Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Energieffektiv belysning i djurstallar - del 1

Status: Avslutat
Projektnummer: H1140217
Kategori: Research program | Bioenergy
Ansökningsår: 2011
Datum för slutrapport: 31 mars 2014
Huvudsökande: Torsten Hörndahl
Organisation: Sveriges lantbruksuniversitet, SLU
E-postadress: torsten.horndahl@slu.se
Telefon: 040-415492
Beviljade medel: 985 000 SEK

Sammanfattning av slutrapport
Projektet syfte var att ta fram underlag för projektering av belysning i lantbruksbyggnader, samt jämföra ljusmiljön i stall med bete. Mätningar utfördes i 6 djurstallar både före och efter att armaturernas kupor tvättats, där uppmätta värden för belysningsstyrka och ljusfördelning jämförts med beräknade värden i belysningsprogrammet DiaLux. Värdena överensstämmer med industrilokaler förutom för fuktiga och smutsiga dränerande golv som kan ha lägre reflektans än 0,10. Strömedel på golv ökar reflektansen till 0,30. Nedsmutsning och bibehållningsfaktors inverkan på belysningsstyrkan uppgick till 10 resp. 30 % i ko- och svinstallar. Ljusmiljön från stallar skiljer sig markant från utomhus bete genom smalare spektalfördelat ljus, lägre intensitet med mindre detaljrikedom där färgskalan i ljuset är omvänd jämfört med utomhusmiljön. Det finns goda möjligheter att förbättra inomhusmiljön genom att aktivt utnyttja denna nya kunskap i belysningsplaneringen.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Syfte med studien
Den totala direkta energivändningen inom jordbruket uppskattades till att vara 3,7 TWh/år varav 1,1 TWh/år var elenergi. Belysningen använder ca 10 % av elenergin i djurstallar undantaget värphöns där något mera används. Uppskattningsvis förbrukas 69-179 GWh av elenergin till belysning i stallar för olika djurslag.
För att uppnå de rekommenderade värdena för belysningsstyrka använder specialister på belysning idag dimensioneringsprogram av typen Dialux där man utifrån lokalens mått, väggmaterialens färg och struktur väljer lämpliga armaturer och ljuskällor så att önskad intensitet och fördelning erhålls. Ljuskällorna definieras med både ljusflöde och spridningsvinkel för att även ge en jämn belysning när så krävs.
Dimensioneringsprogrammen är emellertid inte anpassade till förhållandena i lantbruksbyggnader. Exempelvis finns inte uppgifter på reflektansen för specifika material i djurstallar såsom golvytor med strömedel alternativt gödsel. Det finns inte heller uppgifter på hur ljuskällans samt ytmaterialens reflektans påverkas av nedsmutsningen i djurstallar.
Synsinnet hos respektive djurarter är anpassat till den naturliga miljö som de en gång utvecklades i. Detta betyder att både själva ögat och den del av hjärnan som behandlar synintryck hos varje djurart har sina speciella egenskaper som gör att synen fungerar på bästa sätt under ljusförhållanden som liknar den miljö deras vilda förfäder levde i. Det finns goda skäl att misstänka att djurens välbefinnande, tillväxt, hälsa och produktion påverkas av ljusmiljön.
Analys av bildstatistik för utforskning av omvärldsmiljöer är en ny teknik som växt fram som en bas för kamerastyrd robotik. Med tekniken kan viktiga egenskaper i en visuell miljö identifieras. Bildstatistik ger möjligheter att både undersöka och förstå synsinnets egenskaper, men ännu har inte olika naturliga miljöer analyserats och karaktäriserats med hjälp av modern bildstatistik. Att undersöka ljusmiljöns effekt på djur borde kunna möjliggöra en bättre anpassning av ljusmiljön i ett djurstall.
Syftet med projektet var att öka kunskapen om hur man dimensionerar energieffektiv belysning anpassad till djurstallar med moderna dimensioneringsprogram; att ta fram reflektansen för ytmaterial som är specifika för djurstallar och undersöka nedsmutsningens betydelse; samt att jämföra beräknad belysningsstyrka och ljusfördelning med uppmätta värden. Ett andra syfte var att undersöka om det är möjligt att utforma en ljusmiljö som bättre överensstämmer med djurens ursprungliga livsmiljö.

