die Dachfläche 33 des Nebengebäudes 30 und mündet in eine Abluftauslassöffnung 75, die in einem gewissen Abstand oberhalb dieser Dachfläche 33 liegt.
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Stromabwärts von der zweiten Abluftreinigungswand 50 ist eine dritte Abluftreinigungswand 90 angeordnet. Diese dritte Abluftreinigungswand 90 besteht aus einem Käfig, der mit gebrochenem Wurzelholz gefüllt ist. Die dritte Abluftreinigungswand 90 ist in eine rechteckige Öffnung in der Seitenwand 31 des Stallnebenraumes 30 eingesetzt und bildet somit zugleich die Austrittsöffnung für diejenige Abluft, die nicht den Wärmetauscher 70 durchläuft.
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Ein Frischluftansaugkanal 80 führt dem Wärmetauscher 70 Frischluft zu. Der Frischluftansaugkanal 80 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Seitenwand 31 und saugt Frischluft aus der Umgebung dieser Seitenwand an. Die Frischluft wird durch eine sekundärseitige Einlassöffnung 76 des Wärmetauschers in den Wärmetauscher eingeführt und verlässt den Wärmetauscher durch eine sekundärseitige Auslassöffnung 77. Aus der sekundärseitigen Auslassöffnung 77 tritt die Frischluft in einen Frischluftzuführungskanal 81 ein.
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Die über den Frischluftansaugkanal 80 angesaugte Frischluft wird in dem Wärmetauscher 70 durch die primärseitig durch diesen laufende Abluft erwärmt. Dabei ist zu verstehen, dass Frischluft und Abluft innerhalb des Wärmetauschers im Gegenstrom, im Gleichstrom oder im Kreuzstrom geführt werden können.
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Der Frischluftzuführungskanal 81 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Seitenwand 11 des Stallgebäudes 10. Er verläuft horizontal und mündet in mehrere Frischluftauslasskanäle 82a, b, die vertikal von dem Frischluftzuführungskanal 81 nach unten abzweigen. Die Frischluftauslasskanäle 82a, b weisen an ihrem unteren Ende eine jeweilige Öffnung 83a, b auf, durch welche die Frischluft in den Innenraum des Stallgebäudes austritt.
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Im oberen Bereich und strömungstechnisch vor der ersten Abluftreinigungswand 40 ist ein Schadstoffsensor 101 im Absaugkanal 21 angeordnet, welcher die Schadstoffkonzentration in der Abluft ermittelt. Der Schadstoffsensor 101 ist mit einer Steuerungseinheit 100 signaltechnisch gekoppelt. Die Steuerungseinheit 100 ist zudem ausgeführt, um die Luftleitvorrichtung 64 und die Drosselklappe 74 anzusteuern und zu diesem Zweck mit einem entsprechenden jeweiligen Aktuator zur Verstellung der Luftleitklappe 64 und der Drosselklappe 74 signaltechnisch gekoppelt.
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Mithilfe des Schadstoffsensors 101 kann folglich die Schadstoffkonzentration in der Abluft vor Eintritt in die Abluftreinigungsvorichtung ermittelt werden und an die Steuerungseinheit 100 übermittelt werden. Die Steuerungseinheit 100 kann daraufhin bei einer hohen Schadstoffkonzentration die Luftleitklappe 64 in eine Position bringen, in der ausschließlich oder im Wesentlichen Abluft über den Abluftabzugskanal 62 aus der Ablufteintrittsöffnung 63 dem Wärmetauscher 70 zugeführt wird. Bei einer niedrigen Schadstoffkonzentration kann die Steuerungseinheit hingegen die Luftleitklappe 64 in eine Position bringen, in der Abluft ausschließlich oder im Wesentlichen aus der Ablufteintrittsöffnung 61 und den Abluftabzugskanal 60 dem Luft-Luft-Wärmetauscher 70 zugeführt wird. Zusätzlich kann gegebenenfalls auch ein weiterer Schadstoffsensor im Abluftkamin 73 angeordnet werden, um die Schadstoffkonzentration der durch diesen Abluftkamin 73 abgeführten Abluft zu messen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, mit einer einzigen Luftfördereinrichtung 23 betrieben werden, die Abluft aus dem Stallgebäude 10 in das Nebengebäude 30 fördert und hierdurch einen Überdruck auf der Einlassseite der Abluftreinigungsvorrichtung erzeugt, welcher die Abluft durch die Abluftreinigungswände 40, 50, 90 und durch den Wärmetauscher 70 in die Umgebung befördert. Zugleich erzeugt die Abluftfördereinrichtung 23 einen Unterdruck im Stallgebäude 10, der Frischluft über den Frischluftansaugkanal 80, durch den Wärmetauscher 70 und dem Frischluftzuführungskanal 81 in das Stallgebäude einsaugt. Es können aber auch Abluftfördereinrichtungen an anderer Stelle vorgesehen sein oder alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere Frischluftfördereinrichtungen vorgesehen sein, um die gewünschte Luftbewegung für Abluft und Frischluft bei der erfindungsgemäßen Abluftreinigungsvorrichtung bereitzustellen.