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Luft in den Stall: Prima Klima

Israelische Kühe besuchen im Sommer spezielle Duschplätze. Dort nässen grobtropfige Kuhduschen das Fell ein, während Ventilatoren für Luftaustausch sorgen.

Auf den Punkt

  • Je nach Alter und Leistung der Tiere gibt es unterschiedliche thermoneutrale Zonen.
  • Da Kühe sich mit Verdunstungskälte kühlen, ist beim Beurteilen des Stallklimas der THI wichtig.
  • Mittels Sensor- und Steuerungstechnik wird die Klimasteuerung immer stärker automatisiert.

Als Wiederkäuer produzieren Rinder ruminale Verdauungswärme. Ist es zu warm, senken sie die Futteraufnahme. Ist es zu kalt, fressen sie mehr. Den Bereich, in dem keine zusätzliche Energie aufgebracht werden muss, um eine konstante Temperatur aufrechtzuerhalten, bezeichnet man als thermoneutrale Zone. Diese unterscheidet sich je nach Alter und Stoffwechselleistung der Tiere (siehe Grafik „Thermoneutrale Zonen bei Rindern“).

Junge Tiere produzieren selbst weniger Wärme, während sie gleichzeitig über die relativ große Körperoberfläche viel Wärme verlieren können. Damit ausreichend Energie für das Immunsystem übrig bleibt, ist es sinnvoll, Kälbern mit speziellen Lampen Wärme zu spenden oder über Kälberjacken den Wärmeverlust zu vermindern. Außerdem haben sich zugfreie Liegebereiche als Kleinklimazonen bewährt, die zum Beispiel mit Deckeln ausgestattet sind. Diese Bereiche können entweder geschlossen oder mit Windschutznetzen ausgeführt sein, sodass feuchte Luft leichter entweichen kann.

Kleinklima für Kälber: Die Deckel aus Windschutznetzen verringern den Wärmeverlust und schützen vor Zugluft. Dabei sind sie aber durchlässig für die Luftfeuchte. Zum Entmisten werden sie hochgeklappt.

Umgekehrt meiden Kühe unter Hitzestress das Liegen, weil sie im Stehen mehr Wärme an die Umgebung abgeben können. Sie suchen gezielt Stallbereiche mit Luftbewegung auf. Das lange Stehen kann sich aber negativ auf die Klauengesundheit auswirken. Sowohl bei Hitze- als auch bei Kältestress ist von erhöhten Krankheitsrisiken auszugehen. Stresshormone führen zu einer Immunsuppression, was dazu führt, dass sich die Tiere weniger gut mit Krankheitserregern auseinandersetzen können.

Welchen Einfluss die Außentemperatur auf die Verlustraten haben kann, zeigen Studien von Dr. Seeger vom Rinderge- sundheitsdienst Baden-Württemberg. So verdoppelten sich die Verluste bei kleinen Kälbern und bei Tieren zwischen zwei und vier Monaten starben 41 Prozent mehr. Insgesamt waren die Tierverluste bei unter 24 Monaten alten Tieren bei Kälte um 61 Prozent höher und bei Wärme um 27 Prozent (siehe auch „Risikogruppen für Kälte- und Hitzestress“ weiter oben).

Regulieren durch Verdunstungskälte

Das Erzeugen von Verdunstungskälte ist für das Rind ein wichtiges Instrument zur Thermoregulation. Das passiert zum Beispiel durch eine höhere Atemfrequenz mit 70 bis 80 Atemzügen pro Minute. Damit geben die Tiere mehr feuchte Atemluft ab, wobei der Übergang vom flüssigen zum gasförmigen Zustand bei der Verdunstung Wärmeenergie entzieht. Das funktioniert jedoch nur, wenn die Luft Wasser aufnehmen kann. Deshalb beurteilt man beim Stallklima nicht nur die Lufttemperatur, sondern gleichzeitig die relative Luftfeuchte (Temperatur-Humiditäts-Index, kurz THI). 30 °C warme Luft kann bis zur 100-prozentigen Sättigung zwar rund 30 g Wasser pro Kubikmeter aufnehmen, während es bei 0 °C nur rund 5 g sind. Wenn in der Umgebungsluft aber eine relative Luftfeuchte von über 70 Prozent erreicht ist, dann ist das Potenzial weitgehend ausgeschöpft. Damit der Abkühlmechanismus der Tiere funktionsfähig bleibt, muss daher für einen guten Luftaustausch gesorgt werden. Dies gilt besonders, wenn grobtropfige Kuhduschen angeboten oder Vernebelungsanlagen eingesetzt werden. Sie sollte man nur in Intervallen betreiben und idealerweise automatisch regeln.

Horizontalventilatoren wälzen im Betrieb Renz GbRdie Stallluft um. Gleichzeitig sind beide Seitenwände komplett geöffnet, sodass eine optimale Querlüftung möglich ist. Entlüftet wird auch über den First.

Sensorgestütztes Stallklima

Unabhängig vom Alter des Stalls empfiehlt es sich, die Stallklimatisierung mithilfe von Sensoren zu unterstützen. So können im Stall Lufttemperatur und relative Luftfeuchte erfasst werden und auf dem Dach messen Wind- und Regensensoren die aktuellen Wetterbedingungen. Eine intelligente Steuerung verknüpft die Informationen und regelt die Öffnung der Firstentlüftung und der Curtains oder Hubfenster.

Klassische Dachkonstruktion im Betrieb Hermann in Gütenbach, bei der besonderer Wert auf die Luftführung gelegt wurde. Der Lichtfirst öffnet und schließt vollautomatisch.