Resultat
Golven har lägst reflektans i djurstallar. Uppmätta värden ligger mellan 0,07 och 0,32. Fuktiga, nyligen tvättade och smutsiga golv har lägre reflektans (ca 0,10) än torra golvytor utanför boxarna (0,20 – 0,25). Fuktiga och smutsiga dränerande golv (betong, metall) kan ha lägre reflektans än 0,10. Strömedel på golv ökar reflektansen till ca 0,30.
Boxmellanväggar och inredning har ofta högre reflektans än golven och har reflektans mellan 0,20 – 0,40. Innerväggar i djurstallarna är ofta målade och färgen avgör till stor del reflektansen. Mätningarna visar värden mellan 0,25 – 0,60, där reflektansen är lägre för nedre delen av väggarna både pga smutsmängd men även att nedre delen av väggarna är målade med mörkare färg. Övre delen av innerväggarna hade i ett fall mycket hög reflektans (0,91).
Innertaket är ofta av ljus korrugerad plåt men kan också vara av träpanel. Plåttaken i de undersökta djurstallarna hade reflektans mellan 0,50 – 0,80. Både boxmellanväggar, innerväggar och innertak får högre reflektans efter tvättning. Reflektansen från en mjölkko (Holstein) mättes, där svart hårrem hade reflektansen 0,02 och vit hårrem 0,41.
Belysningsstyrkan i stallarna var lägst för slaktsvin och högre för ko och häst. Belysnings-nivån uppgick till 61-75 lux för slaktsvin, 164 lux för digivande suggor, 120 resp. 154 lux för mjölkkor och 255 resp. 135 lux för häst 0,45 m över golvet. Tvättning av lampkupor förbättrade ljusstyrkan med 3-20 % beroende på stalltyp, mer för svinstallar än för övriga. Störst skillnad i ljusfördelning (kvoten mellan uppmätt belysningsstyrka och medel-belysningsstyrka) hade grisningsstallet medan övriga låg på ca 0,55- 1,55.
Belysningen i ett rum förändras med ljuskällans och armaturens ålder, nedsmutsning av armatur och ytor samt underhållsnivån. Beräkningarna i datorprogrammet Dialux är utförda med bibehållningsfaktorn 1,0 samt med uppmätta reflektanser för tvättade byggnadsytor. Den beräknade belysningsstyrkan var för samtliga byggnader högre än uppmätt belysningsstyrka. Skillnaden mellan uppmätt och beräknad belysningsstyrka var en faktor mellan 0,67 – 0,91. Genom att välja bibehållningsfaktor i Dialux kan effekten av ljuskällornas och armaturernas ålder, nedsmutsningen av armaturer och ytor samt underhållsnivån korrigeras.

Metod
Under vintern 2012-2013 har mätningar av byggnadsytornas reflektans samt belysningsstyrkan vid artificiell belysning i rummet utförts i 6 byggnader för djur. Mätningarna har utförts med hjälp av en referensskiva med känd reflektans samt ett universalinstrument för mätning av luminans, Hagner S4 Universal Photometer. Mätningarna genomfördes både före och efter att armaturernas kupor tvättats samt i två fall även före och efter att stallet tvättats. Samtliga lysrörsarmaturer var slutna och utan reflektorer. Belysningen i djurstallarna har beräknats med dataprogrammet Dialux och beräknad belysningsstyrka samt ljusfördelning har jämförts med resultaten från mätningarna.
Ett analysprogram utvecklades för att kvantitativt kunna jämföra ljusfördelning och kontrastrikedom i olika miljöer. Rådata utgörs av bilder tagna med ett fisheye-objektiv med en bildvinkel på 180°. Varje bild innehåller således information om ljusfördelning och kontraster i olika riktningar. Med hjälp av ett stort antal bilder i varje miljö kan analysprogrammet beräkna medelvärden för den vertikala fördelningen ljus, färger, kontraster och färgkontraster.

Slutsatser
Dimensioneringsprogrammet Dialux är ett bra hjälpmedel för beräkning av belysningsstyrka i lantbruksbyggnader för att erhålla noggrannare dimensionering och energibesparing. Reflektansen för golvytorna i djurstallar varierar mellan 0.07 och 0.32 och beror av hur smutsiga och fuktiga golven är samt typ av golv och mängden strömedel. Boxmellanväggar har reflektans mellan 0,20 – 0,40 och innerväggar mellan 0,25 – 0,60. Innertak av korrugerad plåt har reflektans mellan 0,50 – 0,80.
Totala bibehållningsfaktorn bör sättas till värden mellan 0,70 – 0,90 i djurstallar för att erhålla korrekt belysningsstyrka vid beräkning i programmet Dialux. Lägre bibehållnings-faktor (0,70 – 0,80) i stallar som blir mer nedsmutsade (exempelvis gris- och nötstallar) och högre bibehållningsfaktor (0,80 – 0,90) i häststallar.
Beräkningar i programmet Dialux visade en ljusfördelning som var ±15 % från uppmätta värden. Hur inredning ritas in i Dialux kan påverka ljusfördelningen i stallet. För att förbättra noggrannheten vid beräkningar i programmet Dialux bör det införas standardritningar på utrustning och inredning som kan inverka på belysningsstyrka och ljusfördelning.

