Johannes Zahner

Bayerische Landesanstalt für
Landwirtschaft
Gliederung
 Physiologische Wärmeregulation der Kuh
 Lüftung durch Ventilatoren
Lüftung von Gebäuden –
Wie funktioniert die Luftverteilung?
 Kühlung durch Ventilatoren
 Kühlung durch Kuhduschen
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Johannes Zahner und Stephanie Geischeder
Stallklima Rindvieh 2016
HAFL Zollikofen
Zollikofen JZ 16/05
2
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
1
1
Physiologische Wärmeregulation der Kuh
Wärmeeintrag
Physiologische Wärmeregulation der Kuh
Wärmeabgabe
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
3
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
1
1
Physiologische Wärmeregulation der Kuh
 Trockene (sensible) Wärmeabgabe
4
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Physiologische Wärmeregulation der Kuh
 Feuchte (latente) Wärmeabgabe
 Konvektion (Strömung) =
 Schwitzen
Wärmepolster um Körper durch Luftströmung abtransportiert
 Hecheln = Erhöhung Atemminutenvolumen
 Konduktion (Leitung) =
direkte Energieübertragung von wärmere an kältere Schicht (z.B. bei
Liegen)
 Strahlung =
Abgabe von langwelliger Wärmestrahlung
Begrenzender Faktor: Luftfeuchtigkeit
Begrenzender Faktor: Lufttemperatur (Grenze bei ca. 20 °C)
ZJ 16/04
5
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
ZJ 16/04
6
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
1
1
1
TH-Index
THI- Diagramm:
Auswirkungen von Hitzestress:
Hitzestress in Abhängigkeit von Temperatur und rel. Luftfeuchtigkeit
Temperatur Luftfeuchtigkeit [rel %]
20
25
[°C]
60
60
16
61
61
17
62
62
18
63
63
19
64
64
20
65
65
21
66
66
22
67
67
23
68
68
24
69
69
25
70
70
26
71
71
27
72
72
28
73
73
29
74
74
30
75
75
31
76
76
32
77
77
33
78
79
34
79
80
35
80
81
36
81
82
37
82
83
38
83
84
39
84
85
40
85
86
41
60
30
60
61
62
63
64
65
66
67
68
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
81
82
83
84
85
86
87
35
60
61
62
63
64
66
67
68
69
70
71
72
74
75
76
77
78
79
80
82
83
84
85
86
87
89
kein Hitzestress
68
40
60
61
62
63
65
66
67
68
69
71
72
73
74
75
77
78
79
80
81
83
84
85
86
87
89
90
45
60
61
62
64
65
66
67
69
70
71
72
74
75
76
77
79
80
81
82
84
85
86
87
89
90
91
milder Stress
50
60
61
63
64
65
67
68
69
70
72
73
74
76
77
78
80
81
82
83
85
86
87
89
90
91
93
72
55
60
61
63
64
65
67
68
70
71
72
74
75
76
78
79
80
82
83
84
86
87
88
90
91
92
94
60
60
62
63
64
66
67
69
70
71
73
74
76
77
78
80
81
83
84
85
87
88
90
91
92
94
95
mäßiger Hitzestress
65
60
62
63
65
66
67
69
70
72
73
75
76
78
79
81
82
83
85
86
88
89
91
92
94
95
96
80
70
60
62
63
65
66
68
69
71
72
74
75
77
78
80
81
83
84
86
87
89
90
92
93
95
96
98
75
60
62
64
65
67
68
70
71
73
74
76
77
79
81
82
84
85
87
88
90
91
93
95
96
98
99
80
60
62
64
65
67
68
70
72
73
75
76
78
80
81
83
84
86
88
89
91
92
94
96
97
99
100
85
61
62
64
66
67
69
70
72
74
75
77
79
80
82
84
85
87
89
90
92
94
95
97
99
100
102
starker Hitzestress
90
Gefahr
THI = (0,8 * Temperatur) + [(rel. Luftfeuchte / 100) * (Temperatur-14,4)] + 46,4
90
61
62
64
66
67
69
71
73
74
76
78
79
81
83
84
86
88
90
91
93
95
96
98
100
101
103
95
61
62
64
66
68
69
71
73
75
76
78
80
82
83
85
87
89
90
92
94
96
97
99
101
103
104
100
61
63
64
66
68
70
72
73
75
77
79
81
82
84
86
88
90
91
93
95
97
99
100
102
104
106
THI
Stressniveau
Unter 68
Kein Stress
68-71
Milder Stress




