Verringerung von Hitzestress im Milchviehstall durch aktive Lüftung

Milchviehställe werden in der Regel durch eine Trauf-First Lüftung frei gelüftet. Besonders im Sommer reicht vielfach der Luftaustausch und die Temperaturabsenkung nicht aus, was sich in einem Rückgang der Futteraufnahme der Kühe und somit einer niedrigeren Milchleistung sowie Fruchtbarkeitsproblemen wiederspiegelt. Zur Verbesserung der Lüftung können Technische und bauliche Maßnahmen ergriffen werden.

Ursache geringerer Lüftung
Die natürliche Lüftung wird auf sehr vielen Betrieben durch nebenstehende Gebäude wie Melkstand mit Wartehof, Güllesilo, Fahrsiloanlagen oder durch Anbauten für Milchtank usw. deutlich reduziert. Ähnlich ist es, wenn der Stall nicht quer zur Hauptwindrichtung steht. Darüber hinaus kommt besonders bei älteren Ställen aufgrund der niedrigeren Traufenhöhe wesentlich weniger Luft in den Stall. Zudem ist dieser Bereich nicht selten ganz oder teilweise mit einer Mauer versehen. Die geringe Lüftung führt dazu, dass die erforderliche Luftwechselrate häufig nicht erreicht wird. Unter anderem ist dann Kondenswasserbildung die Folge, was auf Dauer auch zu Schäden am Bauwerk (Pilzbefall am Holz, schwarze Ablagerung am Ständerwerk) führen kann. Am wohlsten fühlt sich eine Milchkuh bei Temperaturen im Bereich von 5 bis 15°C. Kann eine Kuh ihre Körperwärme nicht mehr in ausreichendem Maße an die Umgebung abgeben (ab etwa 23°), kommt es zu einer Belastung (Hitzestress) für das Tier. Ob eine Kuh Hitzestress hat, kann gut anhand einer erhöhten Atemfrequenz erkannt werden. Ein Wert von 30 bis 50 Atemzüge pro Minute gilt als normal. Je höher die Atemfrequenz desto höher der Hitzestress. Dann sinkt die Futteraufnahme, mit der Folge einer geringeren Milchleistung mit erhöhten Zellzahlen sowie vermehrten Fruchtbarkeitsproblemen. Insgesamt wird die Kuh krankheitsanfälliger.

Die Trauf-First Lüftung funktioniert aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen innen und außen. Deshalb kommt, besonders an warmen und windstillen Tagen, die freie Lüftung über Thermik zum Erliegen, mit der Folge, dass die Kühe ihre produzierte Wärme kaum noch an die Umgebung abgeben können. Dann ist es häufig sinnvoll mit einer Unterstützungslüftung durch Ventilatoren die Wärmeabgabe zu fördern (Durchbrechen des Wärmepolsters auf der Haut).

Einsatz von Ventilatoren
Mit Ventilatoren wird die Luftgeschwindigkeit und damit der Luftaustausch und der Kühlungseffekt erhöht. Luftgeschwindigkeiten von über 2,5 m/s im Tierbereich sorgen bei Kühen für einen Abkühleffekt, da dann die Kuhumgebende Wärmeschicht zerstört und eine Abkühlung ermöglicht wird. Im Vergleich dazu liegt die optimale Luftgeschwindigkeit im Kälberbereich bei unter 0,5 m/s. Das Zuschalten und die Steuerung der Ventilatoren sollte Temperaturabhängig erfolgen.

Der Liegebereich ist von besonderer Bedeutung, da sich die Tiere hier am längsten aufhalten sollen. Eine Kuh sucht bei hohen Temperaturen aktiv angenehme Plätze im Stall. Um aber möglichst im gesamten Aufenthaltsbereich der Tiere für angenehme Bedingungen durch angepasste Luftgeschwindigkeiten zu sorgen, sind mehrere Ventilatoren erforderlich. Deckenventilatoren mit großen Durchmessern, die häufig mittig über den Futtertisch (Dachraum) angebracht werden, drücken die Luft nach unten und von dort nach außen. Dabei reduzieren Hindernisse wie Aufkantungen am Fressgitter oder Liegeboxenabtrennungen die Luftgeschwindigkeit. Folglich ist der Kühleffekt im Randbereich des Stalls geringer.

Axial-Ventilatoren (Durchmesser ca. 1 m) werden in der Regel in Längsrichtung über dem Liegeboxenbereich mit einem Abstand von 15 bis 20 m angebracht. Dies entspricht in etwa der Wurfweite. Um die Luft idealerweise in Richtung Tier- bzw. Liegebereich zu fördern, ist die Anbringung mit einem Neigungswinkel von 15 bis 20° ratsam. Bei der Anordnung in Längsrichtung des Stalles, sind häufig zwei bis drei Lüfterreihen erforderlich, um die gesamte Stallbreite abzudecken. Alternativ kann die Anordnung auch quer zum Stall erfolgen. Ab einer Höhe von 2,70 m (Ventilatorunterkante) über der Standfläche ist kein Schutzgitter am Ventilator erforderlich. Schutzgitter reduzieren die Leistung des Ventilators, dies gilt insbesondere für verschmutzte Schutzgitter. Die Geräuschkulisse ist bei den schnell drehenden Axial-Ventilatoren höher als bei den Deckenventilatoren.

Je höher die Temperatur desto höher die erforderliche Drehzahl der Ventilatoren zur Sicherstellung ausreichender Luftgeschwindigkeiten zur Abkühlung. Ist es erforderlich das die Ventilatoren dauerhaft mit über 80 % ihrer Leistung laufen, ist eine Frequenzsteuerung nicht sinnvoll. Werden sie hingegen in einem Leistungsbereich von 10 bis 80 % gefahren und haben lange Laufzeiten, ist eine Frequenzsteuerung überlegenswert. Diese reduzieren die Stromkosten und rechtfertigen damit vielfach die höheren Investitionskosten.

Wasserverdunstung
Durch den Einsatz von Wasser zur Befeuchtung über Verneblungsanlagen oder Berieselungsanlagen wird der Abkühleffekt zusätzlich erhöht. Jedoch ist die Luftfeuchtigkeit der begrenzende Faktor, denn bei Werten von über 70 % sollte der Einsatz von Wasser zur Befeuchtung unterbleiben. Eine Wärmeabgabe durch die Kühe ist dann nicht mehr möglich (Saunaeffekt). Die wichtigste Maßnahme zur Verringerung von Hitzestress im Milchviehstall sind ausreichend hohe Luftgeschwindigkeiten am Tier. Die zusätzliche Abkühlung über Verdunstungskälte durch Einsatz von Wasser, kann eine zusätzliche Maßnahme sein, reicht aber alleine (häufig) nicht aus.

Bauliche Aspekte
Die Ausrichtung des Stalls spielt im Hinblick auf eine möglichst optimale natürliche Querlüftung eine wichtige Rolle. Im Idealfall steht der Stall quer zur Hauptwindrichtung (Süd-West) und hat keine Nebengebäude. Liegt eine Giebelseite in Hauptwindrichtung ist es zu überlegen, über Lochbleche im Giebelbereich die Luftzuführung zu verbessern. Offene, hohe Traufen und eine entsprechend dimensionierte Firstentlüftung sorgen für eine gute Lüftung, wobei der Dachüberstand nicht zu kurz sein soll, um einen Sonnenschutz für die äußere Liegeboxenreihe zu gewährleisten. Darüber hinaus sind helle und wärmegedämmte Dächer vorteilhaft, da vor allem im Sommer der Wärmeeintrag durch das Dach reduziert wird. Der Temperaturunterschied zwischen außen und innen ist dadurch größer, was eine bessere Thermik und damit erhöhtem Luftaustausch zur Folge hat. Die Mehrkosten für die Dachdämmung beispielsweise über gedämmte Sandwichelemente liegen bei 15 bis 20 €/m².

Für eine vergleichbare Dämmwirkung sorgt auch eine PV-Anlage auf dem Dach. Steht der Stall quer zur Hauptwindrichtung, ist die Ausrichtung der Dachfläche für eine PV-Anlage nicht ganz optimal. Dies hätte eine etwas geringere Leistung der PV-Anlage von ca. 5 % zur Folge. Lichtplatten sollten nicht auf den Dachflächen mit südlicher und westlicher Ausrichtung zum Einsatz kommen. Dadurch wird eine direkte Sonneneinstrahlung auf die Tiere vermieden.

Fazit
Durch den Einsatz von Lüftern wird der Luftaustausch erhöht und somit eine Verringerung der Wärmebelastung bei den Tieren erreicht. Dies gilt insbesondere für „verbaute“ und ältere Stallungen, bei denen die natürliche Lüftung schon bei niedrigen Temperaturen nicht ausreicht. In solchen Fällen sind die Kosten für Technik und Strom deutlich geringer als der Nutzen alleine durch die höhere Milchleistung. Bei Neubauten sollten auch die Möglichkeiten der Wärmedämmung des Stalldaches abgeklärt werden.