Jämförelse mellan ljusmiljön i kostallar och hagmark
Mätningar i hagmark och stallmiljö visar på mycket stora skillnader. Stallmiljön utmärks av mindre total variation, mindre färger och en onaturlig fördelning av kontraster. Hagmarken karakteriseras av ett mörkt band längs horisonten (beroende på att träd och buskar linjeras upp längs horisonten), medan stallmiljön istället har ett ljust band vid horisonten (fönster).
Trots att mängden mätdata är begränsat visar resultaten på en uppenbar potential att med modern LED-belysning göra stallmiljöer betydligt mer naturliga och därmed skapa en möjlighet till ökat välbefinnande och minskad stress hos både djur och människor som befinner sig i miljön.

 

Antal träffar i projektbanken: 1676

Test av belastningsfördelning på underlag med olika mjukhetsgrad och spaltöppningar för nötkreatur
Evgenij Telezhenko

Projektnummer: O-16-20-781 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 december 2019

Kött
Mjölk

The purpose of the project is to measure pressure distribution of cattle claws on solid and slatted floors with varying softness and slot openings. The aim is to produce recommendations for the design of floors for cattle that better meet animal welfare requirements. Floor tests will be made using …

Läs mer

Lönsamheten för odling på marginalmarker
Daniel Nilsson

Projektnummer: O-16-21-775 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 december 2019

Växtodling
Energi & biomassa

In Sweden, thousands of hectares of agricultural land are not being actively used for agricultural production. Some
reasons are small and irregular-shaped fields, low soil fertility, distant fields, etc. These so-called marginal fields are
often non-profitable and they may be abandoned in the …

Läs mer

Hur stödjer vi bäst implementering av innovationer i lantbruket - exemplet Yara N-sensor
Magnus Ljung

Projektnummer: O-16-21-763 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 december 2019

Växtodling

The aim of this project is to take different actors perspectives in describing the process through which Yara N-sensor went from a decision support system used by a few early adopters to a well-known sensor used by extension services and authorities as a base for fertilisation recommendations …

Läs mer

Utvärdering av differentierade somatiska celler som verktyg för förbättrad juverhälsoutvärdering.
Fredrik Westerberg, Eurofins Steins Laboratorium

Projektnummer: R-18-26-012 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 december 2019

Swedish milk needs to be more internationally competitive. To achieve this objective costs related to production need to decrease at the same time as customer perceived values are strengthened and more clearly communicated. Lowering the incidence of mastitis reduces the production cost for farmers. …

Läs mer

Långsiktig fosforförsörjning från mark - utvärdering av P-AL och betydelsen av stabila fosforformer
Jon Petter Gustafsson,

Projektnummer: O-15-23-311 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 20 december 2019

Växtodling

In Sweden, fertilization recommendations are based on results obtained from the P-AL (ammonium lactate) soil test, which is supposed to provide the potentially available phosphorus (P). There are known deficiencies with this method, for example that it is poorly suited to determine the availability …

Läs mer

Ridundervisningens pedagogiska praktik; lärande, interaktion och kommunikation om ryttarkänsla
Anna Bergh, SLU

Projektnummer: H-15-47-054 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 20 december 2019

The aim of the project is to study how instructors at Swedish riding schools instruct and communicate "the riding feeling". The focus is on communication, pupil´s learning and the interaction between instructor, pupil and horse. The "riding feeling" is a tacit knowledge and refers to the rider’s …

Läs mer

Ny teknik för grobarhetsbedömning av spannmål
Thomas Börjesson

Projektnummer: O-15-20-576 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 20 december 2019

Växtodling

In this project we intend to study different methods to objectively monitor the germination of seeds. In the project we will both study cereal seeds and malting barley. The methods that we intend to compare are isothermal calorimetry and two image analysis systems. One of the systems is well …

Läs mer

Selektiv avmaskning mot blodmask – risker och möjligheter
Eva Tydén, Sveriges Lantbruksuniversitet

Projektnummer: H-15-47-097 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 18 december 2019

Development of resistance to anthelmintics is a threat to equine welfare. As with antibiotics, restrictive use with anthelmintics in order to retain the effect is essential. Current recommendation for deworming is targeted selective treatment to individuals shedding a certain amount of parasite …

Läs mer

Spridningsvägar och prognos för Acrothecium-röta i lagrade morötter
Mariann Wikström

Projektnummer: O-15-20-578 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 27 november 2019

Växtodling
Trädgård

The purpose of this project is to clarify the source of infection and spread of Acrothecium carotae - the pathogen that causes a serious rot on stored carrots. We have to know the epidemiology of the pathogen in order to effectively control this serious disease. The project has four goals; to …

Läs mer

Digitalt fjäderfästall för utvärdering och förbättring av stallklimat
Helene Oscarsson, Vreta Kluster AB

Projektnummer: R-18-62-990 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 oktober 2019

One of the biggest challenges for farmers in the poultry industry is to achieve and maintain a good climate in the stable. A non-functioning climatic environment adversely affects animal health and production as well as the work environment. Hence, there are many actors who work hard to try to …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev