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Abkühlung im Stall

Kuhduschen: Wie ein Sommerregen

Wassernebler
Johannes Zahner, LfL Tierhaltung, Grub
am
25.07.2017

Grub - Eine Möglichkeit, den Tieren eine Abkühlung zu verschaffen, besteht durch den Einsatz der Verdunstungskühlung. Hier wird zwischen Niederdruck- und Hochdruckanlagen unterschieden, wobei der Abkühleffekt auf dem gleichen physikalischen Prinzip beruht: Durch das Verdunsten von Wasser entsteht Verdunstungskälte, die einen Abkühlungseffekt erzielt.

Auch dieses Jahr haben bereits die ersten anhaltenden Hitzewellen Bayern erreicht. Sie wirken sich aber nicht nur auf den Menschen, sondern auch auf zahlreiche Leistungsparameter, aber auch direkt auf das Wohlergehen der Milchkühe aus. Bereits kurz nach Beginn einer Hitzeperiode lassen sich  so neben einem Rückgang der Futteraufnahme und der Liegezeiten auch erste Auswirkungen auf die Tiergesundheit feststellen. Andere negative Folgen machen sich aber erst Monate später bemerkbar. Die Krankheitssymptome zeigen sich dabei vielseitig. Neben Ketosen, Pansenazidosen oder Fruchtbarkeitsstörungen lassen sich auch Klauenprobleme auf die Hitzeeinwirkung zurückführen. Bei den Tieren entsteht allgemein ein zunehmendes Unwohlsein, was sich in Zusammenhang mit den anderen Krankheitsbildern schlussendlich auch auf Milchleistung und 
-inhaltsstoffe negativ auswirkt.

Wärmequelle Pansen

Das Rind hat vor allem aufgrund seiner Pansen-Verdauung selbst eine sehr hohe Wärmeproduktion. Zusätzlich wirkt im Sommer die Sonne auf den Milchviehstall ein, wodurch die Temperatur im Stallinneren ansteigt. Bereits ab 16 °C können bei den Tieren erste Anzeichen von Unbehagen, wie eine erhöhte Atemfrequenz und ein Rückgang der Futteraufnahme, beobachtet werden. Die Kühe suchen aktiv „angenehmere“ Plätze auf und wirken allgemein unruhiger. Ab einer Temperatur von ca. 20 °C können sie die selbst produzierte und aufgenommene Wärme nicht mehr in ausreichendem Maße an die Umgebung abgeben. Wenn die Atemfrequenz über 70 Atemzüge pro Minute hinausgeht, ist dies ein sicheres Zeichen, dass die Tiere mit der Hitze zu kämpfen haben.

Abkühlungseffekt

Es gibt eine Reihe von guten Möglichkeiten, den Tieren die Wärmeabgabe zu erleichtern. Bauliche Gegenmaßnahmen und der Einsatz von Ventilatoren wurden bereits im Wochenblatt 6/2016 beschrieben. Eine weitere Möglichkeit, den Tieren eine Abkühlung zu verschaffen, besteht durch den Einsatz der Verdunstungskühlung. Hier wird zwischen Niederdruck- und Hochdruckanlagen unterschieden, wobei der Abkühleffekt auf dem gleichen physikalischen Prinzip beruht: Durch das Verdunsten von Wasser entsteht Verdunstungskälte, die einen Abkühlungseffekt erzielt. Die schnellsten Wassermoleküle brechen durch die Wasseroberfläche und verdunsten in dem darüber liegenden Raum. Die übrigen Wassermoleküle rücken dabei weit auseinander, die zwischen ihnen wirkende Anziehungskraft muss überwunden und die Luft dabei verdrängt werden. Dafür wird Energie in Form von Wärme benötigt, die der Umgebung oder anliegenden Feststoffen entzogen wird. Je wärmer und trockener die Umgebungsluft dabei ist, desto besser wirkt die Verdunstungskühlung. Deshalb ist hier ein ausreichender Luftwechsel im Stall unbedingt sicherzustellen.

Hochdruckanlage

Bei Hochdruckanlagen werden sehr feine Wassertropfen, die gleich nach dem Austreten aus den Düsen wieder vollständig verdampfen, in den Stallraum gesprüht und bewirken auf diese Weise einen Kühleffekt im Gebäude. Die Wärme wird also nicht dem Tierkörper direkt, sondern der Umgebungsluft entzogen.