Aufsuchen von Schattenplätzen
Erhöhte Atmungsrate
Erweiterung der Blutgefäße
Erste Auswirkung auf die Milchleistung
72-79
Mäßiger
Hitzestress







Erhöhte Speichelproduktion
Erhöhte Atmungsrate
Erhöhte Herzfrequenz
Rückgang der Futteraufnahme
Erhöhte Wasseraufnahme
Rückgang der Milchproduktion
Rückgang der Fruchtbarkeit
80-89
Starker
Hitzestress
 Unwohlsein auf Grund der ansteigenden Symptome
Über 90
Gefahr
Symptome
Todesfälle können auftreten
* THI – Temperatur-Feuchtigkeit-Index
berechnet nach Thom 1959
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
2
TH-Index
2
Technische Möglichkeiten - Lüftung
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Technische Möglichkeiten - Lüftung
 Reduzierung der relativen Luftfeuchtigkeit
 Verbesserung der Luftqualität
 Staub
Schadgas
Maximalkonzentration
CO2 (Kohlendioxid)
3000 ppm
NH3 (Ammoniak)
10 ppm
H2S (Schwefelwasserstoff)
0,5 ppm (kurzfristig bis 5 ppm)
Nach „Scientific Veterinary Commitee (1997)
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
2
2
Technische Möglichkeiten - Lüftung
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Lüftungsraten für Hochleistungskühe
DLG-Merkblatt 336
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
2
2
2
Technische Möglichkeiten - Schlauchlüftung
Technische Möglichkeiten - Schlauchlüftung
 Berechnung der benötigten Luftwechselraten
 Gleichmäßige Verteilung im Raum anstreben
 Stark Außenwind abhängig
 Entlüftung mit betrachten
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
2
3
Technische Möglichkeiten - Kühlung
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Kühlung durch Ventilatoren
 Senkung der Wärme durch Erhöhung der Luftgeschwindigkeit
 Luftgeschwindigkeiten von 2,0 - 2,5 m/s
 Luftgeschwindigkeiten auf der Kuh nötig
 Bis 5 m/s kein Problem für die Kuh
* nach Barnwell 2002
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
3
3
Vertikalventilatoren
Axialventilatoren in Querausrichtung
0,55
0,65
0,65
16
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
0,75
0,2
0,6
1,5
1,9
1,25
2,3
3,0
1,1
3,0
0,0
3,0
2,0
0,0
0,45
0,2
1,0
1,3
1,6
1,0
0,6
1,1
0,3
Zollikofen JZ 16/05
Quelle: Heidenreich, LfULG Sachsen
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Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
3
3
3
Axialventilatoren in Längsausrichtung
Axialventilatoren in Längsausrichtung
 Vorteile
 Gezieltes Bewirken des Liegebereichs
 Geringes zusätzliches Abtrocknen der Laufflächen (Reinigung,
Emission)
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
3
3
Bauteile: Regler/Bedienteil
20
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Bauteile: Regler/Bedienteil
Zur Eingabe/Steuerung
Verschiedene Ausführungsklassen
 Steuerung nach THI
 Steuerung nach Temperatur
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
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3
3
Bauteile: Frequenzumrichter
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Bauteile: Frequenzumrichter
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
4
3
3
Bauteile mit EC-Motoren