Die Steuerungstechnik wird künftig noch bedeutender werden. Dabei geht es nicht nur um Wetterextreme, sondern auch um den abgestimmten, energieeffizienten Einsatz der Automatisierungstechnik im Stall. So ist es beispielsweise sinnvoll, wenn Curtains oder Hubfenster schließen und Ventilatoren pausieren, während eine Einstreuanlage unterwegs ist, denn so wird das Verwehen von Einstreumaterialien verringert. Das Potenzial intelligenter Steuerungssysteme ist aber noch größer.

Zusätzliche Sensoren können Schadgase messen und beispielsweise eine Laufgangbefeuchtung und Entmistungstechnik aktivieren.

Durch Lichtplatten im Dach oder den Lichtfirst kommt Wärmeenergie in den Stall. Dabei kann außerdem der Futtertisch erwärmt werden. Die Wärmebildkamera macht dies deutlich.

Tipps für den Stallneubau

Beim Stallneubau sollte generell darauf geachtet werden, dass Dachüberstände großzügig geplant sind. Damit vermeidet man Sonneneinstrahlung genauso wie den Eintrag von Niederschlägen. Bei mehrhäusig gebauten Ställen verringern Schattierungseinrichtungen den Wärmeeintrag durch direkte Sonneneinstrahlung. Große Giebelwände können ebenfalls wärmegedämmt ausgeführt werden, um das Gebäude möglichst wenig aufzuheizen. Helle Dacheindeckungen heizen den Stall weniger auf als dunkle. Photovoltaikanlagen reduzieren den Wärmeeintrag gegenüber ungedämmten Dacheindeckungen. Eine aktive Kühlwirkung haben Gründächer, weil sie Regenwasser speichern und die Verdunstungskälte nicht nur nach unten, sondern in die Umgebung wirkt.

Beim Sechsreiher der Bunz Agrar GbR in Schwendi für 165 Kühe wurde eine Sheddachkonstruktion gewählt, um den Wärmeeintrag durch den First zu vermeiden. Außerdem ist auf der sonnenexponierteren Futtertischbedachung am strukturierten Laufhof eine Dachbegrünung installiert.

Die sensorgestützte Jalousie verringert im Betrieb Stier in Untermünkheim den Wärmeeintrag am Fressplatz. Gerade bei der Futteraufnahme sollte man Hitzestress vermeiden.

Der Einsatz von Ventilatoren ist aufgrund der Zunahme heißer Perioden mit wenig Wind an den meisten Standorten unvermeidbar. Grundsätzlich ist zu überlegen, ob Luft umgewälzt (Horizontalventilatoren an der Decke) oder der Luftaustausch unterstützt werden soll (Axialventilatoren an den Außenwänden). Wichtig ist auch, dass nicht nur geplant wird, wohin die Abluft geht, sondern auch, wo die Zuluft herkommt. Damit Luft ungehindert strömen kann, sind mögliche Hindernisse im Stall wie an der Dachkonstruktion zu bedenken. (mp)

Intelligente Klimasteuerung in der Praxis

Für die innovative Dachöffnung beim Stallumbau des Betriebs Roland Baumgärtner im Allgäu ist die sensorgestützte vollautomatische Steuerung besonders wichtig. Über eine Länge von 18,5 m ersetzte der Landwirt das Dach durch eine 6 m breite, lamellenartig aufgebaute Lichtplattenkonstruktion. Dadurch entsteht im Stall eine helle und luftige Atmosphäre, die der Charakteristik eines innenliegenden Laufhofs ähnelt. Ein Großteil des Jungviehs wurde dazu ausgelagert. Für die Milchkühe konnte auf diese Art nicht nur annähernd das Platzangebot eines Neubaus, sondern außerdem ein optimaler Luftaustausch realisiert werden. Auf der anderen Stallseite bringt eine Schlauchbelüftung frische Luft in den Stall.

Hubert Hämmerle sieht es als Vorteil, dass alle Anwendungen in einer App integriert sind.

Auch in der Hämmerle GbR werden Curtains und die Öffnung des Firsts intelligent gesteuert. Dafür messen Sensoren außerhalb des Stalls die Außentemperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung, Regen und Lichtmenge (Lux). Im Stall wiederum werden Temperatur und Luftfeuchte erfasst, doch das ist noch nicht alles. Um die Emissionen im Stall zu mindern, misst ein Sensor den Ammoniakgehalt in der Stallluft. Mittels der Daten in Kombination mit Temperatur und Luftfeuchte sorgt die Technik zum Beispiel dafür, dass die Bewässerungsdüsen in den Kotschwellen anspringen und die Laufflächen mit Wasser benetzen. So bilden sich keine Schmierschichten, die Entmistungsroboter laufen zuverlässig und die Gülle bleibt rühr- und pumpfähig.

Dass er mit der Technik auch die im Stall installierten Kameras, Ventilatoren und Feuermelder steuern kann, sieht er als Vorteil. „Die technischen Anwendungen im Stall werden immer mehr und da ist es gut, wenn man alles in einer App integriert hat.“ Die Vernetzung hat jedoch ihren Preis. Für die Grundsteuerung, inklusive App, mit Temperatur- und Feuchtesensor innen und Wetterstation außen (inklusive Wettervorhersagedienst) plus Ansteuerung zweier Antriebe sind laut Hersteller (Lock) rund 4.350 Euro plus Mehrwertsteuer zu veranschlagen.

Beim Betrieb Roland Baumgärtner in Leutkirch bringt eine 111 m2 große Dachöffnung Licht und Luft in den Stall. Die Lamellen-Dachöffnung öffnet und schließt sensorgestützt.

Prof. Dr. Barbara Benz 

Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen

barbara.benz@hfwu.de

 

   

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