Bei diesem Verfahren kann als Richtgröße angenommen werden, dass durch die Verdunstung pro Kelvin Absenkung der Umgebungstemperatur die relative Luftfeuchtigkeit um fünf Prozentpunkte steigt. Bei einer zu hohen Ausgangs-Luftfeuchtigkeit ist das Abkühlungspotenzial durch das schnelle Erreichen des maximalen Sättigungsgrads (Taupunkt) sehr gering. Beispielsweise kann bei einer Ausgangssituation von 30 °C und 70 % relative Luftfeuchtigkeit die Temperatur auf max. 25 °C gesenkt werden, bis der Taupunkt erreicht wird. Hochdruckanlagen werden deshalb bevorzugt in Gegenden mit geringerer Luftfeuchtigkeit (15 bis 
30 %) eingesetzt. In unseren Breiten mit höherer relativer Luftfeuchtigkeit, kann es anstatt einer Abkühlung zu einem Saunaeffekt im Stall kommen, dabei steigt die Gefahr, dass das Futter oder die Liegeflächen durch ausfallendes Wasser feucht werden.

Bei Hochdruckanlagen, die mit zu großen Wassertröpfchen arbeiten, steigt das Risiko eines Negativeffekts weiter an, da das Wasser nicht vollständig in der Luft verdampft und auf das Tier tropft. Das Haarkleid der Kuh wird dabei nicht vollständig durchnässt, dadurch kann eine Luftschicht zwischen nassem Fell und trockener Haut entstehen, was die Wärmeabgabe zusätzlich erschwert.

Hochdruckvernebelungsanlagen können entlang der Fress- und Laufgänge, aber auch im Wartebereich oder im Melkstand angebracht werden. Eine Einbauhöhe von 3 m sollte dabei mindestens eingehalten werden. In der Praxis werden häufig auch Ventilatoren mit Düsen bestückt, um eine höhere und gleichmäßigere Abkühlung zu erreichen.

Bauteile einer Hochdruckanlage:

  • Wasser-Filteranlage
  • Druckerhöher (min. 50 - 100 bar)
  • Druckstabile Wasserleitungen
  • Hochdruckdüsen
  • Steuerung mit einem 24-h-Timer
  • Temperatur-/Luftfeuchtesensor

Um Hochdruckanlagen optimal einzusetzen, ist eine automatische Steuerung unabdingbar. Ab einer Temperatur von 23 °C ist der Einsatz sinnvoll, eine maximale relative Luftfeuchtigkeit von 70 % sollte dabei nicht überschritten werden. Eine automatische Steuerung hat hier den weiteren Vorteil, dass der Landwirt von seiner Entscheidung über den richtigen Einsatzzeitpunkt befreit wird.

Die eingesetzte Technik erfordert einen hohen Wartungsaufwand. So muss zum Beispiel je nach eingesetzter Düse der Wasserdruck von 50 bis 100 bar aufrechterhalten werden können. Zudem müssen die sehr feinen Düsen täglich auf Verkalkung überprüft und regelmäßig gereinigt werden. Es empfiehlt sich deshalb unter Umständen, enthärtetes Wasser einzusetzen. Im Winter müssen die Düsen ausgebaut und der Druckerhöher vor Frost geschützt werden. Der stündliche Wasserverbrauch wird mit rund 2 bis 17,5 l Wasser je Kuh angegeben.

Niederdruckanlagen

Niederdruckanlagen, auch Kuhduschen genannt, verteilen das Wasser großtropfig auf dem Rücken der Kühe. Dies geschieht an vereinzelten Stellen im Stall, welche die Tiere aktiv aufsuchen müssen. Das Fell der Kühe wird dabei vollständig bis zur Haut durchnässt. Durch die Verdunstung des Wassers auf der Haut wird dem Tier die Wärmeenergie dabei direkt entzogen. Auch hier ist eine automatische Steuerung sinnvoll, allerdings müssen zusätzliche Parameter zur Bestimmung des sinnvollen Einsatzzeitraums herangezogen werden.

Kühe werden intervallweise beregnet. Empfohlen wird eine drei Minuten dauernde Beregnung und einer anschließend zwölfminütigen Pause. Diese 15-Minuten-Intervalle haben sich bewährt, da das Fell während der Beregnung vollständig bis zur Haut durchnässt wird und das Wasser während des Pausenintervalls Zeit zum Verdunsten hat. Eine längere Beregnung fördert den Abkühlungseffekt nicht zusätzlich, sondern verschwendet Wasser. Überschüssiges Wasser, das nicht auf der Kuh auftrifft, muss schnell ablaufen können, um Pfützenbildung zu vermeiden. Ansonsten können Klauenprobleme entstehen. Auch hier muss beachtet werden, dass durch die Beregnungsanlage weder Futter noch Liegeflächen befeuchtet werden. Ebenso sollte das Euter möglichst trocken bleiben.