Zollikofen JZ 16/05
Leistungsmerkmale Ventilator
Elektrische Leistungsaufnahme
Durchmesser
Drehzahl
Wurfweite im freien Raum
Durchdringung im freien Raum
Schalldruckpegel
Investitionsbedarf
Wartungsaufwand
Zollikofen JZ 16/05
25
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
3
Leistungsmerkmale Ventilator
Ventilator
Hersteller
3
Drehzahl Leistungsaufnahme Schalldruckpegel Wurfweite* Listenpreis
[U/min]
[kW]
[dB (A)]
[m]
FFowlet-FF091-6DQ.6F.A3P2
Ziehl-Abegg
890
0,86
65
17,3
auf Anfrage
FFowlet-FF063-6DQ.4I.A5R2
Ziehl-Abegg
920
0,52
62
16,7
auf Anfrage
FFowlet-FF063-ZIQ.DG.A5P1
Ziehl-Abegg
1200
0,81
69
14,4
auf Anfrage
Abbi-Fan 140-XG
Abbi Aerotech
530
1,00
70
16,9
550
Multifan 4D130-3PG-55
Vostermans
550
1,16
66
15,9
420
Multifan 8D92-3PG-25
Vostermans
910
0,69
74
16,8
410
Multifan 4E40-6PP-40
Vostermans
1340
0,22
60
-
275
Multifan 4E50-6PP-40
Vostermans
1360
0,38
66
12,1
285
Offene Liste, kein Anspruch auf Vollständigkeit, weitere Ventilatoren können ergänzt werden
* Weite, bei der im Versuchstand noch eine Luftgeschwindigkeit von 2 m/s in der Achse erreicht wird.
Zollikofen JZ 16/05
Umsetzung Technik
Einbau von Ventilatoren in den
Gruber Milchviehstall
 Ventilatoren
 91 cm Durchmesser
 EC-Motor
 230V; max. 950 U/min; max. 53 dB
 Steuerung
 nach TH – Index
 Messung von Temperatur und rel.
Luftfeuchte im Stall
 Beginnt mit 60 % Drehzahl bei THI
68, ab THI 72 volle Drehzahl
Zollikofen JZ 16/05
27
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
3
Summe:
2.350 kWh
28
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
3
Stromverbrauch Grub 2014
26
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Umsetzung Technik
Max. Leistungsaufnahme: 5,10 kW
611 € bei
26ct je kWh
Tagesdurchschnittstemperatur
10 € je TP
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
5
3
3
Erhöhung der Luftgeschwindigkeit
Umsetzung Technik
Einbauhinweise Ventilatoren:
 Einbau über den Liegeboxenreihen
 Wurfweite ca. 15-20 m
 Abstand zur Giebelwand ca. 2,5 m, oder in der Giebelwand
 Besser ohne Schutzgitter, dann Einbauhöhe 2,7 m
 Winkel ca. 15-25 °, je nach Einbauhöhe und Wurfweite
 Überprüfung vorort mit Nebelmaschine sinnvoll
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
4
4
Kühlung durch Verdunstungskälte
 Nutzung des Phänomens der
Verdunstungskälte
 Luft nur bedingt als Träger von
Kälte geeignet
 Luft muss Feuchtigkeit
aufnehmen können
 Wasser muss Zeit zum
verdunsten haben.
Soaking/Fogging – Kühlung der Luft
Hochdruck- Verneblung von Wasser in die Luft
Zollikofen JZ 16/05
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
4
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
4
Soaking/Fogging – Kühlung der Luft
Zollikofen JZ 16/05
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
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Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Kuhdusche – Kühlung der Kuh
Zollikofen JZ 16/05
36
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
6
4




Kuhduschen
Fazit
 Lüftung durch Ventilatoren
Luft nur bedingt als Träger von Kälte geeignet
Luft muss Feuchtigkeit aufnehmen können
Wasser muss Zeit zum verdunsten haben.
Nach Möglichkeit Einbau in den Auslauf
 Reduzierung der Luftfeuchtigkeit gerade in Stallanlagen mit
ungenügender natürlicher Lüftung
 Kühlung durch Ventilatoren
 Betriebswirtschaftlich sinnvoll und im Sinne des Tierwohls
 Kuhdusche mit Steuerung
 Zeitgesteuert: 3‘ Beregnung, 12‘ Pause
 Temperaturgesteuert: ab ca. 24 °C
 Luftfeuchtigkeitsgesteuert: bis max. 70 % RH
 Steuerung sinnvoll
 Kühlung durch Kuhduschen
 Begrenzter Einsatzbereich mit begrenzter Wirkung
Zollikofen JZ 16/05
37
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
Danke für die
Aufmerksamkeit!
Zollikofen JZ 16/05
38
Institut für Landtechnik und Tierhaltung
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