Auf keinen Fall zu nass

Beim Einsatz einer Beregnungsanlage sollte die Stalltemperatur ebenfalls nicht unter 23 °C liegen, ansonsten könnte Kältestress entstehen. Die relative Luftfeuchtigkeit sollte auch hier 70 % im Stall nicht überschreiten. Es hat sich als sinnvoll erwiesen, Kuhduschen mit einem Bewegungsmelder auszustatten, damit die Anlage nur dann aktiviert wird, wenn sich eine Kuh im Wirkungsbereich der Kuhdusche befindet.

Bauteile einer Niederdruckanlage:

  • Automatische Steuerung
  • Temperatur- und Luftfeuchte
sensor
  • Bewegungsmelder
  • frostfrei verbauter Druckminderer
  • elektronisch gesteuertes Magnetventil
  • Vollkegeldüse

Bei Niederdruckanlagen wird ein Wasserdruck von 1,3 bis 1,7 bar empfohlen. Bei zu hohem Wasserdruck nimmt die Tropfengröße ab und die Gefahr des Abdrifts steigt. Gleichzeitig steigt die Tropfengeschwindigkeit, was die Tiere durchaus als unangenehm empfinden. Bei einer optimalen Einstellung der Anlage lässt sich das Tropfenbild mit einem leichten Sommerregen vergleichen. Um dies zu erreichen, hat es sich als praktikabel erwiesen, auf eine wartungsarme Vollkegeldüse mit einem Kegel von 45 bis 60 ° zurückzugreifen. Diese Art von Düse erzeugt ein kreisförmiges, flächiges Sprühbild und stößt dabei 5 bis 10 l Wasser pro Minute aus. Dies reicht für den gewünschten Kühleffekt aus, gleichzeitig wird die Gefahr einer Pfützenbildung durch zu große Wassermengen reduziert. Um das Tropfbild eines „leichten Sommerregens“ zu erreichen, muss der Wasserdruck mithilfe eines frostfrei verbauten Druckminderers angepasst werden.

Sinnvoller Einsatz

Wo eine Kuhdusche sinnvollerweise positioniert wird, muss gut durchdacht werden. Nachdem es die Tiere möglichst vermeiden, an den Ohren nass zu werden, muss ein Platz gewählt werden, der für die Tiere gut zugänglich ist. Wenn eine zu enge Stelle wie z. B. ein Durchgang dafür gewählt wird, kann dieser durchaus für die Tiere „unpassierbar“ werden. Auch kann der Bereich der Kuhdusche bei ungünstiger Positionierung durch eine ranghohe Kuh blockiert werden. Wenn ein Laufhof vorhanden ist, ist hier die beste Möglichkeit eine Kuhdusche zu installieren. Zum einen wird dieser Bereich dadurch auch während der Sommermonate für die Tiere attraktiver, zum anderen hat der Anstieg der Luftfeuchtigkeit im Außenbereich nur einen geringen negativen Effekt auf das Stallklima. Wenn der Wartebereich außerhalb der Melkzeiten frei zugänglich ist, kann auch hier eine Kuhdusche angebracht werden. Während der Melkzeiten muss die Anlage dann aber abgeschaltet werden, da die Tiere sonst die Feuchtigkeit in den Melkstand tragen und die Situation für Mensch und Tier dort schnell unerträglich wird. Grundsätzlich muss festgehalten werden, dass nur etwa 30 % der Tiere die Kuhdusche in Anspruch nehmen.

Beide Systeme, die zur Kühlung der Milchkühe herangezogen werden können, haben aufgrund der allgemein hohen Luftfeuchtigkeit in den Ställen einen sehr begrenzten Einsatzzeitraum. Um die Wirkung zu optimieren und gleichzeitig die negativen Effekte auf die Luftfeuchtigkeit zu reduzieren, ist eine automatische Steuerung unverzichtbar. Zu klären bleibt, inwieweit durch die zusätzliche Erhöhung der Luftfeuchtigkeit im Gebäude die Stallhygiene negativ beeinflusst wird. Auf veterinärmedizinischer Seite wird dies bereits stark diskutiert. Die Qualität des verwendeten Wassers wird bis dato in der Literatur nicht weiter behandelt. Aber auch hier sind durchaus negative Effekte auf Stall- und Melkhygiene zu erwarten.

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